Cimmerman (523120), страница 112
Текст из файла (страница 112)
ШЛАКОВЫЕ РЕАКЦИИ 3.5.1. ОбЩиЕ пОлОжЕНиЯ Шлаки представляют собой смеси простых и/или полимериэированных анионов, злект. рическн нейтрализованных катионами. Исторически сложились различные виды классификации шлаков, отражающие различные подходы к исследованию нх свойств. Классификация. Окислы в шлаках полрззделяются на: основные, кислотные и амфотерные, при этом принимают во внимание только так называемые свободные концентрации.
Другой классификационный признак требует ввелення понятия термодинамическая активность, учитывающего молекулярное строение шлаков. Активность — малярная доля окислов. Шлаки подразделяют по коэффициенту активности. Еще одна воэможность классификации— через введение ионных долей (ионных активностей) вместо малярных концентраций. Возможно лучшее объяснение реакций в шлаках с помощью применения законов для идеальных растворов.
Количество свободных окислов (з/з) равно сумме окислов минус количество связанных окислов. Проблема: значения активностей невест. ны лишь для малого числа ионов; нанбс» лсе ранний подход к изучению шлаков [53]. Роль ислакое а. Общие требования, прелъявляемые к шлакам; — поглощение примесей из расплава; — регулирование поглощенна кислорода из газовой фазы расплавом при фришевании. Регулирование переноса кислорола: — предохранение расплава от поглощения нежелательных веществ (наприыер, газов 5Оз, Н, Ы и лр.). Защита от потерь тепла излучением.
б. Специальные требования к шлакам, зависящие от условий плавки и прололжительности процесса (на примере сталеплавильного производства). Периол окисления. Высокий окислительный потенииал и достаточная основность для быстрого удаления фосфора и углерода. Требуется жидкополвижный активный шлак.
Периол доводки н раскисления. Шлак предохраняет расплав от поглощения кислорода, серы и фосфора. Диффузионное раскисление. Шлак лолжен извлекать кислород и серу из расплава. Требуется высокая текучесть шлака. к Некоторые важные физические свойства шлаков: температура плавлении; вязкость: олнородностгн теплопроволностгк поверхностное натяжение; малое поглощение определенных металлов (цветиая металлургия); достаточное отличие по плотности от расплава; склонность к пенообразованию (в некоторых процессах должна быть ограничена).
Классификация компонентов иэлакоа Основные компоненты, например СаО, Мйо, ВаО, РеО (Мазо, КзО, РЬО, БпО, СизО) . Кислотные компоненты: ЯОь Рвов (Ге»Ов, БпО» Аз»Ов. БЬзО»). Амфотерные компоненты: А1»О,, СгзОз (ЕпО). Силикаты, имеющие преимущественно кислотный характер: Фаялит (2ГеО 5!Оз). Грюнерит (ГеО ЯО»). Зп-фаялит [2(реО, Зпо) ЯО,]. Ролонит (МпО ЯО»). Тефроит (2МпО.ЯОз). Кнебелит (РеО МпО.5Юэ). Силикаты. имеющие преимущественно основной характер: Монтицелвт (СзО.МйО.Б!Оз).
Ортосиликат кальция (2СаО 5!Оз). Трехкальциевый силикат (ЗСаО.БЮ»). Форстерит (2МйО-БЮВ. Волластонит (СаО 5Ю»). Пироксен, лиопсил (Сао М30-25!Оз). Оливин [2(реО, Мпо, МцО, СаО).5!Оз]. Алюмосиликаты (СаО-А1зО» БЮ»; 2СаО. .А1зОз 5Ю»). Шпинели, имеющие преимущественно основной характер: феррит магния (Мйо Ре»Оз). Феррит кальция (2СаО.Резок ЗСаО. .Ретоэ). Шинкель (МВО А1зОв).
Хромит (Гео Сгзоэ). Хромит магния (МцО-СгэОэ). Шпинелнл [РеО (Ре. )1) зОз]. Фосфаты, имеющие преимущественно ос нонной характер; Трехкальциевый фосфат (ЗСаО.РзОв). Тетрафосфат кальция (4СаО РЮ,). Понятия, а, Степень основности, основность шлака р'. Упрощенное определение: р' = с/в СаО/'/с 5!Оз. Полное опрелеление: р' = [(СаО) + (Мпо) + + (МЗО)]/[(ЯОэ) + (РэОз)]. На основе прелставления об ионном строении шлаков можно определить значение р (ц с~э [144], б. Вспенивание шлаков.
Как правило, не. желательный процесс Пена состоит нз жилких частиц металла и шлака, газовых пузырьков и малых частиц примесей. в. «Короткие» и «длинные» шлаки «Длинные» шлаки носят преимущественно кислотный характер, «короткие» вЂ” преимущественно основной (см. Доменный процесс, 3.2). 3.5.2. Даграммы состоннин металлургических шлаков 3.5.2.1. Отдельные компоненты Дауоксид кремния 510з. Может существовать в различных кристаллических (кварц, тридимит. кристобалит) и аморфных (кварцевое стекло, опал) молификациях (рис. 3.39). кь о 46 сц 34 у й г ь Ъ 1 н ьы. // 1«17««17 о ус д7р 147д 17йт «ь" рис.
