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: 168
Скачиваний: 0
1250°С(2часа)
1250
92С
870
650
600
i.
550
исх.
30 |
I |
I |
1 |
«Г*б |
25 |
20 |
45 |
Р а о .1 . Рватгвнограшш теркообоабохаошх образцов витрофмрдодоммовоа ш а г а .
130
полным набором присуща ему дифракционных максимумов (3,33 -
3,22 - 2,98 - 2,95 - 2,552 - 2,517 - 2,288 - 2,200 -£1*0 - 2,121 - 2,030 - 2,009 - 1,82* - 1,660 - 1,527 - 1,*99 & ) . На личие отблеоков 4,2*; 3,6*; 3,33; 2,*55; 1,812 и 1,537 i ука зывает па присутствие нерастворившегося нреанеаема.
Петрографически при температуре 920°С отмечается начало образования силикатов в твердой фазе и окисление xeaesa, со держащегося в витрофировом стенде. Процесс образования силикат ной фазы усиливается,начиная о Ю50°С, поскольку наряду о про теканием хвердофазовых реакций имеет место образование силика тов по перифирии зорен витрофирового стекла, а при П00°С мы наблюдаем появление в витоофнровом стекле ликвацнонных капель и образование в них силикатов. Нитоофировое отекло полностью очищается от окислов иелеза п р и температуре И 500С, при згой же температуре начинается объединение пироксеновых зерен в скелетные образования. Наблюдаемое при атом уменьшение показа теля преломления внтрофпоового отекла позволяет предположить, что растворяющиеся окислы железа идут на построение решетки пироксена, а также, что в образования силикатов участвует окись алюминия, В пользу этого предположения свидетельствует величнпа показателей преломления, определенная на пр ■'матичаских зернах, выделившихся из расплава при температурах 1200-
и 1250°С: ^= 1,71610,002; AV=I,699i0,00I ; единичные аеона мелилита имеют Nj =I,637i0,00I5; /(/>=1,62310,001. При 1250°С
происходит также перекристаллизация .вордофазового пироксена. Повышение температуры до 1300°С ведет к растворению образовав шихся силикатных фаз и зерен рудиого минерала.
Несколько иначе протекает процесс силикатообразования в витрофир-доломитовой шихте, инициированной хромом. При 700°С происходит частичное разпожение доломита на кальцит и окислы и Са, а при температуре -800°С оставшийся доломит и кальцит разлагаются на НаО и СаО, которые вступает в реакции силикато образования при 850°С; при этой же температуре отмечаетоя по явление единичных зерен лимонно-желтой шпинели, устойчивой до
1250°С. При 1Ю0°С петрогпафически наблюдается образование единичных зерен красной впиноои га очет разложения биотита, биотитовое стекло и начало разложения ортоклаза с образованием кварца и стекла о V » 1,510. Выше НС ^С рентгенографически от мечается усиление образованкя пироксена и в значительно мень шей степени мелилита, сохраняющегося вплоть до 1200°С. Причем,
131
i дротизополохяооть шихте без катализатора, в шихте о окисью хрома наблюдаемой дендритная а сферолитовая кристаллизация пи роксена ( температура IIC0 - 1250°С ) с показателями преломле ния сферолитовмх призмочок,равными Aj* 1,726^0,002; yfy " I , 706± С,001. Повышение показателей преломления пироксена в шихте о инициатором свидетельствует, по-ввдкмоцу, об участии окиси хро ма в образовании азгкта. Введение окиси хрома в ооотав шихты снижает температуру макроваоолаивания витрофирового отекла до 1000°С; начинается кристаллизация пирокоена из диквационных капаль отекла.
Количество пирочсеновой фавн, определенной в шлифе в при сутствии окиси хрома составляет 60 объема.#, тогда как в шихте баз катализатооа - примерно вдвое меньше. Рекомендуемое в /2 / увеличение времени термообработки шихты, приводит к увеличении вязкости стекломасоы и затягивает процесс варки.
