3.2.Қождың балқуы мен қатуы.

Хром рудалы металдан пайда болған қождың соңғы құрамды қождан ерекшеленеді,себебі соңғы құрамға қосымша кокстың зала оксиді мен электродтар,флюстеуші мен хромқұрамды материалдар кіреді.Руданың түріне байланысты немесе рудалардың әр түрлі кен орнына байланысты,сонымен қатар хромшиниллидтің құрамына байланысты қож пайда болу процесі жеке қасиеттерді алып келеді. Қож пайда болу процесі өтетін колошниктің жоғарғы бөлігінде де пештің қуаттылығына байланысты өзгеріп отырады.

Пешке түскен қож колошникте қызғанда капиллярлық ылғал буланады.Ол 105...120 С температурада жүреді.Қождың жоғары температуралар аумағында түсуі серпентин мен хромиттің таралуына және конституционды ылғалдың 700...800С-та,серпентин мен хлорит үшін 700...900 С-та бөліп алуына әкеледі. Конституционды ылғалдың пайда болуынан кейін серпентиннің кіші дисперсті фазалы SiO2-нің 900 С-та таралуы жүреді.Серпентин мен хлориттен ылғалдың пайда болуы ұлғайтады. Хромит бөлшектері қышқылсыздандыру үшін де газ тектес қайта қалпына келтіру үшін қолжетімді болып табылады. 450С-тан жоғары температурада екі валентті хромиттің тотықтыруы басталады. 700...900 С-қа дейін пеште хромиттің құрамы мен құрылымының өзгеруіне байланысты физико-химиялық процестер жүреді. Қож пайда болу процесін хромиттердің бастапқы қалпына келтіруіне жатқызуға болады.Бұл периодта металлмен бірге кеннің бөлшегінде темір-хромды шпинелдің қалпына келмеген оксидтері мен бос жыныстың бөлінуінен болатын аймақ пайда болады.Әрі қарай қыздыру нәтижесінде сол аймақтағы пайда болатын біріншілік қождың балқуы жүреді. Біріншілік қождың құрамы темір мен хромның қалпына келмеген оксидтері,электродтар,флюстеуші және басқа қоспалар әсерінен өзгереді.

Хром кенінің тілімдерінің үстіндегі темір мен хром оксидтерінің қалпына келуі және хромшпинелид бөлшектері айналасында бос жыныстан қождың қабыршағы пайда болады. Ол хромшпинелидтің металдық элементтер бөлшектерінің жоғары жаққа өтуіне қарай қалыптасады.

Хромшпинелидтің бөлшек аймағындағы ірілену және бірігу нәтижесінде жоғары бөлікте 2 фаза пайда болады:металдық және қождық. Бірнеше микрон қалыңдықта болатын осы жоғары қабатта біріншілік қож пайда болатын руданың бос жынысы болады. Рудалардың қалпына келуінде тұрып қалған қождар магнезиальды шпинельден,форстериттен және айнымалы құрамды әйнектен тұрады. Руданың бастапқы түріне байланысты қождың құрамы өзгеруі мүмкін.Кремнезем хромшпинелидтің құрамына кірмейді,сондықтан кварцитті қожға қосу біріншілік хромшпиналидтің бұзылуына әкеліп соғады.Кварциттің қождың соңғы құрамына әсер етуі және оның физико-химиялық қасиеттерін өзгертуі-дәлелденген факт,бірақ дәл сол кварциттің хромшпиналидтің бөлшектерінің бұзылуына әкелетін рөлі қатты маңызды емес. Кварциттің балқу температурасы 1713 С,ал қалпына келуі 1450 С температурада жүреді.Негізгі себебі мынада.Қождың пайда болуында және хромшпиналидтің бұзылуында жүретін SiO2 фазасы пайда болатын серпентиннің бұзылуы 900 С-та жүреді. Егер қождар қиын балқитын болса,бөлшектің қалпына келу жылдамдығы төмендейді.

Қож балқыту режимін технологиялық тәсілмен бақылауда балқытудағы температураның төмендеуі үшін қожға соңғы қожда 30...32% SiO2 алатын кварцит қосады. Дәл осы практикалық жұмыс MgO/Al2O3=0.8....1.2 қатынастағы рудаларға пайдаланылған, MgO/Al2O3=3.0...3.5 қатынастағы жоғары магнезиальды рудаларға ауыстырылғанда нәтиже бермеген.Сонымен қатар,балқытуға арналған электрэнергия шығын жоғарылады,ал қождардың қату температ урасы төмендеді.

25-ші суретте MgO-Al2O3- SiO2 жуйесінің диаграммасы келтірілген.Диаграммада MgO/Al2O3 арасындағы сызық көрсетілген және қазіргі уақыттағы феррохромның өндірілуінің қожга сәйкес келетін abcd аймағы белгіленген. SiO2-нің шихтаға қосқанда қождың құрамы MgO/Al2O3 қатынасындағы сызықпен өзгеріп отырады. MgO/Al2O3 қатынасы үшін SiO2-ні қосу қиын балқитын құрамды ең маңызды құраушы-периклаздар өзгереді және форстерит маңызды қожға айналады,бірақ қождар қиын балқитын болып қала береді.Мұндай қождар қатуы оңай жүретін қожға жатады.