з.зе 1 — и-кристобалит; 11 — кварц«зов ствкло; П!— о»трали ктс 1р — б.то»лимит: р — б-крис«об ли«; т1 — б-каарц; И1 — с-кварц; А — стабильные формы; Б — йсстабильиыа формы Оксид 1сальция СаО. Образуется при обжиге (прокаливании) известняка. СаО является важнейшей составной частью шлака при улалении из металла серы и фосфора, для чего требуется высокая активность СаО (см. З.З). СаО образует стабильны)е соединения с ЯО, — снликаты; с РзОв — „ фосфвты. Оксид (И) железа, вюсгит, РеО. В системе Ее — 0 (рис: 3.40) [135) существуют трн соединения (ГевО;вне!Ос РеΠ— в порялке уменьшения солержвния кислорода). Вюстит имеет нестехиометрнческий состав (Еег-гО) и устойчив выше 570'С.
Оксид молния МХО. Имеет небольшое значение в металлургических процессах. Поступает в освовном нз огнеупорной фу- а угад фудба Ь ф, ваа ьм «гй7 га гх гв хв хв ва вг 02, Зл уваггааав/ 2СвО ЗЮв (плавятся конгруэнтно). Температура плавления эвтектнн (ЯОв+СаО. .ЯО2 и СеО.ЯО,+ЗСвО ЯО,) лежит около 1420'С, т. е. относительно высока. Неконгруэнтно плавятся ЗСаО 25Ю2 и ЗСаО.ЗЮэ Звтектикв с большим содержанием СвО (р 1,0 . 1.4) имеет значение при доменном процессе (десульфурвцня).
г са гв й7 гв ад уваа В 74аа угйа убна а Вйт Рве. ЗЛО 1 — расплав вккслсв! Ы вЂ” мвгнетвт+респлвв акваюв! 111 — т-Рс+вюствт; 1У вЂ” а Рета~- стиг! У вЂ” мсстнт! У1 — а Рс+мвгаеткт! УН- вюсткт+мвгяетнт! ИН вЂ” мвгвстнтг 1Х вЂ” мвгкствт+гсмвткт; Х вЂ” гсмвтвт+кислород теровки. При содержании -5 с)с МВО вяз. кость шлака увеличивается. Оксид бария ВаО. Понижает температуру образования и вязкость шлака. Окгид алюминия, Амфотерен. В мвлоизвестковых основных шлаках реагирует как кислота, в кислых шлаках — как основание. О«гид цинка лпО Имеет емфотерный характер, но основные свойства преобладают.
В присутствии А!20! (от 6 до 8 !й) происходит нежелательное образование шпинели. Если содержание гпО превышает поглошаюшую способность шлака, то она образует суспензию или восстанавливается по газообразного цинка, что вредно сказывается на работе печи. Оксида олова 5пО, 5п02. БпО имеет явно выраженный основной характер, а Вп02 — кислотный. З.Б.2,2. Многокомпонентные системы Замечание: химические формулы смешанных окислов нв диаграммам состояния часто записывают в сокращенной виде, например: 2)теО.ЯОв = ГегЯ ЗСвО.А120в = Св А. 'Система СаΠ— 5!02 — рис. 3.41 [91). Некоторые соединения писсоциируют до плавления. Устойчивые окислы СаО ЯОв и п0,%(аи/аааг) 502030е Рнс.
ЗЛ! 1 — двв респлсвв; Н вЂ” а-2СвО 3!О,+рвсплещ Ы! — Зсвс 2З!Ог+Рвсплвв; !У вЂ” сс-Свс ЗЮс+ +Расклев! У вЂ” СвО+Рвсплвв! И вЂ” сс-2СвО Яст+ +СвО; И! — ЗСеО ЗЮслСвО: ИЫ вЂ” а-зсво. ЗЮ,+ЗСвО ЗЮМ 1Х вЂ” а-2С О ЗЮа Х вЂ” 0- 2СвО ЯО,+ЗовО ЯОв Хг — а.красим + +рвсплвв, кн — а-трндкмкт+рвспдвв: х~1 — а.- трпдвмат+а.сеС Зюя Х!У вЂ” а-Свс З!О,+вовс.
2ЯОд ХУ вЂ” а-тркдвмат+0 СвО ЯОг. ХУ1 — акввРп+0-СвО.ЯОг! КУ!1 — 0-кввРн+0.СвО З!Од «У!!! — 0-2СвО.ЗЮс+Свс: Х1Х вЂ” Ор-зсао Яст+ +ЗСвО 2ЯСт! ХХ вЂ” 2СвО ЯОг+ЗСв БЮс ХХ1— т-тово Яо,+с о! Кхн — 0.сво-зю,+эско ззкь Сисгелю СаΠ— А1,0, — рнс. 3.42 [9) . 5СаО ЗА120, и СвО.А120в плавятся при Т) 1600'С конгруэнтно. А120в играет роль кислотного номпонентв.
