ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ДИАГРАММ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ FeO–MgO, FeO–Cr2O3, MgO–Cr2O3 И FeO–MgO–Cr2O3
Аннотация
Проведено термодинамическое моделирование координат линий ликвидуса диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO–MgO, FeO–Cr2O3, MgO–Cr2O3 и координат поверхности ликвидуса диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO–MgO–Cr2O3. В ходе работы определены энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов, используемой при проведении расчета. По результатам проведенного моделирования определены координаты точек нонвариантных превращений на фазовых диаграммах исследуемых систем. Полученные результаты по термодинамическому моделированию координат линий ликвидуса фазовых диаграмм двойных оксидных систем FeO–MgO, FeO–Cr2O3, MgO–Cr2O3 были сопоставлены с разрозненными малочисленными литературными данными для исследуемых систем. По результатам расчета определены энтальпии и энтропии образования соединений FeCr2O4 и MgCr2O4 из компонентов оксидного расплава систем FeO–Cr2O3 и MgO–Cr2O3 соответственно. Согласно результатам моделирования энтальпия образования феррохромита из компонентов оксидного расплава составляет 157 376 Дж/моль, а энтропия равняется
44,71 Дж/(моль∙К). Энтальпия и энтропия образования магнезиохромита из компонентов оксидного расплава оказались равными 389 100 Дж/моль и 123,19 Дж/(моль·К) соответственно. Впервые получены результаты по расчету координат полной проекции поверхности ликвидуса системы FeO–MgO–Cr2O3. Диаграмма состояния системы FeO–MgO–Cr2O3 характеризуется обширными областями равновесия оксидного расплава с твердыми растворами оксидов и с твердыми растворами шпинелей. Результаты, полученные в ходе выполнения настоящей работы, представляют интерес для анализа взаимодействия металлического и шлакового расплавов с футеровкой печи при производстве стали.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Mikhailov G.G., Leonovich B.I., Kuznetsov Yu.S. Termodinamika metallurgicheskikh protsessov i sistem [Thermodynamics of Metallurgical Processes and Systems]. Moscow, MISIS Publ., 2009. 520 p. (in Russ.)
Mikhailov G.G., Trofimov E.A., Sidorenko A.Yu. Fazovye ravnovesiya v mnogokomponentnykh sistemakh s zhidkimi tsvetnymi metallami [Phase Equilibria in the Multicomponent Systems with Liquid Non-Ferrous Metals]. Moscow, MISIS Publ., 2014. 158 p. (in Russ.)
Samoylova O.V., Mikhailov G.G., Makrovets L.A., Trofimov E.A., Sidorenko A.Yu. Thermody-namic Modeling of Liquidus Surface of the Phase Diagram of Cu2O–Al2O3–ZrO2 System. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 15–21. (in Russ.) DOI: 10.14529/met150402
Samoilova O.V., Makrovets L.A., Trofimov E.A. Thermodynamic Simulation of the Phase Dia-gram of the Cu2O–Na2O–K2O System. Moscow University Chemistry Bulletin, 2018, vol. 73, no. 3, pp. 105–110. DOI: 10.3103/S0027131418030057
Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgical Thermochemistry. Oxford, Pergamon Press Ltd Publ., 1979. 392 p.
Darken L.S., Gurry R.W. The System Iron–Oxygen. II. Equilibrium and Thermodynamics of Liquid Oxide and Other Phases. Journal of the American Chemical Society, 1946, vol. 68, pp. 798–816.
Samsonov G.V. Fiziko-khimicheskie svoistva okislov [Physico-Chemical Properties of Oxides]. Moscow, Metallurgiya Publ, 1969. 456 p. (in Russ.)
Schenck H., Pfaff W. Das System Eisen(II)–oxyd–Magnesiumoxyd und seine Verteilungsgleichgewichte mit flüssigem Eisen bei 1520 bis 1750 °С. Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1961, vol. 32, no. 11, pp. 741–751. DOI: 10.1002/srin.196103268
Scheel R. Gleichgewichte im System CaO–MgO–FeOn bei Gegenwart von metallischem Eisen. Sprechsaal für Keramik, Glas, Baustoffe, 1975, vol. 108, pp. 685–686.
Wu P., Eriksson G., Pelton A.D., Blander M. Prediction of the Thermodynamic Properties and Phase Diagrams of Silicate Systems – Evaluation of the FeO–MgO–SiO2 System. ISIJ International, 1993, vol. 33, no. 1, pp. 26–35. DOI: 10.2355/isijinternational.33.26
Hasegawa M., Tsukamoto T., Iwase M. Activity of Iron Oxide in Magnesiowüstite in Equilib-rium with Solid Metallic Iron. Materials Transactions, 2006, vol. 47, no. 3, pp. 854–860.
Hoffmann A. Gleichgewichtsuntersuchungen im System Eisen(II)-oxyd–Chrom(III)-oxyd. Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1965, vol. 36, no. 3, pp. 155–162. DOI: 10.1002/srin.196504069
Belov B.F., Novohatskiy I.A., Rusakov L.N., Goroh A.V., Savinskaya A.A. Phase Equilibrium Diagram of the FeO–Cr2O3 System. Journal of Physical Chemistry, 1968, vol. XLII, no. 7, pp. 1635–1637.
Alper A.M., McNally R.N., Doman R.C., Keihn F.G. Phase Equilibria in the System MgO–MgCr2O4. Journal of the American Ceramic Society, 1964, vol. 47, no. 1, pp. 30–33.
Jung I.-H., Decterov S., Pelton A.D. Thermodynamic Modeling of the MgO–Al2O3–CrO–Cr2O3 System. Journal of The American Ceramic Society, 2005, vol. 88, no. 7, pp. 1921–1928. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2005.00336.x
Hino M., Higuchi K., Nagasaka T., Ban-Ya S. Phase Equilibria and Activities of the Constitu-ents in FeO•Cr2O3–MgO•Cr2O3 Spinel Solid Solution Saturated with Cr2O3. ISIJ International, 1994, vol. 34, no. 9, pp. 739–745. DOI: 10.2355/isijinternational.34.739
Jacob K.T., Iyengar G.N.K. Thermodynamics and Phase Equilibria Involving the Spinel Solid Solution FexMg1–xCr2O4. Metallurgical and Materials Transactions B, 1999, vol. 30B, no. 5, pp. 865–871. DOI: 10.1007/s11663-999-0091-9
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met190102
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
