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

■нательное расплавление которого происходит в интервале 1250— 1300°. Яри 1300° шлак представляет собой достаточно гомогенный расплав, и дает закаленное стекло с N =1,600-1,602.

Учитывая неравновесность процессов кристаллизации распла­ вов и стекал при получении стенлокристаплических материалов на основе шлаков, проведены опыты по переплавке шлака при различ­ ных температурах и последующей их кристаллизации. лак описы­ валось выше, при температуре 1300°С (видерана I час) в расп­

лаве не сохраняется кристаллических образований. Однако,микро­ скопический анализ закаленных образцов обнаруживает их неодно­ родность по показателю светопреломления. Увеличение температу­ ры переплавки до 1350°С приводит к гомогенности расплава. Ме­ тодика экспериментов заключалась в следующем: образцы шлака нагретые до 1300 или 1350°С, выдерживались при этих темпера­ турах в течение часа, а затем печь выключалась и расплав мед­ ленно охлаждался. Скорость охлаждения соответствовала около ЮО°С в час. Часть обоазцов расплавов вынималась из печи и после резкого охлаждения кристаллизировалась в течение 5 часов при температуре 1000°С. Переплавка шлаков значительно снизи­ ла их кристаллизационные езпйства, что согласуется с ранними результатами азторов /8 /.

Лсопадования показали, что в разовый состав закристал­ лизованных образцов переплавленного шпака не вносит существен­ ной разницы способ его вторичной термообработки. При кристал­ лизации "сверду", также, как и при кристаллизации стекла во

всех пробах наблюдается некоторое количество анортита, причем, его содержание выше в образцах, полученных переплавкой при

Кристаллизация стекол в течение 5 часов при ЮОО°С пока­ зывала относительное соответствие их минералогического соста­ ва образцом, закристаллизованным "сверху", причем, это соот­

ветствие близко для шпаков, переплавленных при 1300°С. Темпе­ ратура 1350°С, резко снизившая кристаллизационные свойства

раеппаза, в токе вреыя способствовала попиминеральной крис­ таллизации стекла.

Таким образом, переплавка шлака приводит не только к общему снижению его кристаллизационных свойств, но и к изменению

62

фазового состава и в неравновесных условиях процесс кристалли­ зации находится в зависимости от температуры переплавки, Нес­ мотря на то, что микроскопически при расплавлении шлаков исчез­ новение мелилита фиксируется в интервале температур 1200-1250°С, его структурные ассоциации сохраняются в расплаве и при 1300°С, обеспечивая выделение этой фазы как основной из расплава и стек­ ла при их кристаллизации. При этом вторичный мелидит качествен­ но отличается от исходного в шлаке и по составу отвечает чисто­ му окерманиту без примеси геленитовой составляющей, Повышение температуры расплава до 1350°С окончательно разрушает реликты структуры мелилита^который не обнаруживается в закристаллизо­ ванных образцах.

Принятый для исследований гранулированный шлак ЧФЗ пред­ ставлял собой ранее используемую технологическую . ороСу / 3 / .

Шлак имел крайне низкую степень закристаллизованности. На­ чальная кристаллизация микроскопически отмечалась только на стенках газовых пузырей, остальная масса представляла собой крайне негомогенное стекло.

Термическая обработка шлака до 700°С не вызвала существен­ ных изменений в его фазовом составе. Первичные превращения, как и в плотном шлаке, начинаются прио?50-800°С в остаточном стек­ ле. Повышение температуры (до 800 С) приводит к одновременному росту двух кристаллических фаз: высокотемпературного волластонита в" виде четких призм с показателями преломления: Ну «1,652* 0,001; 4 = 1,612 + 0,002 и куспидина, образующего дендритные 0 вростки в стекле. При дальнейшем нагреве шлака куепидиы исчеза­ ет к IUUUuC, т .е . эта фаза неустойчива при температуре более Ю00°С. Рост псевдоволластонитовой фазы в несвойственной ему низкотемпературной области обусловлен формированием поевдоволластонитовойструктуры еще в момент охлаждения шлакового раопдава. В температурном интервале 800-900°С параллельно о псевдоволластонитом начинает выделяться из отекла низкотемпературный водластонит и окерманит. Содержание волпастонита достигаем своего максимума при ПОО°С, в то время как поевдоволластонит при этой температуре являетоя наиболее неустойчивой фазой. Однако,микро­ скопически нам не удалось наблюдать обратного перьдода от J -

к f -форме. Термообработка шлака при данной температуре при­ вела к аморфизации части зерен псевдоволлаотоыита без измене­

63

обработанных при 1000 и ПОО°С, основной дифракционный максимум [.изкотемпературного волластонита (2,97 8) практически сохраня­

волластонит сохраняется без изм.нений до момента расплавления (1250-1300°С). Окерманит в зтом шлаке существует в области тем­ ператур 900-1200° не претерпевая изменений до расплавления (1200-1250°С). Относительная гомогенизация расплава наступает при 1300°С.

Исследования показали, что в фазовый состав закристаллизо­ ванных образцов переплавленного шлака, как и плотного, не вно­ сит существенной разницы способ вторичной термообработки.

