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

ния углерода, но и для частичного окисления восстановленного иеталла.

Факт восстановления металлов при нагревании торфяного золошлака был подтвержден прямым путем. При варке стекол в тиглях й б из шихт, состоящих на 80-85 % из торфяного золошлака, в 90% варок в нижней части тигля обнаруживались сфери­ ческие кусочки металла диаметром 2-6 мм. Химический анализ по­ казал, что восстановленным металлом является железо. При варке стекол в меньших объяемах (тигли й 3-4) восстановление железа не происходило.

Таким образом:

1. Выгорание остаточной органической массы ид торфяного золошлака при нагревании происходит в интервале температур 215600°С.

2. Окислительно-восстановительные процессы, происходящие при нагревании золошлака, связанные с диффузией кислорода воз­ духа, в малых и больших объемах протекают по разному. Малая скорость диффузии газов через слой волошлака приводит к тому, что при толщине диффузионного слоя 4-5 см во внут­ реннем объеме материала окисление углерода происходит при • недостатке кислорода. Это замедляет скорость выгорания уг­ лерода и приводит к восстановлению металлов из окислов, в

-первую очередь к восстановлению железа.

Ли т е р а т у р а :

1.Н.М.Павлушкин. "Основы технологии ситаллов", Москва, 1970г. 242-246.

2. Н.М.Павлушнин, Г.Г.Сеитюрин, Р.Я.Ходарковокая. "Практикум по технологии стекла и ситаллов", Москва, 1970 г ., отр. 485-493.

3. С.Т.Ростовцев. "Теория металлургических процессов", Метал» лургиздат, 1956 г.

4. С.Т.Ростовцев. "Основы кинетики восстановления железных руд газами". Научные труды ДМИ выл. 29. Металлургивдат, 1952 г.

40Q.

В. А.ДОРОФЕЕВ

ПРОИЗВОДСТВО ШЛАКОЛИТЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ИЗДЕЛИЙ В ГДР

Производство таких изделий организовано на медеплавиль­ ном заводе им.Августа Бебеля в г.Хельбра.

На этом заводе имеется шесть шахтных печей, перерабатыва­ ющих медные руды (до 2% меди), при этом в год образуется около 800 тыс.тн. шлаков, из которых перерабатывается 350 ты с.тн.:

100 тыс.тн. отправлены цементным заводам, 200 тыс.тн. - идет на изготовление блоков и камня (литого) для дорожного строи­ тельства з 50 тыс.тн. - на изготовление износостойкого литья.

Химический состав шлака в %: 6’^02 - 46y49; Са0-Г7-22;

1836 г . началось проиводство литых дорожных камней и в корот­ кое время было изготовлено более 1000000 штук камней, которые

центробежным способом. В настоящее время таким способом трубы

не производят.

На заводе имеется цех, в котором производят секции тру­ бопроводов. В цехе из листа толщиной’4 мм изготавливают металли­ ческие секции диаметром 250-300 Им, длиной 3 и, которые футе­ руются базальтовши вкладышами соответствующего диаметра дли­ ной 500 нм. Базальтовые вкладыши импортируются из ЧССР. Здесь же изготавливают и колене к трубопроводам.. В 1971 г . этим цехои выло выпущено более lOOOo пог.метров труб.

Шлаколитейный цех состоит из 2-х участков:

а / открытой площадки, на которую по узкоколейкам по­ даются шлаковые ковши емкостью 5/5 тн. Вдоль путей расположены ямы, где устанавливают металлические формы, в которые заливает­

401

При использовании отходов промышленности и различных горных пород для получения каменного литья и ситаллов наиболее часто расчет материала ведется на преимущественно пироксеновый состав. Общеизвестно, что моноклинные пироксены в поликомпонентных системах я б ля ю тс я наиболее рациональной минераль­ ной фазой, которая, благодаря широкому изоморфизму способна вместить в себя основные составляющие системы и обеспечить стеклокристаллическому материалу желаемую практическую мономинеральность. Кроне того, преимущество этой фазы заключается и в том, что построению элементов структуры пироксенов соот­ ветствуют низкие значения энергии активации., а в условиях неравновесной кристаллизации обеспечивается первичное зарож­ дение тех фаз, которые облагают наиболее простым структурным мотивом по сравнению с другими возможными минералами данной, системы 1,2.

Именно пироксены обеспечивают стеклокристаллическому ма­ териалу ряд ценнейших физико-химических и механических свойств. Однако, емкое определение - пироксен вмещает в себя обширный ряд минералов с довольно широким диапозоном тех или иных свойств, поэтому для проектирования составов стеклокристалли­ ческих материалов с заданными свойствами необходимо четко знать об их зависимости от состава пироксеновых твердых раст­ воров. Кроме того, в основе регулирования процессами формиро­ вания микроструктуры материала, т .е . управляемой кристаллиза­ ции, лежит кинетика скорости роста кристаллов, показатели ко­ торой также должны быть определены в зависимости от состава пироксена. Отсутствие в литературе сведений по данным вопро­ сам в настоящее время является серьезным препятствием в раз­ работке технологий производства высококачественных стеклокриоталлических материалов на основе недифицитного сырья.

Настоящая работа посвящена изучению составов и свойств

403

области рентгенограммы. Появляется три максимума, причем со­ держание молекул Чермака определяет соотношение и величины

в составе твердого раствора характеризуется появлением трип - летов уще для составов Д-2 и К-2.

Структура пироксенов, имеющих цепочечный мотив, зави­ сит от положения кремнекислородных цепочек, соединенных иона­

кислородом, имеющим связь с одним атомом кремния. Позиции М2 занимает катион Са^+ в восьмерной координации и особенность его положения состоит в связи с мостиковым^кислородом в крем­ некислородной цепочке.

Изоморфные замещения в катионной части, благодаря не­ соответствию ионных радиусов замещающихся элементов, могут

Хотиыченко В.С. /3 / именно несоответствие параметров элемен­ тарных ячеек фаз, образующих твердый раствор, может вызвать раощепление линии на рентгенограмме, так как атомы, внедряю­ щиеся в элементарную ячейку, деформируют ее.

Авторы считают, что смещение дифракционных мансисыувов в сторону меньших плоскостных расстояний свидетельствует об изменении концентрации твердого раствора. Детальное иссле­ дование алюыинатных составов I серии стекол покаэало, что ос­ новные дифракционные максимумы пироксеновой фазы снещаютоя в зависимости от содержания алюминатной молекулы Чермака в сто­ рону снижения величин межплоскостных расстояний (рис.2).

Сопоставляя параметры элементарных ячеек диопсида, алюминатного твердого раствора и геденбергита /4 /, мы можем убе­ диться в том, что наименьшими величинами характеризуются па­ раметры глиноземистых пироксенов, то есть определяющей являет-

405

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.

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

406

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;

—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