含C12A7的CaO-Al2O3以及Al2O3-SiO2和CaO-SiO2二元相图的热力学优化计算（学位论文-工学）.docx

分 类 号 ： 密 级 ：学 号 ： 2 0 0 9 1 5 0 单 位 代 码 ： 1 0 4 0 7硕 士 学 位 论 文论文题目: 含 C12A7 的 CaO-Al2O3 以 及 Al2O3-SiO2 和CaO-SiO2 二元相图的热力学优化计算研 究 方 向 炉 渣 热 力 学专 业 名 称 钢 铁 冶 金研 究 生 姓 名 谢 森 林导师姓名、职称 佟 志 芳 教 授2012 年 04 月 01 日江西·赣州摘 要七铝酸十二钙因具有良好的冶金物化性能、氧化铝浸出性能和水化性能等，而在钢铁冶金、氧化铝生产和水泥制造等领域中得到了广泛的应用在实践中七铝酸十二钙极其的重要，涉及它的体系不仅仅局限于 CaO-Al2O3 二元相图，更为重要的是多组分体系，只有把 它 考 虑 到 多 组 分 体 系 中 ， 才 有 实 用 价 值 和 参 考 意 义 同 时 考 虑 到 当 前 所 有 关 于CaO-Al2O3-SiO2 体系的优化报导中，均没有包含七铝酸十二钙，因此本文对包含七铝酸十二钙的 CaO-Al2O3-SiO2 体 系 进 行 相 关 基 础 研 究 ， 为 涉 及 七 铝 酸 十 二 钙 的 实 践 应 用 提 供 参 考依 据 。

相 图 计 算 （ CALPHAD） 是 当 前 研 究 相 图 的 前 沿 技 术 ， 本 文 利 用 国 际 上 通 用 的 热 力 学FactSage 软件，采用与先前优化时不同的新的热力学 Polynomial（ Kohler/Toop） 模 型 ， 对包含七铝酸十二钙的 CaO-Al2O3 体 系 以 及 Al2O3-SiO2 体 系 和 CaO-SiO2 体 系 进 行 了 热 力 学 优化与计算，结果获得了相应优化的二元相图和有关热力学参数，并利用优化后的热力学参数 首 次 对 上 述 三 个 二 元 体 系 的 液 相 过 剩 吉 布 斯 自 由 能 进 行 了 计 算 优 化 所 得 数 据 为 采 用Polynomial（ Kohler/Toop）模型进行外推或预测包含七铝酸十二钙的 CaO-Al2O3-SiO2 相 图奠 定 了 基 础 此 外 ， 利 用 FactSage 软 件 ， 采 用 准 化 学 理 论 模 型 ， 对 有 无 七 铝 酸 十 二 钙 的CaO-Al2O3-SiO2 体 系 进 行 了 等 温 截 面 的 计 算 ， 初 次 探 讨 了 七 铝 酸 十 二 钙 对 CaO-Al2O3-SiO2相 图 产 生 的 影 响 ,结 果 表 明 , C12A7 在 CaO-Al2O3-SiO2 相 图 中 能 够 稳 定 存 在 ， 并 且 占 有 一 定 的初 晶 区 域 ， 但 在 高 温 时 会 发 生 分 解 反 应 。

关键词：相图计算；七铝酸十二钙； CaO-Al2O3 体 系 ； Al2O3-SiO2 体 系 ； CaO-SiO2 体 系IAbstractC12A7 has a wide range of applications in many fileds such as in the iron and steelmetallurgy, alumina production and cement medium because of its good metallurgical physicaland chemical properties, alumina leaching performance and hydration properties. In order tomake better use of the excellent performance of the C12A7 in practice， the research on C12A7 isnot limited to the CaO-Al2O3 binary system,only by taking it into account the multi-componentsystem, it will have practical value and significance.And in all current optimization reports on theCaO-Al2O3-SiO2 system did not contain C12A7, so to do the basic research about theCaO-Al2O3-SiO2 system obtaining C12A7 is to provide a reference for the application of C12A7.CALPHAD is the current advanced technology of research the phase diagram, theCaO-Al2O3 system including C12A7 and Al2O3-SiO2 system and CaO-SiO2 system werere-optimized thermodynamically by using the FactSage software package through the Polynomial(Kohler/Toop) modle， which is different from that of the previous. The optimizational phasediagrams and thermodynamic parameters were obtained, these three systems of liquid excessGibbs free were calculated by using the optimized thermodynamic parameters for the firsttime.The optimized data laid the foundation for the extrapolation or forecast the CaO-Al2O3-SiO2phase diagram obtaining C12A7 with the Polynomial (Kohler/Toop) modle. In addition, theCaO-Al2O3-SiO2 phase diagram whether obtaining C12A7 or not was calculated by using themodel of quasi-chemical theory through the FactSage, the impact of the C12A7 on theCaO-Al2O3-SiO2 phase diagram was initially explored,the results show that, the C12A7 canstability exist in the CaO-Al2O3-SiO2 phase diagram, and occupy a certain primary crystal zone,but will decompose at high temperatures.Keywords: CALPHAD, C12A7,CaO-Al2O3 system, Al2O3-SiO2 system, CaO-SiO2 systemII目 录第 一 章 文 献 综 述 ............................................................. 11.1 CaO-Al2O3-SiO2 相 图 的 研 究 现 状 ......................................... 11.2 CaO-Al2O3 相 图 的 优 化 现 状 ............................................. 31.3 七 铝 酸 十 二 钙 ......................................................... 71.3.1 七 铝 酸 十 二 钙 结 构 ................................................ 71.3.2 七 铝 酸 十 二 钙 性 能 ................................................ 81.4 相 图 研 究 方 法 与 意 义 .................................................. 101.4.1 相 图 研 究 方 法 .................................................. 101.4.2 相 图 研 究 意 义 .................................................. 121.5 相 图 计 算 原 理 与 特 点 .................................................. 131.5.1 相 图 计 算 原 理 ................................................... 131.5.2 相 图 计 算 特 点 ................................................... 131.6 炉 渣 结 构 理 论 与 热 力 学 模 型 ............................................ 141.6.1 炉 渣 结 构 理 论 ................................................... 141.6.2 热 力 学 模 型 ..................................................... 151.7 FactSage 软 件 ........................................................ 191.8 课 题 研 究 目 的 和 内 容 .................................................. 211.8.1 研 究 的 目 的 .................................................... 211.8.2 研 究 的 内 容 .................................................... 211.9 课 题 研 究 的 创 新 之 处 .................................................. 22第 二 章 CaO-Al2O3 体 系 的 热 力 学 优 化 与 计 算 ..................................... 232.1 前 言 ................................................................ 232.2 实 验 数 据 的 评 估 ...................................................... 242.2.1 实 验 相 图 ....................................................... 242.2.2 热 力 学 数 据 ......。