【正文】 型，由模型預(yù)測的 PbO作用濃度與實驗測定的 PbO活度之間相對誤差為 %，偏差為 。周老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，她都兢兢業(yè)業(yè)，為我們的論文做仔細的指導，特別是對于我課題中的軟件使用，給予了細心地指導。 %K2 平衡常數(shù) 2。 zynd=zeros(2,1)。 %K2 平衡常數(shù) 2。 function [xdwc3,xdwc4,bc1,bc2,nn]=cal_N1_N2(x,a1_exp,a2_exp) K1=x(1,1)。 bc=10000。 %N 作 用濃度優(yōu)化求解 if isreal(N) xx(1,1)=N(1,1)。off39。 for i=:: a=1i。 %nn 為組 元 PbO、 SiO2的作用濃度計算結(jié)果 。 %a2_exp 為組元 PbO 實驗活度值 。 %nn=zeros(9,2)。 %a1_exp 為組元 CaO 實驗活度值 。作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導以及一起學習的同學們的支持，想要完成本次設(shè) 計是十分困難的。計算得到： （ 1）由爐渣結(jié)構(gòu)共存理論和 CaOSiO2渣系的相圖從而制定了在 1500℃ 溫度的作用濃度計算模型，由模型預(yù)測的 CaO作用濃度與實驗測定的 CaO活度之間相對誤差為 %，偏差為 。因此，該渣系的結(jié)構(gòu)單元為 ?2Mn 、 ?2O 離子以及 TiO Mn2TiO4和 MnTiO3分子。對模型預(yù)測的 nMgO與對應(yīng) MgO實驗測定的活度進行比較，結(jié)果見圖 ，計算的相對誤差、偏差結(jié)果列入表 。如此，便可以根據(jù)爐渣結(jié)構(gòu)共存理論從而計算出各組元的作用濃度。由共存理論則： 攀枝花學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 基于共存理論的熔渣 中 組元活度的預(yù)測 17 Na2OSiO2渣系的化學平衡方程式為： （ ??? 22 ONa ） + 2SiO =（ 32SiONa ） yxxKdnn nK ??? 1121 31 3, () 2（ ??? 22 ONa ） + 2SiO =（ 44SiONa ） ???2222221 42 9, x yxKdnnnK () （ ??? 22 ONa ） +2 2SiO =（ 22 2SiOONa ? ） ???2233221 53 3, xxyKdnn nK () 質(zhì)量平衡為： 012213221221121 ?????? nnKnnKnnKnn () 321 2dddyA ???? () 321 2 dddxB ???? () 通過上述方程整理得： ? ? ? ? ? ? 02231 2213221221121 ???????? nnKBAnnKBAnnKBABnAn () 從而可由式（ ）和（ ）聯(lián)立建立模型平衡方程式。通過運用共存理論的模型，從而使得計算結(jié)果更精確，也就不斷完善了理論實踐。因而本渣系的結(jié)構(gòu)單元是： Pb2+、 O2簡單離子以及 SiOPbSiO3以 Pb2SiO4和 MnPb4SiO6四種分子。采用 Matlab編程，其程序類似于求 MnOSiO2渣系中組元 CaO作用濃度可以編出 ，此略，由此求解模型 （ ） 中不同 A、 B值下 MnO作用濃度 nMnO，計算結(jié)果列入表 。在此，我們也是通過 MnOSiO2渣系各組元濃度的計算模型，從而探究更多 Mn的性質(zhì)。 [1] 假設(shè)：熔渣成分為 ?? CaOxB ， ??2SiOxA；以熔渣成分表示的各結(jié)構(gòu)單元摩爾分數(shù)為 y=2SiOx， x= CaOx ，31 CaSiOxd ?，422 SiOCaxd ?，2233 SiOCaOxd ?? 歸一后各結(jié)構(gòu)單元的作用濃度為：CaOnn ?1 22 SiOnn ?、33 CaSiOnn ?、424 SiOCann ?、535 SiOCann ?； ?x =平衡總摩爾分數(shù)，則： CaOSiO2渣系 1500℃ 以上的化學平衡方程式為： ( ??? 