Проведенные исследования понаведи, что образование расчет ной пирокоеновой фазы в шахте без инициатора идет за счет про текания гвердофазозых реакций, процессов диффузии окиолов Са и в витрофировое стекло и его микроликвации. Вялость процеооа пароксенообраэования можно объяснить низкой температурой разло жения доломита и потерей окиоламн Са и Мф активности р моменту
образования силикатов. Учитывая низкотемпературное разложение карбонатов можно предположить, что в интервал* 650 t 920°С в подикомпоиентной шихте, какой является вихрофир-доломитовая, имеют место процеооы промежуточного минералообраэовация. Одна ко, наши методы иоследован;.я не фиксируют каких-либо промежуточ ных соединений, что поодужидо основанием к предположении о ре кристаллизации стих окиолов в указанном интервале температур и оникении их активиооти в оидинахообразозании.
Введение в шихту окиолов хрома повышает температуру разло жения карбонатов; их полное разложение происходит при темпера туре благоприятной для образования пирокоена, а, поокодьку, в момент образования окиолы .Здадают наибольшей активностью, то процеоо пирокоенообравования протекает более энергично. В рай оне температур 1150 - 1250°С дейотвие окнои хрома выражается в понижении заергатичеоиого барьера криотадлизации пирокоена вг очей увеличения поверхности раздела»
0 2
Ли т е р а т у р а :
1. Л.А.Бунина, Н.С.Басовп. Техн.информ.Серия "Стекольная про мышленность",В.3,8, (1969).
2. Л.А.Бунина. Автореферат докторской диссертации, Минск, /1968).
3* Б.Х.Хан и др. Затвердевание и коиоталливация каменного литья, Киев, (1969).
А* С.Д.Четвериков. Руководство к патрохимичеоким пересчетам,
U, (1956).
5. £ ,К.Классов, А.Н.Лугинин,В.Ы.1иамшуров и др. Изв.зыош.уч. заведений.Х и м и я и х и и » технология,!.ХУ,В.II,1741 /1972).
6. А.И.Цветков. Труды института геологических наук, B.I06, Петрографическая серия, №30, 67, /1949).
Т.А.АШВШЕВ,С.1.СУДШШСВ,Т.И.И0ВШС
СТРУКТУРА СТЕКОЛ ЯИРОКСЕйОВОГО СОСТАВА в зависимости
ОТ УСЛОВИЙ ВАРКИ И СОСТАВА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ.
К настоящему времени предложено два опоооба регулирования процесса кристаллизации ситалловых и камнелитейных изделий пироксенового состава:
1. 2& - 3& -часовое нагревание шихты при температурах 1200 - 1250°С и варка отекла при температуре не более 1450°С/1/.
2. Структурное упорядочение расплава о помощью благоприят ной выдерзки при температуре,незначительно превышающей темпе ратуру ликвидуса /2 / .
Осуществление первого из них в условиях непрерывно дейст вующих плавильных агрегатов, применяемых в производстве отеклокриотялличяокях материалов из недефицитного сырья, ватрудниТельно. Поииэнение второго требует установления температуры надликзидуоной выд. .,х&и в каждом конкретном случае, что выте кает И8 преемственности между отроением оияииагных оаоплавов
Иструктурой твердых силикатов и соответствующих им отекол/3/.
Внаст нщей работе раооматриваатоя влияние условий варки отекла я минералогического и хинкчеокпго ооотава исходного
оырвя (т а б л .! а 2 ) * а структуру тефрито-базалмовмх и габброноритовмх отенол. отекла карминов в макетных тиглях в печи о
133
карборундовыми нагревателями при температурах о* 14-50 до 1600°С для тефрито-базальта и от 1350 до 1600°С для габбро-норита с интервалом 50°С и с временем варки I час до 1500°С и 0,5 чао. начиная с 7550°С.
Удовлетворяя требованиям /4 ,5 /, предъявляемым к сырью для производства пироксеновых материалов по химическому ооставу, габбро-норит и тефрито-базальт различаются в то же время по
.минералогическому составу. Как видно из таблицы I,последними минеральными фазами, переходящими в расплав как в том, так и в другом случав, являются плагиоклазы, пироксены и оливин.
