Флю́сы ( пла́вни ) в металлургии — неорганические вещества , которые добавляют к руде при выплавке из неё металлов , чтобы снизить её температуру плавления и облегчить отделение металла от пустой породы.

Флюсами, или плавнями, называются примеси, прибавляемые при выплавке металлов с целью образования шлака надлежащей степени плавкости. Впрочем, часто флюсами называются также примеси, прибавленные с целью разложить то или другое металлическое соединение или растворить металл или его соединения в массе прибавленного вещества и т. д. (см. шлаки и шихта ). Выбор флюса зависит от рода плавки и от состава руд.

Применение

Например, если руда богата глинозёмом и кремнезёмом , флюс должен быть известковым (содержащим известь ) или магнезиальным (содержащим магнезию ) — этот случай имеет место на 90 % всех чугуноплавильных заводов. Чистый известняк состоит из 56 % извести и 44 % угольной кислоты . Чтобы ввести в шихту 100 частей извести, требуется 178,6 частей известняка. Конечно, можно прибавлять в печь и прямо известь, но это делается сравнительно редко потому, что известь обладает низкой прочностью и, разрушаясь, ухудшает свойства шихты . Известняки, содержащие окаменелости, иногда содержат много фосфора , что часто нежелательно, поскольку фосфор является вредной примесью в большинстве сталей ; поэтому предварительный анализ известняков составляет существенную необходимость. Лучше всех мраморовидные, кристаллические известняки; мел применяется редко. Доломит , содержащий в среднем 60 % углекислого кальция и 40 % углекислого магния , находит себе также применение при плавке — он даёт более легкоплавкие шлаки, чем чистый известняк. В доменном производстве главная цель применения флюсов — это связать кремнезём железной руды. Естественно, что чем меньше сам известняк содержит кремнезёма, тем лучше. Кварц и другие минералы, содержащие кремнезём, — песчаники , роговые обманки , гранаты , полевые шпаты , базальты и т. д. — применяются при рудах, очень богатых основаниями . Силикаты легче чистого кварца вступают в соединения и плавятся. Плавиковый шпат действует на шлаки чрезвычайно разжижающим образом. Температура плавления шлака им также сильно понижается. Дороговизна его и разъедание им стенок печи мешают его рядовому применению. В домну ( доменную печь ) плавиковый шпат вводится в случае расстройства хода печи; иногда его засаживают в какое-нибудь определённое место печи, чтобы удалить образовавшиеся там настыли . Глинистые сланцы применяются в виде флюса при сильно известковистых рудах. Железо присаживается при плавке свинцовых , сурьмяных , ртутных руд главным образом для разложения руды (например, по уравнению: PbS + Fe = Pb + FeS ). Руды мышьяка и сурьмы служат плавнями при плавке на кобальт и никель . Свинец служит для собирания золота и серебра при плавке медных руд . Металлические окислы присаживаются для различных целей: при пудлинговании — при рафинировании меди — для разделения металлов; для образования жидких шлаков — как сильные основания (плавка меди) и т. д. Шлаки того же или другого процесса служат также флюсами; действие их зависит от их состава.

Применение в чёрной металлургии

Введение флюсов в состав агломерата или в доменную печь необходимо для понижения температуры плавления пустой породы железной руды или агломерата и золы кокса , а также для перевода их в легкоплавкий жидкий шлак , который легко выходит из печи. Химический состав флюса определяют в зависимости от состава пустой породы и золы топлива. Если в пустой породе и в золе много кремнезема (кислого компонента), а зола загрязнена серой, то в печь или в шихту для агломерации добавляют основные флюсы, то есть вещества, содержащие известь. Оксид кальция , имеющий щелочной характер, нейтрализует кремнезем и связывает серу. Если в пустой породе руды содержатся оксиды кальция и магния, приходится прибегать к добавке кислых флюсов, содержащих кремнезем. В первом случае используют известняк, во втором случае — кварциты. Процесс изменения состава материала с целью получения заданной плавкости смеси называют офлюсованием .

Наиболее распространенным флюсом для доменного и агломерационного производства является известняк . Основную массу известняка составляет кальцит СаСO ₃ . При нагревании известняк разлагается с образованием извести и углекислого газа: СаСО ₃ =СаО+CО ₂ . Образовавшаяся известь и является шлакообразующим компонентом. Широкое применение имеет доломитизированный известняк, представляющий собой изоморфную смесь кальцита СаСО ₃ и доломита СаСО ₃ •MgCO ₃ . Применяют его для повышения в шлаке содержания MgO до 6—8 %, что увеличивает его подвижность и устойчивость физико-химических свойств при изменении температуры и состава .

Известняк для доменной плавки должен быть кусковатым (крупность 25—60 мм), прочным, не образовывать мелочи, а главное не содержать серы, фосфора и кремнезема. Эти примеси вредны, так как кремнезем снижает флюсующую способность известняка, а сера и фосфор частично переходят в чугун, ухудшая его качество. Для успешной плавки некоторых сортов железных руд в доменные печи вводят глиноземсодержащие минералы, которые относят к группе нейтральных флюсов. Наибольшее количество глинозема содержит боксит .

См. также

• Основность (в металлургии)

Примечания

Литература

• Линчевский Б. В. , Соболевский А. Л., Кальменев А. А. : Учебник для техникумов — 2-е издание, перераб. и дополн. — Металлургия , 1986. — 360 с. — 12700 экз.
• Пожидаев Ю. В., Кривошеина Н. Г. Подготовка и переработка минерального сырья: учеб. пособие. — Москва: СибГИУ, 2005. — 187 с. — ISBN 5-7806-0215-8 .
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.