Теоретические основы металлургического производства
  6.3.2 Аналитические способы оценки активности компонентов шлака. Метод М.И. Темкина

Ионная теория строения шлака предполагает, что его структурными компонентами являются только заряженные частицы – катионы и анионы. В рамках ионной теории строения шлака М.И. Темкиным разработана модель совершенного ионного раствора, которая предусматривает выполнение следующих условий:

  • шлак состоит только из ионов;
  • одноименно заряженные ионы являются равноценными в отношении взаимодействия с ионами противоположного знака и отличаются только величиной заряда;
  • ближайшими соседями любого иона являются ионы, имеющие противоположный заряд, то есть анионы могут обмениваться местами только с анионами, а катионы – с катионами;
  • теплота смешивания частиц при образовании совершенного ионного раствора равняется нулю. Вследствие этого энергия и энтальпия раствора аддитивно складываются из энергий и энтальпий отдельных его компонентов. Однако энтропия смешивания отличается от таковой для совершенного раствора незаряженных компонентов. Она равняется сумме энтропий смешивания, рассчитанных отдельно для катионов и анионов.

При соблюдении этих условий активность каждого иона в совершенном ионном растворе численно равна его ионной доле, а активность оксида – произведению ионных долей катиона и аниона, образующих данный оксид.

Предложенный М.И. Темкиным метод расчета активности компонентов шлака основан на допущениях, согласно которым присутствующие в шлаке основные оксиды полностью диссоциируют на простейшие одноатомные ионы по реакциям

Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с образовавшимися в результате реакций (6.15) – (6.18) анионами кислорода, что приводит к появлению комплексных анионов по реакциям

В этом случае количество молей катионов в шлаке связано с количеством молей соответствующих оксидов соотношениями

Общее количество молей катионов в шлаке будет равным

Количество молей образовавшихся по реакциям (6.19) – (6.21) комплексных анионов можно определить из соотношений

После образования комплексных анионов в шлаке остается определенное количество анионов кислорода, которое можно рассчитать по формуле

Общее количество молей анионов в шлаке можно определить по формуле

Расчет активности оксида железа в шлаке по методу М.И. Темкина проводят в следующем порядке:

  • Определяют число молей каждого из оксидов в 0,1 кг шлака.
  • Определяют количество молей каждого из катионов по формулам (6.22) – (6.25) и общее количество молей катионов в шлаке по формуле (6.26).
  • Рассчитывают ионную долю катиона железа.
  • По формуле (6.30) определяют число молей анионов кислорода в шлаке.
  • По формуле (6.31) определяют общее количество молей анионов в 0,1 кг шлака.
  • Рассчитывают ионную долю аниона кислорода в шлаке.
  • Рассчитывают активность FeO в шлаке, которая численно равняется произведению ионной доли катиона железа и ионной доли аниона кислорода.
  6.3.2 Аналитические способы оценки активности компонентов шлака. Метод М.И. Темкина
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