【摘要】：金属熔体和熔渣组元活度是冶金过程重要的热力学性质,本文基于分子相互作用体积模型(MIVM)及其伪多元法,预测了含钛炉渣以及含钛铁液中的组元活度,并探讨了钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中Ti元素在渣-金间的平衡分配。丰富了钒钛资源冶炼热力学基本数据,为生产实践奠定了理论基础。二元系活度是多元系热力学及其相平衡研究必不可少的数据。周国治等提出了由二元相图提取活度的公式,但其算法都是以二元相图的端值为初值开始计算组元活度的,该算法并不适用于缺少端值的不完整相图,而实验测定的在有限浓度范围的不完整相图是广泛存在的。因此,在该公式的计算步骤上进行了改进,改进后算法的可行性在合金体系和氧化物渣系中得到了验证。对Bi-In、Al-Cd、CaO-SiO2及MnO-TiO2等不完整相图进行了组元活度的提取,其结果相对实验值的误差均在30%以内,这表明改进的算法能有效解决由不完整相图提取组元活度的问题。并采用改进的算法对缺乏实验数据的含钛二元渣系MgO-TiO2、Al2O3-TiO2、SiO2-TiO2和CaO-TiO2等进行了活度提取,为后面多元渣系的研究提供热力学参考数据。应用MIVM伪多元法和共存理论模型分别预测了FeO-MnO-SiO2、 FeO-MnO-TiO2以及MnO-SiO2-TiO2等渣系中各组元的活度,对比两种模型预测值与实验值的误差表明,MIVM伪多元法预测熔渣体系组元活度具有更好的稳定性和准确性。分别预测了Al2O3-FeO-MnO-SiO2四元渣系中组元MnO及FeO的活度,以及Al2O3-CaO-MgO-SiO2-TiO2五元渣系中组元TiO2的活度,其预测值与对应实验值符合较好。探讨了五元渣系中组元TiO2活度的变化规律,所得结论与相关实验研究规律一致。基于MIVM,预测了Fe-C-Mn熔体中组元Mn的活度、Fe-C-Si熔体中组元Si的活度,并与Wagner公式、马中庭的Wagner型公式、Pelton等的Wagner型公式的预测结果进行比较,四类预测值相对试验值的误差分析表明,MIVM的预测结果整体上较为准确且与马中庭的Wagner型公式预测精度较为接近。利用MIVM计算并绘制了1873K下Fe-C-Ti熔体中各组元的等活度曲线,讨论了碳饱和Fe-Csat-Si-Ti熔体中钛活度系数变化的一系列规律。应用所建立的含钛炉渣及含钛铁液组元活度计算模型初步预测了TiO2的理论还原量和Ti的理论生成量,得出Ti在熔渣CaO-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2与碳饱和铁液Fe-Csat-Si-Ti间的平衡分配系数,并探讨了一氧化碳分压、熔渣碱度及温度等对Ti的平衡分配系数的影响,为控制Ti02的过量还原提了供理论依据。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF534
【参考文献】
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2768255
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