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: 172
Скачиваний: 0
2 . И.И.Китайгородский, Р.Я.Ходаковская, МЛ.Беус. Исследование влияния двуокиси титана на ситаллизагию стекла в системе Si02AlgOj - Mj^O. Тр.МХТИ им.Д.И.Менделеева,вып. 1,1966.
3. Н.М.Павлушкин, З.В.Киткевич, Ю.В.Колесов, С.В.Петров. Кристаллизация шлаковых стекол. Титансодержащие стекла. Изв.АН СССР, Неорган.материалы, 3, X» 4, 1967.
4. Н.М.Павлушкин, З.В.Киткевич, С.И.Колесов, С.В.Петров. Кристаллизация шлаковых фосфор- и титаисодеркащих стекол. Изв. АН СССР, Неорган.матерналы, 3, №5, 1967.
5. Н.М.Павлушкин, Б.Г.Варшал, А.М.Гельбергер, С.Д.Ожиганова. Минералообразование в процессе кристаллизации стекол в сис теме МпО —AlgO^ —^ i02 —Ti02 и М^О —CaO —AI203 —SiOg — Ti02. 06. "Экспериментальное исследование минералообразования", "Наука",1968.
6. Н.М.Павлушкин, Р.Я.Ходаковская, 0 ликвации в процессе ситадлизации стекла в системе М^О - А1203 - Si02 - ТV02 .
Изв.АН СССР, Неорганич.материалы, 7, №5, 1971.
7.С.Т.Сулейменов. Стекло и стеклокристаллические материалы из горных пород Казахстана. Изд-во "Наука", Алма-Ата,1969.
8. Н.М.Павлушкин, Д.Н.ЗДевич, М.М.Бейрит. Влияние добавки дву окиси титана на кристаллизацию стекол на основе базальта. Сб."Кристаллизация окисных расплавов и свойства литых изде лий", Киев, 1972.
9. С.Т.Сулейменов, Н.М.Павлушкин, М.Ш.Шарафиев, Т.Д.Нурбеков, Т.А.Абдувалиев. Некоторые свойства стекол, полученных на ос нове тефрито-базальтов юга Казахстана. Сб."Стеклообоазные системы и новые стекла на их основе", М., 1971.
М.Д.ЩЕГЛОВА, С.И.МАКСИМОВИЧ, Ж.И.РОЖДЕСТВЕНСКАЯ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Б03М0-ЛЫХ ПРОДУКТОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИЙ В СИСТЕМЕ ШЛАК-ПЕСОК-КАОЛИН.
В настоящее время метод термодинамического анализа находит вое большее практическое применение в связи с синтезом стекло- х'чсталлических материалов / 1 ,2/ .
^пользование указанного метода в комплексе с другими мето дами (напвимер, физико-химическими) /3 / позволит решить ряд проблем по синтезу материалов о заранее заданными свойствами..
Нами рассчитывалось изменение изобарно-изотермического по тенциала (дХт> возможных продуктов кристаллизации стекол на основе мартеновского шлака. Составы стекол выбирали, исходя
из |
условий устойчивого стеклообразования (в соотве.ствии |
с |
||
данными Аппена, |
Стевелса /4 ,5 /) , с содержанием шлака от |
50 до |
||
60 |
вес.%. |
|
|
|
|
Расчет Л 2 Т |
вели по |
методике, предложенной в работах |
|
/6 ,1 ,2 /. Исходные данные |
для термодинамических расчетов |
приве |
||
дены в табл.1 . |
|
Химические составы исследуемых стекол пересчитывались на |
|
три основные компонента - CaO, Mjj0,Si02 |
и приводились к I мо |
лю (табл.2). Расчет дX" проводили при температурах, соответст |
|
вующих температурам кристаллизации стекол |
1125, 1173, 1223°К. |
Для кавдого состава рассматривалось несколько возможных |
|
реакций образования |
двойных и тройных соединений /1 0 /. |
Значе |
||
ния Д ^ т |
основных реакций в |
системе Ca0-M/ip-Si02 приведены |
||
в табл.З, |
расчетные |
величины |
Д / J возможных продуктов |
кристал |
лизации шлаковых стекол, в зависимости от температуры термооб-
работки, - в табл.4. |
|
|
|
|
Таблица I |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Исходные данные для |
