Термодинамика процессов взаимодействия в многокомпонентных системах, сопряжённых с металлическими расплавами на основе меди

• Автор: Трофимов, Евгений Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 182 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Термодинамический анализ систем оксидные фазы жидкая медь

1.1. Термодинамические равновесия в системе шлак жидкая медь

1.2.Термодинамика оксидных фаз, равновесных с медными расплавами

1.2.1. Медерафинировочный шлак

1.2.2. Методы расчта и описания термодинамических характеристик шлаковых расплавов

1.3. Температурные зависимости констант равновесия

1.4. Расчт концентраций компонентов жидкого металла

1.5. Выводы
2. Методы, использованные при построении поверхностей растворимости кислорода в металле ПРКМ
2.1. Расчтные методы, использованные в работе
2.1.1. Подбор параметров теории фаз с коллективной системой электронов для описания оксидных расплавов на основе Си
2.1.2. Расчт диаграмм состояния оксидных систем
2.1.3. Выбор температурных зависимостей констант равновесия
2.1.4. Выбор значений параметров взаимодействия
2.1.5. Расчт ПРКМ
2.2. Экспериментальная часть работы
2.2.1. Системы СиЯО где II 1, РЬ, 8п, Хп, Со, БЬ и СиРЬ8п0
2.2.2. Система СиРеО
2.3. Заключение
3. Системы СиЯО
3.1. Группа систем СиЯ0 где Я , 8п, Хп, Со
3.1.1. Система СиМО
3.1.2. Система Си8п0
3.1.3. Система Си2п0
3.1.4. Система СиСоО
3.2. Группа систем СиЯ0 где Я РЬ, БЬ, Аэ, В
3.2.1. Система СиРЬ0
3.2.2. Системы СцАбО, Си8Ь0 и СиВ0
3.3. Группа систем СиЯО где Я 8, , Са, А1
3.3.1. Система СиБО
3.3.2. Системы СиМ0 и СиСа0
3.3.3. Система СиА10
3.4. Система СиРеО
3.5. Система Си 80
3.6. Выводы 1 4.Четырхэлементные системы
4.1. Система Си8пРЬ0
4.2. Системы СиРЬ80, СиА180, СиСаВО и Си80
4.3. Система СиРе80
4.4. Система СиРеРО
4.5. Выводы
5. Моделирование термодинамики взаимодействия медный расплав оксидные фазы в многоэле.ментных системах
5.1. Методика математического моделирования процесса огневого рафинирования меди
5.2. Экспериментальная проверка результатов расчта
5.3. Обсуждение результатов математического моделирования и экспериментов
5.4. Выводы
Заключение
Литература


Расчет активностей шлакового расплава находящегося в равновесии с жидкой медью на основе этой теории предпринят Рыссом Г. М., Нориным П. А. и Осиповым А. М. в работе . Значения энергий смешения определяли по диаграмме плавкости системы i, приведнной в справочнике , пользуясь методикой, описанной Вильгельмом В. Е. и Михайловым Г. Г. в работе . Полученные значения энергии смешения составляют Джмоль, 0Ц 2 Джмоль, i 2 Джмоль. Эта теория была положена в основу расчета ПРКМ для систем на основе железа 2 Михайлов Г. Г.. Другой подход, активно применяющийся в пирометаллургии тяжелых металлов в последние годы использование модели ассоциированных расплавов. Впервые идея использования модели ассоциированных расплавов была предложена Пригожиным и Дефссм , . Модель ассоциированных расплавов позволяет рассчитать количество ассоциатов в металлургических расплавах. Для идентификации параметров модели ассоциированных расплавов использовалась разнообразная экспериментальная информация положения фазовых границ на диаграммах состояния, данные об активностях компонентов, сведения о давлении паров, температурах фазовых переходов и т. Полученные модели описывали всю имеющуюся экспериментальную информацию и могли использоваться как для построения ранее не исследованных областей на диаграммах состояния и расчета активностей компонентов в металлургических расплавах, так и для моделирования реальных металлургических процессов . Г, о,5 X Я 2 ю щт щ2 8Щ
XI , Ц цр26УМР ЦЫР,
где у, коэффициент активности того компонента V,. Похожий метод был применен автором работы Шмид Р. СиО. Группа авторов из МИСиСа применила этот подход при разработке общей модели шлаков медного производства . Ими предполагалось последовательно исследовать системы СиО, Си08Ю2, СиРеО, СиОСаО и СиОРеЗЮгСаО с разработкой соответствующих математических моделей. Применявшаяся методика расчета состоит в последовательном увеличении размерности системы. Три параметра парного взаимодействия были рассчитаны по экспериментальным данным в двойной системе СиО в работе . После этого в тройной системе СиОБЮг определили остальные шесть параметров . Полученная модель позволила рассчитать и построить тройную диаграмму СиСигОБЮг, определить положение эвтектики и ее температуру для псевдобинарной диаграммы СигОБЮг. Показано, что область расслаивания на металлический и оксидный расплав существует и при температурах выше критической для двойной диаграммы СиСщО. По мнению авторов, растворимость кислорода в меди существенно снижается в присутствии кремнезема. К достоинствам этого метода относится то, что концентрации компонентов шлака и металла рассчитываются в рамках одного подхода при помощи одного набора параметров. Однако, с увеличением числа компонентов шлакового расплава, модель сильно усложняется. Это, а также отсутствие экспериментальных данных по многокомпонентным системам, вероятно, помешали авторам выполнить свой план в полном объеме. Еще один метод, так же использовавшийся группой авторов Ранений О. Б., Худяков И. Ф., Антоненко В. И. и др. Согласно автору теории А. Г. Пономаренко , в е основе лежат представления о жидких шлаках как фазах переменного состава, структурными элементами которых являются атомные ионы, атомные основы, валентные электроны которых образуют обобществленную электронную систему фазы. Множители связаны с одночастичными суммами , соотношением
Здесь Су парциальные величины, равные изменению энергии системы при перестановке атома сорта с атомом сорта у число возможных вариантов перестановок частиц и у пи с, соответственно число и доля атомов сорта в растворе. На основе соотношений 1. А.Г. Пономаренко после ряда преобразований получает выражение для парциальной энтропии смешения произвольного атомного компонента 1 в растворе
1. Л1п
1. Е.ПхХсЛ
в котором параметры атомные характеристики атомные инкременты. Оценка численных значений параметров выполнена в работе на основе справочных данных о стандартных энтальпиях образования ДЯ3 химических соединений. Дифференцирование выражения для свободной энергии по числу гатомов компонентов с учетом 1. ММе ДЛпа.