Файл: Строение и свойства стеклокристаллических материалов на основе горных пород и шлаков (г. Чимкент, 8-10 октября 1974 г.) [сборник статей] 250-летию АН СССР посвящается.pdf

ропроводность исследуемых расплавов из горных пород с содержа­

переносе, по-видимому, принимают участие и ионы щелочно-земель­ ных металлов. При этом взаимозаменяемость компонентов при дан­ ном содержании #20 и КО влияет на значение удельной электро­ проводности в соответствии о изменением вязкости, т .е . уменьше­ ние вязкости способствует повышении электропроводности и наобо­

степень полимеризации последней. Растет плотность структурных связей в единице объема, приводящая к повышению вязкости рас­ плавов.

При замене #20, £0, ?еь,03 глиноземом повышение вязкости (рис. 2 ) объясняется двумя факторами: 1} уменьшением процента

Сопоставление вязкостных характеристик исслед;)мых распла­ вов и стандартного стекла для выработки стекловолокна показыва­ ет, что для производства штапельного волокна (минеральной ваты) представляет практический интерес состав 2м-с, синтезированный из Лчашенского вулканического шлака и доломита Иддеванокого мес-

57

т орогдени я

Л и т е р а т у р а :

1. Буковский Г .В ., Черняк М.Т., Хитомирская 3,А. Керамика и стекло, К? I , 22-27, 1936.

2 . Валорович 11.П. ДАН, I , 561 (1934).

3. Валорович Ц.П., Толстой Л.11. ЕФХ, 7, 496 (1936).

4 . Асланова М.С., Мясников А.А. Техотчет по теме: "Определение области волокнообразующих составов в системе S ^-A ^O yFegO j СаО-МоО- Л/еиО,содерхащих 3-20% окислов железа", Гостомель, 1964.

5. Геокчян О.К. Канд.дисс., ЕрПИ, Ереван, 1972.

6. Иванов А.И. Сб. "Составы и свойства стенод для производст­ ва стеклянных волокон", И ., 1963.

7. Ерзнкян Е.А., Костанян К.А. Арм.хим.х., 22, 2 (1969).

8. Сарингюлян Р .С ., Костанян К.А. Арм.хим.х., 22,11 (1969).

9 . Киракосян С.Ш. Материалы ШВсесоюзного симпозиума по элек­ тротехническим свойствам и строению стекла, Ереван, 1972.

10. RieSCinj E . k . J Cftem- P / S y * 44,2857 (1969)

11.Костанян К.А. Изв. АН Ары. ССР, (ХН), 10 (1957).

12.Костанян К.А., Геокчян О.К. Стекло и керамика, 4, (1964)

15.Костанян К.А., Киракосян С.Ш. Сборник научных трудов аспи­ рантов и соискателей НИИ камня и силикатов, стр. 241, Ереван, 1971.

16.Костанян К.А., Киракосян С.Ш. Арм.хим.х., 26, 7 (1973).

17.Аппен А А., Гань Фу-си, Сб. "Стеклообраз. сост., Изд. "На­ ука", стр. 193. М-Л., I960. -

С.Т.СУЛЕЙМЕНОВ, В.Ф.ВЕРНЕР, Г.В.Орлова^ Т.А.АБДУВАЛПЕВ

ПРОЦЕССЫ СИЛИКАТО- И СТЕКЛ00БРА30ВАНИЯ В ФОСФОРНЫХ ШЛАКАХ.

При использовании фосфорных шлаков в стекольной технологии

58

особое значение приобретает изучение процессов, связанных о той или иной их термической обработкой, определяющей структуру и фа­ зовый состав стеклокристалличеоких материалов. Сохранение моле­ кулярно-упорядоченных комплексов в расплаве, как реликтов исход­ ных минеральных образований, предопределяет появление метастабильных фаз.

В основу для исследований взяты плотные шлаки Джамбулского завода двойного суперфоофата (ДЗДС) и гранулированные шлаки Чимкентского фосфорного завода (ЧФЗ). Способ выработки шлаков на этих заводах различен: ДЗДС - слив в траншеи и медленное ох­ лаждение водой; ЧФЗ - резное охлаждение при мокрой грануляции. Плотные шлаки ДЗДС, при близком химическом составе, суще­ ственно отличаются по минералогическому составу, степени закри-

сталлизованности и свойствам от гранулированных шлаков ЧФЗ /1 ,2 /, что должно обусловить и различие протекания в них процессов си­ ликате- и стеклообразования.

Микроскопическими и рентгенофазовыми исследованиями уста­ новлено, что структура плотных шлаков ДЗДС неоднородна и опре­ деляется главным образом их основностью и условиями охлаждения. Основными минеральными фазами, слагающими плотные шлаки, явля­ ются мелилит CagCAI, Uj Si ) Siz0? (от чистого окерманита до его разности, содержащей 17% геленитовых молекул) и псевдоволласто-

фаза, содержание которой колеблется в пределах от 97 до 65# и находится в прямой зависимости от содержания в нем фосфорного ангидрида. С увеличением содержания в щлаке1 степень закриоталлиэованкости уменьшается. Закристаллизованная масса грану­ лированных шлаков представлена,в основном,псевдоволластовитом. Одновременно с псевдоволластонитоы, в подчиненном ему количестве присутствуют ранкиг т, фторапатит, мелилит / 3 / .

