Physical properties of FeO-Fe2O3-SiO2-CaO melt systems

• Autorzy: Vadasz P. , Tomasek K. , Havlik M.

Warianty tytułu

PL

Własności fizyczne roztworów w układzie FeO-Fe2O3-SiO2-CaO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ferritic slags arc characteristic for steel production processes but mainly for processes of non-ferrous metals, e.g. copper or lead production. Iron partly oxidizes in the process of its refining or during concentration melting of concentrates in non-ferrous metals production and oxides of iron pass into the slag. CaO and SiO₂ arc the main components of such slag systems but certain amount of iron may be in the form of FeO and Fe₂O₃. Slags, which due to their composition after solidification spontaneously decay, i.e. they undergo a volume change during re-crystallization of dicalcium silicate (2CaO.SiO₂) arc used preferentially. In real slag systems these main components are accompanied with other oxides – MgO, MnO, AL₂,O₃ P₂O₅ or ZnO. Our work was aimed at observation of density, molar volume, surface tension and viscosity in the basic slag system consisting of FeO - Fe₂O₃-CaO-SiO₂. We had obtained the knowledge during the study of physical properties of fayalittic (FeO - Fe₂O₃, CaO - SiO₂) or calcium ferrite (FeO - Fe₂O₃ - CaO) slag at 1300°C. The density of melts was measured by maximum gas pressure in bubble method. The molar volume of the melt at a given temperature was calculated from experimental results of its density and chemical composition. It is evident that silica decreases the density of FeO - Fe₂O₃ - CaO - SiO₂ melt system and on the contrary it increases its molar volume. The surface tension was measured by ring method and maximum gas pressure in bubble method. Increasing content of silica in slag melt causes decreasing of its surface tension which proves the knowledge about surface activity in such melt systems. Viscosity of FeO - Fe₂O₃- SiO₂ - CaO slags was measured by rotating method.

PL

Żużle ferrytyczne są charakterystyczne w procesach otrzymywania stali oraz metali nieżelaznych np. Cu i Pb. Reakcje utleniania przebiegające w procesie topienia koncentratów przy otrzymywaniu metali nieżelaznych powodują, powstawanie tlenku żelaza (II), który przechodzi do żużla. Głównymi składnikami tych żużli są CaO i SiO₂, a żelazo występuje w nich w postaci FeO i Fe O₃. Żużle, w których występuje efekt samorozpadu to jest objętościowa zmiana przy rekrystalizacji ortokrzemianu wapnia (2CaO.Si O₂) są najchętniej stosowane. W rzeczywistych składach żużli oprócz tych podstawowych związków występują także inne tlenki np. MgO, MnO, AL₂,O₃ P₂O₅, lub ZnO. Badania dotyczą określenia gęstości, objętości molowej, napięcia powierzchniowego oraz lepkości w żużlu zasadowym w układzie FeO - Fe₂O₃-CaO-SiO₂-CaO. Wyniki te uzyskano przy badaniu fizycznych właściwości żużli fajalitowych (FeO - Fe₂O₃-CaO-SiO₂) oraz ferrytycznych (FeO - Fe₂O₃-CaO) w temperaturze 1300°C. Do mierzenia gęstości roztworów wykorzystano metodę maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazowych. Na podstawie wyników eksperymentalnych pomiaru gęstości roztworu i jego składu chemicznego obliczono objętość molową w danej temperaturze. Stwierdzono, że krzemionka obniża gęstość roztworu FeO - Fe₂O₃ - SiO₂ - CaO, a tym samym zwiększa objętość molową. Napięcie powierzchniowe mierzono metodami odrywającego pierścienia oraz maksymalnego ciśnienia w pęcherzykach gazowych. Podwyższenie zawartości SiO, w stopionym żużlu obniża jego napięcie powierzchniowe, co potwierdza znany fakt o jej aktywności powierzchniowej w tych układach.

Słowa kluczowe

EN

physical properties; ferritic slags

PL

własności fizyczne; żużle ferrytyczne

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 46, iss. 3
• Strony: 279--291
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Vadasz P.

• Institute of Metallurgy and Materials, Faculty of Metallurgy Technical University, Slovak Republic

autor

Tomasek K.

• Institute of Metallurgy and Materials, Faculty of Metallurgy Technical University, Slovak Republic

autor

Havlik M.

• Institute of Metallurgy and Materials, Faculty of Metallurgy Technical University, Slovak Republic

Bibliografia

• [1] E.M. Levin et al., Phase Diagrams for Ceramists. The American Ceramic Society, Columbus, Ohio, 1964
• [2] J. Holezcy, L. Bodnár, K. Tomasek, Hutnicke listy 3, 27, 201, (1972).
• [3] J. Holezcy, L. Bodnár, K. Tomasek, Hutnicke listy 5, 27, 364, (1972).
• [4] L. Bodnár, K. Tomasek, L. Bobok, J. Schmiedl, Hutnicke listy 7, 33, 497, (1978).
• [5] L. Bodnár, Ś. Cempa, K. Tomasek, L. Bobok, Survey of physical properties of slag systems in copper metallurgy. Proc.: Advances in extractive metallurgy 1977. The Institution of Mining and Metallurgy. Reedprint Ltd Windsor, Berkshire, England, 35-38 (1977).
• [6] J. Schmiedls, Ś. Cempa, L. Bodnár, K. Tomasek, Neue Hutte 3, 149-152 (1975).
• [7] P. Vadász, M. Havlik, Acta Metallurgica Slovaca, 2/2, 558 (1997).
• [8] A.V. Vanjukov, B.J. Zajcev, Slaky i stejny cvetnoj metallurgii. Metallurgia, Moskva, 1969
• [9] K. Tomasek, L. Bodnár, J. Holeczy, Hutnickc listy 12, 882(1974).
• [101 K. Tomasek, L. Bodnár, J. Holeczy, Hutnicke listy 2, 136 (1975).
• [11] L. Bodnár, Ś. Cempa, K. Tomasek, L’. Bobo, Chemicke zvesti 6, 798 (1978).
• [12] P. Vadász, J. Fedor, Hutnicke listy 7, 492 (1990).
• [13] P. Vadász, J. Fedor, Hutnicke listy 2, 19 (1992).
• [14] J. Fedor, P. Vadász, L'. Bobok, Transaction of the Technical University of Kosice 1. 63 ( 1991 ).
• [15] J. Fedor, L. Bobok, P. Vadász, Hutnicke listy 9-10, 64 (1991).
• [16] P. Vadász, K. Tomasek, M. Havlik, Silika 1, 36 (1998).
• [17] P. Vadász, J. Fedor, L'. Bobok, Hutnicke listy 2, 33 (1993).
• [18] P. Vadász, M. Havlik, Ceramics - Silikaty 3, 81 (1995).
• [19] L’. Bobok, M. Havlik, J. Fedor, P. Vadász, P. Lech, L. Molnar, L. Frohlich, E. Reitznerova, Studium fyzikalno-chemickych dejov pri pyrometalurgickej vyrobe nezeleznych kovov. Research report SPZV ÏII-1-7/02. Ûstav metalurgie a materialov HF TU Kosice 1990.
• [20] S.I. Popel, O.A. Jesine, Żurnal fyz. Chimii, 30, 1193-1201 (1956).
• [21] U Din Fen, A.F. Viskarev, V.I. Javojskij, Cemaja metaluragia 1, 27-33 (1963).
• [22] P. Vadász, M. Havlik, V. Danek, Canadian Metallurgical Quarterly 2, 143 (2000).