Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Химическая активность шлаков




Сталеплавильные шлаки

Все сталеплавильные процессы осуществляются при тесном взаимодействии металла и шлака. При этом шлаки являются неизбежным побочным продуктом любого современного способа производства стали в открытых агрегатах. Формирование шлака определенного состава, физических и химических свойств является необходимым условием получения качественной стали, так как:

1. Шлак является средой, которая воспринимает и прочно удерживает вредные примеси (фосфор и серу).

2. Шлак – среда, которая определяет темп доставки кислорода газовой фазы к металлу и тем самым определяет скорость удаления примесей и производительность процесса.

3. Шлак изолирует металл от проникновения в него вредных газов (N2 и H2).

4. Шлак является средой, которая регулирует темп нагрева металла.

Таким образом, химический состав шлака, его химические и физические свойства определяют качество готового металла и производительность процесса.

6.3.1. Источники формирования шлака:

- продукты окисления железа и его примесей (FeO, Fe2O3, SiO, P2O3, MnO);

- продукты разрушения огнеупорной кладки футеровки (SiO2, CaO, MgO);

- шлакообразующие присадки: известь, известняк, кварцевый песок, боксит, шамотный бой (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3);

- твердые окислители: железная руда, агломерат, железорудные окатыши (Fe2O3, SiO2, Al2O3, CaO).

Таким образом, главными молекулярными компонентами сталеплавильных шлаков являются: FeO, MnO, MgO, CaO – основные;

Al2O3, Fe2O3 – аморфные;

SiO2 – кислотные.

Шлаки, преимущественно состоящие из основных оксидов, называются основными. Они образуются в агрегатах с основной футеровкой. Тоже и в отношении кислых шлаков.

В основе оценки химической активности шлаков лежат те или иные представления о строении шлаков в жидком состоянии.

Распространение получили две теории строения:

1. Молекулярная теория жидких шлаков.

2. Ионная теория жидких шлаков.

В основе молекулярной теории строения лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из отдельных свободных молекул оксидов и их химических соединений между собой:

а) силикаты: CaO×SiO2 – метасиликат кальция,

2CaO×SiO2- ортосиликат кальция,

2 MnO×SiO2 – тефроит,

MnO×SiO2 – родонит и др.;

б) фосфаты: 3CaO×P2O5 – трифосфат,

4CaO×P2O5 – тетрафосфат и др.

в) ферриты: CaO×Fe2O3, 2CaO× Fe2O3, и др.

2. Соотношение в шлаках между свободными оксидами и их соединениями между собой определяется составом шлака и температурой.

3. В реакциях с участием шлака принимают участие лишь оксиды, не связанные в данный момент в химическое соединение, то есть химическая активность шлака определяется концентрацией в шлаках свободных оксидов.

Например, рассмотрим реакцию растворения кислорода в шлаке

. (6.3‑1)

Константу равновесия реакции (Кр) можно рассчитать по формуле

, (6.3‑2)

где a(Fe3O4), a(FeO) – активности оксидов (Fe3O4) и (FeO) соответственно; Р{O2} - парциальное давление кислорода.

С позиции молекулярной теории в реакции (6.3‑1) принимают участие свободные оксиды (Fe3O4)св и (FeO)св и активности определяются концентрацией свободных оксидов a (Fe3O4)= (Fe3O4)св, a (FeO) = (FeO)св.

В основе ионной теории лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из простых катионов и простых и сложных анионов. Причем диссоциация основных оксидов типа (МеО) происходит по схеме (6.3‑3)

то есть, образуются простые катион и анион.

Кислые оксиды, частично взаимодействуя с простыми анионами, образуют сложные:

(6.3‑4)

(6.3‑5)

2. Активность компонентов шлакового расплава определяется активностью анионов и катионов определенного сорта, например, a(FeO) – определяется активностями и .

3. Активность ионов определенного сорта определяется степенью электростатического взаимодействия со всем ансамблем заряженных частиц расплава.

Простейшая модель шлака – это теория совершенных растворов. Положения этой теории:

1. Шлаки состоят только из ионов.

2. Ближайшими соседями в расплаве являются разноименно заряженные частицы.

3. Все катионы расплавов являются энергетически равноценными при взаимодействии и анионами, и наоборот. В этом случае aeO)= ×, где N – ионная доля. Тогда

; , (6.3‑6)

где n – число ионов.

Основные сталеплавильные шлаки подчиняются этой теории.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1462; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.