Плавление проб плотного и гравулированно:о фосфорных шла­ ков производилось по следующей методике: в силитовой печи образ­ цы нагревапяь до соответствующей температуры (от 700 до 1300 я 1350°С) оо окоростью 150°С/час, выдерживались в течение одно­ го часа и охлаждалиоь методом закалхя л воде. Конечные темпера­ туры плавления 1300 я 1350°С приняты ив соображений влияния на последующую кристаллизацию "кристаллизационной памяти" матери­

59

ала

Принятый для исследований плотный шлак 3-1 ДЗДС представ­ ляет собой пробу, составленную из двух шлаков 3 и I , взятых в равном соотношении. Характеризуется она основностью 1,32, со­ держанием 1,4- вес./5 7 ^ 5 и пРеимУЩ0С1В8ННО окерманитовым ис - ходным составом.

Микроскопический анализ первые изменения в структуре и составе обнаружил в интервале температур 700-800°С. Наиболее чувствительным к термической обработке оказались окерманит и остаточное стекло. Явление неустойчивости мелилита при терми­ ческой обработке отмечалось рядом исследователей, на результа­ ты работ некоторых из них ссылаются В.Б.Лапин и И.П.Соловова /4 ,5 /. Для наших образцов в отношении окерманита следует отме­ тить, что не все зерна при этой температуре выглядят одинаково. Наибольшим изменениям подвергались крупные бесформенные зерна, которые наблюдались в исходном шлаке 3 / 2 / . Возможно, что процесс разложения окерманита в этом шлаке начался еще при ос­ тывании расплава.При температуре 800°С резко снизилась интер­ ференционная окраска окерманита, внутри почти изотропных зерен

появились анизотропные рельефные выделения с показателями свето­ преломления большими, чем у вмещающей массы. Высокая дисперс­ ность выделений не позволила произвести замера их показателей преломления, основная ке „окерманитовая" масса зерна имела

N а 1,634 + 0,0015, т .е . несколько нике, чем у окерманитового стекла (1,641). На качественное изменение оиерманитовой фа­ зы указывает и рентгенографический анализ. С нагреванием шлака изменяется соотношение интенсивностей основных дифракционных максимумов. От исходного к термообработанному при 800°С увели­ чивается пик о d = 2,87 X и уменьшается с d = 3,065 X. Час­ тичное разложение с выделением инородной фазы приводит к изме­ нению исходного ооотава окерманитового зерна. На возможную нестехиометрию мелилита при его термической обработке указывалось

Пийл*. и ДР- / б/-

Таким образом, уже при относительно низких температурах заметно частичное разложение мелилита, состав которого, судя по

тому окерманитовому. Это хорошо согласуется с результатами"ос­ тальных иоследований В.В.Лапина и И.П.Солововой /5 /, установив­ ши.:, что.наибольшему разложению подвержена чисто окерманитовая разность.

60

Кристаллизация остаточного стекла дала также волокнистые прораотания, вероятно,принадлежащие волластониту.

Повышение температуры обработки шлака до 900°С не приве­ ло к качественному изменению материала, в то время как содер­ жание изотропных зерен с анизотромными выделениями значитель­ но возросло. Укрупнились и включения в центральной части таких зерен, для которых замерены показатели светопреломления: Aty = 1,692 + 0,001; tip = 1,660 + 0,0015, наиболее близкие чистому диопсиду. Отнесение выделений к диопсиду может быть предполо­ жительным. Малый размер зерен не позволяет произвести других оптических замеров для более точной диагностики. Рентгеногра­ фический анализ из-за сравнительно небольшого количества выде­ лений и наложения дифракционных максимумов также не дал одно­ значного определения фазы.

Температура Ю00°С явилась своеобразным порогом, на кото­ ром закончился процесс накопления первичных однотипных измене­ ний. Продукты частичного разложения окерманита приобрели густую окраску, что может быть свидетельством или иного состава, или положения структурной неустойчивости при данной температуре.

Нагрев шлака до 1200°С привел к появлению значительного количества стекла с редкими дендритными выделениями. Показа­ тель светопреломления стекла - 1,636 + 0,0015, т .е . близок стек­ лу окерманитового состава, замер показателей светопреломления выделений в окерманитовом стекле показал, что они не соответ­ ствуют первичным, обнаруженым при 900°С и.очевидно,могут быть

Одновременно в шлаке присутствуют совершенно свежие зерна псевдоволластонита и мелкие призматические образования окерма­ нита о 1,644 £ 0,001; /VP= 1,640 £ 0,001, которые,оче-

видно, являются продуктами вторичной кристаллизации.

Повышение температуры нагрева шлака до 1250°С совершенно уничтожило окерманитовую составляющую. Показатели светопрелом­ ления стекла находятся в пределах 1,600-1,608, т .е л интервале • температур 1200-1250°С происходит не только плавление основной кристаллической ооотавляющей за счет образования относительно низкоцдаввой эвтектики, но и частичная гомогенизация расплава. При температуре 1250°С в шлаке оохраняется o^-волластонит,окон-

61