FactSage Modules
The module


Equilib Module模块的一般功能介绍请点击Download Equilib Regular Slide Show (102页的pdf介绍)。Equilib Module的高级特性请点击 Download Equilib Advanced Slide Show (115 页pdf介绍) 。

Equilib 模块是FactSage的Gibbs自由能最小的主要部分,也是最常用的模块。它用来计算给 定元素或者化合物反应尤其是达到化学平衡时各物种的浓度。大多数情况下,用户通过 EquilibReactants Window (图2) 和 Menu Window (图 3)所演示的三个步骤进行输入:

1st entry: 定义反应物,然后点击 ‘Next’.
2nd entry: 选择产物中可能的化合物和溶液
3rd entry: 设定平衡条件 - T 和 P, 或者其他约束条件, 然后点击 ‘Calculate’.

在图2的Reactants Window中,演示了一个铜火法冶金体系的输入情形,反应物为可变数量的 <A> FeO, <75A – B> SiO2, <B> of CaO,与给定量的 Cu2O, Fe2O3, Pb, Zn, Cu , Cu2S,其中A,B为变量。

在图3在Menu Window 中,设定了可能的产物(气相,纯固相和炉渣, 尖晶石, 冰铜,铜合金溶液),以及组成变量的范围 (<A> = 40, 41, 42, ... 57), 温度 (1250ºC) 和总压(1 atm.)。 其中如何设定各种约束条件、选项、目标等高级特性这里没有展示(该例中氧气的平衡分压固定为P(O2) = 10-8 atm)。 然后点击“Calculate ”按钮就开始计算了。

计算完成后, Results Window 自动展现出来,Equilib 在其中列出反应的平衡产物( F*A*C*TChemSage 的输出格式),平衡产物的数量为正,与输入的组元数量满足质量守恒的约束,并满足在给定可能产物选择时Gibbs能最小。

图4给出了<A>=40时F*A*C*T格式的计算结果;该平衡对应于氧化硅饱和时的情形,a(SiO2) = 1.0。 炉渣、冰铜和泡铜的平衡组成在图5中以 ChemSage 输出格式给出,其中<A> = 57,对应于尖晶石饱和的情形。计算结果也可以在 List Window中列出和处理。图6中,给回出了 <A> = 50.时元素 (Cu, Fe)在各相中的分布。

用户可输入多达 32种不同组元(元素或者带电子相)构成的48个反应物种,反应物可以包含 “streams” - 这些是由以前计算的平衡结果保存而来(这在过程模拟中十分有用)。 在Menu Window中可能产物的所有的物相由化合物数据库和溶液数据库中检索出来, ,这些物相包括数据库中的纯物质(液体, 固体)、理想溶液(气相,液相,固相和水溶液) 和非理想溶液(真实气体,炉渣,熔盐,陶瓷,合金,稀溶液,水溶液等)。

Equilib 采用ChemSage的最小自由能算法与函数,计算方式十分灵活. 例如,下列功能都可以实现: 自由选择单位(K, C, F, bar, atm, psi, J, cal, BTU, kwh, mol, wt.%, ...);平衡时的dormant相;由 T, P, V, H, S, G, U , A ,或其变化作为平衡的约束条件;用户指定产物的活度(来计算反应物的数量);用户指定化合物和溶液的数据等等。 物相作为目标以及自动寻找相转变的一维绘制也可实现。 例如,可以计算多元混合物冷却时所有的平衡(或Scheil-Gulliver非平衡)相变。

Equilib 提供了后处理功能,计算结果可以进行多种方式的处理: 按照数量、活度、分数或者元素分布排序的列表输出; 可以对T, P, V, H, S, G, U , A, Cp 或者物种 的 mole, gram, activity, mass fraction作为变量y以及这些量的函数形式如 f = y, log(y), ln(y), exp(y)等来定义电子表,如Lotus 1-2-3, Microsoft Word 或者 Excel等。图7演示了结果的后处理,对18个平衡计算结果的Cuwt%. Fe(total)/SiO2wt.% 作图。 图8顶部列出了18个平衡计算结果的的热力学量的偏摩尔量,底部列出了FACT_MATT溶液相的热力学量的集合量。

Fig. 1 - Equilib Module


Fig. 2 - Equilib Module - Reactant Window Cu-matte-slag system.
Entry of the rectants including a variable <A> amount of FeO and SiO2
.
Figure 2

Fig. 3 - Equilib Module - Menu Window Cu-matte-slag system.
Selection of possible product phases and definition of the final conditions

Figure 3

Fig. 4 - Equilib - Results Window Cu-matte-slag system.
Display of the results in F*A*C*T Format for silica saturation (<A>=40).

Figure 4


Fig. 5 - EpH - Results Window Cu-matte-slag system.
Display of the results in ChemSage Format for spinel saturation (<A>=57).

Figure 5

Fig. 6 - Equilib - List Window Cu-matte-slag system.
Distribution of the elements (Cu, Fe) among the phases when <A>=50.

Figure 6

Fig. 7 - Equilib - Post-processor Window Cu-matte-slag system.
Defining and plotting a Cu wt.% vs Fe(total)/SiO2 wt.% diagram for all results (<A>=40 to 57).
Figure 7


Fig. 8 - Equilib - Solution Properties Window Cu-matte-slag system.
Top: list of the partial properties functions. Bottom: calculated integral properties of the matte phase.
Figure 8




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Latest modifications : February 14, 2017