Көміртекті феррохромның қалдық түріндегі ортақ шығыны қождарда металдың шығуының 4.4%-ын құрайды.Металл жоғалту тербелісі технологиялық факторларға,бірақ бәрінен бұрын қату уақытына,қождың тұткырлығына және олардың металмен фазалық қарым-қатынасына негізделген.

Қождың құрамын кейбір компоненттердің оның физико-химиялық қасиеттеріне әсері жөніндегі жұмыста CaO,Na2O,Al2O3,SiO2-нің қату температурасына әсері жөнінде айтылған. Қождың құрамының өзгеруі және олардың Al2O3 және SiO2 құрамды балқуының температураға әсері 26-суретте көрсетілген.

MgO/Al2O3=1.3 қатынасты қож MgO/Al2O3=2.3 қатынасты қожга қарағанда құрамның өзгеруіне қарамастан балқудың қалыпты температурада өтуімен ерекшеленеді. 26-суретте көрсетілгендей, қожға SiO2-ні қосу MgO/Al2O3 1.3 және 2.3 қатынаста балқыту температурасына әсерін тигізеді. Мысалы, SiO2 50% болғанда MgO/Al2O3=2.3 қатынастағы қождың балқу температурасы 1490 С-қа тең,ал MgO/Al2O3=1.3 үшін 1430 С-қа тең.

27-суретте MgO-Al2O3- SiO2 жүйелі abcd аймағында балқу температурасының нәтижелері көрсетілген. MgO/Al2O3=1.0 қатынаста қождың балқу температурасы оның құрамындағы SiO2-ге байланысты бірден төмендейді, MgO/Al2O3 қатынастағы 0,5....2,0 интервалында қождың балқу температурасының құрамындағы SiO2мы-ге байланысты тәуелді болуы 27-суретте көрсетілген.

Қож құрамындағы MgO-ның көп мөлшерде болуы әйнекфазалы және форстериттің негізді қиын балқитын фазалардан құралған 2 фазалы жуйенің пайда болуына әкеледі. MgO/Al2O3=3 қатынастағы қождағы MgO-ның одан сайын көп мөлшерде болуы әйнектің жоғалып кетуіне және форстеритті фазаның қиын балқуының көбеюіне әкеліп соғады.

Жоғары магнезиальды құрамдарда қождардың балқу температурасы оларға SiO2-ні қосу арқылы өзгермейді. Осы секілді қождардың балқу температурасын төмендету үшін MgO/Al2O3 қатынасын азайтып, SiO2 құрамын жоғарылату керек. Бұл магнезиалды рудалар мен бос жыныс рудаларының арасындағы комбинация нәтижесінде жүреді. Сол себепті қождың физикалық қасиеттерінің жақсаруы үшін және олардың температураларының төмендеуі үшін магнезиалды рудаларды глиноземды бос жыныстың хром рудаларымен бірге қолдану керек.

Ликвидустың жоғарғы бөлігіндегі тәжірибелік нәтиже бойынша келесі теңдік алынады:

Y=1624-26.0х1+1.0х2-6.2х3-19.4х4 (1)

Мұндағы:у-қату температурасы. Х-қож құрамындағы компоненттер:х1-SO2,х2-FeO,х3- Na2O,х4- CaO.

MgO/Al2O3=3.44 зерттелген құрамды қатынаста құрастырады,себебі ол қож балқушы әр компоненттердің балкудың 1%-дағы концентрациясына ыкпалын көрсетеді. (1) теңдіктегі коэффициент үшін компоненттердің келтірілген тәжірибедегі ыкпалы 1%-ды концентрациялы өзгерісте қату температурасының өзгеруі әр компонент үшін өзгеріп отырады. Әрі қарай х1 алдында тұрған коэффициент 1-ге тең деп саналады,ал қалғаны пропорционалды түрде өзгереді.Теңдіктің пайда болуына байланысты (1) балқыту құрамының қату температурасының өзгеруі алынады:

Т=-1.0х1+0.2х2-6.0х3-1.9х4 (2)

1% CaO-ны балқытуға қосқанда қату температурасы 1% SiO2-ні қосқанға қарағанда 1.9 есе мықтырақ,ал 1% Na2O SiO2-ге қарағанда 6 есе мықтырақ әсер ететіні (2) теңдікте байқалады. Теңдіктегі коэффициенттер алдынағы минус таңбасы температураның төмендеуін көрсетеді. Тәжірибе нәтижесінде құралған ликвидустың жоғарғы жағы қожға сәйкес келетін теңдікті тек қиын балқудағы қату температурасының анализі үшін ғана емес,сандық есепті орындау үшін де қолданады. Осы мақсатпен қату температурасының төмендеуі MgO/Al2O3=3.44 қатынаста SiO2 концентрациясының 1%-ға өзгеруі анықталады. Осы көлем 10 С-та 1% SiO2 бар тәжірибелік көрсеткіштермен қабылданған.Қатты әсер етуші SiO2, Na2O және CaO компоненттерге байланысты (2) тендік келесі түрге келеді:

Т=-10.0(SiO2 % )-60.0(Na2O%)-19.0(CaO %)

Мысалы, SiO2 концентрациясының балқытуда 2.0%-ға, Na2O-0.1%-ға, CaO-1.0%-ға үлкейту қату температурасын 45 С-қа төмендетеді.Осы секілді теңдіктер MgO/Al2O3-тің басқа қатынасында алынуы мүмкін және технологиялық процестердің бақылауы үшін пайдаланылуы мүмкін.