Известно, что инфракрасные спектры обнаруживают структур ные группировки минералов, являющихся конечными кристалличес кими фазами стеклокристалличаокого материала /6 /, а с другой стороны вид ИК-спектров определяется структурными мотивами ми нералов, перешедших в расплав последними. Следовательно, струк тура стекла должна обнаруживать высокопояимериэовашще связи
$'с -О -Si, пироксеноподобные группировки и островные группы giO^.
Таблица I
Минералогический состав основных магматических пород Казахстана.
:Содержание, объема.%
|
|
. тефрито-базальт габбро-норит |
|||
Наименование минералов |
• |
(эффузивная |
. |
интрузивная |
|
: |
порода) |
’ |
порода) |
||
|
|
• |
|
* |
|
|
|
• |
|
: |
|
|
|
! |
|
|
|
Плагиоклазы |
|
|
36 |
|
40 |
Ромбические |
пироксены |
|
|
|
30-35 |
Моноклинные пироксены |
|
|
|
||
|
б |
|
5-10 |
||
Оливия |
|
|
|
||
Роговая обманка |
|
- |
|
10-15 |
|
Биотит |
|
|
4 |
|
10 |
Рудные минералы |
|
3-5 |
|
3-5 |
|
Апатит |
|
|
- |
|
1-2 |
Аиальцим |
|
|
4-5 |
|
- |
Ках^цит |
|
|
5 |
|
- |
Базальтовое |
отекло |
|
20-30 |
|
** |
Температура ликвидуса |
|
1260°С |
|
1240°С |
|
породы |
|
|
|
Таблица 2
Химический состав основных магматических пород Казахс тана.
порода/окиолы |
'& 0 2 |
^iO^AIgO^PegO^PeO |
:UjgO |
:СаО |
:IS 2° |
|||
тефрито-базальт |
48,05 |
1,1 |
16,58 |
7,65 |
1,68 |
6,99 |
11,74 |
6,18 |
габбро-норИТ |
47,18 |
1,78 |
8,9 |
8,44 |
7,45 |
8,33 |
8,63 |
3,76 |
Рассмотрение ИК-опектров габбро-нооитового стекла (рис.16) позволяет установить в стекле, сваренном при 1350°С пирокоеноподобныа (1051970 см” *) и ортооиликатные группировки (888см”* ). Ооновной кремнекислородный каркас стекла, характеризуемый волновым числом 1003 см”* обнаруживает значительное количество ионных Si -О-He связей и участков со структурой кремнезема (803-
783см”*).Перегрев выше температуры ликвидуса на 150°С ведет
нполимеризации $>0^-тетраэдоов (смещение максимума 888 см”*
к 916 см”*), выравниванию концентрации участков с различной степенью связанности кремнекислородвых тетраэдров (1058 и 1000 см"*) и появлению кольцевой структуры (730 - 760 см"*). При температурах выше 1450°С заметно возрастает интенсивность основного максимума стекла 1003 сгГ* и уменьшается интенсив ность максимумов 1058 и 760 см”*, а следовательно, и микроге терогенность отекла. Наблюдаеиое изменение ведет к резкому снижению кристаллизационной способности стекла, что явствует из данных ДТА (табл.З).
Таблица 3 Результаты дифференциально-термического анализа стекол
стекло/, |
оР: |
1зоо *1350 :i400 :i450 iisoo iisso |
лбоо |
|||
_______________ 4 v |
X f . |
. , |
) ____________ • |
• - |
» |
|
габбро- |
|
720энд 690энд 680энд 700энд 730энд 720энд эффекты |
||||
норитовое |
|
780экз |
740экз |
745зкз 750экз |
760экз |
не^опреде- |
|
|
|
|
|
780энд |
|
|
|
830внд |
|
800=К8 820экз |
|
|
|
|
|
|
|
882энд 880энд |
|
------------------ 870э.ка 8653K3 890зкз9910экз 920акз ЭЮэнА |
||||||
тефрито- |
|
|
|
б95вид |
705эвд |
710энд 725энд |
базалыо- |
|
|
|
825экв |
780эка |
780эк8 775экз |
В09 |
|
|
|
830энд |
835знд |
845энд 875сл.вкв |
|
|
|
|
860зкв |
9I 53H3 930экз 965эк а |
135