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

Реитгенофазовый. анализ продуктов кристаллизации стокол, вы­ полненный на высокотемпературном дифрактометре при температурах основных экзоэффехтоЕ в района 900°С с выдерхкой 15 минут при каждой температура показал, что для стекол, сваренных при I3G0-I350°C (габбро-норито5ые стекла) и 1Д50°С (тефрито-базаль- товов отекло) основными кристаллическим фазами яблг.втся моно­ клинный пироксен, оливин и основной плагиоклаз; отмечаются также рефлексы магнетита, а выше указанных температур как в том, так и в другом случае - а.ортит (рыо.2).

ИК-спектры тефрито-базальтовых стекол (рис.1а) подобны ИК-спектрам габбро-норлтовых стекол» но степень связанности кремнекислородных тетраэдров во всех наблюдаемых кремнекислородных группировках (кроме кольцевых) более высока,.. Это сви­ детельствует о том, что расстояние Si-О в кремнекислородных группировках тефрнтобазальтозого стекла меньше, чем в таковых габбро-норитового стекла.

Наблюдаемое различие в спектрах этих стекол можно овязать лишь с минералогическим составом исходного оырья, поскольку незначительные различия в содержании соответственных окислов в обеих городах Сем.таблицу 2 ), согласно /7 ,8 ,9 / не должны отразиться на структуре стекол.

Повышение теыпературы получения расплава, несмотря на уменьшение времени выдержки, приводит к снижению никрогетерогенностн стекла, не что указывает исчезновение максимумов 760, 730 сы“*{ 916, 955 ом"1 и 1058, 1078 ом” 1, сопровождаемое уве­ личением интенсивности основного максимума в районе 1000 см .

Таким образом,проведенные исследования покавали, что струк­ тура изученных стекол при температурах незначительно превышаю­ щих ликвмдуоную, определяется минералогическим составом исход­ ного оырья. Повышение темпеоатуры вески вызывает как усиление процессов диффузии, приводящих к разрушению высококремнеэемиотых областей, так и, в меньшей степени, продолжение полимери­ зации кремнекколородных тетраэдров.

"Структурирование" расплавов может быть произведено при температурах, превышающих ликвидус не более чем на 200°С для эффузивных пород и не более чем на 100°С для интрузивных. Сле­ довательно, при определении режимов получения петрургичеоких расплавов определяющую роль играет минералогический ооотав

походного сырья.

136

б - габбро-норитовых.

Р к о .2 . Рентгенограммы стеко в , а - хефрь.о-баааяьтовых; б - габбро-норктовых.

137

Ли т е р а т у р а .

1. Л.АЛунина. "Автореферат докторской диссертации", Минск, 1968.

2. А.С.Лисененков, "Автореферат кандидатской диооертаци ",Л, 1971.

3. О.А.Еоин, П.В.Геяьд. "физичеокая химия пирометаллургичеоких процессов", ч .П , Металлургия, 1966 г.

‘4 . С.Т.Сулейманов, Т.А.Абдувалиев, М.Ш.Шарафиев, Л.Г.Тропина. с "Стекло и керамика", fe 4, 1966 г .

5. З.С.Амирханов. "Автореферат кандидатской диссертации", А-А, 1972.

6 . Н.А.Фдоринская. "Инфракрасные спектры щелочных силикатов", Л , "Химия", 1970.

7. В.А.Колесова, "Неорганические материалы” , т .П , №8, 1966, отр. 1497.

8. В.А.Колесова, "Стеклообоаэное состояние стекла", М-Л, 1965, отр.219-221.

9. Н.М.Бобкова,Л.С.Тиковка, "Стекло, оиталлы и силикатные материалы”, В.Т.,М, "Выиэйшая шнола", 1970, стр .12-19.

А.М.БАТАНОВА, Л.С.БОЗАДЖИЕВ

ВЛИЯНИЕ ТИТАНА НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ РАСПЛАВОВ И СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ БАЗАЛЬТОВ.

Как показали исследования ряда авторов /1 -6 /, двуокись титана является универсальной каталитической добавкой при ситаллизации стекол различных соотавов. Подобную роль Ti02 монет выполнять,очевидно, также при получении отеклокриоталлических материалов на основе пород /петроситаллов/ /7 -9 /.

Авторами проведено экспериментальное исследование по изу­ чению влияния титана на кристаллизацию раоплавов и стекол на основе базальта из о.В.Вода /Болгария/. Т‘02 вводидов в расп­ лавы в количествах: 1,2,3,4,5,10,15,20,25,30 вес.% /сверх 100%/. Кристаллизация проводилаоь по двум типам режимов: I / при ох­ лаждении раоплавов "вверху" в интервале 1450>900°С оо окороотью ,50® в чао и 2/ при нагревании стекол "снизу" в интервале от 600 до И00°С о той же окороотью. Походный расплав на основе

138

Минеральный состав захристаялиаованнмх титансодеожаадх расплавов на основании результатов оятичесхого, р ен тгеи о гр а- фичеокого и до. исследований приведен в табл.1. Закристаллизо­ ванные базальтовые расплава о содержанием Ti02 до 7 вео.£ /соотавы I - 1/5/ состоят,в основном, из дендритов моноклинно­ го пироксена, который окрашен в светлозеденнй и 8вленохорпяевый дзет. При более высоком содержании титана количество аироксена резко уменьшается, при этом он имеет только звлежожо- ричневую окраску. Магнетит встречается в виде дендохтои мм точечных кристаллов о квадратным сечением и ыаысииажыпм р а » - мером зерен до 0,04 ми.

