Термодинамическое моделирование фазовых диаграмм оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr₂O3, MgO-Cr2O₃ и FeO-MgO-Cr₂ O₃

Abstract

Проведено термодинамическое моделирование координат линий ликвидуса диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr₂O₃, MgO-Cr₂O₃ и координат поверхности ликвидуса диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-MgO-Cr₂O₃. В ходе работы определены энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов, используемой при проведении расчета. По результатам проведенного моделирования определены координаты точек нонвариантных превращений на фазовых диаграммах исследуемых систем. Полученные результаты по термодинамическому моделированию координат линий ликвидуса фазовых диаграмм двойных оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr₂O₃, MgO-Cr₂O₃ были сопоставлены с разрозненными малочисленными литературными данными для исследуемых систем. По результатам расчета определены энтальпии и энтропии образования соединений FeCr₂O₄ и MgCr₂O₄ из компонентов оксидного расплава систем FeO-Cr2O₃ и MgO-Cr2O₃ соответственно. Согласно результатам моделирования энтальпия образования феррохромита из компонентов оксидного расплава составляет 157 376 Дж/моль, а энтропия равняется 44,71 Дж/(моль-К). Энтальпия и энтропия образования магнезиохромита из компонентов оксидного расплава оказались равными 389 100 Дж/моль и 123,19 Дж/(мольК) соответственно. Впервые получены результаты по расчету координат полной проекции поверхности ликвидуса системы FeO-MgO-Cr₂O₃. Диаграмма состояния системы FeO-MgO-Cr₂O₃ характеризуется обширными областями равновесия оксидного расплава с твердыми растворами оксидов и с твердыми растворами шпинелей. Результаты, полученные в ходе выполнения настоящей работы, представляют интерес для анализа взаимодействия металлического и шлакового расплавов с футеровкой печи при производстве стали. Thermodynamic modeling of the liquidus lines coordinates of the phase diagrams of the FeO- MgO, FeO-Cr₂O₃, MgO-Cr₂O₃ systems and liquidus surface coordinates of the phase diagram of the FeO-MgO-Cr₂O₃ system was carried out. In the course of the work, the energy parameters of the theory of subregular ionic solutions used in the calculation were determined. According to the results of the simulation, the coordinates of the points of nonvariant transformations on the phase diagrams of the studied systems are determined. The obtained results on thermodynamic modeling of the liquidus lines coordinates of the phase diagrams of the systems FeO-MgO, FeO-Cr₂O₃, MgO-Cr₂O₃ were compared with scattered literature data for the systems under study. According to the calculation results, the enthalpies and entropies of formation of the compounds FeCr₂O₃ and MgCr₂O₄ from the components of the oxide melt of the FeO-Cr₂O₃ and MgO-Cr₂O₃ systems, respectively, were determined. According to the simulation results, the enthalpy of formation of ferrochromite from the components of the oxide melt is 157 376 J/mol, and the entropy is 44.71 J/(molK). The enthalpy and entropy of the formation of magnesiochromite from the components of the oxide melt turned out to be 389 100 J/mol and 123.19 J/(molK), respectively. For the first time, results were obtained for calculating the liquidus surface coordinates of the FeO-MgO-Cr₂O₃ system. The phase diagram of the FeO-MgO-Cr₂O₃ system is characterized by extensive equilibrium regions of the oxide melt with solid solutions of oxides and with solid solutions of spinels. The results obtained in the course of this work are of interest for analyzing of the interaction metal and slag with the furnace lining during steelmaking processes.