|
|
|
|
|
|
|
Таблица I |
1вй^ |
|
|
7 |
~ |
; Светлова- |
]---------- |
|
Свойства |
|
1диопсидовая |
“! |
Ситадл |
пп| |
|
|
! |
ценное |
. |
1____________ ..... |
. _ |
| керамика |
; |
литье. |
j |
БЛ/3/ |
|
|
|
|
|
I , |
|
Удельный вео, г/ом3 |
2,83 |
|
2,88 |
2,83 - 2,90 |
2. Объемный вес, г/см3 |
.',60 |
|
2,70 |
|
- |
3. |
|
Водопоглощение, % |
|
0,5 - 0.6 |
|
1,09 |
|
0 |
А. |
Потери |
и истирания, ПО' |
|
|
0.06А |
|
0,05 |
|
|
лученные на?круге |
ЛКИ, ” 0,01—С,0X2 |
|
|
|
|
|
v / z u c |
|
|
|
|
|
|
5. |
|
Кислотоотойкооть, |
% |
99,25 |
|
|
99,80-99,90 |
|
|
в |
HgSОд. ; |
|
|
96,12 |
|
|
в |
нее |
|
93, А9 |
|
73,36 |
|
99,00 |
Повышенная кислотостойкооть и абразивоотойкооть кераиики по сравнению so оветлокаменкым литьем объясняется, повидимому, мелкокристаллической структурой, иинерало^ичеокиы соотавом и наличием мажкристаллитнсго высококремнеэемиотого отек ла.
Диопоидома* керамика имеет белый цвет и легко поддает ся окрашиванию в различные цвета керамическими красителями.
Изделия из дионскдовой керамики могут успешно приме няться для технических целей дли защиты оборудования от абра зивного и агрзооивного износа), а такие в строительстве в ка честве облицовочного материала.
Ли т е р а т у р а !
1.И.З.Липовский. В.А.Дорофеев, Камнелитейное производство. Изд. "Металлургия", 1965»
2. А.М.Нашельский, А.Т.Биленко, В.П.Дороаеико. Светлокаменное литье. В об. "Технологические оообеннооти каменного дитьяУ Киев. 1965.
3.Е.А.Тахер, Т.И.Федосеева, Е.В.Соболев. Материал марки БЛ микрокристаллической Структуры на основе базальтового литья. В об, "Проблемы кеыеняого литья", вып.2.« Киев. 1968.
Ю.М.ПОШАЗВ
НЕТАРИФНЫЕ МИНЕРАЛЫ КлК ПРИРОДНЫЕ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБРАЗОВАНИЯ.
В природе s метамиктном состоянии встречаются окислы, ниобаты, таиталаты, титанаты, фоофаты и силикаты / I / , Согласно современной точке зрения иетаыиктное ооотояние "озникает при воздействии на кристаллическую решетку минерала продуктов ра диоактивного распада атомов-примесей, входящих в структуру изо морфно или в виде микровключений других минералов. 3 результа те взаимодействия радиоактивных излучений и ядер отдачи о ато мами структуры происходит смещение их из узлов кристаллической решетки, нарушение регулярности расположения и аморфизация ве щества. К метамиктному распаду предрасполагают различные факто ры, подавляющие кристаллическую решетку минерала: различного рода дефекты, изоморфные замещения /2 /.
Метамиктиые минералы оптически изотропны, рентгеноаморфны, у них отсутствует спайность, для них характерен стеклянный блеок /3 /, поэтому многие исследователи отождествляют металиитноэ оостояние со стеклообразным /А /.
