Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Фосфор в шихтовых материалах доменной плавки 7
1.1 Фосфор в железных рудах 7
1.2 Фосфор при производстве железорудных окатышей 9
1.3 Фосфор при производстве агломерата 10
1.4 Фосфор в марганцевых рудах 15
1.5 Фосфор в ископаемых углях и коксах 22
1.5.1 Формы нахождения фосфорав углях 25
1.5.2 Факторы распределения фосфорав угольном веществе 26
1.5.3 Фосфор в коксе 27
Глава 2 Теоретический анализ возможности перехода фосфора в газовую фазу 31
2.1 Общая информация о фосфоре и его соединениях 31
2.1.2 Фосфаты кальция 32
2.1.3 Оксиды фосфора 32
2.1.4 Фосфиды железа 36
2.2 Обзор исследований механизма восстановления фосфата кальция 37
2.2.1 Восстановление фосфата кальция монооксидом углерода 42
2.2.2. Восстановление фосфата кальция водородом 43
2.2.3 Восстановление фосфата кальция метаном 45
2.2.4 Кинетические характеристики процесса восстановления фосфата кальция 46
2.2.4.1 Взаимодействие в твердой фазе 46
2.2.4.2 Взаимодействие в жидкой фазе 50
2.3. Разложение фосфатов железа при нагревании их до высоких температур 53
2.4 Обзор представлений о механизме восстановления фосфата железа 54
Глава 3 Балансовые расчеты распределения фосфора между основными продуктами плавки. при выплавке чугуна и ферромарганца в доменной печи 56
3.1. Методика проведения расчетов баланса фосфора при выплавке различного вида чугуна и ферромарганца 56
3.1.1 Расчет баланса фосфора при выплавке передельного чугуна в условиях КМЗ 57
3.1.2 Расчет баланса фосфора при выплавке литейного чугуна в условиях КМЗ 64
3.1.3 Расчет баланса фосфора при выплавке ферромарганца в условиях КМЗ 67
3.1.3 Расчет баланса фосфора при выплавке чугуна в условиях ЧМЗ 70
3.1.4 Расчет баланса фосфора при выплавке чугуна в условиях НТМК 72
Глава 4. Термодинамическое моделирование поведения фосфора в условиях доменной плавки 74
4.1 Термодинамические свойства фосфата кальция 74
4.1.1 Система Са-О-Р 74
4.1.2 Система Са-0-P-Si 75
4.1.3 Система Са-О-Р-С 75
4.1.4 Система Са-0-P-Si-C 77
4.2 Термодинамические свойства фосфидов железа 78
4.3 Термодинамические свойства фосфидов марганца 80
4.4 Термодинамический анализ возможности газификации фосфорав доменном процессе81
4.4.1 Методика проведения термодинамического моделирования 82
4.4.2 Исходные данные для проведения термодинамического моделирования 85
4.4.3 Результаты термодинамического моделирования 87
Глава 5. Экспериментальные исследования процесса удаления фосфора в газовую фазу 92
5.1 Методика проведения экспериментальных исследований 92
5.2 Методика обработки полученных экспериментальных данных 94
5.3 Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение 95
Глава 6. Исследование поведения фосфора в доменной печи при выплавке ферромарганца в промышленных условиях 98
6.1 Описание подготовки проб шлака 106
6.2 Результаты анализа 106
6.3 Обработка результатов 108
Глава 7 Поведение фосфора в доменной печи 113
Заключение 118
Список использованной литературы: 120
Приложение 1 Содержание фосфора в рудах различных месторождений 124
Приложение 2 Результаты расчетов баланса фосфора по данным плавок углеродистого ферромарганца в доменной печи ОАО «КМЗ» 139
- Фосфор при производстве железорудных окатышей
- Обзор исследований механизма восстановления фосфата кальция
- Расчет баланса фосфора при выплавке передельного чугуна в условиях КМЗ
- Термодинамические свойства фосфидов железа
Введение к работе
Актуальность работы:
В современной металлургической науке при описании поведения фосфора в процессе доменной плавки принято считать, что практически весь фосфор шихты переходит в чугун. В пользу такой точки зрения говорит тот факт, что железо и фосфор характеризуются близким по величине сродством к кислороду и восстановление их протекает при примерно равных температурах. Восстановленные железо и фосфор образуют прочное соединение - фосфид. В доменных шлаках из-за их низкой окисленности и сравнительно низкой основности не образуются прочные соединения, связывающие фосфор.
