книги из ГПНТБ / 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

Образующийся сульфид цинка не окрашивает отекло и вызы­ вает получение шлакоситолла белого цвета. Уменьшением количест­

образует 9в$ и Ил$ .

Минимальное количество углерода соответствует стехиомет­

кол подбирались в поле первичной кристаллизации волластсгнита и анортита.

Как и оледовало ожидать, введение окиои цинка (0,5-3 seo.%) и сульфата натрия (0,88-5 ъво.%) способствует обесцвечивании стекломассы: с увеличением содержания указанных добавок цвет стекол меняетоя от темно-коричневого до свекло-зеленоватого. Ооновная роль в процеоое обесцвечивания принадлежит £оО. Суль­ фат натрия, введенный сверх теоретически необходимого по расче­ ту для образования £ п $ , окрашивает отекло в коричневый цвет. По варочным и кристаллизационным свойствам наиболее подходящи­ ми для. получения стеклокриоталлическях материалов белой окрас­ ки являютоя отекла содержащие 1,54-3,0 вес.# ЯиО и 2,67-5,0

331

такие свойства как белизна и плотность.

Белизна и плотность стеклскристадличеаких образков воз­ растают с увеличением температуры кристаллизации до 900пС,что вызывается увеличением степени их закристаллиаованнооти. Белув окраску образцам обеспечивают выделяю ;иеоя в процессе термо­ обработки кристаллы куспидина, сульфиды цинка, воллаотонита и анортита.

Повышение температуры кристаллизации свыше 900°С вызы­ вает уменьшение белизны образцов и плотности. Снижение коэффи­ циента белтиы, невидимому, вызвано разложением куспидина, а уменьшение плотности - укрупнением кристаллов и появлением пор. Таким образом, наиболее высокие значения коэффициента белизны и плотности доотигаютоя кристаллизацией стекла опти­ мального состава.,при те. пературз 850°С с выдержкой I чао. Этот рохим кристаллизации и принят за оптимальный.

На основе проведенных экспериментов была отработана следующая технология изготовления шлакооиталловых шаров диамет­ ром 50 мм. Стекломасса, полученная варкой шлаковой шихты по режиму 1450° - I чао, тонкой струей заливалась в предваритель­ но подогретую до 500*550°С чугунную форму. После наполнения формы расплавом, производилась выдержка в течении 30-45 сек ,, что необходимо для стабилизации сферической поверхности изде­ лия и устранения дечлрмации шаров после разъема формы» Отфор­ мованные шары освобождались от формы и помешались на отжиг. Отожженные стеклянные шоры подвергались обточке на шлифоваль­ ном круге для удаления заусениц» Подготовленные таким образом шары помешались в электрическую силитовую печь на кристаллиза­ цию по режиму 850°С - I час.

Полученные белые шлакоситалловые изделия обладают выво­ дами физико-механическими и удовлетворительными химическими свойствами.

_______________________ ________ 1___ ;___________ и Ш Х х Л - х Я ш

332

Поскольку шлакоситалловые шарм поедполагается испольэовать на Сао-Тпбиноком цементном завода вместо привозных уралитовых те л, изготовляемых методом керамической технологии, то нами параллельно изучены физико-химичеокие свойства уралита.

Как показали определения, шлакоситалловые шары по физино-химичео- ним свойствам не уступают уралитовым мелющим телам и значитель­ но превосходят их по коэффициенту беливны /83 %/ против (54 %)*

Лабораторные уоловия не позволили нам получить большого количества мелющих тел ф • 50 мм. Шланооиталловые шары в коли­

.Испытания показали возможность их использования в ка­ честве мелющих тел. Более эффективные данные по качеотву илакооиталловых шаров могут быть получены при апробировании их службы в промышленных помольных агрегатах, что и предусматри­ вается следующим этапом работы*

Таким образом, результаты проведенных работ показали необходимость дальнейших исследований качеотва шлакооиталловых шаров различных диаметров в промышленных помольных аг­ регатах о целью определения эффективности замены ими метал­ лических а "уралитовых" мелющих тел. Решение данного вопро­ са н организация производства белых шлэкоситалловых изделий

огеклокристалдичеекюс материалов на оонове шлаков фосфор­ ного производства. Автореферат диссертации иаооиоааниэ ученой степени канд.тэхи.наук. Алма-Ата, 1971.

