Шлак

[slag] — в металлургии многокомп. неметаллич. расплав (после затверд. камне- или стекловидное веш-во), обычно покрыв, пов-ть жидкого металла при металлургич. процессах: плавке сырья, обработке расплавл. промежут. продуктов и рафиниров. жидких расплавов. Ш. предст. сплав оксидов перемен, состава; гл. компоненты ш. — кислотный оксид SiO2 и осн. оксиды CaO, FeO, MgO, а тж. нейтр. оксиды А12О3 и (реже) ZnO. В завис, от преоб-лад. тех или иных оксидов ш. наз. кислым (ос-новн. CaO/SiO2 = 0,4+0,9) и осн. (основн. 1,2-2,0). Ш. выполняют важную роль в физико-химических процессах металлургич. произ-ва: они очищают жидкий металл от нежелат. примесей, предохр. его от вредного воздействия газ. среды (окисления и газонасыщения). Ш. формир. из пустой породы руды (или рудных материалов), флюсов, золы топлива, продуктов окисл. выплавл. материалов, футеровки плавильных агрегатов. В сталеплав. произ-ве ш. иногда готовят в спец. плав, печи (т.н. синте-тич. ш.) и затем обрабат. им сталь в ковше при ее выпуске из печи или конвертера. Пред-вар, подготовл. ш. примен. тж. при электрошлак, переплаве металлов. В ЧМ различают след, виды ш.: белый ш. — конца восстановит, периода плавки стали в электродуг. печи; верх. ш. — выпуск, через шлак, летку дом. печи; гранули-ров. ш. — в виде гранул, получ. путем грану-лиров.; длинный ш. — вязк. к-рого медл. измен, по мере сниж. темп-ры; дом. ш. — образ, при восстав, железоруд. материалов в дом. печи; карбидный ш. — восстановит, периода плавки стали в дуговой печи, содерж. до 2,5 % СаСг; конвертерный ш. — образ, при конвертер, произ-ве стали; короткий ш. — вязк. к-рого при сниж. темп-ры резко измен.; мартеновский ш. — получ. при мартен, произ-ве стали; нижний ш. — выпуск, вместе с чугуном через чугун, летку доменной печи; первичный ш. — первые порции жидкого ш., образ, в дом. печи, или мартен, ш., образ, в период плавл. при скрап-рудном процессе; синтетич. ш. — задан, состава, получ. сплавл. компонентов (извести, глинозема, плавикового шпата и др.) в плав, печи; ванад. ш. — промежут. продукт плавки качканарских титаномагнетит. руд, содерж. > 16 % V2O5 и явл. осн. источником получ. феррованадия в России.; титан, ш. — промежут. продукт плавки ильменит, концентратов, содерж. до 82 % ТЮ2 и использ. при произ-ве Ti, TiO2. В ЧМ ш., как правило, побоч. продукция, использ. в кач-ве вторич. сырья для получ. строит, материалов (напр., шлакоситал-лов), известк. и фосфор, удобр., а тж. оборот, продукт в ряде металлургич. процессов. Из дом. ш. произв. гранулир. ш., примен. в произ-ве цемента и шлакоблоков; пемза — легкий заполнитель бетонов; щебень, литые изделия, шлак. вата. Из сталепл. ш. изгот. щебень для дорожи, строит-ва. Кроме того, их использ. в аглодом. и вагран. произ-вах для извлеч. содерж. в них Fe, Mn и СаО. Ферросп. ш. перера-бат. в известк. муку, щебень и шлак, песок для строит-ва, технологич. порошок для литейного произ-ва, часть их идет на выплавку гот. сплавов.
В ЦМ различают ш. передельные и отвальные. Передельные сод. повыш. кол-во ценных металлов; они образ, как побочный продукт при выплавке или рафинир. металлов (напр., конвертерные шлаки Ni- и Cu-произ-в или анодный ш. рафиниров. Си). Иногда перед, ш. явл. одним из осн. продуктов технологич. схемы, в к-ром концентрир. извлек, металл (напр., Ti- или V-ш.). Перед, ш. обычно направляют в один из головных процессов технологич. схемы или примен. спец. процессы обработки: фьюмингование, электроплавку с добавкой восстановителя и сульфидизатора, флотацию и др. В отвальных ш. концентрир. оксиды металлов, не подлеж. извлеч. в металлургич. переделе, разные примеси и остат. кол-ва ценных металлов, доизвлеч. к-рых при данном уровне технологии экономич. невыгодно. Отвальные ш. часто используют для произ-ва шлаковаты и др. строит, материалов:

ваграночный шлак [cupola slag] — ш., образ, при плавке чугуна в вагранке. При кислом процессе (футеровка — шамот) кол-во шлака сост. 5-8 % массы выплавл. чугуна, основн. шлака 0,4-0,9; состав: 40-60 % SiO2; 20-35 % СаО, 5-20 % А^О,; 0,1-0,5 % Р2О5; 0,05-0,3 % S. При осн. процессе (футеровка магнезит.) кол-во шлака возр. до 10-12 % массы чугуна, его основн. сост. 1,2—2,0 при составе: 25-35 % SiO2; 40-50 % СаО; 5-20 % А12О3; 0,5-1,0 % Р205;