Однако, исследования механизма восстановления фосфора из компонентов шихты, описанные в литературе, а так же данные балансовых расчетов поведения фосфора в процессе плавки для ряда доменных печей позволяют утверждать, что в доменной печи образуются газообразные соединения фосфора различного состава, а, следовательно, существует возможность удаления фосфора из печи с отходящими газами.
Изучение распределения фосфора между фазами - продуктами плавки чугуна и ферромарганца в доменной печи в современных условиях представляет, с одной стороны, теоретический интерес, поскольку существенно изменились условия плавки и имеющиеся литературные данные устарели, с другой, имеет серьезное практическое значение, так как позволяет определить форму нахождения фосфора в отходящих газах, что весьма важно, в первую очередь, с точки зрения сохранения окружающей природной среды.
Таким образом, исследование поведения фосфора в процессе доменной плавки следует считать весьма актуальной задачей.
Целью данной работы является:
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности образования и удаления из доменной печи газообразных соединений фосфора в процессе плавки.
Определение величины коэффициентов распределения фосфора между фазами - продуктами плавки при выплавке в доменной печи чугуна и ферромарганца.
Научная новизна:
Впервые теоретически обоснован и экспериментально подтвержден факт образования газообразных соединений фосфора и удаления их в газовую фазу при выплавке чугуна различных видов и ферромарганца в доменной печи.
Установлено влияние термодинамических и кинетических параметров на степень перехода фосфора, содержащегося в различных компонентах шихты, в газовую фазу.
Впервые теоретически обоснована зависимость степени перехода фосфора в газовую фазу от вида химического соединения, в составе которого фосфор попадает в доменную печь, и условий плавки.
Впервые показано, что принятые в настоящее время коэффициенты распределения фосфора между фазами при выплавке в доменной печи чугуна и ферромарганца не отвечают современным представлениям о процессе. Предложены новые величины коэффициентов распределения фосфора между фазами.
Практическая значимость работы и рекомендации к использованию результатов:
Экспериментально доказана возможность образования и удаления газообразных соединений фосфора при восстановлении его в системе с избытком железа. По итогам расчетных и экспериментальных данных определена величина коэффициентов распределения фосфора между фазами в процессе доменной плавки. Полученные результаты промышленных исследований подтвердили возможность удаления фосфора с отходящими газами при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца в доменной печи. Рекомендовано ввести соответствующие поправки в справочники и учебники.
Фосфор при производстве железорудных окатышей
Шихта для производства окатышей состоит из одного или нескольких железорудных концентратов, упрочняющих и флюсующих добавок. Обязательным компонентом шихты для производства окатышей являются упрочняющие добавки. Они могут быть минеральными (бентонитовые глины, гашеная известь, мел, хлористый кальций, хлористый натрий, сульфат железа, железные и марганцевые глинистые руды) и органическими (щелочно-спиртовая барда, торф, соевая мука, крахмал и др.). В настоящее время в промышленной практике используют в основном бентонит. Бентонитовые глины, используемые российскими производителями окатышей, не содержат фосфор в качестве примеси, соответственно основная часіь фосфора при производстве окатышей вносится железорудной частью шихты, среднее содержание фосфора в концентратах колеблется от 0,007 до 0,11 %, а также флюсующей добавкой. Для получения офлюсованных окатышей в шихту вводят известняк или доломит, реже - гашеную и негашеную известь. Важнейшим требованием, предъявляемым к основным флюсам, является низкое содержание в них кремнезема и глинозема, а также вредных примесей — серы и фосфора.
В самом общем случае шихта для производства агломерата может включать: - железорудные концентраты и аглоруды; - марганцевую руду; - окалину различных металлургических операций; - шламы практически любых металлургических и неметаллургических производств; - отсевы агломерата и окатышей на различных стадиях их грохочения; - пиритные и колчеданные огарки, шлаки и другие отходы; - известняк, доломит, известь и другие флюсы; - коксовую мелочь; - тощий уголь, антрацитовый штыб; - колошниковую пыль и другие топливные добавки.
Кроме того, в аглошихту подается возврат - мелкий некондиционный агломерат от предыдущих спеканий, часто в горячем виде, в количестве 20-30% от массы шихты. Основные характеристики металлсодержащих добавок, применяемых наиболее часто при агломерации: марганцевые руды в настоящее время незначительно используются в составе аг-лошихты или, реже, в качестве добавки к доменной шихте. Содержание марганца в рудах находится в пределах 10-47%, фосфора от 0,1 до 0,3%; мартеновские и конвертерные шлаки, содержащие до 25% железа, до 10% фосфора, до 10% марганца, до 2,5% серы, 50-60% оксида кальция, 2-4% оксида магния, до 30% оксида алюминия, до 5% CaF2. Их можно рассматривать как заменители железной руды, марганцевой руды и флюса одновременно; доменные шлаки, получаемые при выплавке ферромарганца и ферросилиция, в состав которых часто входит CaF2 (до 3%). сварочный шлак, образующийся в нагревательных печах при взаимодействии железной окалины с футеровкой печи. Он содержит 50-55% железа и 15-20% оксида кремния. Часто используется непосредственно в доменной плавке, где, благодаря высокой плотности, опускается быстрее других материалов и используется для промывки горна (табл. 4); окалина, как и сварочный шлак, является отходом прокатного производства, содержит до 70% железа и используется в основном в качестве добавки к аглоших-те (табл. 5); Таблица 4 - Химический состав сварочного и конвертерного шлаков.
пиритные и колчеданные огарки, получаемые в виде отходов сернокислотной промышленности при обжиге серного колчедана (FeS2), содержат окисленное железо в виде БегОз и Fe304 в количестве 48-51%. Содержание серы в огарках достигает 3,5%;
колошниковая пыль получается при очистке доменного газа и содержит от 40 до 50% железа в зависимости от его содержания в исходной шихте. Кроме того, в колошниковой пыли содержится до 12% углерода, что позволяет использовать ее в агломерации в качестве заменителя как железной руды, так и, частично, топлива (табл. 6);
шламы конвертерного и ферросплавного производств, содержащие марганец, хром, ванадий, фтор и другие ценные элементы (табл. 6);
металлодобавки, к которым относятся прежде всего металлическая стружка и чугунный скрап, образующийся на литейном дворе доменных печей и на разливочных машинах (табл. 6). Вследствие использования в агломерационном процессе концентратов и аг-лоруд различных месторождений, нескольких видов твердого топлива и многочисленных добавок (в том числе отходов производства) примесный состав агломератов отличается разнообразием.
Обзор исследований механизма восстановления фосфата кальция
Восстановление фосфата кальция в присутствии кремнезема, осуществленное Велером в 1829 г., описывалось уравнением [30]: Са3(Р04)2 + 5C+3Si02 - 3CaSi03 + Р2 + 5СО (6) Позднее, учитывая, что в промышленных условиях восстановление идет из апатитовых минералов и содержащийся в них фторид кальция реагирует с кремнеземом, а образующиеся силикаты кальция имеют неопределенный состав, для процесса восстановления апатита предложено следующее балансовое уравнение [30]: (4+4у) Ca5(P04)3F + (20w+l-9y) Si02 + 30(1+у)С - - 20-(CaO-«SiO2-yCaF2) + (1-9у) SiF4+30-(l+y)CO+3(l+v)P4 (7) Процесс восстановления апатита может быть представлен в виде четырех последовательных стадий: I. 4 Ca5(P04)3F - 6Са3(Р04)2 + 2CaF2 (8) П. 6Са3(Р04)2 + ЗОС - 18 СаО+30СО+6Р2 (9) III. 2(l- 0CaF2 + 2(l- )Si02 2(l-j;)CaO+(l- 0 SiF4 (10) IV. CaO+«Si02— CaO-wSi02- (11) Часть фторида кальция j CaF2 переходит в шлак, не образуя фторидов кремнии. Сумма реакций (8) - (11) приводит к уравнению: 4 Ca5(P04)3F + ((20-2у)-п + 1-у) Si02 — - 30 CO + 6Р2 + (20-2y)-CaO-HSiO2 + (1-jO SiF4+2.y)CaF2 (12)
Это уравнение несколько отличается от приведенного в работе [30], однако в нем у имеет определенный физический смысл, поскольку это массовая доля CaF2, перешедшая в шлак. Тем не менее, подобные балансовые уравнения не раскрывают механизма взаимодействия, Попытки объяснить этот механизм начали предприниматься давно. В качестве первой стадии восстановления фосфата кальция предложена реакция [27]: Са3(Р04)2 + 3Si02 - 3CaSi03 + 72 Р4О10 (13) Образовавшийся фосфорный ангидрид реагирует с углеродом (вторая стадия): 72 Р4О,0 + 5С -» Р2 +5СО (14) Нильсеном [31] в качестве первой стадии предложено образование силико-фосфата кальция, который затем восстанавливается углеродом: Са3(Р04)2 +3Si02 - 3CaOP205-3Si02 (15) 3CaOP205-3Si02+5C - 3CaSi03+P2+5C0 (16)
Причина более легкой восстановимости силикофосфата кальция по сравнению с ортофосфатом не указывается. В обеих схемах SiO? представлен как необходимый химический агент, без которого восстановление фосфата кальция невозможно. Подобное мнение, основанное еще на исследованиях Велера, было затем опровергнуто [24, 28]. Было установлено, что восстановление фосфата кальция углеродом в отсутствие Si02 обнаруживается уже при 1150СС, хотя ниже 1300С скорость реакции очень мала.