Алюминат ф'а гай7 гуаа гваа 7уаа уай7 7ваа 14аа 7ваа а Ва 40 ба ва да Саб А1т02.%/лиг!аале/ 01201 Рвс. 2.42 1 — СВОФРВСПЛВВ! Ы вЂ” СгАв+РВСПЛВВ1 !Ив Ссзс+рвсвлвв; 1У вЂ” СА+рвсплвв: У вЂ” Ссч+ +Рвсвлвв; И вЂ” А!Ктс+Рвсплвв кальция стабилен, хотя плавится неконтруэитио. Узкая область плавления. Сиетеиа СаΠ— УеΠ— рис 3.43 (01/. Система определена не полностью. Имеются двв варианта (по данным Олсеиа, а также Хэя и Уайта, эвтектика. отсутствует). Систина СаΠ— ГетОз — рис.
ЗА4 191. й,ь ЖИ7 1000 1000 /400 уяйр 1000 000 0 10 000040 Я 6070 4000/00 СЕО Уе0,% Ге0 Рис. ЗАЗ 1 — СвО+респлев; П вЂ” РеО+реснлвв/ /П вЂ” СвО/ IУ вЂ” СеО+ЭСеО РезОзз У— ХСвО"РезОз+РеО/ П вЂ” РеО РееОе выступает как «кислотный» окисел в аысокоосновных шлаках. Образуютсв сла боустойчивые кальциевые ферриты (2СвО.
з'свОе', СвО.ГееОз,' СвО 2РеьОв). 1000 14Ю 1400 Д айа УВО 1100 уууус 1000 и 10 1000 4000 40 100000МО ЯОе Ее0,%/а///ахзу Ее0 Рис. ЗАВ 1 — анись желева в живкай фввез П вЂ” лвв расплава; П/ — расплав; /у — крнстабвлнт+ +респлев; У вЂ” зрилииит+респлнв; П вЂ” феялнт+рвсплвв; УП вЂ” респлев+июстит, "УП/— трилният+ феялнт: !К вЂ” фвялвт+вюзтнт 1000 000 000 0 /йг00040000010 00000/О ОеО Ге,0ь% уе Оз Рис. 3.44 1 — СвО+ресялев; П вЂ” С,Р+рвсилвв: /П вЂ” РезОз+рвсплев", /У вЂ” СеоьСзр; У вЂ” Срз 400 0 10 40 40 00 100 Опб, Д Оеб ри ЗАЗ / — СзР+рвсплев; П вЂ” Сзрервсплвьи /П вЂ” Сзр+респлвв: /У вЂ” СР+респлвв: 1'- СвО+респлев 30 АМУ 1100 10/л/ 1000 1400 1000 ЯУ00 0 10 00 УР 40 .й/ 00 00 00 00100 ГеО МпОз% /(ПО Рве.
ЗАТ 1 — расплав; П вЂ” твердый рвствар РеО- МпО Ркс. ЗАЗ / А/зОз+респлев; П вЂ” шпннель+рвсплвв; /П вЂ”, шпивель; 11' — реснлев+ +РА/ У вЂ” РЕСПЛВВЬРЕО/ Ю вЂ” А/зО»/ П/ — А/зов+ РА/ У/П вЂ” РеО; IХ вЂ”, Рео+ РА У е0 ЯИ~ 1000 /000 УУ00 1000 Айза 1400 1000 /е00 и ГеО 10 40 67 00 100 А1101,% А1101 ~ оР УР/~й УРРР УУРР УсиР Сабы % (м/массе/ ~ оР Л1 РР 5!02 УРР/ 5!Оз М,О1 5340, 5!От 25!01 А!303, % усе//сссс/ 3!Оз Система СаΠ— Р203 — рис. 3.45 ]9]. Не имеет.
технического значения, тек как легкоплавкие смеси нвхолятся в области -50 %РЗОз Система РеΠ— 3/Оз — рис. Змб ]91]. Силикат 2ГеО.ЯОз (фаялит) при температуре плавления разлагиется на ГеО в ЯОт. ЯОз повышает температуру плавления шлака (кислый мартеновский процесс). Система РеΠ— МаΠ— рис. 3.47 ]9]. Неограниченная растворимость в твердом и жидком состоянии. /сРР Р УР 4Р РР РР УРР 3060 р206, % (ламессзу Рпс. 3вч 1 — дво расплава: П вЂ” рвоплвв+С,Р Рвс. 3.60 1 — дво рвсплввв; П вЂ” рвоплвв+ +Свив: Ш™ — РоО+Свр, Рис. 3.61 1 — крастобвлвт+рвсплвв/ П вЂ” корувл+рвсплвв/ П/ — ЗА1~О,.231От+Рооплвв/ /У вЂ” корупд+ЗА110 .2шои Р— крпстоболкт+ЗА1,Оо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
