Лит.: Павлов М. А., Исследование плавильного процесса доменных печей, ГЖ , 1894, т. 3, стр. 16 7 (отд. брош., Екатеринослав, 1902); Соколов И. А., О восстановимости железных руд, Пермь, 1909; Павлов М. А., Металлургия чугуна, вып. 1, Л., 1924 (дана вся литература теории доменного процесса); е г о ж е, Физ.-хим. данные для ведения металлургич. расчетов, ЖРМО , 1911; ЯСРМО , 1925 и след. (нов. лит.); Bell J. L., Principles of tbe Manufacture of Iron a. Steel, L., 1884 (во франц. пер.: Bell .Т. L., Principes de la fabrication du fer et de Iacier, trad, de Iangl., P., 1888); Gruner L., Etude.s sur les hauts-fourneaux, Ann. Min. , P., 1872, t. 2-3, 1877, t. 12 (pyccK. пер. в ГЖ , 1877, т. 3); GrunerL., Sur le dedoublement de Ioxyde de carbone, Annales de clii-mle et de physiqueft, P., 1872, t. 24; A к e r m a n n R., Studien iiber d. Warmeverhaltnisse d. Eisenhochofen-prozesses, Lpz., 1875 (русск. пер. в ГН\ , 1873, т. 2); Johnson J. е., The Principles, Operation a. Products of the Blast Furnace, N. Y., 1917; J ii p t n e r H., Beitrage zur Hochofentheorie, Lpz., 1921; Garran R., Equilibria at High Temperatures in the Systeme: Iron- Oxigen-Carbon, Trans. of the Faraday Soc. , L., 1928, V. 24, part 3, p. 201. M. Павлов.

ДОМЕННЫЕ ШЛАКИ, искусственные каменистые массы, получающиеся в качестве отхода при доменном процессе от сплавления содержащейся в руде пустой породы с флюсами шихты (известняки, доломиты, глинистые сланцы, песок, иногда фосфориты ИТ. д.-смотря по характеру доменного процесса) и золой применяемого горючего (кокс, древесный уголь).

Общие свойства. Д. ш. представляют собою сплавы (твердые растворы) си.ликатов, алюминатов, сульфидов и некоторых солей, особенно фосфатов, различных оснований, г.л. обр. кальция, магния, железа, марганца. Получаясь в восстановительном пламени, Д. ш. содержат свободные закиси кальция, железа и марганца, растворенные, по Джексу (Jex), в смеси анортита (известковый полевой шпат) СаО-А120з-2 SiOg и волластонита CaO-SiOg. При правильно ведущемся доменном процессе цвет шлаков-светлый ( спелые шлаки ): светлосерый, белый, лселтоватый, зеленоватый, синеватый и т. д., а при сыром ходе доменной печи-черный, от большого содержания железа. Текстура шлаков тоже изменчива и бывает стекловидной, камневидной и фарфоровидной, в зависимости от состава и быстроты затвердевания Д. ш. Теплота плавления 360450 Cal, уд. вес Д. ш. около 2,8, объемный вес и теплопроводность приведены в табл. 1. Состав Д. ш. весьма изменчив; предельные количества составляющих Д. ш., получающихся при выплавке нек-рых сортов чугуна, представлены в табл. 2. В зависимости от преобладания в составе оснований, фосфорной и кремневой к-т, Д. ш. бывают основными, фосфатными или силикатными. Наиболее часто доменный процесс дает именно силикатные шлаки. По числу, выралсающему отношение содержания кислорода в кремнекислот (SiOj) к содержанию кислорода в основаниях R0 (где R- двухвалентный элемент), согласно валовому анализу силикатных шлаков, они разделяются на виды, сопоставленные в табл. 3. Только две из этих степеней окремнения соответствуют действительным химич. соединениям: моносиликаты-ортосиликатам (на-прим. CagSiOJ и бисиликаты-метасилика-там (напр. CaSiOg). Схематическое деление табл. 2 особенно хорошо отвечает продуктам металлургии цветных металлов, где содержание AljOj в шлаках бывает незначительно. При плавке на коксе Д. ш. близки к мо-

носиликатам (35-48% СаО, 30-38% SiOg, 6-18% AlgOg, кроме того MgO, МпО, FeO, CaS); при плавке на древесном угле получаются по преимуществу бисиликаты. Богатые SiOa и AlgOg шлаки близки к стеклам и при быстром застывании получают стекловидную текстуру; они не имеют определенной точки плавления и при нагревании сперва проходят через состояние размягчения и

Табл. 1. -Объемный вес и теплопроводность доменных шлаков и других материалов.

