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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 160

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

'2 . Г.Роусон, Неорганические стеклообразующие материалы, Изд-вб

"Мир", 1970.

3. В.А,Колесова, Сб. "Стеклообразное состоягие", Труды Всесо­

юзного совещания, Иэд-во АН СССР,

1965,

стр. 219.

 

4 . В.А.Колесова

, Неорганические материалы, 1965,

I , fe I I ,

стр. 2020.

 

 

 

 

К.С.КУГАТЕЛАДЗЕ, Р.Д.ВЕРУЛАШВИЛй, Г.М.КАКАБАДЗЕ

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ

ШИХТЫ НА СВОЙСТВА

МОДЕЛЬНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ СТЕКОЛ.

 

В работах по

использованию магм

[ l-з]

отмечена

разница в

свойствах стекол, полученных на основе горных пород,и модель­ ных,синтезированных на основе химически чистых реактивов. При этом степень различия свойств исследуемых составов меняется как в зависимости от химической природы и структурной особен­ ности горных пород, так и от условий синтеза.

Значительную информацию о причинах наблюдаемого расхожде-

ния дает изучение влияния условий синтеза стекол на их свойства

л/.

В этом отношении особо интересные результаты, полученны при изучении влияния условий термообработки шихты. Исходя из

известного положения /5 /,

различия в структуре спекшихся масс

в зависимости от режимов

термообработки е той или иной мере

должно проявляться и на изменении структуры стекла. Можно было полагать, что данное обстоя-ельство окажет определенное влия­ ние и на величину наблюдаемого расхождения свойств.

В качестве объекта исследования исспользовали горную по­ роду-базальт (серия "Б") и.модельный синтезированный состав на оонове химреактивов ("БС").

Шихты образцов серий "Б" и "БС" предварительно выдержива­ лись по два часа при температурах 1000, НОГ, 1150°, 1200°С. Плавка предварительно обрабс.анных шихт производилась при

I460°c;

Ввиду того, что базальтовая шихта с самого начала состоит из пироксена, она в процессе выдержки в интервале 1000-И50°С осо к изменений не претерпевает, наблюдается лишь полное за­ мещение железистого оливина окислами железа. Повышение темпе- p. туры до 1200°С способствует заметному понижению двупреломления плагиоклазов и переходу их в изотропную массу.


В отличии от базальтовых ("Б "), синтезированные шихты ("БС") не содержат минералов пироксенового и плагиоклазового ряда. Формирование первого отчетливо проявляется при темпера­ турах, близких к Ю00°С, последнего же в шихтах серии "БС" во­ обще не обнаружено. Максимальной интенсивностью минералообразования характеризуется область температур II00-II50°C . Как

и предполагали, процессы образования и разрушения определен­ ных соединений в синтезированных шихтах проходят в области бо­ лее высоких (на 20-60°) температур.

Таким образом, если в синтезированных шихтах повышение температуры обработки в интервале Ю00-1200°С способствует формированию минералов пироксенового ряда, гематита и кварца, то в природных шихтах процесс направляется в сторону мономинерализации за счо'т замещения одной фазы другой.

Доказательство этому дает петрографическое исследование шихт, обработанных при П50°С.

Электрснвомикроскопическое исследованиестекол выявило наличие значительно большего числа микронеоднородностей в стек­ лах, полученных из шихт,прошедших термическую обработку в ин­ тервале максимального пироксенообразования И50°С.

Установлено, что в образцах, выдержанных при температу­ рах, близких к ликвидусу, стекла.содержат непрерывные (контак­ тирующие) микронеоднородкссти, а при более высокотемператур­ ной варке - лишь локальные (замкнутые) включения. При этом более, неоднородным оказываются стекла на основе магм. ИК спект­ ральный и петрографический анализы дают основание отнести рас­ смотренные неоднородности к пироксеновым, шпинелевым и магнетитовым фазам, реже - к остаткам SiC^,

Различия в структуре расплавов с разным тепловым прошлым проявляются в изменении электросопротивления, химической стой­

кости, вида кривых ДТА и т .д .

(таблица).

