устный доклад. ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ОТРАЖЕНИЯ РАСПЛАВА CaО-SiO2-Al2O3 –MgO-Fe2O3

Для оптимизации сталеплавильных процессов важно знание структурных составляющих комплексных группировок и валентной формы ионов железа в шлаке. Существующие методы в основном изучают шлак в твердом, уже кристаллизованном и охлажденном состоянии при комнатных температурах. Нами предложена методика исследования высокотемпературных шлаков (температура плавления 1450ºС, температура размягчения 1350ºС) методом электронной спектроскопии отражения. Известная методика хорошо описана в работе [1] была адаптирована для измерения при более высоких температурах, все внесенные изменения коснулись конструкции совмещенной установки «печь-оптическая ячейка».

Спектрограмма системы CaО(50%)–­SiO2(15%)–Al2O3(25%)–MgO(9%)–Fe2O3 (1%) (см. рисунок) указывает на присутствие в расплаве нескольких комплексных группировок: 6-координированные комплексы FeО69- и FeО610-. Отнесение полос сделано в соответствии с диаграммой квартетных энергетических уровней [2]. Отметим, что все d‑d переходы запрещены по мультиплетности, и по правилу Лапорта их интенсивности должны быть малы, однако полосы отражения комплексных ионов FeО69- в расплавленной системе CaО–SiO2–Al2O3–MgO могут быть выделены с помощью разложения на гаусовские компоненты. Из-за присутствия в расплаве небольшого процента углерода происходит частичное восстановление ионов железа.

В инфракрасной области наблюдаются четыре полосы поглощения, которые были отнесены к 6-координированным комплексам 2-валентного железа FeО610-. Наблюдаемая интенсивность электронных переходов в расплаве CaО–SiO2–Al2O3–MgO–Fe2O3 не характерна для групп симметрии с центром инверсии. Поле катионов алюминия и кремния, кальция и магния неравномерно окружающие группировки FeО69- приводит к несимметричным смещениям лигандов кислорода. Число спектральных полос превышает число квартетных термов конфигурации 3d5 в кубических полях [3], что обусловлено низкой симметрией комплексов FeО69-.

Научные исследования проводятся при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России по Соглашению № 14.604.21.0097 о предоставлении субсидии от 08.07.2014 (Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) RFMEFI60414X0097) на оборудовании ЦКП «Урал-М».

Литература

1. Хохряков А.А. Пайвин А.С. Норицин С.И. Спектрально-аналитический комплекс для регистрации  электронных спектров высокотемпературных расплавов и границы его применимости // Расплавы. 2014. №1. С.62-70.

2. Дружинин В.В. К расчету энергетического спектра ионов с конфигурацией 3dn в кристаллическом поле кубической симметрии // Физика твердого тела. 1965. Т7. вып.12. С.3490—3497.

3. Свиридов Д.Е., Свиридова Р.К., Смирнов Ю.Ф. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах.— М.: Наука, 1976.— 267с.