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

Кристаллизация стекол осуществлялась в интервале температур 900-1200сС через 50^с выдержкой от 5 минут до 100 часов с пос­ ледующей закалкой.

Минеральный состав образцов определялся по рентгенограм­ мам, а структура изучалась на микроскопе S',М-8 при увеличениях

147-800 раз.

При температурах .выше П00°С кристаллизация стекол проис­ ходит по равновеоной схеме. При температурах от 900 до 1100°С в первую очередь кристаллизуются метастабильные фазы: J3 -двух­ кальциевый силинат и ранкинит с последующим выделением равно­ весного геленита или р -волластонита. Это может быть объяс­ нено сходством атомно-молекулярной структуры метастабильнкх фае и стекла, содержащих в своей основе группу /Si^Of / .

При одинаковых условиях криоталлизации количество нерав­ новесных фаз наибольшее у отекла эвтектического состава и умень­ шается с удалением от эвтек.ики.

Температурная область существования двухкальдиевого сили­ ката невелика: от 900 до 1000°С. Максимальное количество его наблюдается при 900°С. Область существования ранкинита от 900 до ПОО°С при 100 часовой кристаллизации. Геленит выделяется

1У и У /-воллаотони* присутствует в виде игольчатых агрегатов с ве- !врообравным ,параллэльным либо овтчатым расположением игл; в ос-

223

тальных .стеклах - в дендритной форме. Волдастонит в oi-форме выделяется в виде звездчатых кристаллов.

В исследуемых образцах типично эвтектическая структура не наблюдается, Выделение фаз происходит в один прием.

Кристаллизация стекол носит поверхностный характер , пос** кольку зарождение на поверхностях раздела требу'от меньших знер* гетических за т р а т .

Линейная скорость кристаллизации ( л .с .к .) стекол опреде- . лялась по изменению толщины поверхностного кристаллического

ство л .с .к . при некотооих температурах связано о тем, что мы ли­ бо не.дошли до ее понижения, либо это понижение наступило очень

"аккинита возрастает с приближением состава стекла к эвтекти­ ческому, у которого она максимальна.

Л.с.К. стекол может быть олиоана уравнением: С««КЧ

224

С.Т.СНЕлМЕНОВ, Т.А.АБДУБАЛИЕВ, К.Н.ЛИХОВЕЦКАЯ

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ ДИОПСИД-ВОЛЛАСТО- НИТ-КРЕЫНЕЗЕМ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ ОКИСЛОВ И МИНЕРАЛОВ,

Литературные данные об изучении системы диопсид-волластс- кит-кремнезем в неравновесных условиях отсутствуют. Изучение этой системы в неравновесном состоянии представляет не только практический, но и теоретический интерес, поскольку такие ми­ нералы как пироксена, волластонит и кварц входят в состав боль­ шинства основных и кислых горных повод, а волластонит й диоп­ сид также являются основными минеральными фазами при получений стеклокристаллических материалов на основе горных пород и шла­ ков. Кремнезем приводит к образованию устойчивых от'кол, уве­ личивает поле стеклообразования, позволяет получить материалы тонкокристаллической структуры за счет увеличения вязкооти и улучшает выработочные свойства.

Для варки стекол применялись реактивы марки "чда" и еинтетические минералы, диопсид и волластонит, а кремнезем вво­ дился в виде природного горного хрусталя. Стекла варили в силитовой печи в платиновых тиглях при температуре 1А80°С с вы­ держкой 2 чаоа. При установлении областей стеклообразования ис­ ходили из составов хорошо проварившихся при этой температуре

в поле волластонитэ и диопсида обнаруживают незначительную крис­ таллизацию при выработке, Все составы, содержащие 5 и 10 вес.%

кремнезема и лежащие вблизи эвтектики дают прозрачные стекла, Эти данные хорошо согласуются с "эффектом температуры ликвидуоа" Г.Роусова Д / . По Г.Роусону второй окисел не только пони­ жает температуру ликвидуса, но еще может изменять структуру расплава и отруктуру фаз, кристаллизующихся из расплава, спо­ собствуя стеклоооразованню. Наши данные показывают, что это положение Г.Роусона справедливо и для сложных многокомпонент­ ных оистем. Все составы стекол, полученные из синтетических минералов в идентичных условиях, по сравнению со стеклами, вва­

ренными иа чистых окислов, обнаруживают поверхностную кристал­ лизацию в виде тонкой пленки. Для ооотавов, лежащих в поле

226

составов стекол практически сохраняется, поэтому, очевидно, что и степень полимеризации кремнекиолородного каркаоа у них не меняется при изменении соотношения между СаО и MjQ, воллаотоь'итом и диопсидом. Полосы поглощения ?99~7о6 см”^ ооответст» вуют структурным группировкам кремнезема. Б большинстве стекол, полученных из окислов, наличие максимума 1058 см*-1 позволяет предположить первоначальное образование в стекле группировок

SiOj близких к метасиликатным. Ж-спектры отекол, лежащих в поле волластонита и полученных на основе минералов обнаружива­ ют максимумы поглощения 947, 955 см“*, 932 и 645 ом"*, которые свидетельствуют о начавшейся криоталлиеации «'-и/-волластойи- та, а максимумы 1076-1084 см“* указывают на формирование пирок­ сеноподобных группировок. Максимум 1095 см"”* характеризует ко­ лебание 3 i'0 -3 i связей в решетке кремнезема. Эти же отекла, полученные на основе окиолов, показывают максимумы 969-1051ом^

которце указывают на наличие в стекле ассоциативных группировок (JUOj ) Серия стекол, полученных из минералов и лежащих в поле ди­

опсида обнаруживает максимумы в области 1077, 977, 1073 и 1084 см- *, которые указывают на начало кристаллизации дионоида с примесью кремнезема (1177, 1084 , 799, 133 см"*). В эти-: же ооотавах, полученных из окислов, ИК-опектры показывают наличие отекла и участки со структурой кремнезема, макоимумы 780, 805 ом .

Хаким образом, при одинаковых условиях больз гомогенное и устойчивое отекло получается из окиолов, а при варке из ми­ нералов сохраняются структурные мотивы исходных криоталличеоких фаз, что увеличивает кристаллизационную способность таких стекол.

Структурные превращения в стеклах устанавливались по из­ менениям химической устойчивости отекол, полученных из окиолов и минералов. И.В.Суйковокая / 3 / , исследуя влияние на стекла раз­ личных киолот установила, что окорооть разрушения отекол в рас­ творах етих кислот зависит главным образом, ит концентрации во­ дородных ионов в растворе кислоты и структуры стекла.

Устойчивость стекол определялась по потере веса обравца

иколичеству выщелоченных окислов SfOg* СаО, М^О при кипячении

втечение 3-х чаоов, в 100 мл. 1 а раствора соляной ниолоты.

Содержание SlOg в фильтрате определялось фотометрически, а СаО

иобъемным титрованием. Необходимо отметить, что вое сос­

тавы стекол отлиЧаютоя исключительно высокой химической ус чивоотью, потери в веое составляют менее Кислотостойка

228