22 OCa )+( 2SiO )=( 3CaSiO ) 2131 nnnK ? ， ?? xxyKd 11 2 () ????? 2 4 7 6?G J/mol 攀枝花學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 基于共存理論的熔渣 中 組元活度的預(yù)測 8 2( ??? 22 OCa )+( 2SiO )=( 42SiOCa ) 22142 nnnK ? ， ?? 2222 4 xyxKd () ????? 0 0 9 8 6?G J/mol 3( ??? 22 OCa )+( 2SiO )=( 53SiOCa ) 23163 nnnK ? ， ?? 3334 8 xyxKd ????? 3 3 6 6?G J/mol () 圖 CaOSiO2渣系相圖 質(zhì)量平衡為： A= 321 zzzy ??? () 321 32 zzzxB ???? () 由式 ()~()得作用濃度的計算模型為： ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?xBxAxxBAKxAxxBAKxxBAK ???????????? 212233 ? ? 3?? Ax () ? ?? ?? ? ? ?3322213 xKxAxKxAxK AxxBy ???? ??? ， yAx xKd ?? ， ? ? yAx xKd 2222 ?? ， ? ? yAx xKd 3333 ?? () 各組元的作用濃度為： Ax xnCaO ?? ，Ax ynSiO ?? 22 () 攀枝花學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 基于共存理論的熔渣 中 組元活度的預(yù)測 9 CaOSiO2渣系計算結(jié)果及結(jié)論 在 1773K下，反應(yīng)（ ）、（ ）、（ ）的平衡常數(shù) K由對應(yīng)的 ?G? =RTlnK計算得出，計算結(jié)果列入表 。汽車的安全性與汽車的質(zhì)量密切相關(guān)，車體越重，安全性越高，而油耗勢必增加，為了解決安全性與油耗的矛盾，通常采用材料強度高還具有良好成型性的汽車用鋼。 熔體體系的數(shù)目極為龐大，要獲得實測所需要的全部數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實的， 因 此采用 模型 預(yù)測一些金屬熔體中組元的活度（作用濃度）， 找出一個實用又符合實際的模型成為 至關(guān)重要 。由于這種理論不能解決常數(shù)不守常和熔渣導電差異性等問題，前蘇聯(lián)學者丘依考進而提出了考慮未分解化合物的爐渣離子理論，成功地應(yīng)用于渣剛間錳和磷的分配及爐渣氧化能力的計算。下面簡單介紹幾種模型。冶金不同模型的演變過程，體現(xiàn)了人們不斷認識客觀規(guī)律的深化過程。通過收集有關(guān)活度計算用文獻，調(diào)研計算用原始數(shù)據(jù)，根據(jù)共存理論建立 CaOSiO MnOSiO PbOSiO Na2OSiO MgOSiOMnOTiO2 6 組二元熔渣體系中組元作用濃度計算模型，利用計算機軟件 Matlab編制了模型中關(guān)鍵參數(shù)求解方法，在基礎(chǔ)基礎(chǔ)上預(yù)測得到了 6 組二元熔渣體系中一個組元作用濃度，并對預(yù)測結(jié)果與實驗測定值進行了對比。 [4,5] 國內(nèi)外熔體組元活度預(yù)測的研究現(xiàn)狀 從最初離子理論及分子理論的提出到 Meidema 模型和 Wagner 模型提出，經(jīng)歷了國內(nèi)外幾代人的努力研究后解決了活度方面的部分問題，使得活度的應(yīng)用變得更加廣泛實 用，但其應(yīng)用范圍依然受到一定的限制，各個模型都有著各自的缺陷。 分子理論的缺點是無法解釋熔渣導電和電解及不能解決平衡常數(shù)不守常。 [8, 9] 共存理論 解決了 有關(guān) 二元、三元渣系 的 各結(jié)構(gòu)單元作用濃度的計算問題， 并且已應(yīng)用于多元渣系的化學熱法、渣鋼間錳的分配、低堿度渣的造渣制度、脫硫能力和脫磷能力的計算、爐渣氧化能力、泡沫渣和埋弧渣的造渣制度研究等，取得與實際符合的結(jié)果。