Шлаки электроплавки и их свойства

2.5.1 Выход шлаков при электроплавке составляет 85-110 % от общей массы загруженной шихты, в них протекают основные процессы плавления, поэтому от свойств шлаков главным образом зависят все технико-экономические показатели.

Основными составляющими шлаков электроплавки являются кремнезем (SiO₂), закись железа (FeO), окись магния (MgO), глинозем (AL₂O₃) и окись кальция (СаО).

Суммарное содержание в шлаке этих окислов составляет 97-98 %, поэтому они определяют свойства шлака. Кроме них в шлаке содержится небольшое количество магнетита, ферритов, сульфидов и окислов цветных металлов.

Образующие шлак окислы по своим свойствам разделяются на кислотные (SiO₂; Fe₂О₃), основные (FeO, MgO, CaO) и амфотерные (AL₂O₃). Кислотные и основные окислы, реагируя между собой, образуют различные соединения, главным образом силикаты (MeO x SiO₂). Избыток кислотных окислов делает шлаки кислыми, основных – основными.

2.5.2 К числу важнейших свойств шлака, оказывающих влияние на показатели электроплавки, относятся температура плавления, вязкость, электропроводность и плотность.

2.5.3 Температура плавления шлака и его вязкость в значительной мере определяют скорость плавления шихты и условия отстаивания штейна, а также влияет на производительность печи и удельный расход электроэнергии.

Влияние важнейших шлакообразующих окислов на температуру плавления шлака и его вязкость оказывают:

- окись железа - снижает температуру плавления и вязкость. Железистые шлаки являются самым легкоплавкими и жидкотекучими. Так с увеличением содержания в шлаках FeO с 27 до 30 % вязкость шлака при температуре 1350 ^оС снижается в 2 раза.

- кремнезем и глинозем - повышают температуру плавления и вязкость шлаков;

- окись кальция в небольших количествах - понижает температуру плавления и вязкость, при высоком содержании (выше 13%) – увеличивает.

- окись магния – резко с ростом содержания повышает температуру плавления шлаков и их вязкость. Шлаки с содержанием MgO 20-22 % можно выдать из печи при температуре не менее 1450^оС.

Для нормальных условий отстаивания штейна и выпуска шлака из печи, вязкость шлака не должна превышать 3-8 Пуаз. Вязкость шлаков 15-20 Пуаз делает их выпуск из печи затруднительным, а 30-40 Пуаз – невозможным.

2.5.4 Для хорошего отделения штейна от шлака необходимо, чтобы шлак обладал меньшей плотностью. От этого напрямую зависят потери со шлаком цветных металлов. Плотность шлака зависит от его температуры и состава.

Плотность важнейших шлакообразующих окислов:

Окисел	FeO	Fe3O4	AL2O3	MgO	CaO	SiO2
Плотность, г/см3	5,0	5,18	3,6	3,4	3,3	2,5

Тяжелые окислы (FeO, Fe₃O₄) повышают плотность шлака, легкие (C aO, SiO₂) – понижают. Плотность расплавленных шлаков электроплавки составляет 2,7 – 2,9 г/см³.

2.5.5 Электропроводность – важнейшее свойство шлака, определяющее электрический режим плавки. Она в значительной степени зависит от состава шлака и его температуры. Так, с увеличением содержания окислов железа, электропроводность шлака резко возрастает. С увеличением содержания кремнезема - электропроводность шлаков резко понижается.

Электропроводность шлака оказывает решающее влияние на электрический режим работы печи. При постоянном фазовом напряжении, если изменяется электропроводность шлака, необходимо изменить глубину погружения электродов в расплав, т.е. при повышении электропроводности – уменьшить глубину погружения, при уменьшении – увеличить.