Физико-химические процессы в огнеупорах и шлаках, протекающие при высоких температурах
По химико-минералогическому составу большинство огнеупорных материалов и шлаков относится к силикатным соединениям, т.е. содержат кремнезем SiO2. Ряд огнеупоров, особенно высокоогнеупорные материалы, не содержат SiO2, но поскольку по своим свойствам, области применения и методам изучения они близки к силикатам, то их рассматривают в физической химии силикатов. Наибольший интерес для теплотехники представляет изучение состояния огнеупоров и шлаков при высоких температурах.
В зависимости от температуры и химико-минералогического состава огнеупора или шлака на практике приходится сталкиваться со всеми видами агрегатного состояния вещества – твердым, жидким и даже газообразным.
Преобладающим для огнеупорных материалов является твердое кристаллическое состояние. При повышении температур в огнеупорах появляется небольшое количество расплава.
В зависимости от количества и свойств образующегося расплава материал либо сохраняет необходимую прочность, либо деформируется. С повышением температуры количество расплава, равномерно распределенного по всей массе, постепенно увеличивается. С точки зрения стойкости огнеупорного мате риала наличие расплава жидкой фазы является нежелательным.
В шлаках при рабочих температурах тепловых агрегатов обычно преобладает расплав. В ряде случае наблюдается полное расплавление шлаков – так называемое истинно жидкое состояние. При этом может быть осуществлено удаление шлака в жидком виде – так называемое жидкое шлакоудаление. В большинстве же случаев шлаки представляют собой конгломераты из кристаллов и расплава с преобладанием последнего. Ряд свойств шлаков, обуславливающих их поведение в производственных условиях, определяется соотношением жидких в твердых фаз в нем и свойствами этих фаз.
По мере изменения температуры меняются не только соотношение между этими фазами, но и свойства самих фаз, обуславливая общие изменения свойств материала. Эти процессы изучаются в физической химии силикатов и чрезвычайно усложняются по мере перехода от химически чистых соединений к техническим материалам, состоящим из ряда соединений, т. е. огнеупорам и шлакам.