 

 

Влияние термообработки шихты на свойства

 

 

 

 

стекол

 

 

Индекс!теыпера-^дельно-объем- Отно-

шроценцитношевие

стекла!тура ш -!ное

сопротивлэ-!шение

Iвесомых!показателей

!леожки

1ние„ом*см при

пока-

!потерь

! стекол

!Йихты,°с!200°С

 

!зате-

!в I н

!

Г

!

 

 

‘ !лей

1HCI

!

1

 

!

 

 

!стекол!

!

Б

1000

1,21

1 0 ^

4,1

1,064

1.0

БС

 

4,99

Ю10

1,004

116


I ! 2

!

 

3

!

*

!

5

!

6

Б

1100

8,11

I0I0

 

5.1

 

0,552

 

1,58

БС

 

<М5

 

 

0,876

 

 

 

IOiU

 

 

 

 

 

Б

1150

8,85

IO'*

 

8,1

 

0,524

 

2,1

БС

?Jl8

>

 

 

1,120

 

Б

1200

M I

IO10

 

5,53

 

1,892

,

1,24

БС

7,4?

>

 

 

2,352

 

Максимальное расхождение

в обоих случаях

обнаруживается

при выдержке шихты в интервале темперитур, близких х температу­ ре наиболее интенсивного минералообразования, т .е . при 1150°С.

Примечателен также факт различной зависимости j°v и хкмотойкооти от степени микрогетерогенности стекол: Увеличение неоднородности отрицательно влияет на величину электросопро­ тивления и положительно-на коррозионную стойкость стекол.

Обработка шихт ниже и выше указанного температурного ин­

тервала, т .е . при IOOO и

1200°С, приводит к

обратному

эффекту:

увеличивает величину

и

уменьшает химическую стойкость.

Благоприятное влияние

выдержки образцов

в оо'лаоти

макси­

мального пироксенообразоваиип сказывается и на кристаллизаци­ онной способности,выражаясь в смещении верхнего предела крис­ таллизации в оторону более низких температур (на 20-60°), а также сокращении продолжительности самого процесса. Увеличе­ ние продолжительности выдержки шихты при 1150°С, способству­ ет также увеличению интенсивности экзотермических эффектов.

Анализ результатов исследования позволяет сделать опреде­ ленные выводы о роли теплово” истории' обработки шихты на свой­ ства модельных составов.

1. Упорядочение структуры в результате теплового воздей­ ствия отчетливее проявляется на свойствах синтезированных сте­ кол. Сравнительно незначительное влияние величины перегрева на степень неоднородности расплава на основе горных пород,ви-

0димо,обусловлено более "сильной пзмятью" расплава к породооб­ разующим минерала!

2 . Наличие микронеоднородностей в отекла., является одно­ временным признаком как незаконченности процеоса стеклообразования, так и подтверждением протекания процессов химической дифференциации.

3. Учитывая высокую химическую устойчивость пироксенов и шпинелей, можно предполагать, что определяющим фактором изме­ нения химстойкости и электропршкд ности отекла при повышении

IIV


'температуры расплава является изменение его микронеоднородной структуры, проявляющееся в переходе непрерывных-контактирующих форы включений к локальным формам. При условиях, когда устойсивая фаза, становится локальной,химстойкость должна определяться менее устойчивой матрицей.

Максимальную проводимость образцов, характеризующуюся на­ личием непрерывных контактирующих неоднородностей, можно объ­ яснить именно облегчением процесса миграции 7оконооителей по "каналам", сформированным включениями. Дробление областей не­ однородностей должно затруднять перенос электричества и тем са­ мым повышать электросопротивление стекла.

Л и т е р а т у р а :

 

 

1 . Кутателадзе К.С ., Вфулашвйли Р .Д ., Какабадзе Г.М,

Сообщения

АН ГССР, Т. 52, 3, 1968.

 

 

2 . Кутателадзе К.С ,, Верулашвили Р .Д ., Какабадзе Г.М.

Сборник

трудов ТбилНИИСМ, В.5, 1971.

 

 

3'. Августиник А.И. Стекло и керамика. 12,

1964.

 

4 . Кутателадзе К.С., Верулашвили Р .Д ., Какабадзе Г.М.