Радиоактивные принеси в минералах обычно распределены неравномерно, вследствие этого процеоо ыетаыиктизации носит очаговый характер, Поэтому в аморфизированной оуботандии прост ранственно протяженного твердого тела остаютоя реликтовые ост ровки кристалличеокой отруктуры, которую последний имел до метамиктного состояния, Размеры реликтовых островков* их концент рация в метамкктном вещеотве зависят от степени матамиктности его. В слабомет&ыиктнмх материалах проотранотвонно протяженная упорядоченная оуботанция имеет лишь очаги* локальные области аморфного соотояния, поэтому и кой минерал можно считать крис таллическим с повышенной дефектноеть». Напротив, в сильнометамиктных минералах проотранотвенйо протяженная разулорядоченкая оуботанция оодержит лишь отдельные включения, оотрозки упорядо ченного соотояния* причем относительная концентрация таких ре ликтовых островков в ыаоое вещества может бытиочезающе, малой. Такой материал можно очнтать отеклообрааным. Однако между этими двумя крайними состояниями имеется широкая гамма промежуточных
ооотояний* когда относительные доли коиоталлнчвокоа и аморфной
воо«валяющих материала оущаотванны. В полуметамиктных мате риалах* каковые преобладают В природе иад подноотью матамиктыы-
ми, мы имеем как раз лаков состояние, в котором множество крис таллических образований различной конфигурации соединено в еди ное тело посредством аморфных стеклообразных прослоек. Формаль но такое состояние можно отнести к стеклокристалличеокому.
Реликтовые островки не являются в отруктуре метамиктного минерала механическими включениями. Напротив, они связаны химическими связями о более нарушенными областями, так что вое тело представляет собой единую трехмерную текстуру.Другими словами между кристаллическим участком и стеклообразной массой нет резкой границы; степень рааупорядоченнооти растет по мере удаления от поверхности кристаллического реликта на чиная с бесконечно малых отклонений от регулярности (граница реликта) и кончая полным раз упорядочением вещества (очаг стек лообразного состояния). Особенностью метамиктного состояния как стеклокриоталличеокого является и то, что кристаллическая Wаморфная составляющие как правило представлены одним и тем же
ооотавом, что в общем случае нехарактерно для оиталлов. Вмес те о тем необычен и путь возникновения такого состояния. Все ато пог золяет рассматривать ыетьмиктные материалы как особый случай метамиктного соотояния.
Естественно , здесь возникает вопрос имеетоя ли разли чие в свойствах отеклокриоталличеокого материала одного и то го же состава, полученного обычным путем и посредством метамиктизации. На примере циркона рассмотрим способность матери ала к кристаллизации, определяющую такое важное свойство как термоотабильнооть оиталла.
Циркон У-гШОц) чаото встречается в природе в метамиктиок соотоянии /5 / . Степень метаыинтности обычно варьирует в широких пределах, поэтому модно добывать образцы с разным со держанием отеклообреаьпй фазы. Кроме.того, кристаллический циркон может быть легко превращен а ситалл путем его расплав
ления и последующего охлаждения. Циркон |
плавятоя вблизи |
Г?00°С / б /, при этом он диссоциирует на |
окислы £ г 0 2 и SiOg. |
Кремнезем образует расплав,в котором г виде взвеси находятся мельчайшие криоталлики Я I 02* ПР* охлаждении кремнезем заотьгвает в стеклообразном соотоянии образуя сителл,» котором крис таллической фазой является двуокиоь циркония.
Таким образом, метамиктный и предварительно раопдавленаьj образцы циркона находятся в стеклокриоталлнческом состо
янии о той лишь разницей,что в первом кристаллической и отеклооб-
разной фазами явлнетоя оиликат циркония, а во втором соответотвзнно двуокиоь циркония и кремнезем.
На рис.1 предотавлены изотермы рекристаллизации метамиктного циркона из метасоматичзоки измененных грснитоидоз Кольского полуострова, где по оои ординат отложена степень криоталличнооти (GK) образца Как видно рекристаллизация начинается при 600°С и с повышением температуры вое большая часть стеклообразной фааы переходит в кристаллическое состояние. Особенностью процесоа является то, что он протекает очень быст ро, еще в процеоое нагрева до задснной температуры. При даль нейшей выдержке рекристаллизация затормаживается. Полное исчез новение отзклообраэной фазы наблюдается при нагревании образца до ЮОО°С.
