ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА И КИСЛОРОДА МЕЖДУ ЖИДКИМ ЖЕЛЕЗОМ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫМИ ОКСИДНЫМИ РАСПЛАВАМИ Явойский В.И., Савов П.Х., Лузгин В.П., Иванчев И., Еринин Хр. Источник:Изв. высш. учеб. заведений "Черная металлургия", 1976, 3, с.28-32.    В последние годы во всем мире возрастает дефицит марганца, поэтому особое значение приобретает вопрос извлечения марганца из марганцовистых чугунов и получения высокомарганцовистых шлаков, пригодных для выплавки ферромарганца или силикомарганца. Такая проблема стоит сейчас перед болгарской металлургией и, очевидно, в ближайшее время встанет в Советском Союзе в связи с необходимостью переработки устиновских и других марганецсодержащих руд железа. В связи с этим определенный интерес представляют состав, строение и термодинамические свойства богатых марганцем окисных расплавов.    Равновесному распределению марганца и кислорода между жидким металлом и двух- и трехкомпонентными шлаками посвящен ряд экспериментальных исследований. В связи с повышенным содержанием закиси марганца в шлаках, образующихся при переделе чугунов с повышенным содержанием марганца (2—6% Мn), равновесное распределение марганца и кислорода в сложных системах Fе—Мn—О—FеО—МnО—СаО—SiO2—Аl203 имеет большое практическое значение. Целью настоящей работы было    Рисунок 1 - Общий вид опытной установки: 1 — потенциометр; 2 — азот; 3 — трубка из Аl203; 4 — крышка из SiO2; 5 — реакционная труба; 6 — термопара; 7 — наконечник из Аl203; 8 — тигель; 9 — подставка из Аl203; 10 — графитовая подставка. не только исследовать равновесие между металлом и шлаком для этих систем, но и за счет экспериментального определения активностей закиси железа и закиси марганца добиться обобщающих термодинамических характеристик многокомпонентных шлаков с повышенным содержанием МnО.    Для изучения равновесного распределения марганца и кислорода и опытного определения активностей закиси железа и закиси марганца производили химический анализ проб контактирующих металлической и шлаковой фаз. Достижение равновесия определяли неизменностью состава отбираемых проб.    Исследование проводили на установке (рис. 1), состоящей из печи Таммана, реакционной трубки из плавленой окиси алюминия, подвесной системы с тиглем и систем продувки нейтрального газам измерения температуры с помощью термопары ПР 30/6. Установление температуры на заданном уровне осуществляли специальным тиристорным устройством и трансформатором. Все эксперименты проводили в атмосфере очищенного азота под небольшим избыточным давлением.    Порядок работы был следующим. В тигле расплавляли около 50—60 г высокочистого электролитического железа. Сразу после расплавления металла в ванну сбрасывали 20 г смеси шлакообразующих компонентов в виде таблеток, изготовленных из чистых окислов. Для надежного установления равновесия опыт продолжался 50—60 мин после достижения заданной температуры. Пробы металла отбирали засасыванием кварцевой трубкой диаметром 4 мм пробы шлака намораживанием его на стальной пруток. Содержание кислорода в металле определяли методом газа-носителя на установке «Леко».    Рисунок 2 - Равновесие Мn—О в жидком железе в зависимости от состава шлака при 1550 и 1600°С: 1 — в жидком железе под шлаками системы FеО—МnО (опыты в тиглях из закиcи марганца); 2 — в жидком железе под шлаками системы FеО—МnО—SiO2, насыщенными кремнеземом; 3 — данное исследование — опытные результаты первой серии плавок при 1650°С (º—º) и второй серии плавок при 1660°С (•—•); 4 — опытные результаты работы системы FеО—МnО—Аl2О3 (15% Аl2О3) 1560°С; 5 — данное исследование — опытные результаты по шлакам системы FеО—МnО—СаО—SiO2.    Рисунок 3 - Зависимость коэффициента распределения марганца от содержания закиси железа в шлаке: 1 — шлаки системы FеО—МnО—Аl2О3 насыщены твердыни растворами FеО—МnО при 1530°С; 2 — опытные результаты второй серии плавок, 1600°С; 3 — опытные результаты работы, 1625°С, шлаки системы FеО—МnО—СаО—SiO2 насыщены 3СaO*SiO2; 4 — опытные результаты первой серии плавок, 1550°С.    Провели две серии экспериментов, всего 26 плавок. Эксперименты первой серии проводили в тиглях из окиси алюминия при 1550°С, а второй серии в тиглях из окиси магния. Число опытов по исследованию равновесного распределения [Мп] и [О] между жидким железом и основными шлаками системы FеО—МnО—СаО—SiO2 при 1600°С (второй серии) было ограничено из-за впитывания жидкого шлака тиглем. Кроме основных составляющих компонентов, в этих шлаках обнаружено 2—4 % МgО и 3—8% Fе2О3. Общую концентрацию окислов железа (FеО) рассчитывали по уравнению    Результаты химического анализа шлака приведены к 100 % состава FеО—МnО—СаО—SiO2—Аl2О3. Пределы изменения содержания закиси марганца в шлаках первой серии 6,5—24,0%, второй серии 16—30%. Зависимость между равновесными концентрациями марганца и кислорода на основе экспериментальных данных, полученных в двух сериях опытов, представлена на рис. 2. Полученные данные сопоставлены с результатами других работ при тех же температурах.    Из рис. 3 видно, что опытные значения коэффициента распределения марганца для плавок первой серии лежат значительно выше по сравнению с результатами плавок, относящихся к системе FеО—МnО—Аl2О3 при температуре 1530±20°С по данным работы. Это можно объяснить, если допустить более сильное положительное отклонение активности закиси железа в исследуемой пяти компонентной системе под влиянием СаО в присутствии Аl2О3 и SiO2. Разброс опытных точек является следствием колебания химического состава шлаков первой серии.    Как видно из рис. 3, результаты опытов второй серии удовлетворительно согласуются с данными недавно опубликованных исследований равновесного распределения марганца между жидким железом и основными насыщенными 2СаО·SiO2 и 3СаО·SiO2 шлаками той же системы FеО—МnО—СаО—SiO2 с содержанием закиси марганца ниже 10%. Следовательно, наличие в основных шлаках кислородно-конверторного процесса повышенных концентраций закиси марганца не изменяет термодинамических характеристик процесса окисления марганца. Литература Самарин А.М. Физико-химические основы раскисления стали. М., изд. АН СССР, 1956, с.185. Иванчев И., Бел М., Сомервил П. - "Рудобив и металлургия", 1974, №1, с.34-39.