Шлаки

Статья из энциклопедии Брокгауза и Ефрона

Шлаки - суть плавкие вещества, образующиеся при плавильных процессах и состоящие из соединения различных оснований, главным образом, с кремнеземом или фосфорной кислотой. Они образуются из соответствующих элементов шихты и имеют целью защищать выделяющийся одновременно с ними металл или его соединение от окисления и т. п. и дать ему возможность собраться в одну массу. Хорошие Ш. должны удовлетворять следующим условиям: удельный вес их должен быть меньше получаемого при плавке продукта; Ш. должен быть однородным; Ш. должен быть настолько жидок при данной температуре печи, чтобы не представлять значительного сопротивления передвижению в нем частиц продукта; химический состав Ш. должен соответствовать реакциям, воспроизвести которые представляется целью данного металлургического процесса. Свойства Ш. обусловливаются, главным образом, их химическим составом. Подавляющее большинство их кремнекислые; классификация их обусловливается отношением количества кислорода кремнекислоты к количеству кислорода оснований: различают Ш. моносиликаты, полуторасиликаты, бисиликаты и трисиликаты и т. п. На самом деле существует бесчисленный ряд переходных Ш. между этими классами. Силикаты бывают иногда с очень большим содержанием оснований или кремнезема, но такие Ш. можно рассматривать как сплавленные смеси химических соединений с избытками оснований или кремнезема. Избытки эти распределяются в Ш. неравномерно. Застывшие Ш. выделяют иногда серу и ее соединения под влиянием углекислоты и влаги воздуха по реакциям:

CaS + H2O + CO2 = CaOCO2 + H2S;

2CaS + 4O + CO2 = CaOCO2 + CaOS2O3;

CaOS2O2 + O = CaOSO3 + S.

При охлаждении из Ш. выделяются различные минералы, чаще всего в виде кристаллических скелетов, и вообще Ш. аналогичны вулканическим горным породам. В Ш. найдены: авгит, энстатит, волластонит, родонит, пироксен, оливин, фаялит, мелинит, геленит, шпинель, мометит и т. д. Из минералов, в природе пока не встреченных, в Ш. найден несимметричный пироксен, гексагональный известковый силикат и т. д. Хлористые и фтористые соединения встречаются очень редко; фтор увеличивает плавкость Ш. Титан сильно уменьшает плавкость, а главное жидкость Ш. Глинозем в очень основных Ш. иногда играет роль кислоты. Температура плавления Ш. играет в металлургических процессах большую роль. Познания наши относительно зависимости ее от состава Ш. пока ограничены. Всегда наблюдается закон: температура образования Ш. выше температуры их плавления. В общем, чем больше составных частей Ш., тем ниже его температура плавления. Наиболее обширные опыты по этому вопросу принадлежат Оккерману. Согласно его опытам изменения содержания кремнезема в Ш., состоящих лишь из окиси кальция, магния (при неизменном взаимоотношении их) и кремнезема, температура плавления Ш. изменяется, проходя через два минимума; низший соответствует Ш. промежуточному между бисиликатом и трисиликатом, а другой — полуторасиликату. Наименее плавки моносиликаты. Если изменять отношение содержащихся в Ш. количеств окисей кальция и магния, то замечается изменение плавкости; для полутора- и трисиликатов минимум температуры плавления наблюдается, когда отношение количеств кислорода в первом ко второму несколько больше единицы; для других Ш. — когда это отношение немного меньше единицы. По виду Ш. разделяют на стекловидные и камневидные. Вид Ш. зависит не только от их состава, но также и от продолжительности охлаждения и т. д. Совершенно то же можно сказать и о цвете Ш. При расчете Ш. приходится всегда руководиться анализами уже наблюдавшихся в данном производстве хороших Ш.

Ш., в зависимости от своего состава, получают различное применение. Ш. доменных печей в прежнее время, да и теперь еще на большинстве заводов идут в отвалы или на мостовую. Битый Ш. дает хороший песок. Ш. серых чугунов, выплавленных на древесном угле, содержат запутанные зерна чугуна. Их иногда разбивают и промывают. Если Ш. выпускать струёй диаметром 10—15 мм, а навстречу ему пустить струю водяного пара, то Ш. превращается в шлаковую вату — агрегат перепутанных тонких нитей; эта вата по своей малой теплопроводности является прекрасным материалом для изолирования паропроводов и т. д. Наилучшие результаты дают Ш. древесно-угольных печей, как содержащие меньше серы и больше кремния; обратно, Ш. коксовых домен, содержащие больше извести и меньше глинозема, оказываются наилучшими для приготовления шлакового цемента, обладающего гидравлическими свойствами и получаемого смешением 100 частей измельченного Ш. с 15—30 частями извести. В среднем хороший такой цемент содержит 60 % СаО, 7,5 % Al 2O3 и 24 % SiO 2. Шлаковые кирпичи получают или непосредственно отливая их, или примешивая к шлаковому песку и уминая еще горячую полужидкую массу в формы. Чаще же всего шлак выпусканием его в воду обращают в песок, который смешивают с известью и формуют как обыкновенные кирпичи, только под сильными прессами. В среднем последние содержат 30 % СаО, 25 % SiО 2, 22 % Al2O3 и 10 % воды. Некоторые Ш. близки по составу к стеклам — их продают на стеклянные заводы, которые вводят в них щелочи и добавочное количество кремнезема. На Урале развилось производство искусственных драгоценных камней шлифовкой подходящих по цвету шлаков. Ш. томасовские, содержащие много фосфорной кислоты в виде фосфорно-известковой соли, представляют собой прекрасный материал для удобрения почвы, особенно торфяниковой. Надо, впрочем, сказать, что хорошая почва не может дать при удобрении ими такого высокого урожая, как при других искусственных удобрениях. В прежнее время Ш. подвергали разнообразной обработке; ныне доказано, что вполне достаточно мелко раздробить его. Ш. сварочных и т. п. печей представляют собой прекрасную руду для доменных печей.

А. Митинский. .