2.3 Қос оксиді жүйесінің күй диаграммасы
Қос диаграмма күйі - жүйенің балқу температурасының оның құрамына тәуелділігіне, химиялық қосылыстарға , берілген құрамдағы балқыған қожды салқындатқандағы кристализацияның жүруіне және т.б. түсінік береді.
FeO – SiO2 жүйесі
FeO – SiO 2 жүйесінің диаграммасы әлденеше рет зерттелді, бірақ ,темірлі силикаттарды зерттегенде кездесетін экспериметтік қиындықтарды ескере отырып ,бір-біріне сәйкес келмейтін әттүрлі бақылаулардың қорытындысы , және бұл бақылаулардың жеткіліксіз дәлдігі , бұл жүйені әлі күнге дейін толық зерттелмеген деп ойлауға себеп тудырады. Бұл жүйеде екі химиялық қосылыс бары орнатылған - ортосиликат темірі 2FeO*SiO2 (FeSiO2) – фаялит, табиғатта кездесетін минералдармен құрамы ұқсас , және металосиликат FeO*SiO 2 (FeSiO 3) , табиғатта қос тұз ( Mg , Ca, Fe) түрінде ұшырасады – пиросекен немесе фаялитті және кремнеземді қышқыл қождарында құрылуы мүмкін :
2FeO*SiO 2 + SiO2 = 2(FeO * SiO2 ).
Сурет 15. FeO – SiO 2 жүйесінің диаграммасы
FeO балқу температурасы - 1370 о С , фаялиттікі – 1240 о С. Ең жеңіл эфтетика (1130 о С балқиды) бисиликатпен және моносиликатпен құрылады және құрамында SiO 2 болады.
Диаграмманың SiO2 жанасатын бөлігінде , бір-бірінде балқыма күйінде ерімейтін екі жүйе түзеді .
CaO – SiO 2 жүйесі
CaO және SiO2 балқу температуралары сәйкесінше 1710 о С және 2570 о С тең . Бұл жүйеде (16-сурет) екі берік химиялық қосылыс түзіледі : CaO * SiO2 – моносиликат кальциі ( балқу температурасы 2130 о С ) және 2 CaO * SiO2 екі кальцилі силикат кальциі – бисикат ( балқу температурасы 1540 о С ) . CaO *SiO2 қосылысына қатты күйінде екі кристалды модификация а (альфа ) және b (бетта ) тән. Сонымен қатар тағы да екі химиялық қосылыстар бар: 3 CaO *2SiO2 және 3 CaO – SiO2 – үшкальцилі силикат , тұрақты күйдің шектелген аймағын қамтиды. Олардың бірі 1470 о С температурада пеносиликат және сұйық фаза түзе отырып бөлінеді. Ал басқа қосылыс 1250...1900о С аймағында берік болып келеді. Ликвидус қисығының максималды мәні бойынша , балқытудағы сол немесе өзге химиялық қосылыстардың әртүрлі диссоциациясын айтуға болады.
Сурет 16. CaO – SiO2 жүйесінің күй диаграммасы
Н.С.Курнаков бойынша , максимум өткірірек болса , қосылыс термодинамикалық беріктірек және балқытудағы диссоциация дәрежесі төмен болады. CaO * SiO2 және 2 CaO * SiO2 салыстыра отыра келесідей қорытынды жасауға болады : моносиликат бисикаттан беріктірек .
Эфтетиктің балқу температурасы , берілген жүйеде көршілес қоспалардың арасында пайда болатын, FeO – SiO2 жүйесімен салыстырғанда әлдеқайда жоғары. Осылайша , бұл жүйе, әлдеқайда тығызбалқымалы қождарды береді.
Сілтілік металдардағы бинарлы силикат оксидтері сұйық күйінде бірфазалы балқымалар құрайды . Барлық бинарлы силикаттардың балқу диаграммасының негізгі сипаты болып , SiO2 және Mex Oy бастапқы оксидтерімен салыстырғанда, төмен балқу температурасына ие болатын бір немесе бірнеше эфтетиктердің диаграммасының орталық аймағында (40...70 % SiO2) болуы табылады . Бір немесе бірнеше химиялық қосылыстардың болуы бинарлы силикатты жүйелер қатарына тән. Мысалы, келесі берік химиялық қосылыстар белгілі : 2FeO * SiO2 ; MgO*SiO2 ; K 2O *SiO2 ; Na2O* 2SiO2 ; 2ZnO* SiO2 және т.б.
Қос диаграммадағы қос сызықтар үш конденсирленген және бір газтәрізді фазаның температура теңдігін анықтайды .
Бұл жағдайлардағы жүйедегі еркіндік дәрежесінің саны нөлге тең (нонваритты жүйе) . Температураны еркін өзгертуге болмайды , бұл кезде фазалардың саны бұрынғыдай қалады ( С= К – Ф +1 = 2 – 4 + 2 = 0) . Осылай , құрамдарында ~ 1200о С –да 55% дейін SiO2 болатын интервалында тридимит , альфа - CaO * SiO2 және газ фазасы тепе –теңдікте болады. Жүйеде әлдеқайда жоғары температурада тридимит және альфа - CaO * SiO2 тепе-теңдікте болатын болса, ал төмен температурада - тридимит және бетта - CaO * SiO2 болады. Осы көпнұсқалы жүйедегі температураның кең ауқымда өзгеруі фаза санының өзгеруіне алып келмейді . Күй диаграммасы салыстырмалы төмен температуралы құрамның аймағын анықтауға мүмкіндік береді . Бұл металлургтарға ,технологиялық мақсаттардағы қождарға қажетті құрамдарды дұрыс таңдауға мүкіндік тудырады.