КНИГИ
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 3.3

Растворение извести в сталеплавильных шлаках

Температура плавления оксида кальция превышает 2800оС. Такие высокие температуры наблюдаются только в локальных объемах ванн сталеплавильных агрегатов, например, вблизи зоны горения электрической дуги или в первичной реакционной зоне при продувке ванны кислородом. По этой причине основное количество извести растворяется в сталеплавильном шлаке из твердого состояния.

Микроскопическое и петрографическое исследования кусков извести, извлеченных из еще не сформировавшихся шлаков, позволяет выявить зональную их структуру. Обычно в центральной части кусков наблюдается кубическая кристаллическая решетка CaO. Вблизи поверхности кусков располагается зона, обогащенная оксидами железа, марганца и другими компонентами шлака, содержание которых увеличивается от центра куска к периферии. Непосредственно на поверхности извлеченных из шлакового расплава кусков извести обнаруживается большое количество эвтектик, а также ферритов, силикатов, в некоторых случаях фосфатов и других химических соединений, многие из которых обладают низкими температурами плавления. Это позволяет предполагать, что процесс растворения извести в шлаке включает следующие основные звенья:

  1. По имеющимся в кусках извести трещинами и порам компоненты шлакового расплава проникают внутрь кусков извести, в результате чего поверхность раздела фаз может значительно увеличиваться.
  2. Диффузия оксидов (ионов) железа, марганца и других компонентов шлакового расплава в кристаллическую решетку извести с образованием более легкоплавких, чем CaO, твердых растворов и химических соединений в поверхностном слое.
  3. Оплавление поверхностного слоя кусков, растворение его составляющих в шлаке и массоотдача компонентов этого слоя от межфазной границы известь-шлак в объем шлакового расплава.

Принято считать, что в условиях сталеплавильных процессов главная роль в растворении извести принадлежит оксидам железа или обладающим сходными с ними свойствами оксидам марганца. Это мнение основано на следующем:

  • в шлаках традиционных сталеплавильных процессов, основанных на окислительном рафинировании, оксиды железа всегда присутствуют в значительных количествах;
  • с увеличением содержания FeO существенно улучшаются условия смачивания извести шлаком, что облегчает проникновение шлака по трещинам и порам внутрь кусков извести;
  • оксиды железа и кальция имеют сходные кристаллические решетки. Ионы, из которых состоят оксиды железа (Fe2+,Fe3+ и O2-), имеют малые размеры, что облегчает проникновение оксидов железа в кристаллическую решетку извести и их диффузию вглубь кусков;
  • в результате взаимодействия оксидов кальция и железа образуется большое количество легкоплавких твердых растворов и ферритов кальция.
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 3.3

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