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: 187
Скачиваний: 0
недефицитных. По данным многих исследований / 1 ,2 ,3 / для полу чения материалов пирокоенэвого состава целесообразно использо вать сырье, содержащее окислы магния и железа. При этом указы
вается на зависимость кристаллизационных |
свойств силикатных |
|
стекол от величины соотношения Т е ^ А 'у О |
/ 4 / . |
В связи с этим, |
в данной работе исследовано влияние количества |
окислов магния |
|
и железа на кристаллизацию стекол, полученных на основе лессо
вой породы с содержанием окислов |
(вес.#): &02 |
- |
58,3; aE20j - |
12,5; СаО - 18,7; КдО - 3,2; R20 |
- 3,4; Ре203 - |
|
3,4; .503- 0,3 . |
Были синтезированы две группы стекол, первая - |
с |
содержанием |
|
UffO - 3,2# и вторая с содержанием Мд0 - 6,4#. Количеотцо окис лов железа в отеклах обеих групп менялось от 3,4# до 18#. Ввод окислов.железа и магам ооуцеотвлялся через пиритные огарки и доломит. В отличие от ранее полученных составов / 5,6 / стекло кристаллических материалов и стекловидных покрытий в настоящей работе легкоплавкие соединения в состав шихт не вводили. Плав ление всех шихт при температуре 1380°С с выдержкой 2 часа поз волило получить гомогенный расплав, хорошо заполняющий метал лически формы при отливке. Отомщенные при температуре 550° С стекла подвергали исследованию.
Данные дифференциального термического анализа стекол^пред ставлены на рис. I . Дифференциальные кривые первой и второй групп стекол в некоторой степени подобны. Однако, нужно отме тить, что увеличение окиси магния до 6,4# в стеклах второй груп пы приводит к некоторому омещению тепловых эффектов в область более низких температур по сравнению со отеклами первой 'груп пы. Значительные экзсэффакты отвечающие объемней кристаллиза ции, соответствуют стеклам с величиной Fe203/;ig0> 2 для пер вой группы и с соотношением Fe^jOj/MgO > I для второй группы. Следует обратить внимание на характерную особенность экзоэф фектов при 760-730°С, которые описываются плавной кривой и имеют значительную величину. Рентгенофазовыг анализом в этих стеклах, тирмообработаиных при температурах 760-730°С обнару жено присутствие пирокоенов ( с( = 2,99; 2,545; 2,51; 1,631 $ ).
Ик-спектры этих отекол (рис. 3 а,б ) показали, что термообработ ка при указанных температурах ведет к упорядочению структурной сет л стекла и проявлению в нем связей, характерных для крис таллизующегося впоследствие пироксена (1081 см""1 и 952 см"1) -
э.и данные ооглаоуртон о результатами рентгенофазового анали-
аа. Появление полосы поглощения 594 ом"1 указывает на наличие
186
магнетита, рентгенографическое |
определение которого |
затруднено. |
Е том случае, когда отношение |
Те^О^/'Л^О становится |
равный трем |
для стекла второй группы ИК-спектроскопия показывает разделение
стекла ;.а д е с составляющих с различным |
содержанием |
-SiO^. |
ха |
||
рактеризующихся полосами поглощения 1063 см~* и |
1022 см |
|
|||
В объемно кристаллизующихся стеклах поело терыоэбработи? |
|||||
рентгенографически установлена (рис.2) |
пироксеновая фаза, |
как |
|||
основная минеральная составляющая (<^ = 3,22; |
2,99; |
2,91; |
2,545; |
||
2,51; 2,30; 2,116; 2,182; 1,74; 1,631; |
1,509 |
1 ). |
Кроме того, |
||
обнаружено присутствие магнетита, идентификация которого затруд нена из-за незначительного его содержания и совпадения дифрак ционных линий по интенсивности и расположи» с линиями пирок сена ( d= 2,99; 2,545; 2,10; 1,606; 1,476 А).
