Научная статья на тему 'ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКСИДНОЙ СИСТЕМЕ FEO-SRO-SIO2'

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКСИДНОЙ СИСТЕМЕ FEO-SRO-SIO2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
125
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА FEO-SRO-SIO2 / ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ / ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ / FEO-SRO-SIO2 SYSTEM / THERMODYNAMIC SIMULATION / PHASE EQUILIBRIA / PHASE DIAGRAMS

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Самойлова Ольга Владимировна, Макровец Лариса Александровна, Бакин Игорь Валерьевич

Оксидные системы, включающие оксид стронция в качестве одного из основных компонентов, находят все большее применение в различных отраслях промышленности. Влияние добавок SrO на свойства шлаков и флюсов, на свойства стекол и даже керамики с магнитными свойствами активно изучается в настоящее время. Однако сведений по диаграммам состояния оксидных стронцийсодержащих систем в литературе весьма ограниченное количество, особенно для тройных и многокомпонентных систем. В данном исследовании было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий и дальнейшее построение диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, а также расчет координат проекции поверхности ликвидус диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2. Моделирование выполнялось с использованием приближения теории субрегулярных ионных растворов. В ходе работы были определены энергетические параметры используемой теории для каждой из исследуемых систем. Полученные расчетные данные о положении линий ликвидуса в двойных оксидных системах сопоставимы с имеющимися в литературе, что подтверждает адекватность проведенного моделирования. Сведения о диаграмме состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2 в литературе не представлены и получены впервые. В ходе настоящей работы также были оценены данные о температурах, энтальпиях и энтропиях образования силикатов Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 из компонентов оксидного расплава систем FeO-SiO2 и SrO-SiO2 соответственно. Так, для Fe2SiO4 энтальпия образования соединения из компонентов оксидного расплава составила величину 63 600 Дж/моль; для силиката Sr3SiO5 - 181 675 Дж/моль; для соединения Sr2SiO4 - 169 576 Дж/моль; для SrSiO3 - 155 697 Дж/моль.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Самойлова Ольга Владимировна, Макровец Лариса Александровна, Бакин Игорь Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THERMODYNAMIC SIMULATION OF PHASE EQUILIBRIA IN OXIDE SYSTEM FeO-SrO-SiO2

Oxide systems with strontium oxide as one of the main components are used more and more widely in different industries. The effect of adding SrO on slug, flux, and the properties of glass and even ceramic with magnetic behaviour is intensively studied today. However, there is only a limited amount of data on phase diagrams for oxide strontium-bearing systems in academic literature, in particular for triple and multi-component systems. This research involved a thermodynamic simulation of phase equilibria and further construction of phase diagrams for double oxide systems FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, and the calculation of coordinates of the liquidus surface projection of the phase diagram for a triple oxide system FeO-SrO-SiO2. The simulation was conducted using the sub-regular ionic solution theory approximation. The study has identified energy parameters of the theory for every of the researched systems. The estimated data on the position of liquidus lines in double oxide systems are comparable to those published in academic literature, thus confirming that the performed simulation is correct. Information on the phase diagram of the triple oxide system FeO-SrO-SiO2 is not presented in the academic literature and have been calculated for the first time. The present paper also analyses the data on the temperatures, enthalpy and entropy of silicate formation Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 from the components of oxide melt of systems FeO-SiO2 and SrO-SiO2 respectively. For example, in the case of Fe2SiO4, the enthalpy of the compound formation from the components of the oxide melt was 63600 J/mol; in case of the silicate Sr3SiO5 - 181675 J/mol; in case of the compound Sr2SiO4 - 169576 J/mol; and for SrSiO3 - 155697 J/mol.