Наименование материалов

Теплопроводность

Средние 1° °С

Шлаки доменные . .

То же, очень пористые, свободные, величина кусков 2-5 мм.......

То же, величина кусков 30 лим .....

Шлаковая вата в виде толстой ткани, теплово й поток пе р-пендикулярен к волокнам .......

Шлаков, вата уплотненная .......

То же........

То же........

То же........

То же........

Шлаковая вата английская .....1

Шлаковая вата сильно уплотненная . .

Шлаковая вата как изоляц. материал для водопроводов, в виде цилиндрич. покрышек.....

Шлаковые кирпичи .

То же при 16,6% по объему влажности

Шлаки котельные . .

Шлаки каменноугольные ......

Бетон шлаковый. . .

Бетон шлаковый из 9 об. ч. очень пористого шлака и 1 об. части цемента . . .

Бетонные кирпичи из шлакового бетона ........

То же........

Бетонная стена из кирпичей шлаков, бетона, сложен, на извести, с обеих сторон оштукатур., общей толщ. 26 C.VI, после 4-мес. возд. сушки.......

360 360

200 300 300 300

210 340

400 1 400

1 775

697 871

1 115

1 250

1 372

Коэфф. теплопроводности CjihM

0,14

0-20 0,088-0,090 0-20 0,12 -0,13

30 О 50 100-200

От минус 16 до плюс 18

50-200 15

0-30 0-20

20-60

20-90

0-20 0-10

0,0356

0,0342

0,0495

0,055

0,065

0,072

0,037

0,0367

0,61-0,080 0,400

0,40-0,44 0,13-0,14

0,12

0,245-0,255

0,19

0,218-0,255 0,26

0,59

затем тягучести. Наиболее вязки шлаки, содержащие TiOg; напротив, основные шлаки (богатые СаО и MgO), несмотря на более высокую Г .г., при нагреве обнаруживают меньшую вязкость; при отвердевании, особенно ести охлаждение идет мед-тенно, они выкристаллизовываются и приобретают текстуру каменистую; быстрое охлаждение дает шлаки очень хрупкие, подобные порт-ландским цементам.

Несмотря на сло:-кность состава, Д. ш. во многих случаях могут рассматриваться как системы из трех компонентов-СаО, SiOa и

AI2O3, поскольку FeO при хорошем ходе процесса по незначительности содержания не имеет значения; содержание окислов других металлов невелико; ш,елочноземельные

Табл. 2.-Состав характерных видов доменных шлаков

я о сти СССР (в %).

Применение Д. ш. Выход Д. ш. приблизительно равен по весу выходу чугуна и в 2,5 раза превосходит этот последний по объему. Использование огромного количества

п р о м ы ш л е н-

окислы, особенно MgO, м. б. пересчитаны на СаО. В отношении Д. ш. важно знать t° перехода их из одного состояния в другое. Эта задача сводится к изучению смесей трех главных окислов и распадается на изучение

Табл. 3. -Степени окремнения доменного шлака.

трех двойных систем; диаграммы их представлены на фиг. 1-по Шеперду и Ренкину (AI2O3-Si О а), фиг. 2-по Шеперду, Ренкину и А. Л. Дену (СаО-Si О 2) и фиг. 3 (СаО- AI2O3). Первая система дает одно химич. соединение (силлиманит), с 1 816°, и две евтектики, с t°yJ около 1 600 и 1 810°. Вторая система, практическрг наиболее важная, дает два химических соединения- Са310з с t°n,J

1 540° и Ca2SiO, с t\i 2130° - и евтектики с соответственными

2 015°, 1 440° и 1 326°: Третья система дает соединения: ЗСаО-АТаОз, плавящееся с разложением, 5СаО-ЗА120з, с 1380°,СаО-AI2O3, с 1590° и ЗСаО-5А120з, плавящееся с разложением. Тройная система (фиг. 4) указанных компонентов дает два тройных соединения: CaO-Al203-2Si02C i° . 1 550° и соединение 2CaO-Al,03-SiO!, с около 1600°.

SiOi го

Фиг. 1.

Д. ш. (в1910 г. мировое производство чугуна и стали выразилось числом 125 530 ООО т, в России-5 390 ООО т) представляет задачу большого экономического значения.

SiO, 20 10. бд. so ЮОСоО

вес в % CoiS/Ot Фиг. 2.