設(shè)熔渣中除含有 A、 B結(jié)構(gòu)單元外，還存在有化合物 C、 D，這些結(jié)構(gòu)單元摩爾分數(shù)分別設(shè)為 x= Ax 、 y= Bx 、 C1 xz? 、 Dxz ?2 ?，F(xiàn)今而言，對該渣系的研究比較廣泛，對其 相圖也有深刻的認識，所以對其的研究也有良好的發(fā)展前景。 表 1773K下 CaOSiO2熔體組元 CaO作用濃度 預(yù)測用數(shù)據(jù) 平衡常數(shù)代號 平衡常數(shù)值 K1 K2 K3 溫度 /K 1773 表 1773K下 CaOSiO2熔體組元 CaO作用濃度 預(yù)測結(jié)果 CaO 的摩爾濃度（ A） CaO 的實驗測定活度 x nCaO 模型預(yù)測值 CaO 作用濃度計算值與活度實驗測定值之間的相對誤差 % CaO 作用濃度計算值與活度實驗測定值之間的偏差 0 x C a OaCaO/NCaO 圖 1773K 下 CaO SiO2 熔體中組元的預(yù)測作用濃度與實驗測定的活度對比 (CaO計算的作用濃度 N（ — ）與實測活度 a（ ● ） ) 攀枝花學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 基于共存理論的熔渣 中 組元活度的預(yù)測 10 計算發(fā)現(xiàn)，通過建立的模型預(yù) 測的 CaOSiO2二元體系中 CaO作用濃度 與實測活度值之間相對誤差為 %，偏差為 。在不同的 溫度下，其存在的組分都是不同的，因而其性質(zhì)也會跟隨著發(fā)生改變，可以看出，此渣系有著較好的耐高溫性質(zhì)。 攀枝花學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 基于共存理論的熔渣 中 組元活度的預(yù)測 13 PbOSiO2渣系的結(jié)構(gòu)單元和計算模型 PbOSiO2渣系的性質(zhì) PbOSiO2渣系是煉鉛工業(yè)中十分重要的渣系，同樣，在冶金領(lǐng)域也有著廣闊的前景，因而此渣系受到足 夠的重視，更細致的研究也正在進行中。采用模型（ ）、（ ）求解模型不同 A、 B值下 PbO作用濃度 nPbO，采用 Matlab編程求解，其程序見附錄 Ⅱ ，計算結(jié)果列入表 。 [1] 圖 Na2OSiO2渣系相圖 Na2OSiO2渣系計算模型建立 由圖 ， Na2OSiO2渣系存在有 SiO Na2SiO Na4SiO4和 Na2O對模型預(yù)測的 nNa2O與對應(yīng) Na2O實驗測定的活度進行比較，結(jié)果見圖 ，計算的相對誤差、偏差結(jié)果列入表 。 [1] 圖 MgOSiO2渣系相圖 MgOSiO2渣系計算模型 由相圖圖 可知， MgOSiO2渣系能生成 Mg2SiO4和 MgSiO3兩種化合物。而現(xiàn)在我們就需要建立含 MnOTiO2渣系的熱力學計算模型來解決相應(yīng)的問題。 MnOTiO2渣系計算結(jié)果及結(jié)論 在 1823K下，反應(yīng) （ ）、（ ） 的平衡常數(shù) K K2由對應(yīng)的 ?G? =RTlnK計算得出，計算結(jié)果列入表 。 （ 4） 由爐渣結(jié)構(gòu)共存理論和 Na2OSiO2渣系的相圖從而制定了在 1373K溫度的作用濃度計算模型，由模型預(yù)測的 Na2O作用濃度與實驗測定的 Na2O活度之間相對誤差為 %，偏差為 。同時周老師還在思想、生活上也給我們無微不至的關(guān)懷，在此謹向周老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意，這些美好的瞬間將永遠記載在我的心中。 %K3 平衡常數(shù) 3。 %for i=:: a=xx(1,1)。 %K3 平衡常數(shù) 3。 K2=x(2,1)。 for t=::1 for tt=::1 N=fsolve( (N)[*a*N(1)b*N(2)+(ab)*K1*N(1)*N(2)+(2*ab)*K2*N(1)^2*N(2)+(4*ab)*K3*N(1)^4*N(2)。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 附錄 II 29 xx(2,1)=N(2,1)。,39。 zynd=zeros(2,1)。 %bc2 為組元 SiO2活度的計算值與實驗值之間的偏差的計算結(jié)果 。 %