查看更多>>摘要:Исследованы высокоизвестковые синтетические шлаки, предназначенные для рафинирования стали в агрегате ковш-печь. Шлаковые смеси содержали, % (по массе): 60 CaO; 7 и 8 MgO; 7-23 Al_2O_3; 9-18 SiO_2 с добавками 8 CaF_2 и 5-15 Na_2O. Для расчета состава анионной подсистемы шлаковых расплавов использован один из вариантов полимерной теории. По известным константам полимеризации в бинарных системах вычислены по известной схеме среднелогарифмические константы полимеризации K*_p для многокомпонентных расплавов. В диапазоне температур 1500-1600 °С K_p*≈ 10~(-3)-10~(-2). Степень полимеризации расплавов при данных температурах равна 3-Ю"4- 8-Ю"3. В максимально полимеризованном расплаве ионные доли димеров Si_2O_7~(6-) и Al_2O_7~(8-) не превышают 0,1 и 1,5 % от ионных долей соответствующих мономеров. Поэтому с погрешностью ≈ 2 % приняли, что структурными единицами анионной подсистемы являются мономеры AlO_4~(5-), SiO_4~(4-) и простые ионы О~(2-) и F~- (шлак No 7). Катионная подсистема состоит из ионов Ca~(2+), Mg~(2+), Na~+ и Al~(3+)+, которые находятся в октаэдрической координации с кислородом (менее 3 % всех атомов Al). Во всех расплавах концентрация ионов 《свободного》 кислорода O~(2-) и Ca~(2+) близки друг другу, в половине случаев ионов O~(2-) больше, чем Ca~(2+). Данные авторов по удельной электропроводности и плотности использованы для расчета усредненных по всем катионам подвижности U и коэффициента самодиффузии О. Повышение температуры от 1500 до 1600 °С увеличивает U и D во всех шлаках в среднем на 50 и 60 % соответственно. Увеличение взаимного замещениякомпонентов в шлаковых смесях М=(n(Na_2O, CaF_2))/(n(Al_2O_3+SiO_2), моль/моль, при 1600 °С повышает U, м~2/(В.с), и Д м~2/с, с 1.14.10~(-8) до 1,46.10~(-8) ис 9,2.10~(-10) до 12,8.10~(-10) (0<=М<= 1,1, шлаки No1-6); с 1,01.10~(-8) до 1,66.10~(-8) и с 8,2.10~(-10) до 14,3.10~(-10) (0,25 <= М<=0,65, шлаки No 7-10). Температурную зависимость U и D можно аппроксимировать уравнением Аррениуса с энергиями активации E_U и E_D. Увеличение М в тех же пределах уменьшает E_U с 146 до 100 кДж/моль (шлаки No 1-6) и с 124,5 до 109 кДж/моль (шлаки No 7-10). В тех же шлаках E_D уменьшается с 159 до 116,5 кДж/моль и с 13 9,5 до 124 кДж/моль. Среднеарифметические значения E_U и E_D коррелируют со средним расстоянием между катионами в расплавах. По предложенной альтернативной модели проводимости ионы O~(2-) также могут переносить электрический заряд. Предварительные оценки показали, что число переноса кислорода при 1600 °С в некоторых шлаках может быть более 0,1.