термодинамических расчетов по /6 ,7 ,8 / |
||||||||||
Формулы соеди |
1 |
“ дН29§, |
! “^ 2 9 8 |
! |
Ср |
4 т ... |
|
ГИнте'бвал |
|||
|
!тур, |
||||||||||
’ { |
а |
в.н Я с.И Г * |
|||||||||
нений |
! |
ккал |
! |
ккал |
|||||||
|
! |
моль |
! |
моль |
! |
|
|
| |
|
| °К |
|
$102 |
|
215,48 |
|
202,83 |
13,38 |
3,86 |
- |
3,45 |
298-2000 |
||
мао |
|
143,84 |
|
136,13 |
10,1Я 1,74 |
- |
1,48 |
298-2100 |
|||
СаО |
|
151,9 |
|
144,4 |
11,67 |
1,08 |
- |
1,56 |
298-1800 |
||
Мао.si О2 |
|
370,25 |
|
349,48 |
24,55 |
4,74 |
- |
6,23 |
298-1600 |
||
^ С&О* 0^ |
|
390,95 |
|
370,55 |
26,64 |
3,60 |
- |
6,52 |
298-1450 |
||
^2CaO.Si02 |
|
551,74 |
|
524,19 |
36,25 |
8,83 |
- |
7,24 |
298-1200 |
||
ЗСаО. S' 02 |
|
700,45 |
|
665,47 |
49,85 |
8,62 |
-10,15 |
298-1800 |
|||
ЗСа0.2 Si02 |
|
914,04 |
|
864,12 |
64,0 |
9,05 |
-16,6 |
- |
|||
Ca0.Mjtp.2£'02 |
|
766,3 |
|
725,2 |
52,87 7,84 - 15,74 298-1600 |
||||||
СаОЛ.ЦО. 0^ |
|
540,95 |
|
512,85 |
34,54 |
9,21 |
- |
6,81 |
298-1600 |
||
2Са0.Мд0.2 &02 926,80 |
|
878,3 |
47,75 |
31£0 |
- |
-.,06 |
- |
||||
ЗСа0.14^0.2 &,02 |
|
1091,85 |
1037,52 |
72,97 |
1196 |
-14,44 |
298-1615 |
||||
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
|
Состав |
шлаковых стеков |
|
|
||
Номер сос |
1 |
t |
Содержание окислов, мол. |
|||
!Содержание шлака! |
|
доли |
|
|
||
тава |
!в шихте, вес.% ! |
Si О2 |
т-------------- Т------------------- |
|||
|
! |
1 |
i СаО |
1 |
|ф ) |
|
|
1 |
I |
|
I |
|
|
I |
50 |
|
0,6599 |
0,2145 |
|
0,1256 |
2 |
55 |
|
0,6220 |
0,2384 |
|
0,1396 |
3 |
60 |
|
0,5833 |
0,2627 |
|
0,1540 |
Как видно из табл.4, |
количество реакций для каждого сос |
|||||
тава стекла |
принималось |
одинаковый и составляло |
8; |
при этой |
||
качественный состав продуктов аналогичных реакций оставался неизменным. Предпочтительность образования того или иного сое
динения |
определялась |
по величинам |
а 1°г |
, рассчитанным по |
||
уравнениям реакций, |
т .к . |
основной вклад в |
суммарную величину |
|||
д Zy |
реакции вносят |
тройные |
или двойные соединения |
|||
(анализ |
данных табл.З и 4). |
|
|
|||
Изменение |
д 2 ^ |
приведенных реакций в температурном ин |
||||
тервале |
П23-1223°К |
несущественно. |
|
|||
Из данных |
табл.4 |
следует, что |
наиболее |
вероятно для всех |
||
составов стекол, образование в первую очередь диопсида, т .к .
абсолютные величины—л ZT |
реакций образования |
диопсида |
лля |
|
исследуемых составов стекол равны: 6,706; 7,457 |
и 8,208 |
|
||
ккал/моль, т .е . |
больше, чем соответствующие зн а ч е н и я -д 2 г |
|||
других соединений (волластонита, монтичеллита и т .л .’>. |
|
|||
По данным петрографического анализа выделяющиеся кристал |
||||
лы представляют |
собой сферолиты, имеющие размер |
0,22-0,65 |
мм. |
|
Рентгенофазовым анализом установлено, что основной крис таллической фазой продуктов кристаллизации стекол является диопоидоподобная (мекплоскостные расстояния - 3,22; 2,98-2,99; 2,95; 2,89; 2,55; 2,50-2,52; 2,29; 2,19; 2,12-2,13; 2,01-2,03; 1,74; 1,62-1,65; 1,50-1,53; 1,40-1,41; 1,32-1,33 Я), что под тверждает результаты расчетного метода.
Таким образом, использование метода термодинамического анализа позволяет расчетным путем определить образованиетех ид* иных кристаллических соединений при термообработке шлако вых стекол.
