reacciones iónicas
TRANSCRIPT
2.4.- Nociones sobre Basicidad de las EscoriasEscoria: Mezcla de xidos metlicos - no metlicos, sulfuros,etc. Bsicos = CaO, MgO, MnO, FeO y Acidos = SiO2, Al2O3, P2O5,etc. Indicador de las escorias : El Indice de Basicidad El Indice de Basicidad = Bsicos Acidos El Indice de Basicidad Binario = % CaO % SiO2 El Indice de Basicidad Cuaternario = % CaO+ % MgO % SiO2 + % Al2O3 ADICIONALMENTE : Indice Basicidad Binario = IB(2) = % CaO > 2 Escoria Bsica % SiO2 Similarmente el IB(4)= % CaO+ % MgO > 2 Escoria Bsica % SiO2 + % Al2O3 Si el % FeO en la escoria es } > rango 16 - 20 % Escoria Oxidante Si el % FeO en la escoria es } < rango 16 - 20 % Escoria ReductoFuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking Turkdogan E.T., Fruehan R. Fundamentals of Iron and Steelmaking Chapter 2, The Making Shaping and Treating of Steel , Ironmaking Volume , 1.999.
2.5.- Distribucin del Fsforo entre la escoria y el metal 2[ P ] + 5[ O ] = (P2O5) KP-O=
a P2O5 (hP)x(hO)= KP-O . fo5.[%O]5. fP 2
X P2O5
(15)
[%P](
P2O5 )
donde X P2O5 = LP = Coeficiente de distribucin del fsforo [%P] entre la escoria y el metal a P2O5 =Actividad raoultiana del P2O5 = P2O5 . X P2O5 P2O5 =Coeficiente de actividad raoultiano del P2O5 X P2O5 = Fraccin molar del P2O5 [%P] = % Fsforo en el bao metlico fP = Coeficiente de actividad henryano del Fsforo [%O] = % Oxgeno en el bao metlico fO = Coeficiente de actividad henryano del Oxgeno KP-O = Constante de equilibrio de la reaccin P - O.Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking * Falconi C. V. Tecnologia Fabricaciao de Aco . Fundamentos.UFMG , ABM.
MODEL FFG con TEMKIN 2.6.- Distribucin del Fsforo entre la escoria y el metal desde la teora inica de defosforacin
2[ P ] + 5[ O ] + 3(O=) = 2(PO4 )-3 K*=
( NPO4 -3 ) (hp)2.(ho)5. (NO=)3 (16)
( NPO4 -3 ) = K* . fo5.[%O]5.fp2 (NO=)3 [% P]
donde NPO4 -3 = Coeficiente de distribucin del fsforo [%P] entre la escoria y el metal NPO4 -3 = Fraccin aninica del fsforo en la escoria (NO=) = Fraccin aninica del oxgeno en la escoria. [%P] = % Fsforo en el bao metlico fP = Coeficiente de actividad henryano del Fsforo [% O] = % Oxgeno en el bao metlico fO = Coeficiente de actividad henryano del Oxgeno K* = Constante de equilibrio de la reaccin del fsforo que esten funcin de constantes parciales.Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking
2.7.- Desarrollo de la Capacidad Fosforante de la escoria.Modelo 1: Meraikib.
[ P ] + 5/2[ O ] = (P2O5) CP=
(P) (hp).(ho)5/2
(17)
donde : CP = Capacidad fosforante de la escoria
( P ) = Fsforo que se encuentra en la escoria en % en peso [%P] = % Fsforo en el bao metlico fP = Coeficiente de actividad henryano del Fsforo [%O] = % Oxgeno en el bao metlico fO = Coeficiente de actividad henryano del Oxgeno Adems : [%O] = a FeO.[ % O]max (18)donde : a FeO = actividad raoultiana del FeO en la escoria
[ % O]max = % de oxgeno que representa la saturacin del mismo en elbao en funcin de la temperatura y la constante de equilibrio.
[ % O]max = e (6,2953 - 14.552/T) siendo T = Temperatura bao en K a FeO = ( X FeO ) + X FeO (XCaO + XMgO + XMnO) (19)( X FeO + XCaO + XMgO + XMnO + XSiO2) Esta ecuacin es la ecuacin de Gerasimov
2.8.- Desarrollo de la Capacidad Fosforante de la escoria.Modelo 2: Morales- Fruehan
[ P ] + 5/2[ O ] + 3/2(O=)= (PO4-3) KP-O=
( P ).[O]5/2 [P]
(20)
donde : KP-O = Capacidad fosforante de la escoria y depende de la temperatura y de la composicin de la escoria.
