Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Металлургические шлаки

Шлаки являются вторым обязательным продуктом большинства металлургических плавок. Они образуются за счет ошлакования пустой породы и флюсов и состоят в основном из оксидов. Кроме шлакообраэующих компонентов, реальные заводские шлаки обязательно содержат некоторое количество извлекаемых металлов.

При относительно низком содержании ценных компонентов получающиеся в большинстве рудных плавок 'шлаки являются отвальным продуктом, т.е. отходами металлургического производства. Однако шлаки можно считать отвальными лишь условно. С развитием металлургической техники они могут вновь стать ценным сырьем для получения ряда цветных металлов, а также железа и других ценных составляющих.

В отдельных видах металлургических плавок и особенно в рафинировочных процессах шлаки получаются очень богатыми. Такие шлаки требуют обязательного обеднения. Их часто используют в качестве оборотных материалов одного из основных металлургических процессов или подвергают специальной переработке.

Выход шлаков при плавках руд или концентратов цветных металлов обычно большой и составляет 60.. 120 % от массы рудной фракции шихты. Повышенный выход шлаков, близкий к 100 % или превышающий эту величину, имеет место при плавке очень бедных руд с добавкой больших количеств флюсов.

Роль шлаков в рудных плавках очень велика. Они являются той средой, в которой протекают основные физико-химические взаимодействия и реакции получения металлсодержащего продукта и шлака конечного состава, а также происходит разделение жидких продуктов плавки. Масса и свойства шлаков определяют расход теплоты при плавке и оказывают очень большое, часто решающее влияние на конечные показатели плавки. От выхода и свойств получаемых шлаков полностью зависят потери ценных металлов, т.е. их конечное извлечение.

Потери ценных металлов со шлаками обусловлены ошлакованием их оксидов и частичным растворением в шлаковом расплаве штейна (электрохимические потери), а также запутыванием мельчайших, взвешенных в шлаках сульфидных или металлических капель (механические потери).

Для каждого металлургического процесса и применяемого для его осуществления плавильного агрегата подбирают оптимальный состав шлаков, который должен удовлетворять строго определенным технологическим и экономическим требованиям.

Далеко не всегда плавка исходного рудного сырья обеспечивает прямое получение оптимальных шлаков. В большинстве агучаев состав получающихся шлаков приходится корректировать. Корректировку состава шлака с целью приближения его к оптимальному проводят введением в исходную шихту соответствующих флюсов - минеральных добавок. Если оптимальный состав шлаков достигается без добавки флюсов, то перерабатываемая шихта и получающийся шлак называются самоплавкими.

Несмотря на то, что в большинстве случаев получить шлаки оптимального состава без добавки флюсов невозможно, применять флюсы следует разумно. Добавка большого количества флюсов далеко не всегда целесообразна, так как ведет к снижению производительности печей по проплаву рудных материалов, увеличению выхода шлаков и конечных абсолютных потерь с ними извлекаемых металлов, повышению расхода топлива или электроэнергии и общих расходов на плавку.

Основными компонентами шлаков цветной металлургии являются SiO2, FeO и CaO. Суммарное содержание этих трех основных оксидов обычно составляет от 70 до 90... 95 %. Концентрация CaO редко превышает 6...8%. Следовательно, в большинстве случаев мы имеем дело с железосиликатными расплавами. В металлургических шлаках в зависимости от состава перерабатываемого сырья и применяемой технологии могут также присутствовать Al2O3, MgO, Fe3O4, ZnO и некоторые другие оксиды.

К числу важнейших физико-химических свойств шлаковых расплавов, влияющих на показатели плавки, относятся плавкость, вязкость, плотность, растворимость в шлаках металлсодержащего продукта и поверхностные свойства.

Под плавкостью шлаков подразумевают температуру, при которой шлаковый расплав становится достаточно жидкотекучим, т.е. имеет небольшую вязкость. Иногда в литературе и на практике для упрощения плавкость называют температурой плавления шлаков. Фактически шлаки не имеют определенной температуры плавления и плавятся в интервале температур, составляющем иногда десятки градусов.

Все многообразие важнейших для металлургических процессов физико-химических свойств шлаков является функцией их состава и температуры и определяется их строением в расплавленном состоянии.

Согласно современной теории строения шлаковых расплавов - ионной теории - все шлакообразующие компоненты при расплавлении переходят в состояние ионной диссоциации. В результате этого расплавленный шлак будет представлять собой электрохимическую систему, состоящую из простейших ионов (Fe2*, Ca2+, О2- и др.) и сложных по составу комплексных анионов (кремне-, алюмокислородных и т.д.).

Простейшие катионы и анионы имеют относительно небольшие размеры и обладают достаточно высокой подвижностью, а анионные комплексы, наоборот, громоздки и малоподвижны.

Простейшим кремнекислородным комплексом является анион SiO. По мере увеличения в шлаках содержания SiO2 структура анионных комплексов усложняется (Si2O*", Si3O*" и т.д.), их размеры увеличиваются, а подвижность уменьшается. Аналогично SiO2 ведет себя в шлаковых расплавах Al2O3 и некоторые другие кислотные оксиды.

Соотношение между количествами простейших и комплексных ионов и сложность структуры последних определяют в первую очередь вязкость и электропроводность шлаковых расплавов и их поверхностные свойства. Так, рост количества и размеров анионных комплексов всегда ведет к увеличению вязкости шлаков и снижению электропроводности.

Рассмотрим кратко влияние важнейших физико-химических свойств шлаков на показатели плавки.

Плавкость шлаков должна быть минимально допустимой для конкретного металлургического процесса. Чем при меньших температурах плавится шлак, тем выше будет производительность печи и меньше расход тепловой энергии.. Недопустимо высокая температура образования шлака затрудняет или даже делает невозможным протекание и завершение основных химических реакций и ведет к увеличению вязкости шлаковых расплавов. Реальные шлаки цветной металлургии плавятся обычно при 1100... 1250 °С.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность