含Nb及Mn的铁液中Mn对Nb活度系数影响的研究

摘要

在前文内,作者曾利用固体电解质定氧电池对含Nb铁液中Nb的自身活度相互作用系数eNbNb进行了研究。本文是铁液中Nb的热力学行为研究的继续,旨在求出其中Mn对Nb活度系数的影响。本文利用前文同一实验方法及设备,在1853K及1873K两个温度进行实验。和前文不同,渣层不用固态NbO2而是用液态Nb2O5热力学分析证明,铁液中的[Nb]可以将Nb2O5还原为NbO2,而在铁液中有足够量[Nb]的条件下,[Mn]将不参加还原Nb2O5的反应而无MnO生成。因之,电池组装和前文相同,可写为: Mo|Mo,MoO2|ZrO2（MgO）|[Nb],NbO2|Mo,Mo+ZrO2金属陶瓷同样地根据下式:[Nb]+2[O]=NbO2（s）由测得的αO可计算αNb。实验证明,当[Nb]＞1％时,[Mn]还原Nb2O5的反应即可基本上被抑制。对渣层进行X射线结构分析证实Nb2O5已基本上在平衡条件下变成NbO2。根据前文的Fe-Nb二元系的资料,利用同一浓度法及同一活度法计算出fNbNb。作两个温度的lgfNbMn对[％Mn]的直线图,两种方法得出基本上一致的结果:1853K,eBbMn=0.18;1873K,eBnMn=0.11。其温度关系式可大体上由下式表达:eBbMn=12100/T-6.35 当铁液中[％Nb]小于0.5时,[Mn]就能还原Nb2O5,所得渣层成分复杂,形成MnO-Nb2O5-NbO2的熔体,而NbO2及MnNb2O6可能以饱和相出现,使渣层成为粘滞的二相体。经数据处理估计出MnNb2O6的生成自由能为: Mn（1）+Nb（s）+3O2=MnNb2O6（s）;△G°=-367000+13.3T,卡 MnO（s）+Nb2O5（1）=MnNb2O6（5）;△G°=156000-93.2T,卡对渣层进行X射线结构分析,发现有MnNb2O6,Nb2O5,NbO2及一些FeNb2O6存在。今后进行低[Nb]量的Fe-Mn-Nb三元系研究时,最好渣层采用固态NbO2。