Высокая термическая устойчивость СазРгОз в окислительной среде, по мнению авторов, не опровергает предложенную схему, так как в присутствии углерода давление фосфорного ангидрида над фосфатом снижается, ускоряя его диссоциацию. Это подтверждается также установленной зависимостью степени восстановления от скорости газа над фосфатом. Так в атмосфере азота при скорости газа 245 мл/мин выход фосфора был 45,8 %. а при 1685 мл/мни выход увеличился до 53,2 % [28].
Таким образом, влияние Si02 на процесс восстановления фосфата кальция заключается в связывании СаО и тем самым в ускорении диссоциации трикаль-цийфосфата. Кроме того, исключается вторичная реакция свободной СаО с орто-фосфагом кальция до Са4Р209 или Саз(Р04)2-СаО. С этой точки зрения другие оксиды, связывающие СаО, также должны оказывать ускоряющее действие на восстановление фосфата кальция. Действительно: А12Оз также ускоряет реакцию, хотя в меньшей степени, чем Si02. Повышение отношения Si02/CaO увеличивает скорость взаимодействия, поскольку условия для связывания СаО улучшаются. Одновременно увеличивается энергия активации [28], что может свидетельствовать о снижении роли диффузионной стадии в связи с повышением давления промежуточных газообразных продуктов (т. е. Р4Ою).
Однако попытки реализовать термическую диссоциацию фосфата кальция, проведенные различными исследователями, не увенчались успехом. В условиях высокого вакуума (10 Па при температуре до 1870 К) обнаружить разложение Са3(Р04)2 не удалось [5].
В работе [31] исследована термическая диссоциация пиро-, мета- и полифосфатов кальция. Было обнаружено, что диссоциация полифосфатов кальция возможна уже при 1250 К. При 1670 К разложение заканчивается по достижении соотношения Са:Р= 1,14:1, что примерно соответствует пирофосфату. Разложение Са3Р208 не установлено. Следовательно, в ряду: орто-. пиро-, мета-, полифосфат -термическая стойкость уменьшается.
Таким образом, на первой стадии образуется фосфид кальцин, который затехМ играет роль восстановителя на второй стадии. Франк и Фюльднер обнаружили также, что при температурах 600-1000 С фосфор взаимодействует с СаО, образуя смесь фосфата, фосфида и фосфита кальция, трудно разделяемую аналитически. Образование фосфита кальция Са3(Р04)2 вызывает сомнение, поскольку известно, что фосфористая кислота двухосновная и фосфит кальция должен иметь состав Са(НРОз)2. Однако при высоких температурах фосфористая кислота разлагается с выделением фосфина уже при 300 С. и образование Са(НР03)2 маловероятно. Образование же смеси Са3Р2 и Са3(Р04)2, по-видимому, возможно.
В присутствии Si02 или А1203 оксид кальция, образовавшийся при восстановлении фосфата кальция, образует силикаты и алюминаты, что препятствует взаимодействию СаО с фосфором. В этом Франк и Фюльднер видят положительное действие флюсующих добавок. Свободный оксид кальцин способен также взаимодействовать с фосфатом кальция, образуя тетрафосфат кальция - Са4Р209, или СаО-Са3(Р04)2, что снижает активность фосфата кальция. Присутствие флюсов препятствует этой реакции [29]. Позднее, на основании своих исследований Постников отверг схему Франка и Фюльднера, доказан, что фосфид кальция является не промежуточным, а побочным продуктом [32]. Обнаружив диффузию ионов Р043" и углерода через СаО - промежуточный продукт взаимодействии углерода с фосфатом кальция, - Постников предложил схему прямого взаимодействия фосфата кальция с углеродом в результате взаимодиффузии реагентов [32].
