|
8.2. Oksidli eritmalarning tuzilishi
Hozirgi davrda umumiy tushunishni oksidli eritmalar tuzilishining ionli
nazariyasi oldi. Ionli nazariyaga muvofiq, shlakni tuzuvchi moddalar eritmada ionli
ajralish holatida mavjuddir. Shunday ekan, elektrolitlar eritmalariga mos hamma
muhim elektr kimyoviy hodisalar ham shlakli eritmalarga mosdir. Masalan, suyuq
silikatlarning bir qatori uchun elektrolizda Faradey qonuni kuzatiladi, bir necha
silikatlarning erishida elektr o‘tkazgichning keskin o‘zgarishi aniqlangan, metal
(sulfid)-shlak chegarasida elektropilyar hodisalarning mavjudligi ta’riflangan.
Ionli nazariyaga binoan, shlakni eng oddiy kation va murakkab anionli
komplekslardan tuzilgan deb aytsa bo‘ladi.
Shlakli eritmalarni tashkil kiluvchi ionlar o‘zining empirik tasvirlari bilan teng
baholi emas. Bu ionlarning har xil effektiv zaryadlar va ularning o‘lchamlariga
bog‘liq. Kationning "kuch" kriteriyasi bo‘lib ionli potentsial o‘lchami xizmat
qilishi mumkin.
Hamma kationlarni ikki katta guruhga bo‘lsak bo‘ladi. Birinchi guruh kation-
modifikatorlar kiradi. Ularga kationlarning kislorod bilan aloqaligi ionli xarakteri
bilan ajralib turadi. Bu ishqorli va ishqor-tuprokli ma’danlar va boshqa
kationlardir. Al, Ti va boshqa turli ko‘p zaryadli kuchli kationlar, qaysiki kislorod
bilan aloqasi katta darajada kovalentlidir, kationlarning ikkinchi guruhi-to‘r
to‘quvchilarga kiradi.
Umumiy holda eritilgan silikatlarni murakkab mikro xilma xil ionli va bir
qator sharoitlarda yarim o‘tkazgich xususiyatlarga ega bo‘lgan suyuqlik kabi
tasvirlash mumkin.
8.3. Shlak sistemalarining holat diagrammalari
Pirometallurgiyada shlakli eritmalarining ko‘pchiligi silikatlar guruhiga
kiradi. Fazali o‘zgarishlar davrida tushunchani, asosan, oddiy silikatlarni erish
harorati haqidagi holat binarli diagrammalaridan olish mumkin.
168
A va B komponentlarning aralashtirganda qattiq yoki suyuq eritmalar paydo
bo‘lishi mumkin. Qattiq eritmalar har xil elementlarni atom yoki ionlarini
aralashtirganda umumiy kristal panjara tashkil qilganda paydo bo‘ladi. Qattiq
holatda ikkita moddaning bir-birida chegarasiz erishi kamdan-kam uchraydi.
Bunga asosiy sabab elementlarni aralashganda har xil elektron tuzilishidir.
Metallurgiyada ko‘proq oksidlar qattiq holatda cheklangan eruvchanligi uchraydi.
Bunday eritmalarga silikatlarni n MeO
m SiO
2
, shpinel fazalarni (Me
1
Me
11
2
O
3
va
boshqalar) kiritish mumkin.
Moddaning suyuq holatiga o‘tish davrida uzluksiz eruvchanlikga ega
bo‘lgan eritmalarni xosil bo‘lish imkoniyati ko‘payadi. Qattiq va suyuq
moddalarning tuzilishida ko‘p o‘xshashlik bo‘lishi bilan, suyuq holatdagi
vakansiyani miqdorligi ko‘payishi, cheklashtiruvchi energetik omilning ta’sirini
kamaytiradi.
Shlaklarni asosiy tashkil qiluvchi binarli oksid sistemalari judaxam kam
holatlarda uzluksiz qattiq eritmalar qatorini eritma tashkil qiladi. Misol hisobida
quyidagi komponentlardan tuzilgan shlak sistemalarini keltirish mumkin: Cr
2
O
3
-
Al
2
O
3
; MgO-NiO; MgO-FeO; CaO-MnO va boshqalardir.
Metallurgiyada ko‘pchilik shlak eritmalari silikatlar qatoriga kiradi, fazalar
o‘zgarishi to‘g‘risidagi ma’lumot, oddiy silikatlarni erish harorati va boshqa shu
sistemaga mos xususiyatlarni binarli holat diagrammalaridan olish mumkin.
Binarli silikatlarga mos bo‘lgan umumiy xususiyat - bu diagrammaning o‘rta
qismida (40-70% SiO
2
) bitta, yoki bir nechta evtektikalarni mavjudligidir. Ushbu
evtektikalar dastlabki SiO
2
va Me
x
Ou larga nisbatan pastroq erish haroratiga
egadirlar.