Текст научной работы на тему «ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКСИДНОЙ СИСТЕМЕ FEO-SRO-SIO2»

УДК 669.18 + 544.015.3 DOI: 10.14529/теМ90402

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКСИДНОЙ СИСТЕМЕ FeO-SrO-SiO2

О.В. Самойлова, Л.А. Макровец, И.В. Бакин

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия

Оксидные системы, включающие оксид стронция в качестве одного из основных компонентов, находят все большее применение в различных отраслях промышленности. Влияние добавок SrO на свойства шлаков и флюсов, на свойства стекол и даже керамики с магнитными свойствами активно изучается в настоящее время. Однако сведений по диаграммам состояния оксидных стронцийсодержащих систем в литературе весьма ограниченное количество, особенно для тройных и многокомпонентных систем. В данном исследовании было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий и дальнейшее построение диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, а также расчет координат проекции поверхности ликвидус диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2. Моделирование выполнялось с использованием приближения теории субрегулярных ионных растворов. В ходе работы были определены энергетические параметры используемой теории для каждой из исследуемых систем. Полученные расчетные данные о положении линий ликвидуса в двойных оксидных системах сопоставимы с имеющимися в литературе, что подтверждает адекватность проведенного моделирования. Сведения о диаграмме состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2 в литературе не представлены и получены впервые. В ходе настоящей работы также были оценены данные о температурах, энтальпиях и энтропиях образования силикатов Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 из компонентов оксидного расплава систем FeO-SiO2 и SrO-SiO2 соответственно. Так, для Fe2SiO4 энтальпия образования соединения из компонентов оксидного расплава составила величину 63 600 Дж/моль; для силиката Sr3SiO5 - 181 675 Дж/моль; для соединения Sr2SiO4 - 169 576 Дж/моль; для SrSiO3 -155 697 Дж/моль.

Ключевые слова: система FeO-SrO-SЮ2, термодинамическое моделирование, фазовые равновесия, фазовые диаграммы.

Стронцийсодержащие силикатные системы в настоящее время все чаще становятся объектом исследований благодаря своему применению в различных отраслях промышленности - от металлургии и стекольного производства до производства магнитных материалов [1-6]. Но, несмотря на исследования физико-химических и физических свойств, данных по диаграммам состояния оксидных стронцийсодержащих систем в литературе весьма ограниченное количество, особенно для тройных и многокомпонентных систем. В то же время знание фазовых равновесий, реализующихся в зависимости от внешних параметров в исследуемой системе, является основой успешного технологического процесса.

Целью настоящей работы является термодинамическое моделирование фазовых равновесий и дальнейшее построение диаграмм состояния двойных оксидных систем БеО-ЗгО, БеО-ЗЮ2, SrO-SiO2, а также на основании полученных данных построение диа-

граммы состояния тройной оксидной системы

БеО-ЗгО-ЗЮ2.

Подробно оригинальная методика моделирования фазовых равновесий в оксидных системах приведена в работах [7-9].

Для выполнения моделирования необходимы данные о температурах и энтальпиях плавления оксидов, входящих с состав исследуемых систем (табл. 1), так как расчет фазовых равновесий с участием оксидов для определения координат линии или поверхности ликвидус требует описания фазового перехода данных оксидов из твердого состояния в жидкое.

В настоящей работе для расчетов использовалась теория субрегулярных ионных растворов, энергетические параметры которой приведены в табл. 2.

Результаты моделирования фазовой диаграммы БеО-ЗгО приведены на рис. 1. Согласно литературным оценочным расчетным данным [14] диаграмма состояния системы

Рис. 1. Диаграмма состояния системы FeO-SrO: результаты моделирования

Таблица 1

Данные о температурах и энтальпиях плавления оксидов

Оксид Температура плавления, °С Энтальпия плавления, Дж/моль

FeO 1378 [10] 33 470 [11]

SrO 2532 [12] 80 950 [12]

SiO2 тридимит 1680 [13] 9002 [13]

SiO2 кристобалит 1720 [13] 7704 [13]

Энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов

Таблица 2

Система Энергетические параметры Дж/моль

FeO-SrO Qlll2 = -71 828 Qll22 = -22 026 Ql222 = -20 905

FeO-SiO2 Qlllз = +2000 Qllзз = -35 000 Qlззз = +60 000

SrO-SiO2 Q2223 = -165 338 Q22зз = -379 887 Q2333 = -25 369

FeO-SrO-SiO2 Qll2з = -240 990 Ql22з = -380 450 Ql2зз = -201 502

FeO-SrO является диаграммой эвтектического типа, при этом координаты точки эвтектики должны находиться по концентрации оксида стронция в пределах от 10 до 30 мол. % SrO, а по температуре - от 1050 до 1360 °С. Координаты расчетной точки эвтектики, полученные в ходе настоящего моделирования, соответствуют 18 мол. % SrO и 1060 °С (см. рис. 1).