Установлено также, что с увеличением шлака в шихтах абсо лютные значения - Д& всех соединений возрастают,
144
Таблица 3 . Значения изобарно-изотермического потенциала основных реакций в системе
СаО - М^О - £<02
Реакции
I
С + М+ 2S = СМ^
2С + М+ 2$ = С2 ^ 2
С + М+ $ = СМ£
5С + U + 2S = C3MS2
С + £ = CS
ЗС + 23 = С3 |
$2 |
*
|
< |
о |
-*=•* |
|
|
и |
Г |
|
2 |
-42695-4,26Т е^Т+1,55 • Ю"3! 2 + 2,9 • Ю^Г^+Зг,93Т
-43037+12,53TUТ-9,99 • ИГ3! 2 -
3,45 |
• |
IO V 1 |
- 80.IIT |
|
- 29079+0,69Т k |
Т-1,265 |
• ю -3 ! 2 - |
||
0,83 |
• |
Ю ^ -З .Э Э б Т . |
||
- 6208I-I.02T 1*- Т+0,37 |
• Ю-3 !2 + |
|||
0,69 |
• |
I o V 1 |
+ 3,41Т |
|
- 2449I-1,59Т k- Т+0,74 |
• 10"3Т2 + |
|||
0,755 |
• |
Ю5! - 1 |
+ II.92T |
|
- 29644-2,23Т«*.Т+0,955 • Ю-3 ! 2 +
2,51 • iq V 1
\-й Х тпри |
различных температурах “ |
||||
1 |
И23°К |
. |
ккал/моль |
|
|
I |
1173° К |
! |
1223° К |
||
! |
3 |
1 |
4 |
! |
5 |
|
37,31 |
|
37,23 |
|
37,16 |
|
47,19 |
|
47,29 |
|
47,43 |
|
29,77 |
|
29,83 |
|
29,89 |
|
65,76 |
|
65,96 |
|
6о ,1б |
|
22,72 |
|
22,69 |
|
22,66 |
|
18,51 |
|
18,10 |
|
17,68 |
|
I |
|
! |
|
|
2 |
|
|
! |
3 |
! |
4 |
! |
5 |
ЗС + S |
= С3 |
$ |
- |
30450-1 ,46Т 6л |
Т-0,76 |
• |
+ |
|
30,71 |
|
30,85 |
|
30,99 |
|
|
|
|
|
1,01 |
• IO V 1 |
+ I0.78T |
|
|
*4 |
|
|
|
|
|
2С + 5 |
= С2 £ |
- |
32669+0,47Т ^ |
Т-1,40 |
• Ю-3Т2 + |
|
33,26 |
|
33,34 |
|
33,44 |
|||
|
|
|
|
0,335 |
• IO^T-1 |
- 2.27Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
к + $ |
= |
- |
- П623-0,99Т |
Т+0,43 |
• Ю'"3Т2 + |
|
9,267 |
|
9,193 |
|
9,114 |
|||
£ |
|
|
|
0,65 |
• I o V 1 |
- R.474T |
|
|
|
|
|
|
|
|
Принятн. сокращения: £ - SiO ^j С - CaO; М - М«0.
|
Зависимость A Z* продуктов кристаллизации илаковшс |
|
Таблица |
4. |
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
стекол от состава и температуры |
|
|
|
|
|
|
Реакции |
I |
Продукты реакции |
| |
- a z ; , |
ккал/иоль |
|
|
|
! |
|
|
||||||
|
! |
|
j_II23°K |
| |
II73°K |
I |
1223°* |
|
|
; |
|
||||||
I |
! |
2 |
! |
3 |
1 |
4 |
! |
5 |
|
0,I256CeS2+0/B89CS +0,31983 |
6,706 |
6,677 |
6,681 |
|
0, 10725С^11?2+0Д8351$ +0,427053 |
5,308 |
5,320 |
5,339 |
|
0,1256СИ5гО,088903+0,4454$ |
5,683 |
5,682 |
5,675 |
0*65993 +0,21450 + |
0,071503^+0,0541115+0,46283 |
5,III |
5,116 |
5,120 |
0,125611 |
0,214505+0,1256515+0,31985 |
6,374 |
6,384 |
6,392 |
|
||||
|
0,0715Сз$+0,1256MS+0,4628S |
3,367 |
3,369 |
3,370 |
|
0 ,ID725C2S+0,1256MS+0,427053 |
4,735 |
4,736 |
4,737 |
|
0,07I5C3S2+0,1256MS+0,39D5 |
2,505 |
2,467 |
2,428 |
|
0,1396CM $2 +0,096805+0,244S |
7,457 |
7,435 |
7,428 |
|
0,1192C2M52+0,0204MS+0,3632$ |
5,747 |
5,873 |
5,893 |
|
0 ,1396CM5+0,0988С5+0,3836S |
6,312 |
6,310 |
6,307 |