а '
Рио. I . Изотермы криоталлизации метамиктного циркона. Температура: 1-600, 2-700, 3-800 , 4-900 , 5-Ю00°С. Звездочкой на
оои ординат отмечена иоходная СК.
__ . __ __ ___ _ о
На рио.2 представлены кривые рекристаллизации"предварительно
расплавленного циркона |
(по данным работы /7 /, причем |
здесь |
рекристаллизация сопровождается синтезом циркона ю |
реакции: |
1 г 0 крист, |
t $ с 02 отеклообразн,—giStQ^ крист, |
поэтому по оои ординат на рисунке отложено содержание циркона (СЦ) в продукте термообработки Qs?5). Из этого рисунка видно, что предел термичеокой стабильности ситалла па оокове раопдав-
мнного циркона значительно выше и составляет 1500~1550°С,
Рис.2. Изотермы образования и кристаллизации цир кона в предварительно раоплавленном и ох лажденном образце. Температура: X—1300, 2-1350, 3-1400, 4-1500°С.
Приведенные на рис. I и *2 изотермы характеризуют не только термическую стабильность материалов, но и определяют режимы термообработки при их ситаллизации.
Таким обрезом, термические свойства стеклокристалличес кого мат ариала на основе метамикт ного минерала сильно отлича ются от свойств ситалла того же соотава, полученного обычным путем. Это объясняется оообым структурным состоянием мет амиктного вещества, что было отмечено, выше, а также различием в ооставах стеклообразной и кристаллической фаз материалов.
Спрактической точки зрения метамиктные вещества инте ресны тем, что представляют собой почти готовые природные стеклокристаллические материалы, которые легко довести до кон диции простым отжигом. Однако, их использование осложняется радиоактивностью, обычно присущей этому клаосу минералов. Кро ме того, требуется разработка специальной технологии выработки изделий из таких материалов.
Снаучной же точки зрения исследование метамиктного сос тояния sax особой формы стеклокриотадличеокого вещества пред-
отавляет большой интерео. Оно обогащает науку о ситаллах, по казывает один из необычных путей возникновения стеклокристалличеокого ооотояния, позволяет установить новые свойства обра*» зующихоя при этом материалов.
Л и т е р а т у р а
I . V . ftouivko.. |
J \d a tO uw . |
сьгоС . 1/ t o i . |
а з , лчз ( 1970) |
2» Ю.А.Пятенко. |
Геохииия, № 9, |
1077 (1970). |
|
3. Г.А.Сидоренко . В об, "Рентгенография минерального сырья” , вып. 3, 55 (1963),
|
И,М.Липова. Геохииия, te 6, 729 (1966). |
|
|
|
5. |
И.in.Липова. Природа ыетаииктных цирконов, |
U., |
Атомиздат, |
|
1972. |
|
|
|
6* W c . & 4 tUvneK,, tiJ .fo tfa , J m a M iw w io iid s z , |
sso |
(1967) |
7. |
И. J t o k f i l h i , Т . Quanta . R t f a c t c x l d , |
23, |
268 |
(1971). |
|
Г.А,ЛЕБЕДЕВА., Г.П.ОЗЕРОВА., Ю.к.КАЛИНИН |
|
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА |
И ' ТЕХНОЛОГИИ . |
|
НА ТЕРМОСТОЙКОСТЬ КАМЕННОГО ЛИТЬЯ |
|
|
Каменное литье, получаемое из основных и ультраосновных |
горных пород без существенного изменения их состава подшихтовкаыи, обладает низкой термостойкостью, что ограничивает область его применения.
В последние годы выполнен ряд исследований, посвященных путям повышения термостойкости каменного литья. Так, з работе А.П.Шапошникова и Л.П.Тимофеевой ( I ) , показано, что на терыоотойкооть отеклокристаллических материалов оказывает влияние структурный фактор: мелкозернистые материалу менее термостой ки, чем крупнозернистые} Х.Д.Богатырева, А.В.Кооинокая и др.
