Carbonate Capacities of CaF2-MgO and CaF2-CaO-MgO Slags

Abstract

The refining abilities of slags for impurities in steel, such as sulfur and phosphorus, can be related to slag basicity and it has been found that carbonate capacity can be employed as a basicity index. In the present study, the carbonate capacities of the binary CaF2-MgO system and the ternary CaF2 -CaOMgO system were measured in the temperature range of 1360-1480 °C. The carbonate capacity in the CaF2-MgO system increased with increasing MgO concentration. Replacement of CaF2 by CaO at constant MgO and replacement of MgO by CaO at constant CaF2 in the CaF2 -CaO-MgO system resulted in an increase in the carbonate capacity. The amount of dissolved CO2 in both the CaF2 -MgO and the CaF2-CaO-MgO systems increased with increasing partial pressure of CO2. There was a linear relationship between the partial pressure of CO2 and the mole fractions of both MgO and CaO. In addition, the carbonate capacities of both the binary and the ternary systems decreased with increasing temperature. This demonstrates that the dissolution of CO2 is exothermic. The enthalpy of dissolution of CO2 for the CaF2-MgO binary system was within the range of -116 to -49.61 kJ/mole and for the CaF2-CaO-MgO ternary system it was within the range of -247.30 to -136.23 kJ/mole. Using the thermodynamic data available in the literature, the sulfide capacities were calculated for the CaF2-MgO system. The concept of optical basicity was employed to discuss the results.On peut relier l'habileté de raffinage des scories pour les impuretés de l'acier, telles que le soufre et le phosphore, à la basicité de la scorie et l'on peut employer la capacité de carbonate comme index de basicité. Dans cette étude, on a mesuré les capacités de carbonate du système binaire CaF2-MgO et du système ternaire CaF2 -CaO-MgO, dans la gamme de température de 1380 à 1450 °C. La capacité de carbonate du système CaF2-MgO augmentait avec une augmentation de la concentration en MgO. Le remplacement du CaF2 par du CaO, à taux constant de MgO, et le remplacement du MgO par du CaO, àtaux constant de CaF2 dans le système CaF2-CaO-MgO a résulté en une augmentation de la capacité decarbonate. La quantité de CO2 dissoute dans les deux systèmes de CaF2-MgO et de CaF2-CaO-MgO augmentait avec une augmentation de la pression partielle de CO2. Il y avait une relation linéaire entre la pression partielle de CO2 et les fractions molaires de MgO et de CaO. En plus, les capacités de carbonate du système binaire et du système ternaire diminuaient avec une augmentation de la température. Cecidémontre que la dissolution du CO2 est exothermique. L'enthalpie de dissolution du CO2, pour le système binaire CaF2-MgO, était comprise entre -116 et -49.61 kJ/mole et pour le système ternaire CaF2-CaOMgO, elle était de -247.30 à -136.23 kJ/mole. En utilisant les données thermodynamiques disponibles dans la littérature, on a calculé les capacités de sulfure du système CaF2-MgO. On a employé le concept de basicité optique pour discuter des résultats.