Результаты расчета фазовых диаграмм систем FeO-SiO2 и SrO-SiO2 в сравнении с литературными данными приведены на рис. 2 и 3 соответственно, а также в табл. 3. На рис. 4

приведены результаты расчета активности оксида железа согласно теории субрегулярных ионных растворов при 1600 °С в расплаве системы FeO-SiO2.

Согласованность полученных в ходе настоящей работы результатов с имеющимися литературными данными по двойным оксидным системам подтверждает адекватность выбранной термодинамической модели и проведенных расчетов.

Полученные в ходе настоящего исследования сведения по температурам, энтальпиям

Рис. 2. Диаграмма состояния системы FeO-SiO2: 1 - результаты моделирования; 2 - экспериментальные данные N.L. Bowen и J.F. Schairer [15]; 3 - экспериментальные данные R. Schuhmann и P.J. Ensio [16]; 4 - экспериментальные данные W.C. Allen и R.B. Snow [17]. Здесь и далее трид. - тридимит, крист. - кристобалит

Рис. 3. Диаграмма состояния системы SrO-SiO2: 1 - результаты моделирования; 2 - экспериментальные данные P. Eskola [19]; 3 - экспериментальные данные J.W. Greig [20]; 4 - экспериментальные данные J.M. Fields et al. [21]; 5 - экспериментальные данные M.E. Huntelaar et al. [22]

Таблица 3

Координаты точек нонвариантных равновесий в системах FeO-SiO2 и ЭгО-8Ю2

Равновесие Координаты Источник

Мол. % SiO2 и °С

Система БеО^Ю2

Ж1 ^ БеО + Fe2SiO4 27,40 1177 [15]

25,00 1177 [17]

25,30 1183 [18]

24,93 1180 [настоящая работа]

Ж1 ~ Fe2SiO4 + SiO2 (трид.) 42,30 1178 [15]

42,80 1180 [16]

41,00 1185 [18]

43,89 1167 [настоящая работа]

Ж2 ~ Ж1+ SiO2 (крист.) 62,30 1690 [15]

97,50 1690

58,00 1685 [18]

98,60 1685

55,08 1681 [настоящая работа]

99,02 1681

Система SrO-SiO2

Ж1 ~ SrO + SrзSiO5 23,00 2080 [21]

23,00 2080 [22]

21,01 2081 [настоящая работа]

Ж1 ~ SrзSiO5 + Sr2SiO4 27,00 2150 [21]

27,00 2150 [22]

26,00 2151 [настоящая работа]

Ж1 ~ Sr2SiO4 + SrSiOз 47,60 1545 [19]

48,00 1545 [21]

49,30 1567 [22]

49,28 1569 [настоящая работа]

Ж1 ~ SrSiOз + SiO2 (трид.) 66,50 1358 [19]

65,80 1342 [22]

68,83 1343 [настоящая работа]

Ж2 ~ Ж1+ SiO2 (крист.) 80,10 1694 [20]

98,80 1694

73,78 1705 [настоящая работа]

99,13 1705

и энтропиям образования силикатов из компонентов оксидного расплава приведены в табл. 4. Сравнительный анализ показывает, что энтальпии образования силикатов стронция в два-три раза превышают энтальпию образования силиката железа.

На рис. 5 представлены результаты моделирования поверхности ликвидус для системы РеО^Ю^Ю2. На диаграмму нанесены изотермы в интервале температур 1200-2400 °С с шагом в двести градусов. В табл. 5 приведены координаты точек нонвариантных превращений в данной системе.

Диаграмма состояния системы БеО^Ю-ЙО2 характеризуется обширными областями равновесия оксидного расплава с силикатами SrSiO3 и Sr2SiO4, а также с оксидом стронция. Это необходимо учитывать при планировании составов, принадлежащих данной системе, так как, например, соединение Sr2SiO4 является тугоплавким (см. рис. 3 и табл. 4) и при попадании составов в область равновесия с этим силикатом температура плавления (температура на поверхности ликвидус) может составить достаточно высокие значения вплоть до 2337 °С.