Увеличение соотношения TogOj/UjO ведет к росту интенсив ности-дополнительных экзоэффектов,которым соответствуют узкие
температурные |
интервалы. Как указывают авторы /7 , |
8/ такие |
стоила не дают объемной кристаллизации и поэтому не пригодны |
||
для получения |
ситаллов. Это подтверждается РФа (рис.2), где |
|
с увеличением |
соотношений FOgOj/ligO интенсивность |
дифракцион |
ных максимумов ппрокссновой фазы уменьшается. Исследования по лученных стеклокристаллических материалов с использованием светового и электронного.микроскопов подтвердили результаты рентгенофазового анализа.
Однако, :роые уменьшения количества, кристаллической |
соо- . |
|||
тавляющей, микроскопический анализ показывает |
непрерывное |
из- 0 |
||
менение размеров кристаллических образований в зависимости |
от |
|||
величины соотношения FegOj/MjO, |
что находится |
в |
соответствии |
|
с результатами исследований ряда |
авторов /4 /. |
К |
этому нужно |
|
добавить, что в стеклах первой группы размеры кристаллических образований меняются от I/t до 0 , 3 - 0 , и для них характерна тонкозернистая структура в виде равномерно распределенных то чек, промежутки между которыми заполнены стеклом. Б отличие от этого, в стеклах второй группы кристаллизация неравномерная, крупнокристаллическая и размер частиц меняется от 140у» и до 20-2_/ч при увеличении соотношения I^O j/fijO .
Следует отметить, что стекло второй групп?- с соотношени ем Р^О^/МдО “ I*5 обладает высокой сноростью кристаллизации. Оптимальная выдержка при максимальной температуре кристаллизац
ии;? составляет 7 минут. Образующаяся при втоы структура,пред ставлена плотно распределенными сферо литами , составленными из.от
дельных игольчазых образований диаметром до2/»,промежутки т щ кото рыми заполнены остаточным стеклом. Дальнейшее увеличение оо-
II
Рис. I Кривые ДТА лессовых стекол с различным соотношением геоОуМдО; I - первая группа отвкол, П - втораяггруппа стекол,
tv j
а
188
I
к
Рис. 3. ИК-спектры поглощения леосовых отекол; |
|
а,б - стекла, термообработанные при температу |
|
ре ?60-730°С о соотношением Pe20j/I.!^0 |
= 4 : 3 ; |
в ,г ,д ,е , - стекла после отжига при температуре |
|
550°С о соотношением Fe^Oj/UgO = 1,5; |
2,0; 2,5; |
3 ,0 ., |
|
отношения FegOjAlflO способствует не только уменьшению количест ва и размеров кристаллических образований, но и неравномернос ти структуры, состоящей.из отдельных верен и игольчатых частиц, распределенных в стекле,
ИК-спектры поглощения стекол о увеличением соотношения FegQj/MjjO становятся размытыми, что также овидетельотвует о разукрупнении оетки стекла и ухудшении кристаллизационных свойств (*1йс. 3 в ,г ,д ,е ,) .
По результатам исследований можно сделать следующие выво
ды:
189
I
лессовые стекла с добавками Fe^Oj и МдО кристаллизуются объемно без введения катализаторов, с образованием пироксенов, как основной минеральной фазы;
лессовые стекла с содержанием mfO = 3,2$ при термообра ботке образуют тонкокристаллическую структуру, тотдакак лес совые стекла с содержанием UgO = 6,Д$, кристаллизуются с об разованием структуры типа камонного литья;
увеличение соотношения Fr jO^/MgO в объемно кристаллизу ющихся лессовых стеклах снижает их кристаллизационную способ
ность.
Таким образом, окислы маги;:л и железа оказывают сущест венное влияние на качество и количество структурных новообра зований при кристаллизации лессовых стекол.
