Численные значения энергий смешения компонентов шлаковых расплавов

Рассмотрим 5–ти компонентный шлаковый расплав.

FeO, MnO, CaO, MgO, SiO₂

Номер компонента 1 2 3 4 5

Катионные доли          x ₁ x ₂      x ₃  x ₄  x ₅

(28)

Шлаки, не содержащие SiO₂ (и других кислотных и амфотерных оксидов), являются совершенными. Поэтому

Также принимают .

Из практики расчетов по оценке Кожеурова В.А.: –10 ккал; –27 ккал

При наличии в шлаке P₂O₅ – компонента 6, –48 ккал,

При расчете коэффициента активности компонента l =1 (FeO)

 (29)

При наличии в шлаке P₂O₅ – компонента 6

                             (29а)

где

При расчете коэффициента активности компонента l =2 (MnO)

                (30)

При расчете коэффициента активности компонента l =6 (P₂O₅)

               (31)

Активности MnO и P₂O₅:

 

О границах применимости ТРИР к расчетам распределения элементов между металлом и шлаком.

Если концентрации комплексообразующих оксидов (SiO₂, Al₂O₃ , P₂O₅, Fe₂O₃ и др.) в шлаках превышает 30 –35% (в сумме), то расчеты, связанные с применением в них значений активностей компонентов, вычисленных по ТРИР, могут характеризоваться заметными отклонениями от практических данных по реальным плавкам.

Причина неприменимости к ним ТРИР в этих случаях связана с тем, что энергетическая неравноценность взаимодействующих в шлаке катионов и анионов учтена лишь при оценке внутренней энергии раствора, но не учтена при подсчете энтропии смешения. В реальных системах энергетическая неравноценность ионов приводит к дополнительной упорядоченности в расположении частиц. Энтропию смешения нельзя в этом случае рассчитывать как по теории совершенных ионных растворов (ТСИР).

Для сравнения:

Ион                              Ca²⁺       Fe²⁺               O^2–

Радиус, нм                   0,106     0,083     0,174     0,132

Различные размеры и заряды ионов соответствуют разным ионизационным потенциалам (энергиям) ионов.

Дальнейшее развитие теории шлаков направлено на учет ближнего порядка. При этом используется Метод квазихимического равновесия при подсчете так называемого конфигурационного интеграла состояний системы взаимодействующих частиц. Получаются громоздкие выражения, в которые входит ряд сложноопределяемых параметров теории.