Рис. 4. Активность оксида железа FeO в расплаве системы FeO-SiO2 при 1600 °С: 1 - результаты расчета; 2 - литературные данные P.L. Lin и A.D. Pelton [23]

Данные о температурах, энтальпиях и энтропиях образования силикатов из компонентов оксидного расплава

Таблица 4

Соединение Температура, °С Энтальпия, Дж/моль Энтропия, Дж/(моль-К)

Fe2SiO4 1208 63 600 26,955

Sr3SiO5 2155 181 675 4,902

Sf2SiO4 2337 169 576 8,040

SrSiO3 1570 155 697 34,267

SiO

FeO 20 40 60 80 SrO

Мол. %

Рис. 5. Результаты моделирования проекции поверхности ликвидус для системы FeO-SrO-SiO2. Линия аЬ соответствует границе фазового перехода оксида кремния из тридимита в кристобалит при 1470 °С. Координаты точек 1-5 приведены в табл. 5

Таблица 5

Координаты точек нонвариантных превращений в системе FeO-SrO-SiO2 (см. рис. 5)

№ точки t, °С FeO, мол. % SrO, мол. % SiO2, мол. %

1 1880 12,14 68,81 19,05

2 1058 81,27 18,18 0,55

3 1111 82,06 15,91 2,03

4 1111 68,05 6,26 25,69

5 1124 52,73 4,40 42,87

Следует отметить, что в литературе нет сведений о диаграмме состояния системы FeO-SrO-SiO2 и результаты, полученные в ходе настоящей работы, представлены впервые.

Выводы

Выполнено термодинамическое моделирование диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, и на основании полученных данных построена проекция поверхности ликвидус диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2. Полученные результаты показали хорошую сходимость с литературными данными. Показана адекватность используемой при расчете активностей компонентов оксидного расплава теории субрегулярных ионных растворов. Диаграмма состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2 характеризуется обширными областями равновесия оксидного расплава с силикатами SrSiO3 и Sr2SiO4, а также с оксидом стронция. Это необходимо учитывать при планировании составов, принадлежащих данной тройной оксидной системе, так как силикат стронция Sr2SiO4 и оксид стронция SrO являются тугоплавкими.

Литература

1. Zhang, G.H. Correlation between viscosity and electrical conductivity of aluminosili-cate melts / G.H. Zhang, K.C. Chou //Metallurgical and Materials Transactions B. - 2012. -Vol. 43B, no. 4. - P. 849-855. DOI: 10.1007/s11663-012-9674-y

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Tang, K. Thermodynamic evaluation of Sr-containing Si metals and silicate melts for Si-Sr alloy production / K. Tang, L.K. Jakobsson, K. Hildal // The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. - 2018. -Vol. 118. - P. 601-605. DOI: 10.17159/2411-9717/2018/v118n6a7

3. Use barium-strontium modifier in manufacturing welding flux based on silicomanganese slag for welding and surfacing mining equipment / N.A. Kozyrev, A.R. Mikhno, R.E. Kryukov et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - Vol. 206. - P. 012033. DOI: 10.1088/1755-1315/206/1/012033

4. Синтез магнеторезистивных стекло-керамических композитов в системе SrO-MnOx-SiO2-La2O3 / С.Е. Кушнир, А.В. Васильев, Д.Д. Зайцев и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2008. - № 1. - С. 38-41.

5. Влияние добавок B2O3 и P2O5 на кристаллизационную способность стронций-алюмосиликатного стекла / Н.Е. Щеголева, Д.В. Гращенков, П.Д. Саркисов и др. // Техника и технология силикатов. - 2012. - Т. 19, № 2. - С. 2-7.

6. Preparation and characterization of SrO-Na2O-Fe2O3-FeO-P2O5-SiO2 ferrimag-netic glass-ceramics for hyperthermia application / J.A. Liu, X. Yang, M.M. Zhang, W. He // Advanced Materials Research. - 2012. -Vols. 557-559. - P. 1612-1617. DOI: 10.4028/www.scientific. net/AMR.557-559.1612

7. Михайлов, Г.Г. Термодинамика металлургических процессов и систем / Г.Г. Михайлов, Б.И. Леонович, Ю.С. Кузнецов. - М. : Из-дат. Дом МИСиС, 2009. - 520 с.