(2) разработали состав термостойкого литья из синтетической шихты волластонитового состава, недостатком которого является
низкая кислотоотойкосхь.
Авторы работы последовали 25 ооотазов, подученных на ос нове горных пород и синтезированных из чиотых окиолов. Стеклонг’Ш)таяли .эокие материалы получены как по ситалловой техноло гии (кристаллизацией отекла "снизу"), так и криоталлизацией раопаава "сверху". Образцы имели форму цилиндра диаметром 25 мм и высотой 50 мм. Термостойкость определяли по, температуре,
при которой образец разрушается.
Исследования показали, что одним из важных факторов, влияющих на термостойкость, являетоя количество остаточного отекла.
Так каменное литье из пирокоенового порфирита, содержа щее 50—60% остаточного стекла, разрушается при 400°, снижение количества отекла до 20-25$, путем добавки пирокоенита, повы шает термоотойкость до 700°. Возможное количеотво остаточного
|
|
|
|
отекла можно оценить |
по диаграмме П.Ниггли. |
|
|
Материалы, содержащие не более 20-25$ отекла, могут бы» |
получены из ооставов, |
лежащих близ линии P-lSffv |
и в пирокоен- |
плагиоклазовом поле в случае, воли значение коэффициента М |
превышает 44$} это указывает на значительное преобладание |
пирокоена, над плагиоклазом в нормативном составе. Составы, |
лежащие выше линии F |
, имеют большее содержание |
кремнезема, |
а составы о меньшим значением коэффициента Мсодержат больше |
плагиоклаза. В обоих случаях это приводит к увеличению коли |
чества |
остаточного отекла в отеклокристаллических материалах, |
. - |
С ставы из пирокоен-плагиоклазового поля обладают тем |
преимуществом перед мономннеральными, что они при кристаллиза ции дают меньшую уоадку. Другой важной характеристикой химичэокого состава являетоя соотношение. CaO, MyO, РеО, 'Pa2Cj. Повы шение термоотойкости до ЗОО-ЮОСЙ отмечалось при содержании, лирокоеновой фазы не менее 75-30$ и при молекулярном соотноше
нии -----------------Q3Q-----------------------------К » о* 4в Яб 65JS.
СаО + Ф РеО Ф Pe2Ch
Повышение термоотойкости ооотавов, обогащенных СаО, обус ловлено следующими факторами:
Повышение содержания СаО в раоплаве способствует ввязыва нию At** и Ре^+ в пирокоен. 3 овязи о этим происходит онижение количества магнетита и анортитовой составляющей в остаточном стекле. Уменьшение количества магнетита приводит к снижению числа центров кристаллизации и укрупнению образований пироксе на. Известно, что крупнозернистые материалы имеют большую теп лопроводное» и меньший к .т .р ., чем мелкозерниотые, что спо собствует повышению термоотойкости. (3 ,4 ).
Кроке того, увеличение оодержания СаО за очет Му'О в пи роксена онижает его к .т .р . Так магнезиальный пирокоен-клиноэн- отатит имеет более выоокий к .т .р ,, чем кальциево-железистый
.(*)•
В наших экспериментах при одинаковом режима получения ‘ стеклокристалличеоких материалов к .т .р . ооотавов, обогащенных
кальцием, в ореднеы соотавлял |
86»95, П*'^, в |
то время пак для |
магниевых составов характерно |
скачкообразное |
повышение А |
до 1^0—150*10“'^. Влияние технологии получения материалов на |
термостойкость прооленено на |
образцах, полученных, ив одного |
расплава, но по резным режимам. Обычно материалы, подученные |
по оитадльной технологии, были более мелкозернисты и разру шались при более низких температурах, чем образцы, закристал лизованные "оверху".