( P ) = Fsforo que se encuentra en la escoria en % en peso [%P] = % Fsforo en el bao metlico [%O] = % Oxgeno en el bao metlico Experimentalmente :Para temperaturas entre 1.570 y 1770 C.
log KP-O = 21.470/T - 9,87 + 0,071BO donde BO = % CaO + 0,3(% MgO)
(21) (22)
2.9.- Condiciones mnimas requeridas para la defosforacin Escoria3(CaO)+(P2O5) =3(CaO.P2O5) (P2O5)+5[Fe] =5(FeO)+2[P]
Escoria bsica y fluida Alto contenido de (FeO) Temperatura Baja Desescoriado Bajo contenido de Carbono (#) Adecuada agitacin del bao
(P2O5)+[C] =5{CO}+2[P]
2[ P ] +5 [ O ] = (P2O5)
Bao Metlico
3.7.- MODELO FFG CON TEMKIN Distribucin del Azufre entre la escoria y el metal desde la teora inica de desulfuracin
[ S ] + (O=) = [ O ] + (S=) Ks*=
N S=. hO NO=. hs (29)
NS= = K* . N.fs [%S] NO=. fo.[%O]
donde : NS= = Ls = Coeficiente de distribucin del azufre entre la [%S] escoria y el metal. N S= = Fraccin aninica del azufre en la escoria NO=. = Fraccin aninica del oxgeno en la escoria. [%S] = % Fsforo en el bao metlico fs = Coeficiente de actividad henryano del azufre [%O] = % Oxgeno en el bao metlico fO = Coeficiente de actividad henryano del Oxgeno Ks* = Constante de equilibrio de la reaccin del azufre que esten funcin de constantes parciales.
Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking
3.8.- Distribucin del Azufre entre el gas y la escoria desde la teora inica de desulfuracin
1/2{S2}+ (O=) = 1/2{O2} + (S=) K* = NS=.(PO2) NO=.(PS2) K* . NO= = Cs = Capacidad Sulfurante (30) donde : Cs = Capacidad sulfurante de la escoria. N S= = Fraccin aninica del azufre en la escoria NO=. = Fraccin aninica del oxgeno en la escoria. PO2 = Presin del oxgeno en el gas. PS2 = Presin del azufre en el gas. K* = Constante de equilibrio de la reaccin del azufre en lainterfase escoria - gas.
Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking
3.9.- Condiciones mnimas requeridas para la desulfuracin
Escoria Escoria bsica y fluida Bajo contenido de (FeO)+[ S ] =(CaS) + [ O ] +[S]+[C]=(CaS) + {CO}+[S]+1/2 [Si]=(CaS)+1/2< 2CaO.SiO2>
Temperatura Alta Adecuada agitacin del bao
3+3[S]+2[Al]=3(CaS)+ ( Al2O3)
Bao Metlico
4.5.-- La reaccin del Silicio con el Oxgeno en trminos de teria inica [ Si ] + 2[ O ] + 2(O=)= (SiO4 -4) K=
NSiO4-4 [ %Si ] [ % O ] ( NO=)
(35)
donde NSiO4-4 = Coeficiente de distribucin del silicio entre [% Si] la escoria y el metal NSiO4-4= Fraccin aninica del fsforo en la escoria NO= = Fraccin aninica del oxgeno en la escoria. [%Si] = % Silicio en el bao metlico fSi = Coeficiente de actividad henryano del Silicio [%O] = % Oxgeno en el bao metlico fO = Coeficiente de actividad henryano del Oxgeno K = Constante de equilibrio de la reaccin del silicio.
Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking
5.3.- La reaccin del Manganeso con el (FeO) en trminos de teria inica
[ Mn] + (Fe++) = [ Fe ] + ( Mn++) K=
NMn++ . hFe NFe++ . hMn
(42)
donde NMn++ = Coeficiente de distribucin del Manganeso entre [%Mn la escoria y el metal NMn++ = Fraccin catinica del Manganeso en la escoria NFe++ = Fraccin catinica del hierro en la escoria. hFe = actividad henryana del fe en el bao = 1 hMn= actividad henryana del Mn en el bao = fMn.[ % Mn ] [% Mn] =% Manganeso en el bao metlico fMn = Coeficiente de actividad henryano del Manganeso K = Constante de equilibrio de la reaccin del silicio.Quedara :
NMn++ = fMn .NFe++.K [%Mn ]
(43)
Fuente : Ward R.G. An introduction to the Physical Chemistry of Iron and Steelmaking