1. Источники формирования шлака:

 продукты окисления железа и его примесей (FeO, Fe₂O₃,SiO,P₂O₃,MnO);

 продукты разрушения огнеупорной кладки футеровки (SiO₂,CaO,MgO);

 шлакообразующие присадки: известь, известняк, кварцевый песок, боксит, шамотный бой (CaO, SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃);

• твердые окислители: железная руда, агломерат, железорудные окатыши (Fe₂O_3, SiO₂,Al₂O₃, CaO).

Таким образом, главными молекулярными компонентами сталеплавильных шлаков являются: FeO, MnO,MgO, CaO – основные;

Al₂O₃,Fe₂O₃– аморфные;

SiO₂– кислотные.

Шлаки, преимущественно состоящие из основных оксидов, называются основными. Они образуются в агрегатах с основной футеровкой. Тоже и в отношении кислых шлаков.

2. Химическая активность шлаков

В основе оценки химической активности шлаков лежат те или иные представления о строении шлаков в жидком состоянии.

Распространение получили две теории строения:

1. Молекулярная теория жидких шлаков.

2. Ионная теория жидких шлаков.

В основе молекулярной теории строения лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из отдельных свободных молекул оксидов и их химических соединений между собой:

а) силикаты: CaOSiO₂– метасиликат кальция,

2CaOSiO₂ортосиликат кальция,

2 MnOSiO₂– тефроит,

MnOSiO₂– родонит и др.;

б) фосфаты: 3CaOP₂O₅– трифосфат,

4CaOP₂O₅– тетрафосфат и др.

в) ферриты: CaOFe₂O₃, 2CaOFe₂O₃, и др.

2. Соотношение в шлаках между свободными оксидами и их соединениями между собой определяется составом шлака и температурой.

3. В реакциях с участием шлака принимают участие лишь оксиды, не связанные в данный момент в химическое соединение, то есть химическая активность шлака определяется концентрацией в шлаках свободных оксидов.

Например, рассмотрим реакцию растворения кислорода в шлаке

. (6.3‑1)

Константу равновесия реакции (К_р) можно рассчитать по формуле

, (6.3‑2)

где a_(Fe3O4),a_(FeO) – активности оксидов (Fe₃O₄) и (FeO) соответственно; Р_{O2}парциальное давление кислорода.

С позиции молекулярной теории в реакции ( 6.3 -1) принимают участие свободные оксиды (Fe₃O₄)_сви (FeO)_сви активности определяются концентрацией свободных оксидовa_(Fe3O4)= (Fe₃O₄)_св, a_(FeO)= (FeO)_св.

В основе ионной теории лежат следующие представления:

1. Жидкие шлаки состоят из простых катионов и простых и сложных анионов. Причем диссоциация основных оксидов типа (МеО) происходит по схеме (6.3‑3)

то есть, образуются простые катион и анион.

Кислые оксиды, частично взаимодействуя с простыми анионами, образуют сложные:

(6.3‑4)

(6.3‑5)

2. Активность компонентов шлакового расплава определяется активностью анионов и катионов определенного сорта, например, a_(FeO) – определяется активностями и.

3. Активность ионов определенного сорта определяется степенью электростатического взаимодействия со всем ансамблем заряженных частиц расплава.

Простейшая модель шлака – это теория совершенных растворов. Положения этой теории:

1. Шлаки состоят только из ионов.

2. Ближайшими соседями в расплаве являются разноименно заряженные частицы.

3. Все катионы расплавов являются энергетически равноценными при взаимодействии и анионами, и наоборот. В этом случае a_(МeO)=, гдеN– ионная доля. Тогда

_{; ,}(6.3‑6)

где n– число ионов.

Основные сталеплавильные шлаки подчиняются этой теории.