Основность (в металлургии)

Осно́вность (индекс основности, коэффициент основности) — характеристика металлургического сырья, железной руды или металлургического шлака, показывающая соотношение масс основных оксидов к кислотным. Как правило, измеряется в долях единицы. Для железорудного сырья, подвергающегося переработке перед доменной плавкой (агломерат, окатыши, брикеты), применяют также синонимичный термин «степень офлюсования».

Классификация

Железные руды

Железные руды по величине коэффициента основности подразделяются на кислые (менее 0,7), самофлюсующиеся (0,7—1,1) и основные (более 1,1). С точки зрения качества руд, лучшими являются самофлюсующиеся руды: кислые руды по сравнению с основными требуют введения в доменную шихту повышенного количества известняка (флюса).

Окускованное сырьё

Ввод известняка и доломитизированного известняка в агломерационную шихту позволяет получать офлюсованный агломерат. Вывод известняка из доменной шихты приводит к экономии значительного количества тепла, затрачиваемого ранее на диссоциацию карбонатов, и к соответствующей экономии кокса. Экономический эффект от применения офлюсованного агломерата достигается за счёт того, что при агломерации на реакции диссоциации затрачивается тепло, выделяемое в спекаемом слое при горении гораздо более дешёвого, чем кокс, топлива (коксовая мелочь, антрацитовый штыб, тощий уголь). Применение офлюсованного агломерата позволяет улучшить шлакообразование, а также уменьшить содержание диоксида углерода в печных газах, то есть повысить их восстановительную способность и улучшить шлакообразование.

Металлургические шлаки

Шлак, в котором преобладают основные оксиды (CaO, MgO, MnO, FeO), называют основным; в случае преобладания кислотных оксидов (SiO₂, Р₂O₅, TiO₂, V₂O₅) шлак называется кислым. В простейшем представлении под основностью шлака понимают отношение массовых концентраций (CaO)/(SiO₂) или в случае высоких концентраций фосфора (CaO)/(SiO₂ + Р₂O₅). В сталеплавильном производстве используют обе группы шлаков: кислые (45—60 % SiO₂, 35—45 % (FeO + MnO) и основные (35—60 % CaO + MgO; 10—25 % FeO; 15—30 % SiO₂; 5—20 % MnO).

Какой-либо общепринятой градации шлаков в зависимости от их основности нет. Как правило, шлаки сталеплавильного производства делят на три группы:

• если (CaO)/(SiO₂) < 1,5, шлаки называют низкоосновными;
• при (CaO)/(SiO₂) = 1,6—2,5 — средний основности;
• (CaO)/(SiO₂) > 2,5 — высокоосновными.

Знание основности шлака и постоянный контроль за этим параметром очень важны, так как эта характеристика шлака обычно определяет важнейшее свойство шлака: способность извлекать из металла такие вредные примеси, как сера и фосфор, и удерживать их в шлаке.

Для доменного шлака нормальной считается основность равная 1,0; шлаки с основностью более 1,0 относят к основным; с основностью менее 1,0 — к кислым. Руды с основностью равной 1,0 называют самоплавкими. Оптимальной с точки зрения обессеривающей способности является основность шлака в пределах 0,9—1,1.

Основность металлургического шлака также во многом определяет минералогический состав, образующийся при охлаждении расплава. Так, например, известно, что склонность доменного шлака к стеклообразованию увеличивается с ростом его основности. Основным способом офлюсования шихты (а впоследствии — изменения основности шлака) является изменение массовой доли известняка или доломита в шихте.

См. также

Кислотность

Литература

• Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна : Учебник для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. — 3-е издание, переработанное и дополненное. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — 774 с. — 2000 экз. — ISBN 5-94628-120-8.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия чёрных металлов: Учебник для техникумов — 2-е издание, перераб. и дополн. — Металлургия, 1986. — 360 с. — 12700 экз.
• Бабарыкин Н. Н. Теория и технология доменного процесса. — Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2009. — С. 15. — 257 с.
• Юсфин Ю. С., Базилевич Т. Н. Обжиг железорудных окатышей. — Москва: Металлургия, 1973. — 272 с.
• Базилевич С. В., Вегман Е. Ф. Агломерация. — Москва: Металлургия, 1967. — 368 с.
• Кудрин В. А. Металлургия стали: Учебник для вузов — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1989. — 560 с. — 7450 экз. — ISBN 5-229-00234-4
• Горная энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. Е. А. Козловский. — М. : «Советская энциклопедия», 1985. — Т. 2. Геосферы — Кенай. — 575 с. — 56 540 экз. — ISBN 5-85270-007-X.