;400

го 10 \6 80 AlgO, 5СаО*ЗМгО,

СаО AlfOj Фиг. 3.

Применение Д. ш. основано на использовании различных технически ценных свойств их, а именно: способности отливаться и давать весьма твердый материал, вытягиваться

NNvJ Граница сблаапи Шеккыя шлапв Границы оШстеа ~~ стабильных фаз Ианраиеяие патжянив Пргдвлы/ыг значения

Ожелезопортландцемеита и ааиыясга ии/чта

, дачоикго uvmrna Г~> йасраиочнш шлаки от

Фиг. 4.

в расплавленном состоянии тонкими и по застывании упругими нитями, давать с известковым раствором затвердевающие цемент-

Табл. 4 .-К лассификацыя применений доменных и других шлаков.

Технич. свойства шлаков

Область применения

Род шлака

Главные требования

Способ производства

Механич. прочность и твердость

Отлнваемость

Отливаемость

Уминаемость полужидкой массы

Хрупкость при наличии твердости

Вытягиваемость в

вити

Содержание аморфной кремнекис-лоты

Стекловидная текстура

Прозрачность икра-сивый цвет

Содержание зерен чугуна

Содержание железа

Содержание фосфорной кислоты

То же

Цементирующая способность

То жз

Мостовые, настилки макадамов

Мостильный камень

Камни для массивов подводных сооружений

Шлаковый кирпич

Искусственный песок

Шлаковая вата для тепловой изоляции

РТскусственные гид-равлич. добавки, дающие шлак, цемент, настоящий шлаковый порт-ландский цемент, смешанный цемент

Стекло

Искусств, драгоцен. камни

Добыча чугуна Добыча чугуна

Фосфорнокислые удобрения-тома-сова шлак, мука, (томасшлак)

Фосфорнокислое удобрение-мартеновские шлаки

Изготовление угольных брикетов

Брикетирование различных руд, в частности пиритов

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки древесноуг. печей

Основные шлаки коксовых домен

Силикатные шлаки

Силикатные шлаки

Доменные шлаки серых чугунов из древесноуг. печей

Шлаки сварочных и т. п. печей как руда для домен

Шлаки, получаемые при томасирова-нии

Шлаки, получаемые при мартеновании

Основные доменные шлаки

Основные доменные шлаки

Механическ. прочность, отсутствие сернистых металлов

Кислый, тягучий, бедный известью и богатый глиноземом, отсутствие сернистых металлов

Механическ. прочность, химическая стойкость

Кислый, тягучий, бедный известью и богатый глиноземом

Твердость, механич. прочность, отсутствие металлов

Те же и отсутствие сернистых металлов

Отношение CaO:SiOj не менее 1, малое содержание глинозема

Малое содержание глинозема

Проведение процесса при введении извести, вообще избытка оснований

Непосредствен, использование

Отливка в расплавл. виде и отжш\ медленное остывание

От.ливка в расплавленном виде и отжиг

Смешивание расплавлен, шлаков со шлаковым же пеком и уминание полужидкой массы в формы

Быстрое охлаждение, измельчение

Раздробление шлак, струи 0 10-15 .чм струей водяного пара

Охлаждение огнен-ножидких шлаков в холодной воде (или в воздухе особыми приемами), помол, смешивание с известью, иногда обжиг п новый помол

Введение в шлаки щелочей и добавочной кремнеки-слоты

Выбор подходящих кусков и шлифовка

Разбивание, промывка, переплавле-иие

Размол

Смешивание угольной пыли с доменным шлаком и водой, прибавление отжимок сульфитного процесса обработки целлюлозы, брикетирование, просушка и обжиг (Г.П. 280455)

Смешивание руды с 10-20% шлака и ,5-10% извести или глшгистых веществ, брикетирование (Г.П. 80278); подобные же (Г. П. 252958,138312,277093 и т. д.)

ные массы, образовывать с битуминозными веществами упругие и прочные настилки дорожных полотен, давать растениям усвояемую фосфорную к-ту и т. д. Разнообразие состава Д. ш. благоприятствует возмояшо-сти наиболее рационального выбора их в каждом отдельном случае. В табл. 4 сопо-

ставлены применения Д. ш. и глазные требования на соответственный Д. ш.

Цементная промышленность. Наиболее широкое применение Д. ш. находят в цементной промышленности, куда идут более основные шлаки, состоящие из двойных силикатов извести и глинозема, в к-рых