В фосфорной печи появление метана возможно в результате пиролиза летучих компонентов кокса и связующего электродной массы. Полученная формула позволяет указать пути интенсификации процесса. Как видим, при медленной кинетической стадии (кинетический режим) следует снижать размер частиц кокса (г0),а при медленной диффузионной - снижать размер фосфорита (ґ0). Принятый механизм взаимодействия предполагает существование стадии диффузии газообразных реагентов (или продуктов реакции) внутри реагирующей частицы, от фронта реакции к поверхности. Таким газообразным реагентом мог бы быть оксид углерода, который согласно схеме Гельда [32] является восстановителем фосфата кальция с последующей регенерацией ССЬ углеродом. Однако результаты термодинамических расчетов показывают, что взаимодействие оксида углерода с Са3(Р04)г тормозится при весьма малых давлениях С02. Условия для ее регенерации по реакции С02 + С = 2СО внутри частицы фосфорита отсутствуют.
Расчет баланса фосфора при выплавке передельного чугуна в условиях КМЗ
Исследование поведения фосфора в доменной печи при выплавке передельного чугуна (ПЧ) было проведено для условий Косогорского металлургического завода.
Анализ полученных данных о распределении фосфора между продуктами плавки в процессе выплавки в доменной печи чугуна и ферромарганца показал, что не весь фосфор, приходящий с шихтовыми материалами, переходит в металл и в шлак. Часть фосфора, по всей видимости покидает доменную печь с отходящими газами, поскольку в условиях доменной плавки (температура, отношение С/О) теоретически существует вероятность образования газообразных соединений фосфора. Полученные результаты позволили рассчитать коэффициенты распределения фосфора между фазами. Для передельного чугуна коэффициент перехода фосфора в чугун составляет г]чуг = 0,90-0,94, в газ тігаз = 0,04-0,06, в шлак гшл = 0,01-0,02; для литейного чугуна соответственно г)чуг = 0,90-0,92, г)газ = 0,06-0,08, т)шл =0,01-0,02; для ферромарганца гмет = 0,75-0,80, гігаз = 0,15 - 0,20, r) = 0,03-0,05.
Значение п может быть 1, /2, /3. При п = 1, т. е. при образовании СаБіОз, число компонентов 4 (Са, Si, О, Р), а число фаз при взаимной растворимости - 3 (Са3(Р04)2, CaSi03, SiC r)), тогда число степеней свободы /=4 — 3 +2 = 3, а при постоянном общем давлении парциальное давление любого компонента является функцией температуры и активности Са3(Р04)2 и Si02.
Особенностью системы Са-0-Si-P является то, что в ней число сосуществующих твердых фаз ограничено. В самом деле, для зависимости Р, =f(T, Р), содержащей три переменные(Р, - давление /-го компонента в газовой фазе), число степеней свободы /= 2, и при 4 компонентах получаем, что максимальное число фаз равно: Ф = К + 2-/=4 + 2-2=4.
Из четырех сосуществующих фаз одна - газ, следовательно, число твердых фаз не может быть более 3. Этими фазами могут быть фосфат кальция, кремнезем и только один силикат кальция. Присутствие двух силикатов или силиката и свободного оксида кальция невозможно. Последнее предположение было экспериментально доказано [32], причем обнаружено, что таким силикатом является Ca3Si07- Причину его образования авторы видят в изоморфности фосфата кальция и Ca3Si07.
Термодинамические свойства фосфидов железа
Готовый сплав ферромарганца содержит от 9 до \6% масс. Fe. Причем, первоначально формируется металлическая фаза с относительно высоким содержанием железа. Фосфид Fe2P плавится конгруэнтно (1365С), a Fe3P - превращается перитекти-чески при 1166С. Составы сплавов с 24-30% атом. Р свыше 1166С находятся в двухфазной области расплав - фосфид с крутым подъемом линии ликвидус при повышении содержания фосфора от Fc3P до Fe2P. В системе Fe-P существуют еще три фосфида: FeP (35,68 % масс. Р), FeP2 (52,29 % масс. Р) и фаза, гомогенная в интервале 72-79,5 % масс. Р.
