Los fundentes ( flujos ) en metalurgia son sustancias inorgánicas que se agregan al mineral durante la fundición de metales para reducir su punto de fusión y facilitar la separación del metal de la ganga.
Los fundentes, o fundentes, son impurezas añadidas durante la fundición de metales para formar escoria del grado adecuado de fusión. Sin embargo, a menudo también se denominan fundentes las impurezas, que se añaden para descomponer uno u otro compuesto metálico o disolver el metal o sus compuestos en la masa de la sustancia añadida, etc. (ver escoria y carga ). La elección del fundente depende del tipo de fundición y de la composición de los minerales.
Por ejemplo, si el mineral es rico en alúmina y sílice , el fundente debe ser cal (que contiene cal ) o magnesia (que contiene magnesia ); este caso ocurre en el 90% de todas las fundiciones de hierro. La caliza pura está compuesta por un 56% de cal y un 44% de ácido carbónico . Para introducir 100 partes de cal en la carga se requieren 178,6 partes de piedra caliza. Por supuesto, puede agregar cal directamente al horno, pero esto se hace relativamente raramente porque la cal tiene poca resistencia y, cuando se destruye, empeora las propiedades de la carga [1] . Las calizas que contienen fósiles a veces tienen un alto contenido de fósforo , lo que a menudo no es deseable ya que el fósforo es una impureza perjudicial en la mayoría de los aceros ; por lo tanto, el análisis preliminar de las calizas es esencial. Las calizas cristalinas parecidas al mármol son las mejores; rara vez se usa tiza . La dolomita , que contiene un promedio de 60% de carbonato de calcio y 40% de carbonato de magnesio , también encuentra su uso en la fundición: produce escorias más fusibles que la piedra caliza pura. En la producción de altos hornos, el objetivo principal del uso de fundentes es unir sílice de mineral de hierro . Naturalmente, cuanto menos piedra caliza contenga sílice, mejor. El cuarzo y otros minerales que contienen sílice ( areniscas , hornblenda , granates , feldespatos , basaltos , etc.) se utilizan en minerales muy ricos en bases . Los silicatos más ligeros que el cuarzo puro entran en los compuestos y se derriten. El espato flúor tiene un efecto extremadamente diluyente sobre las escorias. El punto de fusión de la escoria también se reduce considerablemente. Su alto costo y la corrosividad de las paredes del horno interfieren con su uso ordinario. En el alto horno ( high horne ) se introduce espato flúor en caso de avería del horno; a veces se planta en algún lugar específico del horno para quitar el acre formado allí . El esquisto arcilloso se utiliza como fundente para minerales altamente calcáreos. El hierro se asienta durante la fundición de plomo , antimonio , minerales de mercurio , principalmente para la descomposición del mineral (por ejemplo, según la ecuación: PbS + Fe \ u003d Pb + FeS ). Los minerales de arsénico y antimonio sirven como fundentes cuando se funden en cobalto y níquel . El plomo se usa para recolectar oro y plata durante la fundición de minerales de cobre . Los óxidos metálicos se agregan para diversos fines: en la formación de charcos , en la refinación de cobre , para separar metales; para la formación de escorias líquidas - como bases fuertes (fundición de cobre), etc. Las escorias del mismo u otro proceso también sirven como fundentes; su acción depende de su composición.
La introducción de fundentes en la composición del sinterizado o en el alto horno es necesaria para bajar la temperatura de fusión de la roca residual de mineral de hierro o sinterizado y ceniza de coque , así como para transferirlos a escoria líquida de bajo punto de fusión , que fácilmente sale del horno. La composición química del flujo se determina según la composición de la ganga y la ceniza de combustible. Si hay mucho sílice (un componente ácido) en la roca estéril y en la ceniza , y la ceniza está contaminada con azufre, entonces se agregan fundentes básicos, es decir, sustancias que contienen cal, al horno o a la carga de sinterización. . El óxido de calcio , que es de naturaleza alcalina, neutraliza la sílice y une el azufre. Si el desmonte del mineral contiene óxidos de calcio y magnesio, es necesario recurrir a la adición de fundentes ácidos que contengan sílice. En el primer caso, se utiliza piedra caliza, en el segundo caso, cuarcitas. El proceso de cambiar la composición del material para obtener una fusibilidad de mezcla determinada se denomina fundente .
El fundente más común para la producción de sinterización y alto horno es la piedra caliza [2] . La masa principal de piedra caliza es calcita CaCO 3 . Cuando se calienta, la piedra caliza se descompone con la formación de cal y dióxido de carbono: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 . La cal resultante es el componente formador de escoria. La piedra caliza dolomitizada, que es una mezcla isomórfica de calcita CaCO 3 y dolomita CaCO 3 •MgCO 3 , es ampliamente utilizada . Se utiliza para aumentar el contenido de MgO en la escoria hasta un 6-8%, lo que aumenta su movilidad y estabilidad de las propiedades fisicoquímicas con los cambios de temperatura y composición [3] .
La piedra caliza para la fundición en alto horno debe ser grumosa (tamaño 25-60 mm), fuerte, no formar cosas pequeñas y, lo más importante, no contener azufre, fósforo y sílice. Estas impurezas son dañinas, ya que la sílice reduce la capacidad fundente de la piedra caliza, y el azufre y el fósforo pasan parcialmente al hierro fundido, deteriorando su calidad. Para la fundición exitosa de algunos grados de minerales de hierro, los minerales que contienen alúmina se introducen en los altos hornos, que se clasifican como fundentes neutros. La mayor cantidad de alúmina contiene bauxita [4] .