Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Ионная теория шлаков

Ряд фактов свидетельствует об определенной электролитической диссоциации оксидов в шлаке (электропроводимость, электролиз, результаты рентгеноструктурного анализа твердых шлаков и др.).

В частности, рентгеноструктурный анализ большинства известных минералов выявляет их отчетливое ионное строение. Например, кварц (SiO2) имеет ионную решетку, хотя слагающие ее ионы являются комплексными и в их пределах действуют не кулоновские, а гомеополярные силы.

Плавление шлака приводит к усилению обособленности элементов кристаллической решетки и, по-видимому такие ионы, ставшие свободными в результате плавления, не соединяются в расплаве в электронейтральные частицы - молекулы.

Рис. 15. Строение кремнекислородных анионов: * - атом кремния; O - атом кислорода

Впервые представления об ионном строение металлургических шлаков были высказаны В.А. Ванюковым (1912 г.), позднее - Г. Тамманом (1931 г.) и П. Герасименко (1938 г.). Ионная теория шлаков была глубоко разработана лишь с 1946 г. в трудах О.А. Есина, М.И. Темкина, А.М. Самарина, В.А. Кожеурова и других ученых. Согласно этой теории в шлаках присутствую не электронейтральные молекулы, а следующие ионы:

катионы: Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+;

анионы O2-, S2-, , , , .

В кислых шлаках, где отношение O/Si сравнительно низкое, имеются более сложные кремнекислородные анионы:

: ; ; (O/Si=3);

: ; (O/Si=2,5) и т.д.

В основных шлаках могут существовать наиболее простые кремнекислородные агрегаты (тетраэдры), в которых атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода.

Строение кремнекислородных анионов показано на рис. 15.

Все реакции в сталеплавильной ванне с участием шлака можно описать как взаимодействие ионов.

Примеры.


[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]; [Mn]+(Fe2+)+(O2-)=[Mn2+]+(O2-)+[Fe];




Сталеплавильные процессы протекают при высоких температурах (1200...1650 С) в гетерогенных системах, в которых присутствуют две жидкие фазы (металл и шлак)...

Раствор кислорода в расплавленном железе

Кислород растворяется в железе в виде FeO. Связь кислорода с железом в этих частицах, вероятно, ионная...

К идеальным системам относятся такие, в которых можно пренебречь объемом частиц и силами взаимодействия до их столкновения. Это разреженные газы и идеальные растворы...