Таким образом, для повышения термоотойкооти каменного литья, получаемого иZ горных пород основного состава, можно рекомендовать добавки, оодоржадие главным образом, СаО - из»:.;, вестник, мрамор, уашлак. При атом для сохранения вг^окой киолотоотойкости материалов СаО должна входить в авгит и не вызывать образования водлаотонита. Наиболее благоприятной тех нологией являетоя кристаллизация расплава "сверху". Раоллавы ооновного состава с повышенным содержанием СаО имеют узкий интервал гомогенной криоталлизации в области высоких темпера тур (1100-1000°). Для расширения температурного диапазона кристаллизации необходимо введение нуклеатора-хромита.
Л и т е р а т у р а |
|
1 . А.П.Шапошников,"Л.Тимофеева. СО. Кристаллизация окионых |
|
раоплавов и овойства литых изделий. Киев, 1972. |
о |
2. Я.Д.Богатырева, А.В.Косинокая и др. Авт. овидетельотво
226450 кл 80 в 22/04.
3. А.А.Галяо, С.А.Полуянский. Основы термомеханичеокого раз рушения горных пород, "йаукова Думка". Киев, 1972.
4. Справочник физических констант горных по'род, йзд-во "Мир",
М., 1969.
Б.В.ВАГИН., А.И.УЙГАЬ.,Т.Н.ДОРОЩЕНКО., о А.Р.РЗРЕЖ5ГЙНА.
УНИФИКАЦИЯ КАШШИГЫХ изделий НА предприятиях гшчЕРиетА ссср
Изделия из каменного литья обладают рядом ценных свойотв, основными из которых являются; большая химическая стойкость и высокое сопротивление износу; споообнооть обеспечить необхо димую производительность, долговечность и экономичность эк£-
плуатеции при использовании оборудования.
Анализ работы оборудования предприятия Минчерыета СССР, выполненный лабораторией износостойких материалов НИИАчермет,
показал, |
что |
ежегодная потребность в каменном литье составля |
ет 55-38 |
тыс.тонн. Наибольшее количество каменного литья (6056) |
требуется для |
защиты труб диаметрами IC0-I2CQ мм.Потребность |
в камнелитых |
плитах составляет 25ft,в фасонных изделиях (жело |
ба, колена.гидроциклоиы, мульт”циклоны) - 15%. Однако,несмот ря на экономическую эффективность, каменное литье недостаточ но широко используется на предприятиях Иинчермета СССР. В на стоящее время в отрасли устанавливается не более 6-7 тыс.тонн
каменного литья в год. Такое |
большое несоответствие возможной |
и дей .твительной потребностей |
объясняется рядом причин, основ |
ными из которых являются: |
|
а) отсутствие унификации изделий, выпускаемых камнелитей ными предприятиями;
б) отсутствие специализированных бригад-по монтажу каменново литья;
в) потребность не только в отдельных камнелитых изделиюс, но и в собранных в металлические оболочки и подготовленных для монтажа узлах;
г) относительно высокие отпускные цены на кам'Нелитые изде лия, которые не обеспечивают но-вому материалу высокого эконо мического эффекта.
Первым этапом по устранению этих недостатков явилась ра бота,проведенная НИИАчерметом совместно с камнелитейными цеха ми Южного горнообогатительного комбината, Криворожского Цент рального рудоремонтного завода,Первоуральского завода по ре монту горного оборудования (*‘ЗГР0),по составлению "Номенкла турного перечня камнелитых изделий и рекомендации по их монта жу". Перечень был разослан 23 проектным институтам и после по лучения отзывов был уточнен, дополнен,затем утвержден Замести
телем Министра Минчермета СССР т.Борисовым |
А.ф. и разослан по |
всем предприятиям и проектным |
организациям |
отрасли. |
В номенклатурном перечне |
приведены данные о физико-механи |
ческих свойствах каменного литья в сравнении о чугуном и сталыо, табл.I,опыты его эксплуатации к рекомендации по его применению, В разделе "Плиты" показано,как,в зависимости от условий
эксплуатации плит используются материалы соответствующего
химического ооотава. При низких температурах - износостойкие плиты с шифром "П",при повышенных температурах - термостойкие'