Л и т е р а т о р а :
1. С.Т.Сулейманов. |
Стекла и стеклокристаллические |
материалы |
||
из горних пород Казахстана» |
Алма-Ата 1969. |
|
||
2 . Н.М.Павлу-'кин, |
Ц.Н.Гуревич, |
Э.А.Зильберштейн. Влияние до |
||
бавок окиси железа к магнии на каталитическую кристаллиза |
||||
цию стекол в системе СаО - |
At^Oj - |
Se0^. Труды МХТИ им. |
||
Д.Ц.Менделеев, |
вып. 55, 1967, стр. |
86. . |
V. |
|
|
|
|
|
|
3. В.Ф.Вернер. Исследование возможности получения |
стекол и . |
|||
стеклокристаллических материалов на основе шлаков фосфор |
||||
ного производства. Автореферат дисс. на соиск.уч.степ. |
||||
капд.техн.наук, |
А-Ата, 1971. |
|
|
|
4. Н.11 .Павлушкин, Ц.Н.Гуревич, Ю,Е,Рогинская, Л.В.Скопина. Шлакоситаллы пироксенового состава с различным соотноше нием Ре205Д'90. Труды МХТП им. Д.И.Менделеева, вып. 68, 1971, стр. 59.
5. Ц.Н.Чиркин, А.К.Августинин, В.М.Гарифулпн. Сборник Химия и химическая технология, вып. 2, Алма-Ата 1971, стр. 238.
6 . А.А.Балакирев, В.М.Гарифулпн. Стеклокристаллический мате риал на основе лессовых пород о добавками соединений желе за. Тезисы докладов конференции, посвященной 50-ти летию образования СССР, Чимкент 1972.
7. Е.Я.Мухин, Н.Г.Гудкина. Кристаллизация стекол и методы ее предупреждения, Москва I960, стр. 80.
8. В.й.Бухмастов, В.З.Петрова, Т.И.Яцукова. Исследование
1 90
кристаллизационной способности стеклообразных систеи по кривым ДТА. Стеклообразная сиотема и новые стекла на их основе. Материалы совещания, Москва 1971, стр. 188.
Л.Г.ДАВДНОТЙ, Л.А.КУНИНА, Ю.М.КОСТЮНИН.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ СИТАЛЛИЗАЦИ,; КЕЛЕЗОСОДЕРКАЩЕГО ШЛАКОВОГО
СТЕКЛА, ПОЛУЧЕННОГО Н^ОСНОЗЕ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО UJ1A-
Процеос направленной кристаллизации стекла и превраще ние его в стеклокристаллический материал представляет собой сложный комплекс физико-химических явлений. Свойства продук тов кристаллизации стокла определяется его составом, степенью кристаллизации, особенностями структуры и природой выделяю щихся кристаллических фаз / I / . Длп получения железосодержащих отекол и ситаллов различного состава широко используются горные породы, медеплавильные шлаки, золы и т .д . /1 ,2 /.
При термообработке стекол, полученных на основе медепла вильных шлаков, независимо от исходного состава и вида ката литических добавок при кристаллизации образуются магнетит,геденбергит и анортит /1 ,3 ,4 /.
В настоящей работе изучалась возможность получения шлакооиталла о кристаллической фазой в виде пироксена-диопоида,
обогащенного железистой |
составляющей. |
|
|
|||
В качестве объекта для исследования |
явилось |
стекло 50 С |
||||
состава |
SiO^ - Pe20j - |
А ^ з |
- |
СаО - I.'.g0 |
- РеО, |
содержащее |
50 в .ч . |
медеплавильного |
шлака |
и |
около 25 |
вес.?! окислов желе |
|
за. Стекло варилось при 145о;С с выдержкой в течение 2 часов.
Образцы |
отекла нагревались в силитовой печи со |
скоростью 240°С |
|||
в |
час в |
температурном интервале 650° - П50°С |
и |
выдерживались |
|
в |
течение 2 чаоов. Через каждые 50°С образец |
извлекался |
из |
||
печи и охлаждался на воздухе. Рентгенофазовый анализ проводил ся на дифрактометре УРС-50П о железным антикатодом. Электронномикроокопичеокир снимки делались с образцов, протравленных в течение 2 оек. в 2£ растворе НГ, методом платино-углеродной реплики.
Исходное стекло, отожженное при 600°С в течение I часа, имеет небольшое количество неоднородностей размером 0,01 - 0,05 мк. После термичеокой обработке при 650°С размеры неод нородностей становятся около 0,05 мк и они равномерно распре деляются во воем объеме образца. Рентгенофазовый анализ не
191