353

2. С.Т.Сулейыонов, В.Ф.Вернер, Г.В.Орлова, Т.А.Абдувалиев. Разработка состава шлакоситалла на основе фосфорных шла­ ков. В сб."Технология производства,свойотва состава матери­ алов и изделий из расплавов фосфорных шлаков".Алма-Ата,1972.

3. А.Г.Минаков, Р.И.Сао, Т.Е.Голиус, В.Т.Сорока. Получение белого шлакоситалла из отходов производства гидросульфита натрия. В'сб. "Шлакоситаллы", Ы., 1970.

В.В.АНДРЕЕВ, В.И.КОРНЕЕВ, М.М.СЫЧЕВ, Г.Н.КАСЬЯНОВА, В.И.МАГАЗЕНКСВ

ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫЕ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НЕФЕЛИНОВОГО ШЛАМА

Специфичность химико-минералогического состава нефелино­ вого шлама, близкого по соотаву к основным доменным шлакам, предопределяет возможность получения на его оонове стекла и отекловриоталличеоних материалов типа шлакооиталлов /1 ,2 /.

Особый интерео представляет получение бесцелочных и низкощелочных высококальциевых отекол и стеклонриоталличеоких материалов при использовании дешевых и недефицитных компонен­ тов шихты.

Б работе были изучены области отеклообразования в сис­

а также исследована возможность получения стенлокриоталличее* ких материалов из нефелинового шлама и нефелиновой руды и оп­ ределены их основные технические свойства.

В качестве исходных материалов были иопольаоваиы нефе­ линовый шлам Ачинокого глиноземного комбината, нефелиновая руда (уртиты Кия-Иалтырского месторождения), а также кварце­ вый песок и глина.

Химичаокий состав исходных сырьевых материалов приве­ ден в таблице I .

Нефелиновый шлам характеризуется высокий содержанием ониоя кальция (более 50%) и низким содержанием щелочей - Я2 ° а 2,77%. Остальные материалы (нефелиновая руда, песок и глина) оодержат мало СаО и были использованы для снижения ос­ новности нефелинового плана. Содержание К20 13 тихТах, состав­

334

ленных из таких материалов находилось в пределах 2,71-12,19%. Петрографическое исоледование нефелинового шлама пока­ зало, что основным минералом является _В~ C2<S (около 80%), в

виде агрегатов, сцементированных гидрооиликетами и гидроферри­ тами кальция. Карбонаты кальция содержатся в количестве 3-4%. Из других составляющих шлама (в порядке., убывания) присутствуют гидроалюыинаты кальция, гидросиликаты кальция, гидроалюмооиликаты и алюминаты натрия и др.

Основными минералами нефелиновой руды являютоя нефелин (35-40%) щелочные полевые шпаты (около 30%) и щелочные роговые обманки (*v'25%).

Сырьевые омеои готовилиоь путем смешения в лабораторной мешалке предварительно, измельченных материалов. Стекла вари­ лись в корундовых тиглях в лабораторной оилитовой печи при тем­ пературе 1450°С. Визуально оценивалась технологичность раоплава (хорошая, удовлетворительная, плохая) отмечалось наличие в отекла пузырей и свилей. Полученные стекла подвергались петро­ графическому и дифференциально-термичеокому анализам. Отжиг и криоталлизация отекол производились в лабораторной муфельной печи.

Было приготовлено три оерии двухкомпонентных шихт, обес­ печивающих получение отекол со следующим веоовым процентным со­

тонита, галенита и анортита, Ш-ей оерии (нефелиновый шлам + нефелиновая руда) - Jb - С2<? , геленита и анортита.

