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: 233

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис.I. Положение точек составов на диаграмыо состояния

I-F3; 2-ДЗ; 3-Е2; 4-Д2; 5 -И ; 6-Д1; 7-К2; 8-4(3; 9 -Я ; I0-A2; И-АЗ; 12-АД; I3-A5; I4-A6.

•MI

* Щ

*М1 *Мм

Рис.З. Структурная схема диопсида по /5 / .

406

cry

сг>

с\>

CS3

оО

«*

vO

so

О

сч<

Й

£>

со

и->

SO

‘•О

 

4 l

сч

CNJ csi

cvi

Ся

 

c i

***

43

'З-

 

 

Ovj С\ C\j

CNi C\l c\j

f l i

30 s^jpai.

Рис. 2. Фрагменты рентгенограмм продуктов кристал­ лизации (скорость сканирования I град/мин.

4 0 7


сп малая величина ионного радиуса АГ^+(0.57 2) по сравнению с радиусом двух и трехвалентного железа (0.67; 0.8 А).

Визученной серии составов по мере увеличения содержа­ ния CaA^Si Og происходит не только снижение величин мекплоскостнцх расстояний основных дифракционных максимумов (2,43 и 2,51 А для состава д-6 против 2,51 и 2,56 А для A -I), но к некоторое сближение их положений, что также свидетельствует об уплотнении структуры твердого раствора.

Внаших составах в подтверждение образования твердых растворов говорят результаты микроскопических определений. Вы­

делившиеся фазы моноиинеральны, показатели светопреломления соответствуют следующим величинам;

A-I /^=1.662-1.667; А-2 =1.698*0.0015; л /р =1.677*0.015;

/v£-/v£ =0,021; А—3,

=1.708*0.001; л =1.685;

—А'р =0.024.

Одним из структурочувствительных свойств материала яв­ ляется его химическая устойчивость. Для образцов I серии опре­ делена устойчивость по отношению к IICI (определения произво­ дились в массивных образцах). Результаты определений иллюст­ рирует кривая потерь в весе на рис. 4.

вии в HCI.

Характер кривой потерь в весе поназывает аддитивное изменение свойств у составов вплоть до 15# CaAI2S<0g. При кон-

408

центрации в 20$ мономинералыюсть состава нарушается, что на­ ходит своа отражение в резкой изменении характера кривой.

Танин образом, рентгенографический анализ может быть положен в основу определения состава пирокоеновых твердых раст­ воров.

нироксоновые твердые растворы алшинатного состава, в условиях кристаллизации, отвечающей технологии производства стеклокристаллических материалов, устойчивы в пределах кон­ центраций CaALjSi G6 в диопсиде до 15 воо.$.

 

 

 

Л и т е р а т у р а :

 

 

1.

Ю.Д.Хручинкн. ДАН СССР, T.JBI,

№2, стр.405»

 

2. Г.А.Рашин. Б сб. "Производство

и исследование

стекла и си­

 

ликатных материалов". Ярославль, 1973, вал* 3.

 

3.

Н.А.Торопов, В.С.Хотиыченко, ДАН СССР, т.166,

й 5.

4. У.А.Дир,

Д.Зусман, Р.А.Ха^и. Породообразующие

минералы,

5.

т .2, изд.

Мир,

Москва, 1965.

 

 

 

ЛЯ, САолА,

A ppic/ndn J lin s to A , Sa. J)mee.

Spec. Pap 2 ,

 

. a - 50, /9 6 9

 

 

 

 

 

С.Т.СУЛЙлВШЬ, Г.to.ОРЛОВА, В.Ф.ШННР,

 

 

T.K.HULMK,.. Т.А.АБДУЬАДШ

 

 

 

к лзхдкиаиг «р ш та ж за ц ж

фосфорных

шлансб

Фосфорные шлаки при значительном колебании Р2С5 (от до­ лей до нескольких процентов) всегда содержат от 2 до 3$ фтора. Поэтому процессы кристаллизации шлаковых расплавов осложнены их совместным нахождением, и, как было показано нами ранее

/ I / фосфорный ангидрид нейтрализует инициирующее действие фтора.

Анализ серии цдакод чимкентского фосфорного завода

показал, что выделение

самостоятельных фтор- и фосфорсодержа­

щих кристаллических фаз

определяется

не

только

содерканрэм

Р205 и Р, но и их соотношением.

 

 

 

Т ак,'в шлаках при содержании PgGg более

0,9$ (до 3,4)

'образуется фторапатит (Са^РР^О;^) и

силикокарноти® (Са^Р^’О^р).

В тех же составах, где

содержание Р2%

нев9ЛИК0 (Д° 0,9$)

таких ооединений не обнаружено. Что же касается самостоятельных фторсодержащих фаз, то их выделение тесно связано о содержа­ нием фосфорного ангидрида. Фтор, входящий в шлаковый расплав,



при значительном содержании Р20^ (более 0 t9%) только в очень ' незначительном количестве может войти в фосфорсодержащую фазу, такую, как фторапаткт. Елани с высокий содержанием фосфорного ангидрида содержат много остаточного отекла. Других фторсодоркацих соединений в этой системе при кристаллизации но обнару­

жено, т .е . основная

масса фтора входит в состав стекла.

