熔渣结构及理论 Molten Slag 2离子结构理论 ●熔渣导电,可以电解: ●X射线结构分析表明,组成炉渣的简单氧化物和复杂化 熔渣理论及模型 合物的基本单元均为离子; ●统计热力学为离子理论的建立提供了理论基础 基本观点 Cao= ca+o Caf= ca+2F Sio +20=Sio 离子存在状态: ALO.+02-=2A1O 简单正、负离子:CaO、MnO、MgO、CaS的离子平衡 复合负离子:由SO2、P2O、Al2O3形成
Molten Slag 16 § 二、 熔渣结构及理论 1 熔 渣 理 论 及 模 型 2 离子结构理论 熔渣导电，可以电解； X射线结构分析表明，组成炉渣的简单氧化物和复杂化 合物的基本单元均为离子； 统计热力学为离子理论的建立提供了理论基础。 基本观点 离子存在状态： •简单正、负离子：CaO、MnO、MgO、CaS的离子平衡； •复合负离子：由SiO2、P2O5、Al2O3形成。 2 2 2 2 2 4 2 4 2 2 3 2 CaO Ca O CaF Ca 2F SiO 2O SiO Al O O 2AlO + − + − − − − − = + = + + = + =
熔渣结构及理论 Molten Slag 2离子结构理论 基本观点 2Z+e2 离子间作用力:库仑力F 熔渣理论及模型 2Z+ 十P ) 广义力矩:m= Z/r称为电荷半径比。正离子的电荷半径比愈大, 其对O2的引力也就愈强。 17
Molten Slag 17 § 二、 熔渣结构及理论 1 熔 渣 理 论 及 模 型 2 离子结构理论 基本观点 离子间作用力：库仑力 ( ) 2 2 2 2 + − = + + o r r Z e F ( ) 2 2 2 + − = + + o r r Z I F=Ie2 r Ze 广义力矩： m = Z/r称为电荷半径比。正离子的电荷半径比愈大， 其对O2-的引力也就愈强
熔渣结构及理论 Molten Slag 2离子结构理论 基本观点 复合阴离子的聚合和解体 SiO4+SiO4÷S2O2+O 熔渣理论及模型 SiO4+SiOp、SiO8+2O o 4 四面体结构 面投影 意图 示意 图1-27硅氧四面体 18
Molten Slag 18 § 二、 熔渣结构及理论 1熔渣理论及模型 2 离子结构理论 基本观点 复合阴离子的聚合和解体： 4- 4- 6 2- 4 4 2 7 4- 6- 6- 2- 4 2 7 3 9 SiO +SiO Si O +O SiO +Si O Si O +2O
熔渣结构及理论 Molten Slag 复合离子的聚合与解体 硅氧复合离子的聚合 随着渣中S氧化物增加,需消耗O-转变成复合离子,许多 个离子SO4聚合起来共用O2,形成复杂的复合离子。 熔渣理论及模型 硅氧复合离子的解体 随着渣中的O/Si原子比增加,O-可使熔渣中复杂硅氧复合 离子分裂成结构比较简单的硅氧复合离子 熔渣中可能有许多种硅氧复合离子平衡共存 SiO:- Sion 19
Molten Slag 19 硅氧复合离子的聚合 随着渣中Si氧化物增加，需消耗O2−转变成复合离子，许多 个离子SiO4 4–聚合起来共用O2−，形成复杂的复合离子。 硅氧复合离子的解体 随着渣中的O/Si原子比增加，O2−可使熔渣中复杂硅氧复合 离子分裂成结构比较简单的硅氧复合离子。 熔渣中可能有许多种硅氧复合离子平衡共存。 复合离子的聚合与解体 § 二、 熔渣结构及理论 1 熔 渣 理 论 及 模 型
熔渣结构及理论 Molten Slag 表硅氧复合离子的结构、形状及参数 离子种类 OSi比 离子的结构形状 化学式 矿物名称 熔渣理论及 SiO 4.0 简单四面体 M2SIO4 橄榄石 6 双连四面体 M2S1207 方柱石 (SIOS) 3.0 由3、4、6个四面体构成环状 MSIO3 绿柱石 (SO3) 3.0 无限多个四面体构成线状 MSIO 辉石 (SioN) 2.75 无限多个四面体构成链状 M3Si4O11 闪石 模 (Si,OS 2.50 许多个四面体构成网状 MSi2Os 云母 型 (SiO2) 2.0 三度空间格架 SiO 石英 20
Molten Slag 20 表 硅氧复合离子的结构、形状及参数 离子种类 O/Si 比 离子的结构形状 化学式 矿物名称 4− SiO 4 4.0 简单四面体 M2 SiO4 橄榄石 6− Si 2 O 7 3.5 双连四面体 M2 Si2O7 方柱石 n (SiO ) 23 − 3.0 由 3、4、6 个四面体构成环状 MSiO3 绿柱石 − (SiO ) 23 3.0 无限多个四面体构成线状 MSiO3 辉石 n (Si O ) 6 4 11− 2.75 无限多个四面体构成链状 M3 Si4O1 1 闪石 n (Si O ) 2 2 5 − 2.50 许多个四面体构成网状 Msi2O5 云母 n (SiO ) 2 2.0 三度空间格架 SiO2 石英 § 二、 熔渣结构及理论 1熔渣理论及模型