7. Объясните образование шлака в дп(первичный, промежуточный, конечный шлаки). Тройная диаграмма шлака.

Жидкий шлак образуется в рез-те нагрева при опускании в ДП невосстановившихся окислов руд, флюсов и золы кокса. Основными составляющими шлака явл окислы Са, Si, Al, Mg, не восстанавливающиеся (СаО, MgO, Al2O3) или маловосстанавливающиеся (SiO2) в ДП. В нем также содержится небольшое кол-во закиси железа, закиси Mn и сульфидов металлов.

Процесс шлакообразования начинается со спекания рудной части шихты, из к-рой уже частично восстановилось железо. Различают 3 вида шлака: первичный ПШ, промежуточный и конечный.

Первичный шлак – это первый жидкий расплав, образованный на поверхности или внутри кусков размягченной руды, при расплавлении наиболее легкоплавких хим соединений эвтектического состава. В состав первичного шлака входят: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, MnO, FeO и др. для образования легкоплавких соединений и первичного шлака необходимо, чтобы входящие в него окислы находились в тесном контакте.

Главные шлакообразующие окислы (SiO2, Al2O3, CaO), в каких бы соотношениях они ни были взяты, не могут образовать подвижного шлака даже при t=1300-1400С. Однако шлак обнаруживается в печи и при более низких тем-рах. Это связано с тем, что легкоплавкие соединения и подвижные шлаки образуются и при взаимодействии SiO2, Al2O3 и CaO с невостановленными закисью Fe, Mn и окисью Mg. Например 2Feo*SiO2, плавится и течет при t=1200С. Поэтому с состав ПШ, в образующихся в нижней части шахты и распаре, входит большое кол-во закиси железа (20-30%) и закиси марганца (5-10%).

По мере опускания ПШ нагревается, состав его изменяется, а кол-во шлака увеличивается. При повышении t в шлаке растворяются все большие кол-ва SiO2, Al2O3, CaO, находившиеся ранее в твердой фазе. Этому способствует хороший контакт твердых окислов и стекающего по их поверхности шлака.

Растворяющиеся в шлаке известь и магнезия вытесняют из хим соединений закись Fe и Mn, образуя силикаты Са и Mg. Свободные FeO и MnO восстанавливаются углеродом до Fe и Mn. До уровня фурм из шлака успевают восстановиться почти все Fe и большая часть Mn. В рез-те этого шлак обогащается SiO2, Al2O3, CaO, MgO, а содержание в нем FeO и MnO непрерывно понижается. До прихода в горн в шлаке полностью растворяются все окислы шихтовых материалов.

На горизонте фурм в шлак переходит зола кокса, увеличивая кол-во шлака и изменяя его состав, т.к зола кокса обычно содержит повышенные кол-ва SiO2, Al2O3 по сравнению содержания их в других шлакообразующих. При движении вниз шлак постепенно насыщается серой, окончательное содержание к-рой в шлаке устанавливается после разделения чугуна и шлака на выпуске.

Т.о, при движении шлака от горизонта образования до горна его состав непрерывно изменяется. Такой шлак называется промежуточным. Ниже уровня фурм (в горне), где происходит разделение по плотности 2-х жидких фаз – чугуна и шлака, причем последний образует верхнюю легкую фазу, образуется шлак с окончательным составом – конечный, к-рый выпускается из печи.

С помощью трехосных диаграмм описываются такие св-ва трехкомпонентных шлаков, как t плавления, вязкость и плавкость. Соединяя линиями точки, характеризующие составы шлаков с одинаковыми св-ми, получают изотермы, изокомы и изокали, т.е линии равных температур, вязкостей и плавкостей. Высоту треугольника принимают за 1 или 100%, можно любой состав шлака в этой системе изобразить одной точкой. (пример, шлак содержит 40% SiО2, 10% Al2O3, 50% CaO)