1. Свойства доменного шлака

Так как шлак представляет собой многокомпонентную систему, трудно установить строгое количественное изменение свойств шлака при одновременном изменении содержания в нем нескольких составляющих.

Но как видно из таблицы, шлак в основном состоит из окислов SiO₂, Al₂O₃, CaO. Поэтому о свойствах доменных шлаков судят по содержанию этих 3-х оксидов и для установки таких зависимостей многокомпонентный шлак принимают состоящим из этих 3-х оксидов. Для 3-х компонентных систем созданы тройные диаграммы, характеризующие зависимость некоторых свойств системы от ее состава.

Основными физико-химическими свойствами доменного шлака являются:

1. Температура расплавления шлака

2. Вязкость

3. Сульфидная емкость

Температура расплавления шлака. Шлак является многокомпонентной системой, плавление которой осуществляется в интервале температур. За температуру расплавления шлака принимают температуру, при которой шлак начинает вытекать из слоя кокса.

Температура расплавления шлака определяет температурный интервал плавления шихтовых материалов, величину зоны вязко-пластичного состояния.

При значительной протяженности зоны размягченных рудных материалов по высоте печи и высокой вязкости шлаков (размягченного рудного материала) могут образоваться крупные блоки малоподвижного конгломерата из размягченных масс рудного материала, кусков кокса и флюса, которые замедляют или даже на какое-то время прекращают опускание шихты. При таком состоянии столба плавильных материалов восходящий поток газов встречает на своем пути сильное газодинамическое сопротивление. Эта зона становится малопроницаемой для газового потока. Значительное развитие этих явлений обычно приводит к подвисанию шихты в печи, образованию канального движения газового потока, а также к нарушению нормального теплового состояния печи.

Верхняя граница зоны вязко-пластичного состояния определяется температурой размягчения железорудных материалов и зависит от их химического состава.

Нижней границей зоны можно управлять, влияя на температуру расплавления шлака, меня его химический состав посредством добавления флюсующих добавок.

Температура расплавления шлака будет, в основном, определятся соотношением трех оксидов: кремния, кальция и алюминия. Для ее определения используют соответствующие диаграммы.

Шлаки, температура расплавления которых при изменении состава меняется постепенно, называют устойчивыми, а в отличие от неустойчивых шлаков, резко изменяющих свои свойства с незначительным изменением состава.

Вязкость шлака.Вязкость и текучесть – величина, обратной вязкости, характеризуют подвижность шлака при данной температуре.

Вязкость шлака определяет газодинамику доменной печи (т.е. характер движения газов). Вязкие шлаки ухудшают газодинамику в печи. Для снижения вязкости требуются более высокие температуры, а это в свою очередь требует повышенного расхода кокса. От жидкоподвижности шлака зависит характер движения шлаков при выпуске продуктов плавки.

Вязкость (динамическая) обусловлена внутренним трением, возникающим между отдельными слоями жидкости, перемещающимися с разными скоростями. Если сила в 1 н изменяет разность скоростей двух слоев жидкости поверхностью 1 м²на 1 м/сек, то вязкость жидкости равна 1 нсек/м²или 10 пуазам (реальные доменные шлаки имеют вязкость 5-7 пуазам (0,5 нсек/м²)).

В

Рис.1. Пример диаграммы для определения вязкости шлака.

язкость шлаков определяют по диаграммам состояния. Пример такой диаграммы дан на рис.

Вязкость шлака зависит от его состава и определяется температурой (рис. 2.3 -4). Известно, что для гомогенных жидкостей зависимость вязкости от температуры описывается уравнением Ньютона:

(2.3‑49)

где – энергия активации вязкого течения, кДж/моль; Т – температура шлака, К; А – постоянная (зависит от состава шлака); R – газовая постоянная, кДж/мольК.