Е. Федоренко

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОБРАЗЦОВ ДОМЕННОГО ШЛАКА И МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЧАСТИЦ ШЛАКА

Химический элементный состав фракций отвального доменного шлака ПАО «Мариупольский металлургический комбинат имени Ильича» определен с помощью метода электронно-зондового микроанализа (ЕРМА) на сканирующем электронном микроскопе JSM-6390 LV с системой микрорентгеновского анализа INCA. Отклонения в определении массовых долей элементов составляли 1,5-5,5 %. Результаты приведены в таблице.

Таблица – Результаты электронно-зондового микроанализа фракций отвального доменного шлака ПАО «ММК имени Ильича»

Элемент	Массовая доля элемента (%) в гранулометрической фракции доменного шлака, мм
	<0,63	2,5-5	>20
Si	12,438	9,661	14,104
Ca	42,459	47,218	41,225
Al	1,746	1,682	3,079
Fe	0,805	0,779	0,234
S	2,118	2,002	0,52
Mg	1,659	1,623	1,72
K	0,70	0,723	0,591
Mn	0,358	0,144	0,416
P	0,083	0,10	0,092
Ti	-	-	0,229
O	37,635	36,072	37,789

Результаты минералогического и элементного анализа расходятся в следующем:

– в результатах элементного анализа отсутствуют фтор и натрий. Однако согласно рентгенофазовому анализу фторсодержащие соединения присутствуют. Из этого можно сделать предположение о том, фтор в этих фазах замещается гидроксильными группами. Кроме того, в небольших количествах фтор в подобных структурах может замещаться хлором, у которого радиус больше. Вклад этих фаз (мусковит в мелких фракциях и фторапатит – в крупных) незначительный, что практически не изменяет массовую долю минералов;

– серо-, титан- и марганецсодержащих фаз не обнаружено (или их содержание слишком мало) рентгенофазовым анализом, однако сера, титан и марганец присутствуют в элементном анализе. Подтверждением присутствия серы в минералах был отчетливый запах сероводорода, исходящий в процессе измельчения образцов шлака. Возможно, сера присутствует в виде сульфида или гидросульфида кальция или железа, и эти ее соединения не очень устойчивы. За длительное время съемки дифрактограмм (около 3 суток на каждый образец) они могли разложиться или прореагировать с атмосферной влагой и углекислым газом.

По поводу присутствия указанных элементов в шлаках можно сделать следующие предположения. Во-первых, соединения элементов могут быть аморфными, поэтому не дают линий на дифрактограммах. Во-вторых, ионы элементов или их соединения могут сорбироваться шлаковыми частицами, к чему предрасполагает их развитая поверхность (рис.). Частицы фракции шлака >20 мм имеют поры и внутренние полости. Малый массовый вклад Mn и Ti также подтверждает предположение о сорбции.

Рисунок – Микрофотографии поверхности частиц отвального доменного шлака ПАО «ММК имени Ильича» разных фракций и увеличения. Сверху вниз: фракция <0,63 мм, 400; фракция 2,5-5,0 мм, 100; фракция >20 мм, 500