Поведение фосфора в процессе доменной плавки мало изучено и требует проведения ряда исследований с целью выявления закономерностей распределения фосфора между продуктами плавки. Считается, что практически весь фосфор, поступающий в доменную печь с шихтовыми материалами, переходит в чугун [1]. Однако, проведенные в последнее время балансовые расчеты, оценивающие отношение количества фосфора, поступающего с шихтой к фосфору, распределенному между металлом, шлаком, колошниковой пылью и шламами стабильно показывают отрицательную невязку [2]. Данный факт дает основание полагать, что не весь фосфор, приходящий с шихтовыми материалами переходит в металл, а, именно, при определенных условиях доменной плавки существует вероятность образования газообразных соединений фосфора.
Данное утверждение было проверено термодинамическим моделированием состава сложной металлургической системы. В настоящее время методы равновесной термодинамики широко используются для исследования процессов, связанных с химическими превращениями. При этом большое практическое значение имеет расчет равновесных составов многокомпонентных гетерогенных систем. Принципиальной особенностью используемой в данном исследовании системы IVTANTERMO, отличающей ее от подавляющего числа аналогичных банков данных, является то, что накапливаемые в системе термодинамические данные не заимствуются из различных источников, а вычисляются по постоянным, отобранным в результате критического анализа и обработки всех первичных данных, имеющихся в литературе [3].
Для исследования поведения фосфора в процессе доменной плавки был проведен расчет равновесий в многофазной и многокомпонентной системе при помощи программы IVTANTERMO, методом минимизации энергии Гиббса. 4.4.1 Методика проведения термодинамического моделирования
Анализ технологических режимов доменной плавки в настоящее время часто сдерживается отсутствием полных данных и методов проведения расчетов условий формирования жидких продуктов и газовой фазы процесса.
В специальной литературе, в частности, отсутствует описание методик расчета поведения в доменной печи многих примесных элементов в различных температурных и окислительно-восстановительных условиях. В связи с этим, большую актуальность имеет анализ поведения элементов и их соединений с точки зрения термодинамики. Это обусловлено принципиальным характером полученных выводов: если синтез некоторого химического соединения при заданных расчетных условиях термодинамически невозможен, то это означает безусловный «запрет» на его образование в реальных условиях. В то же время следует отметить, что термодинамическая возможность того или иного процесса еще не означает его обязательной реализации: процесс «разрешенный» термодинамически может быть невозможен по кинетическим причинам. Для широкого круга металлургических процессов и технологий, использующих достаточно высокие технологии, моделирование может служить надежной теоретической основой для решения конкретных технологических задач.
Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением тепла, изменением энтропии, других термодинамических характеристик системы. Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном объеме, равен изменению внутренней энергии системы Ov — AU. Если химическая реакция протекает при постоянном давлении ее тепловой эффект равен изменению энтальпии системы Qp = АН.
Каждая химическая реакция через некоторое время после ее начала приходит в равновесное состояние. В этом состоянии состав системы (концентрации или парциальное давление исходных веществ и продуктов) со временем не изменяется. Равновесное состояние химической реакции характеризуется константой равновесия. Наибольшее значение имеют константы равновесия, выраженные через парциальное давление Кр или через концентрации Кс.
Основой термодинамического моделирования и анализа является изучение поведения смесей химически взаимодействующих веществ с целью расчета их качественного и количественного состава. Применительно к анализу поведения микропримесей общая схема имеет такую особенность, что реакции образования соединений с их участием, концентрации которых невелики «накладывается» на основные физико-химические процессы металлургического производства. Это делает неизбежным необходимость расчета сложных химических равновесий. Кроме того, моделирование возможно только в случае, когда имеются достаточно полные и достоверные данные о термодинамических свойствах индивидуальных веществ.
В атмосферах, образующихся в металлургических агрегатах, и системах обычно присутствуют одновременно несколько газообразных веществ, способных реагировать с кислородом, и образуется несколько продуктов. Таким образом, возникают сложные газовые атмосферы. Условие равновесия сложной газовой атмосферы - необходимость достижение всех частных равновесий, т.е. во всех отдельных реакциях. В окислительно-восстановительной газовой атмосфере это равносильно равенству парциальных давлений 02 во всех реакциях.
Однако, вследствие сложности определения всех независимых реакций из-за их большого количества, пользуются методом минимизации энергии Гиббса с помощью автоматизированного комплекса, «IVTANTERMO», предназначенного для расчета сложных химических равновесий на персональных компьютерах.
Комплекс содержит термодинамические данные для более чем 2000 веществ и позволяет проводить расчеты химических равновесий смесей, включающих до 132 различных соединений. Алгоритм расчета основан на минимизации энергии Гиббса системы.