 

Составы с низким содержанием Р^О^ (менее 0,9;ч) характе­

ризуются лучшими кристаллизационным» свойствами,

количество

остаточного стекла е

них на велико и фтор идет на

образование

самостоятельного минерала куспидина (Ca^'^OyFg),

 

 

Таким образом,

поведение

и характер распределения

фтора

е шлаковом расплаве

определяется

содержанием фосфорного ангидри­

да. Это обстоятельство

я послужило поводом к изучению синтети­

ческих составов, близких натуральному шлаковому.

 

 

Изучена серия

стекол, в

которых содержание

меня­

лось от 0 до ■!%, а Г -

от 0 до Ъ%.

 

 

ИК-слектроскопический анализ (раеЛ ) выявил следующее!

для стекла*без добавок характерно положение основного максиму­ ма поглощения в области валентных колебаний &£-0 связей (995 см"'1), близкой верхней границе колебаний изолированных SiO^ - тетраэдров. Это может свидетельствовать о том, что структура стекла образована §ьО^-тетраэдраыи, у которых, по крайней мере, три атома кислорода являются неыостиковыми. Небольшое плечо при 863 си“ * у этой полосы поглощения обус­ ловлено, очевидно, колебанием коротких цепей из тетраэдров /2 /, а высокочастотные максимумы 1215-П 82-Ш 0 сы"1 отвеча­

ют колебаниям в стекле небольшого количества практически нена­ рушенных $ £ - 0- $ С связей;.

При кристаллизации стекла, не содержащего фтора и фос­ фора (IS I ) , как и следовало ожидать; сановной минеральной фа­ зой является анерманит, т .е . минерал,в основа структуры кото­ рого лежат изоморфные группы / aY ^ / " ’6. В этом усматривается прямая связь между структурами исходного стекла и кристалли­

ческой фазы.

 

,

Анерманитовый ооотав имеют и закристаллизованные стен­

да, содержащие раздельно добавки фтора

и фосфора, и стекла о

комплексной добавкой; но явным избытком фтора по отношению

н фосфорному ангидриду. При увеличении

содержания Р205 до

отношения Р2°5

* V 2 а более, основной фазой становится

водлаотонит и одновременно выделяется

самостоятельный фосфор-

AI0


70

 

$ |

ik lo y p * 3% f)

(СО

 

90

 

во

/2fo,25£P(3%F)

 

70

 

60

wdihr/.p)

50

 

to

 

30

 

(во

{t%F+0,5%P)

90

3

U%F*W%f)

(so

8 ( П Р )

90

tflW k P )

eo

2 ( П Р ) I*

 

so

*0

66

Рио. I. ШС-спентры модельных стекол ооотава фосфорных шлаков.

I Л10а

ный минерал - апатит. Е стекла, содержащем только фтор, отмече­ но выделение некоторого количества флюорита, а при комплексной добавке, в случае избытка фтора, кристаллизуется куспидин.

ИК-пнализ показал, что введение в состав стекол раздель­ но I ъос.% фтора или фосфора (,:й2, йб) вызывает практически одинаковое изменение в спектрах по сравнению с чистым исходным стеклом (рис.1). Появляется дополнительное поглощение при 959 см"*. 3 стекле й 2 такое поглощение может быть вызвано колебаниями £<■' -и связей, образующихся в результате деполиме­

ризации фтором групп j i - 0 - S c , в в стекле /2 6 максимум 959 сы"*, очевидно, отвечает колебаниям бС-С-Р связей /3 /, количество которых увеличивается по мере роста фосфорного ангидрида (стекла й 4 и Ш б).

Совместное введение фтора и фосфорного ангидрида (стек­ ло й 8) вызывает усиление апкрогетерогеккости стекла (макси­ мум 959 си"* смещается к 948 см=*). Увеличение содержания фосфорного ангидрида в комплексной добавке до 0,5% (стекло й 9) ведет к поьышокпю однородности за счет встраивания групп РО^ в кремне кислородную сетку стекла, о чем можно судить по

характеру первой основной полосы поглощения в Уласти валент­ ных колебаний SC-О связей. При равном содержании фтора а фос­ фора (стекло й 10), а также при содержании фтора, большем

•чем фосфора, наблюдается резкая полимеризация S t -0 связей, что выражается в смещении, основного, максимума поглощения от 995 см"* к 1029 см"*. Положение этого максимума и близкие ин­

тенсивности максимумов 513-483 свидетельствуют о подобии струк­ тур стекол с комплексной добавкой структуре стекол метасиликатисго состава. Следует также отметить, что комплексная до­ бавка ведет к исчезновению областей с практически ненарушен­ ными &4- 0- i t связями к in меняет характер микрогетерогенкости стекла. Параллельно с исчезновением высококремнеземистых участков структуры появляется дуплет полос поглощения в облас­ ти 800770 cu=i характерных для колебаний шестичленных крем­

не кислородных колец /4 /. Колебания цепей им J

тетраэдров

сменяются колебаниями полимеризованных областей

(максимумы

959-970 см"1) .

Наблюдаемое незначительное смещение основного максиму­ ма от 1029 до 1022 см"* может свидетельствовать о сохранении деполиыеризующего действия избыточного фтора. ' •

Таким образом, при совместном нахождении фтора и фосфора,