Цинковый шлак – это, прежде всего, продукт реакции цинка и железа. Его основной состав представляет собой ζ-фазу слоя железо-цинкового сплава, образующуюся после соединения цинка и железа. Таким образом, содержание железа в цинковом шлаке обычно составляет около 3-6%, а содержание цинка — около 94-97%. В некоторых процессах горячего цинкования для защиты дна ванны добавляется свинец. В таких случаях цинковый шлак содержит 1,5-2% свинца. Иногда алюминий также добавляют для улучшения качества поверхности и структурных свойств оцинкованного слоя, что приводит к некоторому содержанию алюминия в цинковом шлаке.
Железо в цинковом шлаке в основном образуется из солей железа, прилипающих к поверхности стальных труб во время предварительной обработки, самих стальных труб, а также образования слоя железо-цинкового сплава после растворения ванны цинкования и оборудования для цинкования цинковой жидкостью и взаимная диффузия атомов железа и цинка. Кристаллический слой ζ-фазы (дрейфующий слой) отделяется от стальной подложки и скапливается на дне ванны цинкования, постепенно образуя слой цинкового шлака.
Реакции при образовании цинкового шлака следующие:
Реакции, вызываемые солями железа:
FeCl₂ Zn → ZnCl₂ FeZn
FeCl₂ + 14Zn → ZnCl₂ + FeZn₁₃
Реакции, вызванные сталью:
Fe₃C + 21Zn → 3FeZn₁₃ C
(Примечание: вторая реакция Fe₃C + 39Zn → 3FeZn₁₃ + C, представленная в исходном тексте, кажется ошибкой или избыточностью, поскольку дает те же продукты, что и первая реакция с Fe₃C, и большее количество Zn, что химически неправдоподобно, поэтому здесь оно опущено.)
Свойства цинкового шлака:
Температура плавления цинкового шлака выше, чем у чистого цинка.
Плотность цинкового шлака больше, чем у чистого цинка. По измерениям Шульмана плотности цинковых шлаков с содержанием железа 6,2%, 7,0%, 9,0% и 22% составляют 7,15, 7,24, 7,24 и 7,36 кг/кг. дм³ соответственно.
Кристаллическая форма цинкового шлака относится к симметричной моноклинной системе и шестиугольнику с уникальными угловыми характеристиками.
Цвет цинкового шлака серовато-белый с серебристым отливом.
Цинковый шлак содержит такие примеси, как свинец, алюминий, сурьму, кадмий, медь, а также нерастворимые соединения кислот.
Содержание цинка в цинковом шлаке составляет примерно 94-97%.
Содержание железа в цинковом шлаке составляет примерно 3-6%.
Цинковый шлак хрупкий по сравнению с чистым цинком и лишен гибкости.
По сути, цинковый шлак представляет собой сплав, образованный дрейфующим слоем ζ-фазы, слоем δ₁栅状 и другими примесями, вкрапленными в цинк.
