Pirometallurgiya jarayonlari nazariyasi

8.7. SUYUQ SHLAKLARNING ZICHLIGI

Zichlik yoki uning aksari molar hajm, metallurgik eritmalarning muhim fizika-kimyoviy tasnifidir. Molar hajm V tenglama orqali topiladi: V = M/ρ, sm³

bunda: M - molekular massa, g; ρ - zichlik, g/sm³

Bir nechta komponentlardan tuzilgan ideal aralashmasini molar hajmini topsak bo‘ladi:

V =N₁V₁+N₂V₂+…+N_nV_n

bu tenglamadan ko‘rinib turibdiki molar hajm additiv qoidasiga bo‘ysunadi.

Shunday qilib ikki komponentli ideal eritma uchun A komponentdan V komponentga o‘tish davrida molar hajmning o‘zgarishi to‘g‘ri chiziq bo‘yicha o‘tadi (8.8-rasm, 1-chiziq).

Additivlikdan siljish eritmani birikmalarini bir-biri bilan aloqa qilishni ko‘rsatadi. Masalan, manfiy siljayish aloqalarni kuchaytirib modda birikmalarini bir-biri bilan yaqinlashishga olib keladi va struktura zichroq bo‘ladi (8.8-rasm, 2-chiziq).

Moddalararo masofa ko‘payishi, aloqa energiyasini kamayishi qaysidir fazalarni qatlamlanish oldidan uchrasni, musbat siljishni yaqqol ko‘rsatib turuvchi ko‘rsatkichdir.

8.8-rasm. AV eritmasidagi additiv qoidasidan siljayishlari.

Moddaning erish haroratida zichlikning keskin o‘zgarishi, tuzilish struktura to‘g‘risidagi qiziq informatsiyani berishi mumkin.

Masalan, qattiq kvartsni zichligi 2,3 g/sm³ teng. Eritilgandan keyin suyuq kvartsning zichligi deyarlik o‘zgarmaydi - 2,2 g/sm³. Molar hajmining kam o‘zgarishi eritish davrida suyuqlikda qattiq moddaga xos murakkab struktura setkasi saqlab qolinishini isbotlaydi.

Zichlikni aniqlash bir qator amaliy metallurgik ishlab chiqarishda muhim ahamiyatga ega. Bu qiymatni bilish metallurgik dastgohni hajmini hisoblashda, fazalarni likvatsion bo‘linishda va bir qator boshqa jarayonlarda qo‘llaniladi. Shlaklarning zichligi katta solishtirma og‘irlikka ega bo‘lgan oksidlarni (Fe₃O₄, FeO, ZnO, BaO) qo‘shishda oshib boradi va yengil komponentlarni (CaO, MgO,SiO₂) qo‘shilishida esa aksincha- kamayadi.
Namuna sifatida bir necha shlaklarni, tarkibiga qarab zichligini keltiramiz:

	SiO2	CaO	FeO	CaO	t,°C	ρ,g/sm^3
Yallig‘ pechda eritish	33-42	2-12	34-45	5-8	1200-1300	2,8-3,3
Shteynni konvertorlash	20-28	1-3	65-70	1-5	1200-1300	3,5-4,5

Harorat oshishi bilan shlakning zichligi proportsional kamayadi. Taxminan hisobotlar uchun qabul qilish mumkin: harorat har 100°C ga oshganda, zichlik 0,2 - 0,3 g/sm³ ga kamayadi.

Shlak eritmalaridagi diffuziya koeffitsientlari 50-100 marta, qattiq moddadagi qiymatlarga nisbatan, ko‘proqdir. Masalan, ikki valentli kaltsiyni diffuziya koeffitsienti qattiq kremniy dioksidida 800°C teng 3,110^-8sm². sek^-1; eritmada esa 1000°C da teng 3,010^-6 sm²sek^-1. Buni suyuq holatda vakansiyalar miqdorini ko‘payishi va qaysilardan kationlarni siljishini osonroq o‘tishi bilan tushuntirish mumkin. Tipik kation to‘rva to‘qarlar (Al, Si), kation modifikatorlarga nisbatan (Ca, Ni) kamroq koeffitsient diffuziyasiga egadir. Harorat oshishi bilan ionlarni eritmadagi diffuziyasi quyidagi tenglama bo‘yicha oshadi:

D=Do yexp (^-E/RT)

bunda E - diffuziyaning aktivlik energiyasi (kJ/mol).

Do - 1/T0 sharoitlarda diffuziyani belgilovchi eksponenta oldidagi omil (sm²/sek).