Расчитать на основе молекулярной теории шлаков активность

Химическая активность шлаков

В основе оценки химической активности шлаков лежат те или иные представления о строении шлаков в жидком состоянии.

Распространение получили две теории строения:

1. Молекулярная теория жидких шлаков.

2. Ионная теория жидких шлаков.

В основе молекулярной теории строения лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из отдельных свободных молекул оксидов и их химических соединений между собой:

а) силикаты: CaO×SiO2 – метасиликат кальция,

2CaO×SiO2- ортосиликат кальция,

2 MnO×SiO2 – тефроит,

MnO×SiO2 – родонит и др.;

б) фосфаты: 3CaO×P2O5 – трифосфат,

4CaO×P2O5 – тетрафосфат и др.

в) ферриты: CaO×Fe2O3, 2CaO× Fe2O3, и др.

2. Соотношение в шлаках между свободными оксидами и их соединениями между собой определяется составом шлака и температурой.

3. В реакциях с участием шлака принимают участие лишь оксиды, не связанные в данный момент в химическое соединение, то есть химическая активность шлака определяется концентрацией в шлаках свободных оксидов.

Например, рассмотрим реакцию растворения кислорода в шлаке

. (6.3‑1)

Константу равновесия реакции (Кр) можно рассчитать по формуле

, (6.3‑2)

где a(Fe3O4), a(FeO)– активности оксидов (Fe3O4) и (FeO) соответственно; Р{O2} - парциальное давление кислорода.

С позиции молекулярной теории в реакции (6.3‑1) принимают участие свободные оксиды (Fe3O4)св и (FeO)св и активности определяются концентрацией свободных оксидов a(Fe3O4)=(Fe3O4)св, a(FeO) = (FeO)св.

В основе ионной теории лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из простых катионов и простых и сложных анионов. Причем диссоциация основных оксидов типа (МеО) происходит по схеме (6.3‑3)

то есть, образуются простые катион и анион.

Кислые оксиды, частично взаимодействуя с простыми анионами, образуют сложные:

(6.3‑4)

(6.3‑5)

2. Активность компонентов шлакового расплава определяется активностью анионов и катионов определенного сорта, например, a(FeO) – определяется активностями и .

3. Активность ионов определенного сорта определяется степенью электростатического взаимодействия со всем ансамблем заряженных частиц расплава.

Простейшая модель шлака – это теория совершенных растворов. Положения этой теории:

1. Шлаки состоят только из ионов.

2. Ближайшими соседями в расплаве являются разноименно заряженные частицы.

3. Все катионы расплавов являются энергетически равноценными при взаимодействии и анионами, и наоборот. В этом случае a(МeO)= × , где N – ионная доля. Тогда

; , (6.3‑6)

где n – число ионов.

Основные сталеплавильные шлаки подчиняются этой теории. МОЖЕТ ПОМОЖЕТ))