Implementation of modified quasichemical model to HSC Chemistry and validation
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3026
Language
en
Pages
35+5
Series
Abstract
The demand of metals is increasing, but at the same time the quality and quantity of the ores decreases. One way to address this issue is to advance already existing processes to decrease metal losses. Smelting processes experience dissolution of the metal to slag. This is an implicit aspect of the process, and it is dictated by the thermodynamic equilibrium of the system. The thermodynamic equilibrium of complex multicomponent solution can be modeled using Calphad methodology. This methodology utilizes solution models to optimize thermodynamic property data of the system. In this work, the Modified Quasichemical model is chosen as the solution model, since it allows description of short-range ordering and has adequate amount of assessed parameters for copper smelting available. Modified quasichemical model is implemented to the HSC Chemistry, and validated through relevant studies. The aim of this thesis is to model complex solutions of copper smelting, with elements that have more than one oxidation state in metal phase. This thesis does not address other phases or miscability gaps. This work elaborates on the activity calculation of binary solution. The activity coefficient of KCl in KCl-MgCl2 binary system was calculated in Excel, and the required equations are shown in this thesis. The calculation was validated with F*A*C*T calculation and emf measurement points from literature studies. Moreover, Cu-Fe-O-S and it's subsystems are modeled in metal phase and validated with literature studies. Calculating the activity coefficient of KCl and modeling the Cu-Fe-O-S system was successful.Metallien kysyntä kasvaa jatkuvasti, mutta samalla malmin laatu ja saatavuus vähenee. Yksi tapa ratkaista tämä ongelma on nykyisten prosessien parantaminen metallihäviöiden vähentämiseksi. Sulatusprosessissa tapahtuu metallin liukenemista kuonaan, joka määräytyy systeemin termodynaamisesta tasapainosta. Multikomponenttiliuoksen termodynaamista tasapainoa voidaan mallintaan käyttämällä Calphad -metodologiaa. Tämä metodologia hyödyntää liuosmalleja systeemin termodynaamisten ominaisuuksien datan optimoimiseen. Tässä työssä käytetään muokattua kvasikemiallista liuosmallia, sillä se sallii lyhyen kantaman järjestäytymisen, sekä siitä löytyy tarvittava määrä kuparin sulatukseen liittyviä arvioituja parametrejä. Muokattu kvasikemiallinen liuosmalli lisätään HSC Chemistry -ohjelmistoon, ja malli validoidaan relevanteilla artikkeleilla. Tämän diplomityön tavoitteena on mallintaa kuparin sulatuksen monimutkaisia liuoksia, joissa yhdellä tai useammalla alkuaineella on kaksi tai useampi hapetustilaa metallifaasissa. Tämä työ ei ota huomioon muita faaseja tai sekoittumattomuusaluetta. Tämä työ käsittelee aktiivisuuskertoimien laskennan binääri liuoksille. Tässä työssä KCl aktiivisuuskerroin KCl-MgCl2 binäärisysteemissä laskettiin Excelissä, ja siihen vaadittavat kaavat näytetään työssä. Aktiivisuuskerroin validoitiin F*A*C*T -mallinnuksella sekä emf mittauksilla artikkeleista. Lisäksi Cu-Fe-O-S -systeemi ja sen alisysteemit mallinnettiin metalli faasissa ja validoitiin artikkeleilla. KCl aktiivisuuskertoimen laskenta ja Cu-Fe-O-S -systeemin mallinnus oli onnistunut.Description
Supervisor
Lindberg, DanielThesis advisor
Kruskropf, AriMalan, Willem