8. Термодинамическое моделирование поверхности ликвидус диаграммы состояния системы Cu2O-Al2O-ZrO2 / О.В. Самойлова, Г.Г. Михайлов, Л.А. Макровец и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2015. - Т. 15, № 4. - С. 15-21. DOI: 10.14529/met150402

9. Самойлова, О.В. Термодинамическое моделирование фазовой диаграммы системы Cu2O-Na2O-K2O / О.В. Самойлова, Л.А. Макровец, Е.А. Трофимов // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. - 2018. -Т. 59, № 3. - С. 196-204.

10. Кубашевский, О. Металлургическая

термохимия / О. Кубашевский, С.Б. Олкокк. -М.: Металлургия, 1982. - 392 с.

11. Darken, L.S. The system iron-oxygen. II. Equilibrium and thermodynamics of liquid oxide and other phases / L.S. Darken, R.W. Gurry // Journal of American Chemical Society. -1946. - Vol. 68. - P. 798-816.

12. Иргашов, Х. Термодинамические свойства оксида стронция в твердой и жидкой фазах / Х. Иргашов, В.Д. Тарасов, В.Я. Чеховской // Теплофизика высоких температур. -1985. - Т. 23, № 1. - С. 86-91.

13. Физико-химические свойства окислов: справочник / Г.В. Самсонов, А.Л. Борисова, Т.Г. Жидкова и др.; под. ред. Г.В. Самсонова. -М.: Металлургия, 1978. - 471 с.

14. Revzin, B. Model evaluations of phase diagrams of the systems SrO-(Mn, Fe, Co, Ni)O / B. Revzin, J. Pelleg //Materials Research Society Symposium Proceedings. - 1996. - Vol. 398. -P. 649-654.

15. Bowen, N.L. The system, FeO-SiO2 / N.L. Bowen, J.F. Schairer // American Journal of Science. - 1932. - Vol. XXIV, no. 141. - P. 177213.

16. Schuhmann, R. Thermodynamics of iron-silicate slags: slags saturated with gamma iron / R. Schuhmann, P.J. Ensio // Transactions AIME. Journal of Metals. - 1951. - No. 3. - P. 401-411.

17. Allen, W.C. The orthosilicate - iron oxi-

de portion of the system CaO-"FeO"-SiO2 / W.C. Allen, R.B. Snow // Journal of the American Ceramic Society. - 1955. - Vol. 38, no. 8. -P. 264-280.

18. Romero-Serrano, A. Thermodynamic analysis of binary and ternary silicate systems by a structural model / A. Romero-Serrano, A.D. Pelton // ISIJ International. - 1999. -Vol. 39, no. 5. - P. 399-408. DOI: 10.2355/isijinternational. 39.399

19. Eskola, P. The silicates of strontium and barium / P. Eskola // American Journal of Science. - 1922. - Vol. IV, no. 23. - P. 331-375.

20. Greig, J. W. Immiscibility in silicate melts / J.W. Greig // American Journal of Science. -1927. - Vol. XIII, no. 73. - P. 1-44.

21. Fields, J.M. Phase equilibria in the system BaO-SrO-SiO2 / J.M. Fields, P.S. Dear, J.J. Brown // Journal of the American Ceramic Society. - 1972. - Vol. 55, no. 12. - P. 585-588.

22. Huntelaar, M.E. Phase relations in the SrO-SiO2-ZrO2 system. I. The system SrO-SiO2 / M.E. Huntelaar, E.H.P. Cordfunke, A. Scheele // Journal of Alloys and Compounds. - 1993. -Vol. 191, no. 1. - P. 87-90. DOI: 10.1016/0925-8388(93)90276-S

23. Lin, P.L. A structural model for binary silicate systems / P.L. Lin, A.D. Pelton // Metallurgical Transactions B. - 1979. - Vol. 10B, no. 4. - P. 667-675. DOI: 10.1007/BF02662569

Самойлова Ольга Владимировна, канд. хим. наук, старший научный сотрудник кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; samoilovaov@susu.ru.

Макровец Лариса Александровна, инженер кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; makrovetcla@susu.ru.