Bir qator binarli evtektikalar uchun bitta yoki bir nechta mustahkam kimyoviy
birikmalar bo‘lishi kuzatiladi. Masalan, quyidagi mustahkam kimyoviy birikmalar
mavjuddir: 2FeO
SiO
2
MgO SiO
2
va boshqalardir. Metallurgiyada shlaklarni
asoslovchi CaO-SiO
2
va FeO-SiO
2
sistemalarni batafsilroq ko‘rib chiqamiz.
Sistema CaO - SiO
2
. Qattiq holatda ikkita murakkab kimyoviy birikma borligi
bilan ajralib turadi: CaO
SiO
2
(erish harorati = 1540°C) va 2CaO SiO
2
(erish
169
harorati 2130°C). Erkin kaltsiy va kremniy oksidlarini erish haroratlari 2570 va
1713 °C tashkil qiladi.
Bu kimyoviy birikmalardan tashqari, sistemada yana ikkita kimyoviy birikma
paydo bo‘ladi: 3CaO SiO
2
va 3CaO 2SiO
2
. Bu birikmalar cheklangan harorat
masofasida mustahkamdir. 2CaO
.
CuO
2
birikmaning likvidus chizigini o‘tkir
formasi CaO SiO
2
birikmaga nisbatan murakkabligini ko‘rsatadi.
Ikki
komponentli
diagrammalardagi
gorizontal
chiziqlar
3
ta
kondensatsiyalangan va bitta gaz fazalarning muvozanat holatini ta’riflaydi.
Bunday sharoitlarda sistemaning erkinlik darajasi 0 ga teng (ion variant sistema).
Fazalar sonini o‘zgarmaydigan, haroratni hech qanday o‘zgartirish mumkin emas
(S=Q-F+2=2-4+2=0).
Masalan,
1200°C
da
tarkibida
55%-SiO
2
bo‘lsa
muvozanatda tridimit (kristallik tuzilishi) - SiO
2
-
CaO* SiO
2
- gaz fazasi bo‘ladi.
CaO*SiO
2
holat diagrammasini CaO va kremniy oksidlarini paydo bo‘lish
erkin diagrammasi bilan solishtirish qiziqarlidir.
Ushbu diagrammada ordinata o‘qida eritma paydo bo‘lish erkinlik
energiyasini 4,575 Tga nisbatligi joylashtiriladi (AO/4,575 T). Solishtirish shuni
ko‘rsatadiki, sistemada eng kam quvvatga ega bo‘lgan 2СaO
SiO
2
birikma
mustahkamdir. AO/4,575 T ni tarkibga bog‘likligi holat diagrammasidagi
maksimum formasi bilan yaxshi taqqoslanadi. (Yuqori haroratlarda eritma
katlamlanish tarkiblarida Raul qonunidan musbat siljish ko‘riladi (N SiO
2
> 0,9)).
Ma’lumki Raul qonunida binoan musbat siljish sistemani mustahkam
jihatidan chiqishi va eritmani mustaqil tarkiblarga qatlamlanishida olib keladi.
Holat diagrammalari sistemadagi eng past erish haroratga ega bo‘lgan
tarkiblarni aniqlab beradi. Bu metallurglarga past erish haroratga ega bo‘lgan
tarkiblarni tanlab texnologik maqsadlarni yechishga imkon yaratadi. Temir
silikatlari va oksidlari metallurgiyada asosiy shlak tuzuvchi elementlarga kiradi.
Temir oksidlari shlaklarni elektr o‘tkazuvchanligi, yopishqoqligi, metall
isrofgarchiligi va boshqa muhim xususiyatlarni aniqlovchi moddadir. Temir bir
nechta kislorod bilan birikmalar hosil qiladi. Bu xususiyat kislorodni eritmalarda
har xil aktivligini hosil qiladi va eritmalarni termodinamik xususiyatlarini
170
o‘zgartiradi.
FeO-SiO
2
sistemasida fazalar o‘zgarishlarini ko‘rish uchun diagrammani
ko‘rib chiqamiz.
Binarli silikatlar erish diagrammalariga xos xususiyati bo‘lib sistemani o‘rta
mintaqasida bitta yoki bir necha evtektika mavjudligi bo‘ladi. Ushbu evtektika
SiO
2
va MexO boshlang‘ich oksidlarga nisbatdan ancha past erish haroratlarga ega.
Binarli silikat sistemalar qatori uchun bitta yoki bir necha turg‘unli kimyoviy
birikmalarning mavjudligi mos keladi. Masalan, quyidagi turg‘unli kimyoviy
birikmalar ma’lum: 2 FeO
SiO
2
; MgO
SiO va boshqalar.
Do'stlaringiz bilan baham: |
