Вторичные материальные ресурсы черной металлургии: В 2-х т. Том 2 Шлаки, шламы, отходы ..

Юрченко А.Е. и др.

Экономика, 1986 г.

ШЛАКИ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

ОБРАЗОВАНИЕ ШЛАКОВ

ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ ШЛАКОВ

Шлаки содержат невосстановленные соединения (доменный процесс) или вновь образовавшиеся продукты окисления и соединения, поступающие при плавлении (сталеплавильный процесс и производство ферросплавов).

Шлаки представляют собой многокомпонентные системы, в которых окислами, определяющими состав, являются CaO, SiO₂, Аl₂O₃, MgO и FeO. Кроме того, они содержат окислы Мn, Р, Cr, Ва, S, Fe, V, Ti и др. Шлак сопутствует всем современным технологическим процессам производства черных металлов.

В обычных доменных шлаках 90 % химического состава   занимают CaO, SiO₂ и Аl₂O₃.

В зависимости от содержания окислов шлаки делятся на   основные,   кислые   и   нейтральные   При модуле основности М_O = (CaO+ MgO)/(SiO₂ +Аl₂O₃ ) > 1   шлаки   являются основными, при М_O < 1 кислыми и М_O= 1 — нейтральными.

В зависимости от повышенного содержания отдельных компонентов шлаки подразделяют на магнезиальные (MgO> 10 %), высокоосновные (СаО > 44 %), высоко глиноземистые (Аl₂O₃ > 40 %), титанистые (TiO₂ > 5 %). Кроме того, доменные шлаки содержат металла 2—4 % масс.

Жидкие доменные шлаки имеют плотность 2,6—2,7 т/м³. При естественном охлаждении доменные шлаки (кроме высокоосновных) представляют собой кристаллические камневидные образования. Высокоосновные шлаки при условии СаО > 0,92 SiO₂ + А1₂O₃ + 0,2 MgO(по ГОСТ 5578— 76) подвержены силикатному распаду и при охлаждении вследствие модификацнонпых переходов двухкальциевого силиката, сопровождающихся 10 %-ным увеличением объема, превращаются в порошок.

По химическому составу в сталеплавильных шлаках 70—85 % занимают СаО, SO₂ и окислы железа Кроме того, они содержат металла до 12 % масс.

Первичные мартеновские шлаки имеют основность 1—2, конечные — 2,0—3,5; конвертерные — 2,0—4,4; электросталеплавильные первичные — 1,6—2,4. конечные—1,7—3,0. Жидкие сталеплавильные шлаки имеют плотность 2,6—3,1 т/м³.

Высокоосновные мартеновские и электросталеплавильные шлаки при естественном охлаждении подвержены силикатному распаду и превращаются в порошок. Конвертерные и мартеновские шлаки содержат свободную СаО, которая при гидратации способствует разрушению шлака вследствие увеличения объема.

Основное количество ферросплавных шлаков получают при производстве сплавов на основе феррохрома рафинированного (34%), феррохрома среднеуглеродистого и углеродистого (10%), силнкомарганца н ферромарганца (48%). Жидкие ферросплавные шлаки имеют удельную плотность 2,5—2,8 т/м³.

Шлаки от производства рафинированного феррохрома и марганца металлического имеют повышенную основность (М_O = 1,8—2,0) и содержат Сг₂O₃ (3—6 %). При охлаждении они подвержены силикатному распаду. Шлаки от производства марганцевых сплавов (силикомарганец, углеродистый н среднеуглеродистый ферромарганец) являются кислыми (М_O = 0,28—0,95) и содержат значительное количество марганца (9—20%).

Шлаки от производства ферросилицня являются кислыми (Мо = = 0,10—0,39) и отличаются повышенным содержанием сплава.