х- Анализ выполнен в спектро-химической лаборатории Геоло­ гического факультета МГУ, Аналитик M.Q.Юкина.

хх- Условные обозначения: Рх -пироксен, Ut -магнетит, ?«в - псевдобрукит, &I - стекло. Знаменателе в номере состава соответствует количеству добавки Ti02 в вео./&.

139

Установлено, что с добавлением Ti02 до 4-5 вес.% магнетит вамещается титансодержащей окисной фавой более светлосерого цвета, чем магнетит.При более высоком содержании титана появ­ ляется самостоятельная титансодержащая фаза - псевдобрукит.

С увеличением содержания Ti02 количество магнетита умень­

игольчатых кристаллов с размерами до 0,1 х 5,0 нм, или в виде нитевидных и ленточных образований с размерами до 0,01 х 6, 0мм. С повышением содержания T i02 количество псевдобрукита увеличив*»- ется. Псевдобрукит из образца 1/10 по результатам микрорентге-

заметного влияния на структуру образцов, она остается дендритовой. В присутствии от 4-5 до 7 вес.# Ti02 формируются метельча­ тые или паральлельные структуры из нитевидных и ленточных об­ разований псевдобрукита, в основной массе присутствуют пиро­ ксен и магнетит. При более высоком содержании титана образуют­ ся порфировые структуры, в которых вкрапления представлены псевдобрукитоы, а основная масса -дендоитами пироксена в стекле.

Влияние ТЮ2 на кристаллизацию базальтовых стекол просле­ жено на тех же составах. Стекла получали закалкой расплавов на воздухе при выливании их из тигля на металлическую плиту.

следование, оказались частично закристаллизованными. Терми­

890°С, соответствующий температуре максимальной скорости об­ разования кристаллических фаз. Небольшой экзотермический эф­ фект при 740°С, характерный лишь для первых двух проб, свя­ зан, очевидно, о коисталлизацией магнетита. С увеличением со­ держания TIOg кристаллизационная способность стекол уменьша­ ется. Этот неожиданный эффект связан,очевидно, о частичной кристаллизацией отекод, содержащих Ti02 выше 7 вео.#, в про-

140

цессе охлаждения. Интервал плавления стекол, определявшийся на установке бесконтактной термографии, колеблется в пределах 1045 - 1215°С. Оптические исследования показали, что закрис­ таллизованные титансодержащие базальтовые стекла имеют крипто­ кристаллическую структуру. Исключением являются пробы 1/25 и 1/30, в которых наблюдаются метельчатые образования пироксена и псевдобрукита. Дифрактометрический анализ полученных стекло­ кристаллических материалов показал наличие в них пироксена и магнетита, а в образцах о более высоким содержанием титана кристаллизуется также псевдобрукит» Количество псевдобрукита с повышением содержания Ti02 увеличивается, магнетита уменьшает­

ся, что следует из сопоставления интенсивностей главных дифрак­ ционных максимумов псевдобрукита ( ^g) и магнетита ( 3 2 53)* С помощью электронного микроскопа установлено, что при содер­ жании до 7 вео.% Ti02 в закристаллизованных базальтовых стек­ лах максимальные размеоы кристаллических фаз не превышают 0 . 001 - 0,002. мм. Полученные отеклокристаллические материалы

•характеризуются зысокой степенью кристалличности и однородной мелкозернистой структурой. С повышением содержания Т(02 свыше 7% в стеклах наблюдается значительное увеличение размеров кристаллических фаз и формирование порфировых структур.

R результате проведенных исследований по влиянию Ti02 на кристаллизацию'расплавов и стекол на основе базальтовых пород Болгарии установлено, что при кристаллизации базальтовых рас­ плавов (кристаллизация "сверху") ТЮ2 не оказывает заметного влияния на минеральный состав и структуру закристаллизованных образцов при содержании его до 4-5 вес.%. В этом случае титан, очевидно,распределяется между сосуществующими пироксеном и магнетитом. Наличие в расплаве Ti02 свыше этого количества о петрургической точки зрения является нежелательным, так как приводит к выделению самостоятельной титансодержащей фазы псевдобрукита и формированию параллельных иди порфировых структур. При кристаллизации базальтовых стекол (кристаллиза­ ция "снизу") возможно использование TiO;» в количестве до

7 вео.% как катализатора для получения стеклокристаллических материалов (петроситаллов).

Ли т е р а т у р а .

1. Л.А.Лунина, ВЛ.Шарай. Кристаллизация стекла состава S;02А12 03- ?е2 03 - СаО - Mjtp, стимулированного Т102 .

Вести.АН БССР, сер.хим.наук, й I , 1967.

1 4 1