Thermodynamics of Calcium Ferrite Slags at 1200 and 1300°

Abstract

Oxygen isobars and liquidus isotherms of the system CaO-FeO-Fe2O3 at 1200 and 1300°C were determined by quenching samples equilibrated with CO2–CO mixtures, The iron liquidus and the melt coexisting with two solids were carefully examined in terms of their composition as well as the equilibrium oxygen partial pressures, p o2 . At 1200°C, p o2 was 10−7.70 atm when the slag coexisted with magnetite and dicalcium ferrite, At 1300°C, the melt region extends to the CaO–Fe2O3 join, where p o2 was 10−0.68 atm (air) or higher. Within the range of p o2 from one order above that at iron saturation to 10−4 atm, the slag composition, p o2 , and the temperature T are related by the equation:log (Fe+ + + /Fe+ + ) ≍ 0.170logp O2 + 0.018 (wt% CaO) + 5500/T − 2.52.Activities of CaO(s), FeO(l), and Fe3O4 (S) in the slag were calculated from the p o2 data by combining the available thermal data and/or by Gibbs-Duhem equation. Résumé Les isobares d'oxygene et les isothermes du liquidus du systeme CaO–FeO–Fe2O3 à 1200 et 1300°C ont été déterminées en trempant des échantillons équilibrés avec des mélanges CO2–CO. Le liquidus du fer et le mélange coexistant avec deux solides ont été soigneusement étudiés en terme de composition et de pression partielle d'oxygène à l'équilibre, p o2 . A 1200°C, p o2 était de 10−7.7 atm quand la scorie était en équilibre avec la magnétite et la ferrite de dicalcium. A 1300°C, le domaine du liquide s'étend jusqu'au joint CaO–Fe2O3 où p o2 valait 10−0.68 atm (air) ou plus. A l'intérieur du domaine de p o2 qui s'étend d'un ordre au dessus de celle à la saturation en fer jusqu'à 10−4 atm, la composition de la scorie, p o2 et la température T sont reliées par l'équation:log(Fe3+/Fe2+) ≍ 0.170logp o2 + 0.018(pd %CaO) + 5500/T − 2.52.Les activités de CaO(s), FeO(l) et Fe3O4(S) dans la scorie ont été calculées a partir des valeurs de p o2 en combinant les données thermodynamiques disponibles et/ou l'équation de Gibbs-Duhem.