ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение жидких шлаков из "Металлургия стали " В начале развития теории сталеплавильных процессов шлаки рассматривались как сплавы, состоящие из электрически нейтральных молекул свободных оксидов и соединений между ними. Такое представление о шлаках, называемое молекулярной теорией, например, было использовано в фундаментальных трудах В. Е. Грум-Гржимайло, М. М. Карнаухова и Г. Шенка, опубликованных в 20-х и 30-х годах XX в. [c.74] Позиции ионной теории шлаков в значительной степени упрочились благодаря разработке и широкому применению рентгенбструктурного метода исследований, методов статистической термодинамики и методов изу-, чения физических свойств расплавленных шлаков. Электропроводность расплавленных шлаков, возможность их электролиза, наличие электрических зарядов в пограничных слоях металла и шлака, высокие значения поверхностного натяжения шлаков и т. д. служат доказательствами ионного строения шлаковых расплавов. [c.74] Четкое представление о строении шлаков дает теория совершенных ионных растворов, разработанная А. М. Самариным, М. И. Темкиным и Л. А. Шварцманом. Согласно основным положениям ее, шлак состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов. Положительно заряженные ионы представлены катионами металлов Са +, Ре +, Mg +, отрицательно заряженные — простыми или сложными анионами 0 , S2-, SI04-, РО -. FeO , AlOj- и др. [c.74] Положениями, в определенной степени идеализирующими совершенный ионный раствор, являются следующие I) все ионы одного знака равноценны, смешение их происходит без выделения или поглощения тепла 2) ионы распределены в шлаке без какого-либо упорядочения и любой катион имеет одинаковое окружение из анионов, и наоборот. [c.75] Теория совершенных ионных растворов позволяет просто и достаточно надежно характеризовать шлаки (например, определять активности компонентов) с высоким содержанием оксидов, обладающих основными свойствами, и низким содержанием (до 10—12%) кремнезема. Однако, когда в шлаке появляются в больших количествах другие анионы, кроме О , свойства его начинают заметно отличаться от свойств совершенных ионных растворов. Причина этого заключается в энергетической неравноценности ионов одного знака. [c.75] Значительное отклонение свойств реальных сталеплавильных шлаков от свойств совершенных ионных растворов также можно объяснить разной степенью электролитической диссоциации химических соединений (солей и свободных оксидов), образующих шлаковый расплав, т. е. содержанием в шлаке (кроме ионов) частиц, которые занимают промежуточные положения между ионами и электронейтральными молекулами. [c.76] Соединения в шлаке могут иметь различные Химические связи — от связи, близкой к чисто ионной (гете-рополярной), когда возможна практически полная диссоциация молекулы на ионы, до связи, близкой к ковалентной (гомеополярной), когда диссоциация пренебрежимо мала. Разная полярность молекул оксидов и солей возникает в результате различия в электроотрицательности элементов, участвующих в их образовании, и она обусловливает неодинаковую степень диссоциации соединений на ионы. Так, степень диссоциации свободного оксида СаО больше, чем FeO, так как химическая связь СаО. ближе к ионной, чем связь FeO, ввиду большего различия в электроотрицательности кальция и кислорода, чем железа и кислорода. Силикат a2Si04 диссоциирует больше, чем шпинель Са(ЛЮ2)2, так как в образовании силиката принимают участие кальций и кремний, имеющие большее различие в электроотрицательности, чем кальций и алюминий, участвующие в образовании шпинели. [c.76] Иначе говоря, в шлаке упорядоченность расположения ионов может доходить до образования устойчивых связей типа полярной связи, занимающей промежуточное положение между ионной и ковалентной связями. Однако основная доля соединений шлака диссоциирована на ионы, поэтому наиболее полная характеристика шлаков возможна только с использованием ионной теории. [c.76] При этом коэффициенты активности обычно определяют экспериментально, а ионные доли — расчетом. [c.77] Привычной и более распространенной в уравнениях реакций является запись компонентов шлака в виде молекул, поэтому она принята в настоящей книге. [c.78] Разработка надежных методов определения соотношения различных анионов в шлаке и количественная оценка влияния форм анионов на основные свойства шлака, в частности на активность отдельных элементов, являются одной из важных задач, стоящих перед исследователями. [c.79] Вернуться к основной статье