ванадиевый шлак [vanadium slag] — проме-жут. продукт конвертер, передела дом. чугуна, получ. из титаномагнетит. руд, с содерж. 11— 20 % V2O5. Примес. компоненты в в. ш. — оксиды др. элементов: 17-20 % SiO2; 35—40 % FeO; 6-10 % MnO; 1-3 % СаО; 1-2 % MgO; 7-10 % TiO2; 2-7 % Cr2O3; 0,01-0,02 % P. В. ш. содержит V в трехвалентной форме в V-шпи-нелиде (Fe, Mn, Mg)O • (V, Fe, Al, Cr)2O3; часть Fe наход. в шлаке в виде корольков ме-таллич. железа (до 12 %). Вые. содерж. FeO приводит к кристаллизации шпинелидов V с оболочкой из FeO. При этом FeO, входя в состав шпинели, сниж. концентр, в ней V. Присадка при конвертир. V-чугуна углеродсодерж. материалов приводит к увелич. содерж. V2O3 в шлаке на 1,5-2 %. В. ш. явл. осн. видом сырья для произ-ва феррованадия;

доменный шлак [blastfurnace slag] — побочный продукт при выплавке чугуна в дом. печи, представл. слож. оксидный расплав (р-р). В первом приближ. д. ш. можно рассматр. в виде 4-компонентной композиции, включ. СаО, MgO, SiO2, А12О3. Д. ш. явл. осн. (модуль основн. b = CaO/SiO2 = 0,9+1,25); содерж. оксидов: 35-45 % СаО, 35-40 % SiO2, $ 10 % MgO и < 10 % А12О3. Д. ш. обогащен S, но не содержит Р. Д. ш. хар-риз. низким (< 1 %) содерж. FeO. По диаграммам плавк. tm д. ш. 1300-1400 °С. Важнейшие физико-химич. св-ва шлака, определ. технологии, показатели дом. плавки, — вязкость (внутр. трение) и текучесть (величина, обратная динамич. вязк.). Вязк. реальных д. ш. при 1300—1400 °С в пределах 2— 0,2 Па • с. При работе на подготовл. шихте выход шлака колебл. в завис, от содерж. железа в шихте в пределах 300—500 кг/т чугуна. Д. ш. явл. ценным сырьевым продуктом, из к-рого возможно получение материалов с полезными потребит, св-вами. В наст, время в России перерабат. ок. 70 % образующ. д. ш. (в наиб, развитых странах мира 100 %),втом числе более 50 % методами грануляции. Наибольшее распростр. получили полусухие технологии грануляции (расход воды ок. 1 м3/т шлака) и мокрые методы (расход воды ок. 3 м3/т шлака). Среди мокрых методов наиболее предпочтительны гидрожелобные установки при-дом. грануляции,гарантир. вые. кач-во грану-лиров. продукта при миним. экологич. ущербе;

малофосфористый шлак [low-phosphorus slag] — передельный продуки электрометал-лургич.дефосфорации Mn-концентратов. Получают м. ш. непрер. или периодич. процессом в дуг. электропечах закр. и откр. типов. М. ш имеет двойное назнач.: как компонент для подшихтовки при выплавке товарных сили-ко- и ферромарганца с целью сниж. содерж. в них Р и как осн. Mn-содерж. компонент шихты при выплавке металлич. Мп силикотермич. процессом.
М. ш. для подшихтовки получ. непрер. процессом в закр. печах типа РКЗ-23 с углерод. футеровкой. Шихту сост. из окисного Мп-аг-ломерата и небольшого кол-ва коксика для восстановл. Р и Fe и небольшого (10—15 %) кол-ва Мп. М. ш. содержит 38—42 % Мп, 28— 30 % SiO2, 0,015-0,020 % Р. Попутно образ, высокофосфор. высокоуглерод. ферромарганец (Р-содерж. лигатура), содерж.: 2—3 % Р, 45— 55 % Мп, 3,3-4,0 % С и 0,5-0,8 % Si.
М. ш. для получения металлич. Мп выпл. периодич. процессом в откр. дуг. печах с магнезит, футеровкой, сод. 42-44 % Мп, 28-30 % SiO2, 1-2 % СаО, 3-5 % А12О3, 0,010-0,012 % Р, 0,20 % S;

синтетический шлак [synthetic slag] — шлак задан, состава, получ. сплавл. компонентов (извести, глинозема, плавик, шпата и т.д.) в отдельной электродуг. печи; примен. для ра-финир. конструкц. сталей в ковше. Благодаря ср. невыс. /m* 1450 °С, такой шлак жидкопод-вижен, активен и обладает хорошей десуль-фурир. способн. (обеспеч. содерж. < 0,005 % S). Порцию с. ш., напр., состава: 53—56 % СаО; 37-41 % А12О3; < 3 % SiO2; 4 - 6 % MgO и < 1 % (FeO + MnO) при 1650-1750 °С в кол-ве 4—6 % массы стали заливают в сталераз-лив. ковш. Струя стали падает с большой высоты на слой шлака в ковше, разбрызгав, и энергично перемешив. со шлаком, что спо-собст. интенс. удал, вредных примесей;

титановый шлак [titanium slag] — проме-жут. продукт, получ. восстановит, электроплавкой Fe-Ti-концентратов. Предназн.длядальн. перераб. на металлич. Ti или пигмент. ТЮ2. По химич. составу шлак — многокомпонент. система. Содерж. оксидов Ti 70—90 %. Оптом, содерж. FeO в шлаках для послед, хлорир. 2-5 %, в шлаках для пигмента — 10—15 %. Примес. компоненты: SiO2, A12O3> Cr2O3, MgO, MnO, СаО, (Na,K)2O, V2O5, Р2О5, S и др. Ti-шлаки весьма жидкотекучи при технологич. темп-рах (1550-1700 °С) - 0,01-0,05 Н -с/м2 и крис-таллиз. в узком темп-рном интервале (50-100 'С).