Бакин Игорь Валерьевич, аспирант кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; igor.npp.bakin@gmail.com.

Поступила в редакцию 8 октября 2019 г.

DOI: 10.14529/met190402

THERMODYNAMIC SIMULATION OF PHASE EQUILIBRIA IN OXIDE SYSTEM FeO-SrO-SiO2

2

0.V. Samoylova, samoilovaov@susu.ru, L.A. Makrovets, makrovetcla@susu.ru,

1.V. Bakin, igor.npp.bakin@gmail.com

South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

Oxide systems with strontium oxide as one of the main components are used more and more widely in different industries. The effect of adding SrO on slug, flux, and the properties of glass and even ceramic with magnetic behaviour is intensively studied today. However, there is only a limited amount of data on phase diagrams for oxide strontium-bearing systems in academic literature, in particular for triple and multi-component systems. This research involved a thermodynamic simulation of phase equilibria and further construction of phase diagrams for double oxide systems FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, and the calculation of coordinates of the liquidus surface projection of the phase diagram for a triple oxide system FeO-SrO-SiO2. The simulation was conducted using the sub-regular ionic solution theory approximation. The study has identified energy parameters of the theory for every of the researched systems. The estimated data on the position of liquidus lines in double oxide systems are comparable to those published in academic literature, thus confirming that the performed simulation is correct. Information on the phase diagram of the triple oxide system FeO-SrO-SiO2 is not presented in the academic literature and have been calculated for the first time. The present paper also analyses the data on the temperatures, enthalpy and entropy of silicate formation Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 from the components of oxide melt of systems FeO-SiO2 and SrO-SiO2 respectively. For example, in the case of Fe2SiO4, the enthalpy of the compound formation from the components of the oxide melt was 63600 J/mol; in case of the silicate Sr3SiO5 -181675 J/mol; in case of the compound Sr2SiO4 - 169576 J/mol; and for SrSiO3 - 155697 J/mol.

Keywords: FeO-SrO-SiO2 system, thermodynamic simulation, phase equilibria, phase diagrams.

1. Zhang G.H., Chou K.C. Correlation between Viscosity and Electrical Conductivity of Alumino-silicate Melts. Metallurgical and Materials Transactions B, 2012, vol. 43B, no. 4, pp. 849-855. DOI: 10.1007/s11663-012-9674-y

2. Tang K., Jakobsson L.K., Hildal K. Thermodynamic Evaluation of Sr-Containing Si Metals and Silicate Melts for Si-Sr Alloy Production. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2018, vol. 118, pp. 601-605. DOI: 10.17159/2411-9717/2018/v118n6a7

3. Kozyrev N.A., Mikhno A.R., Kryukov R.E., Yakushevich N.F., Provodova A.A. Use BariumStrontium Modifier in Manufacturing Welding Flux Based on Silicomanganese Slag for Welding and Surfacing Mining Equipment. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 206, pp. 012033. DOI: 10.1088/1755-1315/206/1/012033

4. Kushnir S.E., Vasil'ev A.V., Zaitsev D.D., Kazin P.E., Tret'yakov Yu.D. Synthesis of Magnetoresistive Glass-Ceramic Composites in the SrO-MnOx-SiO2-La2O3 System. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2008, vol. 2, no. 1, pp. 34-36. DOI: 10.1007/s11700-008-1005-1

5. Shchegoleva N.E., Grashchenkov D.V., Sarkisov P.D., Orlova L.A., Popovich N.V. The Effect of B2O3 and P2O5 Additives on the Crystallization Ability of Strontium Aluminosilicate Glass. Technique and Technology of Silicates, 2012, vol. 19, no. 2, pp. 2-7. (in Russ.)

6. Liu J.A., Yang X., Zhang M.M., He W. Preparation and Characterization of SrO-Na2O-Fe2O3-FeO-P2O5-SiO2 Ferrimagnetic Glass-Ceramics for Hyperthermia Application. Advanced Materials Research, 2012, vols. 557-559, pp. 1612-1617. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.557-559.1612

7. Mikhailov G.G., Leonovich B.I., Kuznetsov Yu.S. Termodinamika metallurgicheskikhprotsessov

References

i sistem [Thermodynamics of Metallurgical Processes and Systems]. Moscow, MISIS Publ., 2009, 520 p. (in Russ.)

8. Samoylova O.V., Mikhailov G.G., Makrovets L.A., Trofimov E.A., Sidorenko A.Yu. Thermodynamic Modeling of Liquidus Surface of the Phase Diagram of Cu2O-Al2O3-ZrO2 System. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 15-21. (in Russ.) DOI: 10.14529/met150402

9. Samoilova O.V., Makrovets L.A., Trofimov E.A. Thermodynamic Simulation of the Phase Diagram of the Cu2O-Na2O-K2O System. Moscow University Chemistry Bulletin, 2018, vol. 73, no. 3, pp. 105-110. DOI: 10.3103/S0027131418030057

10. Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgical Thermochemistry. Oxford, Pergamon Press Ltd Publ., 1979. 392 p.

11. Darken L.S., Gurry R.W. The System Iron-Oxygen. II. Equilibrium and Thermodynamics of Liquid Oxide and Other Phases. Journal of the American Chemical Society, 1946, vol. 68, pp. 798-816.

12. Irgashov X., Tarasov V.D., Chekhovskoy V.Ya. Thermodynamic Properties of Strontium Oxide in Solid and Liquid Phases. High Temperature, 1985, vol. 23, no. 1, pp. 86-91. (in Russ.)

13. Samsonov G.V. Fiziko-khimicheskie svoistva okislov [Physico-Chemical Properties of Oxides]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978, 471 p. (in Russ.)

14. Revzin B., Pelleg J. Model Evaluations of Phase Diagrams of the Systems SrO-(Mn, Fe, Co, Ni)O. Materials Research Society Symposium Proceedings, 1996, vol. 398, pp. 649-654.

15. Bowen N.L., Schairer J.F. The System, FeO-SiO2. American Journal of Science, 1932, vol. XXIV, no. 141, pp. 177-213.

16. Schuhmann R., Ensio P.J. Thermodynamics of Iron-Silicate Slags: Slags Saturated with Gamma Iron. Transactions AIME. Journal of Metals, 1951, no. 3, pp. 401-411.

17. Allen W.C., Snow R.B. The Orthosilicate - Iron Oxide Portion of the System CaO-"FeO"-SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 1955, vol. 38, no. 8, pp. 264-280.

18. Romero-Serrano A., Pelton A.D. Thermodynamic Analysis of Binary and Ternary Silicate Systems by a Structural Model. ISIJ International, 1999, vol. 39, no. 5, pp. 399-408. DOI: 10.2355/isijinternational.39.399

19. Eskola P. The Silicates of Strontium and Barium. American Journal of Science, 1922, vol. IV, no.23, pp. 331-375.

20. Greig J.W. Immiscibility in Silicate Melts. American Journal of Science, 1927, vol. XIII, no. 73, pp.1-44.

21. Fields J.M., Dear P.S., Brown J.J. Phase Equilibria in the System BaO-SrO-SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 1972, vol. 55, no. 12, pp. 585-588.

22. Huntelaar M.E., Cordfunke E.H.P., Scheele A. Phase Relations in the SrO-SiO2-ZrO2 System. I. The System SrO-SiO2. Journal of Alloys and Compounds, 1993, vol. 191, no. 1, pp. 87-90. DOI: 10.1016/0925-8388(93)90276-S

23. Lin P.L., Pelton A.D. A Structural Model for Binary Silicate Systems. Metallurgical Transactions B, 1979, vol. 10B, no. 4, pp. 667-675. DOI: 10.1007/BF02662569

Received 8 October 2019

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

FOR CITATION

Самойлова, О.В. Термодинамическое моделирование фазовых равновесий в оксидной системе FeO-SrO-SiO2 / О.В. Самойлова, Л.А. Макровец, И.В. Ба-кин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2019. - Т. 19, № 4. - С. 10-18. DOI: 10.14529/met190402

Samoylova O.V., Makrovets L.A., Bakin I.V. Thermodynamic Simulation of Phase Equilibria in Oxide System FeO-SrO-SiO2. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2019, vol. 19, no. 4, pp. 10-18. (in Russ.) DOI: 10.14529/met190402

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.