Обработка результатов расчетов программы «TERRA»

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ФАЗ ПРИ ВЫПЛАВКЕ СИЛИКОЦИРКОНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ«TERRA»

Исходные данные для расчета

Химические и технические составы исходных материалов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Химические составы исходных материалов

В главе 2 нами был рассчитан материальный баланс выплавки силикоциркония из рутил-циркониевого промпродукта с добавлением ФСА. Результаты проведенных расчетов сведены в таблице 5.2.

Таблица 4.2 – Материальный баланс

Исходя из этого, с учетом расходов материалов на выплавку 1 тонны сплава входные данные для расчета состояния фаз для программы «TERRA» следующие, %: (TiO₂- 19,85); (FeO- 22,96); (C- 0,04); (S-0,01); (CaO- 21,15); (ZrO₂-26,17); (Si-6,85); (P₂O₅- 0,02);(Al-2,95).

Расчет ведем при давлении равным 1 атм. и в интервале температур 1773-2773 К.

Результаты расчета программы «TERRA»

В результате проведения расчетов состояния фаз при выплавке комплексного сплава – силикоцеркония были получены газовые и конденсированные фазы, которые сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты расчета конденсированныхфаз

Продолжение таблицы 4.3

Продолжение таблицы 4.3

Обработка результатов расчетов программы «TERRA»

Полное термодинамическое моделирование (ПТМ) процесса выплавкикомплексного сплава – силикоцерконияпроведено в интервале температур 1773-2773К и при давлении Р=0,1МПа. В результате были выявлены особенности переходов следующих конденсированных фаз: Ti₂O₃; TiC; ZrO₂; CaS; CaSiO₃; CaTiO₃; Ca₃Ti₂O₇; CaZrO₃; CaZrTi₂O₇. Исходя из таблиц 4-5, нами были построены графики зависимости изменения конденсированных фаз с увеличением температуры.

Анализ графика (рисунок 4.1) образования и разложения конденсированных фаз следует, что:

– фаза Ti₂O₃существует до температуры 1873К с содержанием 50,04% и после полностью изчезает;

– фаза оксида циркония (ZrO₂) существует при температурах 1773 – 1873К с содержанием 50%. в дальнейшем фаза исчезает;

+

Рисунок 4.1 –Динамика изменения конденсированных (шлаковых) фаз с увеличением температуры

Из анализа графика (рисунок 4.2) образования и разложения конденсированных фаз следует, что:

– фаза CaS присутствует до 2573К. при температуре 2373К содержание фазы уменьшается с 15,36% до 1,86%. при дальнейшем повышении температуры данная фаза исчезает;

– фаза Ca₃Ti₂O₇образуется при температуре 2273К с содержанием 12,27%. при повышении температуры до 2773К заметно увеличивается содержание фазы до 32,36%;

– фаза CaTiO₃ существует при температуре 1773К с содержанием 42,08%. при увеличении температуры до 1973К заметно уменьшается содержание до 5%. При дальнейшем повышении температуры до 2273К данная фаза исчезает.

Рисунок 4.2 –Динамика изменения конденсированных (шлаковых) фаз с увеличением температуры

Рисунок 4.3 –Динамика изменения конденсированных (шлаковых) фаз с увеличением температуры

– фаза CaSiO₃ изначально появляется при температуре 1773К с содержание 3,88%, и с повышением температуры до 1873К содержание фазы увеличивается до11,33%. При дальнейшем повышении температуры до 2773К содержание фазы уменьшается до 2,42%;

– фаза CaZrO₃появляется при температуре 1973К с содержанием 11,15%. При дальнейшим увеличением температурах до 2573К содержание фазы не изменяется, и только при 2673К содержание фазы увеличивается до 12,61%;

– фаза CaZrTi₂O₇появляется при температуре 1973К с содержанием 11,08%.При дальнейшим увеличением температурах до 2573К содержание фазы не изменяется, и только при 2673К содержание фазы уменьшается до 9,69%;

Таким образом, с помощью программного комплекса «TERRA» выявлены и установлены основные конденсированные фазы, существующие при выплавке силикоциркония. Данные расчеты в полном мере могут описать все физико-химическое процессы при переработке извести и выплавке комплексных сплавов на основе циркония.