Как показали предыдущие опыты,расплавление шлака ЧФЗ было достигнуто при 1300°С. Часовая выдержка расплава при этой тем­ пературе не обеспечила ему относительной гомогенности. Закален­ ное стекло имеет показатели преломления 1,609-1,600 + 0,0015. Ледденное охлаждение расплава от 1300°С не привело к его полной

обладанием первой. Призматические зерна окерманита сравнитель­ но редки и, судя по показателю преломления ( /fy = 1,638+0,001; rip = 1,632 + 0,002), принадлежат его чистой разновидности. В небольшом количестве содержится анортит. Результаты рентгено­ графических определений,в основном,согласуются с микроскопичес­ ким анализом. Не установлен под микроскопом лишь куспидй-н, су­ ществование которого в пробе предполагает рентгенографический анализ на основе слабых дифракционных максимумов с 2,30 8* Повышение температуры расплава до 1350°С существенно^ на

фазовом составе медлевноохлахденного образца. В отличие от об­ разца, охлажденного от 1300°С, содержание кристаллической фазы мало и представлена она анортитом и редкими образованиями мелц-

и стекол из плотных шлаков, показала относительное соответствие их минералогического состава образцам,закристаллизованным "свер­ ху", причем,это соответствие ближе для шлаков, переплавленных при 1300°С. Температура 1350°с, резко снизившая кристаллизаци­

64

онные свойства расплава, в то же время способствовала полиминеральной кристалливадии стекла. Кз расплава в качестве основ­ ной кристаллизуется анортит, а из стекла при 10С0°С - в сочета­ нии с волластонитом и небольшой примесью других фаз.

Таким образом, переплавка шлаков приводит не только к об­ щему снижению их кристаллизационных свойств, но и к изменению фазового состава и в неравновесных условиях процесс кристалли­ зации находится в зависимости от температуры переплавки.

Используя фосфорные шлаки для получения стеклокристалли­ ческих материалов, при выборе режима варки необходимо учитывать сложное минералообраэование в процессе,предшествующем его плав­ лению. Для получения стеклокристалличеоких материалов путем на­ правленной кристаллизации на основе фосфорных шлаков, темпера­ тура варки должна быть не ниже 1350°С, которая обеспечивает го­ могенность расплава и стекла.

Л и т е р а т у р а :

1 . С.Т.Сулейменов, Г,В.Орлова, В.Ф.Вернер, Т.А.Абдувалиев, Т.Д. Нурбеков, Б.О.Есимов. Исследование химико-минералогического сос­ тава шлака Чимкентского завода фосфорных солей. Часть 1-П. В сб. "Химия и химическая технология", вып. 9, А-Ата, 1969, 197208.

2 . С.Т.Сулейменов, Г.В.Орлова, В.Ф.Вернер, Т.А.Абдувалиев. Хи­ мико-минералогические исследования шлаков Джамбулского заво­ да двойного суперфосфата. В сб. "Химическая технология и си­ ликаты". Изд-во "Наука", А-Ата, 1974, 66-71.

3. В.Ф.Вернер. Исследование возможности получения стекол и стеклокристаллических материалов на основе шлаков фосфорно­ го производства. Автореферат на соиск.уч.степ. канд.техн.на­ ук, А-Ата, 1971.

4 . ' В.В.Лапин, И.П.Соловова. Кристаллизация фаз и разложение мелилита при охлаждении расплава доменного шлака. Пав. АН

СССР, неорганические материалы, тон. П, N? 7, 1966.

65

Book 65, Jsiutct, i 9Б6, 217-226-

7. Б.й.Михеев, Рентгенометрический определитель минералов, Госгеолтехиздат, М., 1957,

8. С.Т.Сулейменов, .В.Ф.Вернер, Г.В.Орлова, Т.Д.Нурбекоэ, Т.А. Абдувалиев, И.И.Сорокина. Некоторые свойства отливок, полу­ ченных непосредственно из огненно-жидкого расплава фосфор­ ного производства. В сб. "Химия и химическая технология",

том. 9, А-Ата, 1969, 208-213.

А.В.МАНАНКОВ, В.М.ВЛАДИМИРОВ, И.Д.БАБАНСКИЙ, В.М.ЯКОВЛЕВ

КИНЕТИКА НЕРАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЕТРУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА.

Изучение кинетики кристаллизации силикатных расплавов с различным содержанием главных литофильных элементов представля­ ет непосредственный интерес при выяснении особенностей строе­ ния этих многокомпонентных расплавов, а также для определения возможности использования конкретной дихты (горной породы, шла­ ка, золы и др.) в петрургии о целью получения каменного литья с заданными свойствами.

Авторами исследованы расплавы оаразличным содержанием ще­ лочей, глинозема и оснований, но в целом по стехиометрии соответсвующие цепочечным силикатам с полями твердых растворов пи­ рогенов. Эксперименты проводились при эмпирически выбранных для каждого расплава температурах кристаллизации и оптимальных скоростях охлаждения (в интервале: температура заливки - тем­

щелочей и глинозема способствует у'сличению их микрогетерогенности и полимеризации кремнекислородных радикалов, что и явля­ ется, очевидно, основной причиной возрастания вязкости и тем­

66