По мфв уменьшения ооновнооти отекол I серии (от 4-8 до 23% СаО) показатель преломления отекол уменьшается от 1.650 до 1.550. Раоплавы, содержащие 28 и 23% СаО, отдичалиоь большой вязкостью, в стеклах отмечалось наличие пузырей и овилей. Стек­ ла П серии имели показатель оветопреломления от 1.645 до 1.600, причем наиболее удовлетворительную технологичность показали рао­ плавы отекла, содержащие 43-33% СаО. Стекла Шсерин были полу­ чены при всех исоледуемых соотношениях "нефелиновый шлам - не­ фелиновая руда, показатель преломления изменялся от 1.650 до

1.595.

335

По данным ДТА была определена температура отжига, кото­ рая находилась в пределах 500-600°С, а температура кристаллиза­ ции стекол - 800-850°С. Данные ДТА по температурам отжига и кристаллизации стекол подтверждаются результатами отжига отек­ ла в градиентной печи. Криоталлизация стекол проводилась в те­ чение 2-х чесов.

Изучение фазового ооотава отожженных стекол I , П и Ш серий показало, что кристаллизация отекол воех составов проис­ ходит с поверхности. Наиболее легко образуется кристаллическая фаза в менее основных стеклах о 33-23% СаО. Наибольшее количест­ во кристаллической фазы (до 70-90%) характерно для отакол третьей серии. Размер кристаллов не превышал 20-25 ык.

С целью получения объемной кристаллизации стекол было проведено изучение влияния различных нуклеаторов: Р203,Уа25с.Р£,

тате микроскопического исследования закристаллизованных стекол было установлено, что наибольший эффект дает нуклеатор Va2SiFg+ ЦуО + Сг203, добавленный в количеотве 2-5% от веса отекла. В этом случае получается отеклокристалличеокий материал, содер­ жащий 80-85% кристаллической фазы с размером 1-5 мк. Фазовый а соотав закристаллизованных отекол 'Предотавлен воллаотонитом, галенитом и j3 - C2 S .

Определение основных технических овойотв выоокоосновных стекдокристал.|Ичеоких материалов проводилось на трех сос­ тавах, содержащих 48, 43 и 30% СаО. Стекла были получены на полупромышленной стекольной установке ЛТП имЛенсовета. Стек­ ла варились в шамотных тиглях емкостью I литр при температуре 1450°С. Отжиг отекла производился при I я 600°С, криоталлиза­ ция при£*900°С. Кристаллическая фаза составила около 80%, размеры кристаллов находились в пределах 1-3 мк. Без введения нуижеатора стекла имели черный цвет, с блестящей ровной по­ верхностью, на изломе блеск сохранялся. После кристаллизации поверхность стекол становилась матовой * бдеок на изЛоме но­ чевал.

Стеклокристаллические материалы, содержащие нуклеатор, (Ve^SLPg * М^О + Сг203) имели коричневый цвет. Основные хими­ ческие свойства стекла и отеклокриоталличеоких материалов при-

336

что высококальциевый отекмокристаллический материал не основе нефелинового алама по своим техническим свойствам на уступает иэвеотным шлакооиталлам.

Таким обрезом: о

1.Установлена возможность использования нефелинового плава для получения высококвльцяевых отеклокристалличеоких строи­ тельных материалов типа алаксоитвлл«в.

2, Высококальциевый стеклокристаллический материал на основе нефелинового шлама характеризуется высокой пучностью, ымкротвердоотью, «елочвстойкос1ыо и может быть попользован

337

как дешевый конструктивный и строительный материал в промыш­ ленном, жилищном, общественном и культурном строительстве.

Л и т е р а т у р а :

1. В.И.Корнеев, М.М.Оычев, Н.С.Шморгуненко, Г.П.Ткаченко, Л.И.Финкелыдтейн, К.Г.Иванов. Комплеконая переработка не­ фелинового шлема. Сб. "Комплеконоз использование сырья ж технологии вяжущих веществ". Л., 1973, отр.З.

