yandex.metrica
Шлаки сталеплавильных процессов

Понятие о молекулярном строении шлака

Первые попытки создать теорию строения жидких шлаков опирались на термодинамические данные о проч­ности отдельных соединений в шлаке, которые обнару­живали при его минералогическом анализе. При этом предполагалось, что жидкие шлаки состоят из молекул химических соединений, которые частично или полно­стью диссоциированы на более простые молекулы. Теория, основанная на подобном представлении, получила название молекулярной теории строения шлака. Наибо­лее полно количественные соотношения между компо­нентами шлака и примесями металла на основе молеку­лярной теории шлака были разработаны Г. Шенком в 30-х годах XX в.; в дальнейшем эти соотношения неод­нократно уточнялись.

Согласно молекулярной теории строения шлака, воз­можность взаимодействия компонента шлака с примеся­ми металла, его химическая, активность определяется концентрацией свободных оксидов, которая равна об­щему содержанию оксида за вычетом связанного в виде химических соединений. Например, концентрация сво­бодного, химически несвязанного оксида кальция равна

 

где ∑(CaO) — общее содержание оксида кальция; (CaO)SiO2 — количество оксида кальция, связанное в силикаты; (CaO)P2O5 — количество оксида, связанное в фосфорнокислых соединениях; (CaO)FeO—количество оксида кальция с оксидами железа.

Г. Шенк из огромного количества силикатов, которые были обнаружены в твердых шлаках, произвольно вы­брал силикаты 2FeO·SiO2, 2MgO·SiO2 и CaO·SiO2, хо­тя они оказались менее прочными, чем, например, двой­ной силикат кальция 2CaO·SiO2.

Неточности в выборе типа соединений и степени их диссоциации компенсировались подбором численных ко­эффициентов, чтобы обеспечить сходимость расчетных и экспериментальных данных. Развитие молекулярной тео­рии шлака сопровождалось уточнением типа химических соединений, степени их диссоциации и численных коэф­фициентов в установленных зависимостях. Относительная простота описания процессов на основании молекуляр­ной теории шлака обеспечила широкое ее использова­ние. Вместе с тем большие недостатки этой теории шлака, связанные прежде всего с произвольным выбором хими­ческих соединений, ставят перед металлургами неотлож­ную задачу разработки теории строения жидкого шлака, основанной на достижениях современной физики и хи­мии в области жидких расплавов. И подобная теория разрабатывается, это так называемая ионная теория строения шлака.