Оптична основність і сульфідна ємність сталеплавильних шлаків

 

Кузьмін О. І. (МЧМ-07вм) [*]

Однім з основних завдань позапічної обробки стали є десульфітація металу, що можлива лише при наведенні достатньої кількості високоосновного шлаку, що приводить до необхідності додавання в ківш великої кількості вапна. Це супроводжується додатковою витратою електроенергії й часу для проведення десульфітації. Для підвищення ефективності позапічної обробки й зниження її тривалості необхідно присаджувати мінімально необхідну кількістьвапна, що може бути можливим тільки при наявності адекватних методів розрахунку здатності до десульфітації сталеплавильних шлаків різного складу.

Для характеристики здатності до десульфітації шлаків звичайно використають поняття сульфідної ємності . Остання міняється в дуже широких межах при зміні складу шлаків, при цьому найбільшою мірою корелює зі змістом основних оксидів у шлаку, а точніше з т. зв. основністю шлаків . Для обліку інших компонентів шлаків у літературі пропонується велика кількість варіантів, однак найбільш загальний і формальний спосіб складається у використанні поняття оптичної основності:

                   , .      

де  – еквівалентна частка аніонів, внесених даним компонентом;  – основність компонента системи:

Рівняння дає прямолінійну залежність логарифма сульфідної ємності шлаків, у той час як у багатьох подвійних системах спостерігаються «інтегралоподібні» залежності – різка зміна ємності в середині інтервалу, і пологе поводження на краях.

У літературі також пропонується схоже рівняння для , що, однак, дозволяє одержати саме такий «інтегралоподібний» вид залежності сульфідної ємності від складу:

                                ,       

де  – атомна частка компонента шлаків (компонентами вважаються елементи періодичної системи);  – емпіричні параметри.

Для порівняння методик був зібраний досить представницький масив даних з 400 крапок по системах за участю , , , , , ,  і  й проведені наступні розрахунки:

1.     розрахунок з усіма вихідними коефіцієнтами;

2.     підбор методом найменших квадратів (МНК) тільки констант температурної залежності зі збереженням вихідних заелементних параметрів;

3.     підбор МНК всіх коефіцієнтів (для формули – за винятком параметрів для оксиду кальцію й кремнезему).

Результати статистичної обробки наведені нижче (в останніх стовпцях наведено середньоквадратичне відхилення ).

Розрахунок з використанням формули :

Коефіцієнти A, B, C, D відповідають наступній формулі:

                                         .                

Порівняння літературних значень оптичної основності компонентів шлаків з отриманими в результаті статистичної обробки показує, що незважаючи на їхню істотну відмінність по деяких компонентах ( ,  і ін.), їхнє положення в ряді  не змінилося.

Результати розрахунку з використанням формули (через відсутність даних параметр фосфору в розрахунку №2 прийнятий рівним параметру кремнію):

Аналіз результатів показав, що в області високої сульфідної ємності шлаків розрахунок по формулі дає завищене значення ємності в порівнянні з фактичною. У той же час розрахунок по формулі дає більш адекватний опис фактичних даних. Крім того, розрахунок по формулі  дає менше значення середньоквадратичного відхилення (0,25 проти 0,34 по формулі ) при практично тім же кількості параметрів, що підбирають.

Таким чином, проведені розрахунки дозволяють зробити висновок про переваги використання рівняння для розрахунку залежності сульфідної ємності шлаків від йогоскладу. У випадку застосування рівняння бажано використати пропоновані значення параметрів оптичної основності компонентів шлаків. Це дозволить більш точно підбирати необхідний склад шлаків і витрату вапна для досягнення необхідного ступеня десульфурації металу.