2. К.Т.Бондарев и др. и1лакооиталлы в строительстве. Строй-

издат, Si.., 1972, стр.А5.

л,с.С ергеева, о. к.ботвинкин

РОЛЬ ХРОМА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ

:АВАНТЮРИНОВОГО МАТЕРИАЛА

Целые данной работы являлось исследование кинетики кристаллизации в авантюриновом материале и разработка воспро­ изводимой технологии его получения. За исходный был ваят ооо-

за счет его охлаждения и использования различных концентраций ClgOj. Изучение процеосов криоталлизацил проводилооь методом

чение первых 20 минут выдержки. Максимальных размеров кристал­ лы достигают при 1200 ± 20°С, что ооответотвует температурному интервалу выработки изделий.

5 Структурно-морфологическое ииоледование кристаллической фазы в хромовом авантюрина комплокоом методов позволило иденти­ фицировать её как CtgOj /1 /. Причем было выявлено, что крис­ таллизация окиси хрома в процессе охламдения расплава происхо­ дит в вида двух разновидностей. Габитус образований первой разновидности, в основном, кристаллами о правильными кристал­ лографическими ограйениныи темно-зеленого цвета гексагональ­ ной системы. Подобные идиоморфные формы свойственны C^O j.

Роот кристаллов первой разновидности происходит, очевидно, на затравках реликтовых (нерастворившихся) зерен окиси хрома. Втирая разновидность представлена, в основном пластинчатыми образованиями неправильных форы оветло-зеланого цвета. Рост

338

кристаллов второй разновидности происходит, вероятно, за очет ioli чаоти окиои хроме, которая находитоя в рзоплаве в раство­ ренной виде. Подобные коеноморфные формы роста не свойствен­ ные d i20y язляютоя, по-видимому, результатом неблагоприятных термодкнаыичооких условий, т .е , быстрым нараотанием вязкости при пониленип температуры.

С це«тю изучения влияния концентрации окиои хрома на кинетику криота.шизации были оварены составы в которых изме­ нялось содерг h h cCb^Oj от I до 6$4. В ходе акоперимента о по­ мощью электрон..ой микроскопии и петрографии было отмечено отоутотаие кристаллизации в образцах, содержащих 1% CijOj и появление единичных участков о мйкрогэтерогенной структурой в образцах о 2;& C?20j* В образцах, содержащих свыше

наблюдалось выделение криотал.шчеокой фазы пки отливке раопла­ ва непосредственно после варки. Увеличение концентрации окиои хрома приводит к образованию кристаллов преимущественно первой разновидности и интенсивному их рооту. Кроме того, кристаллы заметно утолщаются, становятся томно-зелеными, а в агрегатных скоплениях, даже черными. Было отмечено, что превалирующее об­ разован'' о криоталлов первой разновидности темноееленого цвета ухудшает декоративные свойства хромового авантюрина. Измере­ ние отражения Образцов, отличающихся по содержании криоталлов, первой и второй разновиднооти, подтвердило визуальные наблюде­ ния.

Исследование изменения структурно-чувствительных свой­ ств как коэффициента термичеокого расширения, плотности и по­ казателя преломления в зависимости от содержания G^Oj позво­ лило оудить о прямоходящих в отекла структурных превращениях.

Исследование показало, что к .т .р . закристаллизованных образцов иэменяетоя по-разному в зависимости от содержания окиси хрома. С увеличением содержания Сг203 от I до 7# отмечаетоя уменьшение коээфиц..ента термичеокого расширения о 36,7*

CigOj. В этом же случае по данным электронной ыикроокопии наб­ людается Образование кристаллической фечы. При оопоотавлешш петрографических результатов исследования о данными по КТ." конотетируетоя увеличение коэффициента термичеокого расширения в образцах, оодержащих большее количество криоталл*чоокой фазы.

В незакриоталлизованных образцах увеличение концентрации окиои хрома вызывает постепенное понижение КТР о 86,7. • Ю “7 до

359