Машиностроение и механика

Плавление шихты, кристаллизация расплава и образование конечной микроструктуры агломерата

Процессы размягчения и плавления происходят только в зоне горения твердого топлива, так как лишь здесь температуры достаточны для перегрева веществ выше поверхности солидуса (размягчение) и ликвидуса (плавление) по соответствующим диаграммам состояния. Как уже указывалось, шихта в большинстве случаев не содержит легкоплавких компонентов. Однако после начала реакций между твердыми фазами образуются новые соединения (рис. 54) с пониженной температурой плавления. Первые капли силикатного и ферритного расплавов начинают растворять в себе всю массу шихты в зоне горения твердого топлива, чему способствуют неограниченная их растворимость в расплаве выше поверхности ликвидуса, с одной стороны, и быстрое повышение температур, с другой. Исследование кинетики смачивания и растворения компонентов агломерационной шихты в расплавах, проведенное Г. Г. Ефименко, Д. А. Ковалевым, А. И. Каракашем, С. В. Базилевичем, показало, что известь и магнезия хорошо смачиваются и энергично растворяются в расплавах силикатов железа; гематит и кварц — в расплавленных ферритах кальция. Углы смачивания Fe₃O₄, Fe₂O₃, CaO, MgO, SiO₂, A1₂O₃ расплавами на основе CaFeSiO₄ и CaFe₂O₄ при 1300—1400 °C не превышают соответственно 30 и 60°. Таким образом, все вещество шихты оказывается в расплавленном состоянии и готовый агломерат образуется при кристаллизации этого расплава. При плавлении степень диссоциации компонентов шихты и вновь образовавшихся соединений различна. Максимальную устойчивость обнаруживают силикаты кальция, особенно Ca₂Si0₄. В большей степени диссоциирует фаялит Fe₂Si0₄.

Рис. 54. Общая схема минералообразования при спекании офлюсованного агломерата
из смеси гематитовой аглоруды и магнетитового концентрата

При спекании руд и концентратов, содержащих, кроме Fe₂O₃, Fe₃O₄, SiO₂, некоторое количество А1₂О₃, в структуре агломерата отмечаются алюмоферриты кальция (4CaO*Al₂O_3*Fe₂O₉; CaO*Al₂О₃*2Fe₂O3).