Главная
При быстром охлаждении шлакового расплава водой или паровоздушной смесью образуются гранулы с размером до 0,5—1 см — пористые и хрупкие при основных горячих расплавах и более плотные при кислых расплавах с относительно небольшой температурой (1350—1250°С). Медленноохлажденные отвальные кусковые шлаки имеют вид крупных глыб и щебня, текстура их массивная, пор мало. Нестойкие шлаки, рассыпающиеся вследствие полиморфного превращения в-2СаО*SiO2 в у-модификацию, представляют собой светло-серый порошок, содержащий включения нераспавшихся, преимущественно стекловатых частиц. В связи с этим физические свойства перечисленных разновидностей доменных шлаков весьма различны. Удельный вес гранулированных доменных шлаков колеблется от 3,02 до 3,4, объемный насыпной вес — от 1,01 до 1,29 г/см3. Отвальные шлаки значительно плотнее: удельный вес их составляет 3,1—3,6, объемный вес в куске варьирует от 2 до 3 г/см3, а насыпной вес — от 1,49 до 1,72 г/см3. Прочность медленноохлажденных кристаллических шлаков значительно выше, чем гранулированных. Поэтому последние характеризуются лучшей размалываемостью и требуют в 1,5—2 раза меньше энергии для измельчения до равной удельной поверхности.
Микроструктура шлаков также существенно различается. Для гранулированных разностей характерна пористая пемзовидная структура с перегородками между порами, выполненными прозрачным стеклом. Отвальные кусковые шлаки имеют в большинстве порфировидные структуры с крупными вкраплениями мелилита, ортосиликата кальция (в-модификации), ранкинита или псевдоволластонита на фоне тонкозернистой массы других кристаллических фаз и стекла. Для периферийных участков шлаковых глыб, охлаждавшихся в отвале, типично стекловатое строение с редкими, но крупными, частично скелетными, выделениями мелилита или псевдоволластонита.
Шлаковая мука слагается призматическими кристалликами у-2 CaO*SiО2, остроугольными частицами стекла и стойких к распаду кристаллических фаз. В отдельных частицах наблюдается механически стабилизированный в-2CaO*SiО2, окруженный стеклом.
В процессе грануляции и при действии влаги на отвальный доменный шлак изменяется фазовый состав шлака.
Воздействие водяного пара на шлаковые расплавы при грануляции приводит к снижению вязкости и поверхностного натяжения их, что сопровождается повышением скорости кристаллизации шлака. Данные И.А. Новохатского, О.А. Есина и С.К. Чучмарева свидетельствуют о разрыве в расплаве за счет растворения воды двух типов связей = Si—O—Si и Si—О—Ca — с возникновением более коротких сочетаний = Si—О—H и —Ca—О—Н. Этот процесс разукрупнения кремнекислородных анионов и гидратации их поверхности способствует увеличению активности гранулированного шлака.
При воздушно-влажном хранении доменных шлаков в первую очередь разлагается сульфид кальция (ольдгамит). Образующийся гидрат окиси кальция (портландит) карбонизуется, поглощая углекислоту воздуха. Под действием кислорода воздуха ольдгамит окисляется с образованием элементарной серы, сульфита и сульфата кальция, кристаллизующегося в виде гипса.
Сульфиды железа и марганца, окисляясь в присутствии кислорода и воды, выделяют сероводород и гидраты окисей, что вызывает появление ржавых или темных налетов на шлаке.