Теория

и практика производства камнелитных труб, Алма-Ата, 1972.

5. Кунина Л.А., КузменковМ.И., Калинина Л.М. Изв.АН СССР, Не­

органические материалы, Т.1У №11,2047, 1968.

 

К.С.КУТАТЕЛАДЗЕ, Р.Д.ВЕРУЛАШВИЛИ, А.И.ЦЕРАДЗЕ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ

КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МАРГАНЦЕСОДЕРЖА­

ЩИХ СТЕКОЛ.

 

 

Шлаки марганцевого производства из-за

наличия значитель­

ного количества МпО, а также комплекса катализирующих элемен­ тов, можно отнести к потенциальному виду сырья для производст­ ва стеклокриоталличеоких материалов.

Отсутствие данных по систематическому исследованию крис­

таллизационных овойотв

отекол в оистеме

5i 02-Са0-Му0-Мп0-З^0

в вавиоимооти от взаимозамены отдельных

элементов на МпО, в

приоутотвии 0-6,0% Ге20

з и 0-10,0% A120j

(предельное содержа­

ние окислов в шлаках) частично восполнено проведенным дифферен­ циальным термографическим исследованием кристаллизационной опоообвооти данных отекол.

В качеотве объекта последования выбраны отекла подобные шлакам марганцевого производства, оинтезированные на оонове


химически чистых материалов. С

целью достижения воспроизводи­

мых результатов содержащиеся в

шлаках легко улетучивающиеся

сульфиды металлов при синтезе

не учитывались.

Синтезированный шлаковый состав был представлен следующи­

ми окислами (в вес.%)

$i 02-49,77;

,8 ;T i02—0,76; -Fe^Oj-

0,41} Ct203-0 ,3 I; CaO-19,86; MjO-3,45;

KnO-I8,R; R20 -2,0 .

Взаимозамена МпО

на J>;02 ; MnO-CaO;

ЫпО-HjO и MnO- J?20

 

( Va,0 и K-,0) производилась при равном

количестве А£203

и

Fe20 j, регулируемых в стеклах

за

счет

З'О^.

 

Первую оерию составляют

отекла, не содержащие А^О^

и

Fe2Oj+FeO{ вторую-стекла,содержащие 6,0% А ^03 и 0% Fe20j

+

FeO, третью - стекла

о 10% A120j

и 0% Fe203+Fe0, четвертую - .

стекла 0% At20j и 6,0% Fe20j+Fe0,

а пятую, последнюю серию, -

стекла о 6% At20j и 6% Ре203+Ре0»

Исходное стекло о нулевым содержанием А£.203 и Fe^jOj име­

ет

следующий химический соотав (вео.%)

$i02-56,00{ Т '^ - 0 ,2 4 ;

Сг203-0,31? Ca0-I9,86i

0-3,45; ЫпО-18,14;

К20 -2,0 .

 

С учетом технологических факторов

взаимная замена &02 на

МпО

соответственно производилась в интервале

50-10% и .5-25%,

при

постоянстве остальных составляющих

окислов отекла.

Увеличение количества МпО о 5 до 25% в стеклах 1-серии способствует снижению как температуры первого экзоэффекта (на

160°), так и его

интенсивности. (Табл. 1)А

 

 

С увеличением"МпО до 25% кристаллизационная

активность

 

(судя по высоте

пиков экзоэффектов) возрастает более чем в

два о

раза.

 

 

 

В отеклах П-оерии кристаллизационная активность, обуслов­

ленная заменой

&i02 на МпО с наличием 6% А£203,

полностью подав­

ляется.

 

 

 

Увеличение А£203 до 10% в принципе не меняет

картину. Как

видно из табл. I,наблюдается лишь растягивание пика в горизон­

тальной плоскости.

 

 

Результаты

ДТА стекол '♦-серии (AjgOj^; Fe203+?e0=f .0)

и

5-серии (А£203=6; Fe203+Fe0=6) являются наглядным доказатель­ ством наиболее благоприятного влияния наличия 6% Fe?03+FeO или 6% Ге203+Ге0 и 6% А£203 на изменение соотношения 5 у .

119