8. Система Na2o-Al2o3-SiO2

Система Na₂O-Al₂O₃-SiO₂ представляет интерес в связи с изученикм природных алюмосиликатов натрия и использованием их в технологии силикатов, в частности, для введения Al₂O₃.

Первая детализированная диаграмма состояния системы построена Дж. Шерером и Н. Боуэном. Основываясь на этих данных и внеся некоторые дополнения, Э. Осборн и А. Муан привели наиболее полную диаграмму, которая показана на рис. 1.75.

Известны следующие алюмосиликаты натрия.

Нефелин Na₂O ^.Al₂O₃ ^. 2SiO₂–плавится инконгруэнтно при 1526 ^оС. Имеет четыре модификации. Самая высокотемпературная форма называется корнегиитом.

Рис. 1.75. Диаграмма состояния системы Na₂O-Al₂O₃-SiO₂

Кубический высокотемпературный –корнегиит устойчив от температуры плавления до 1250 ^оС. При 1250 ^оС он медленно превращается в ромбическую нефелиновую фазу–высокотемпературный –нефелин. При 850 ^оС – нефелин переходит в -форму, обладающую гексагональной сингонией.

Решетка нефелина представляет собой каркас из тетраэдров SiO₄ и AlO₄, образующих шестирные кольца. Тетраэдры каждого слоя попеременно направлены к верху и к низу.

Превращение –корнегиита в -корнегиит происходит при температуре 670–700 ^оС. Нефелин–распространненый минерал нефелиновых сиенитов, базальтов и др.

Корнегиит так же известен в виде минерала, входящего в пагиоклазы. Нефилин с SiO₂ дает твердые растворы. Непрерывный ряд твердых растворов корнегиитового ряда образует система Na₂O^.Al₂O₃^.2SiO₂–Na₂O^.Al₂O₃.

Нефилин применяется в химической промышленности для получения оксида алюминия, соды, силикогеля. В качестве заменителя соды испльзуются в производстве бутылочного и тарного стекла.

Жадеит Na₂O^.Al₂O₃^.4SiO₂–плавится при 1000–1060 ^оС, но кристаллизация из расплава не получается, и поэтому на диаграмме состояния это соединение не проявляется. Кристаллизуется в моноклинной системе. Плотность–3300–3400 кг/м³. Известен как природный минерал жадеит и получен синтетически.

Альбит Na₂O^.Al₂O₃^. 6SiO₂–плавится при 1108 ^оС, кристаллизуется с трудом. Установлено, что при температуре 700 ^оС альбит переходит в высокотемпературную форму анальбит.

Альбит имеет решетку псевдотетроганального типа. Каждый ион Na⁺ окружен восемью ионами кислорода. Образует ограниченный ряд твердых растворов с нефелином.

Кроме того, есть данные о существовании соединения 2Na₂O^.Al₂O₃^. 2SiO₂–слабоанизотропного вещества с плотностью 2580 кг/м³ и Na₂O^.Al₂O₃^. SiO₂.

Четко окунторены на диаграмме состояния системы Na₂O^.Al₂O₃^. SiO₂ области кристаллизации двойных соединений Na₂O^. SiO₂, Na₂O^.2SiO₂ и кремнезема. Области кристаллизации муллита и -глинозема намечены условно.

К -глинозему относят высокоглиноземистое соединение Na₂O^. 11Al₂O₃ (по некоторым данным Na₂O^.12Al₂O₃). Между Na₂O и Al₂O₃образуется еще одно соединение–Na₂O^.Al₂O₃. Плавится оно при температуре 1850 ^оС.

Наиболее легкоплавкие эвтевтики в системе: 1) между Na₂0^.2SiO₂, альбитом и нефилином с температурой плавления 732 ^оС; 2) между Na₂0^.2SiO₂, альбитом и кремнеземом–740 ^оС; 3) между Na₂0^.2SiO₂, нефелином и Na₂0^.SiO₂–760 ^оС.

Инвариантные точки системы приведены в таблице 1.18.

Таблица 1.18 Инвариантные точки системы Na₂O-Al₂O₃-SiO₂

№	Сосуществующие фазы	Процесс	Состав, мас.%			Температура, оС
			Na2O	Al2O3	SiO2
1	Na2O.Al2O3.6SiO2+SiO2+ Na2O. 2SiO2+ жидкость	эвтектика	21,5	4,7	73,8	740
2	Na2O.Al2O3.6SiO2+SiO2+3Al2O3.2SiO2+жидкость	эвтектика	7,8	13,5	78,7	1050
3	Na2O.Al2O3.6SiO2+ 3Al2O3.2SiO2+Al2O3+ жидкость	т.д.п.	2,0	9,0	89,0	1470
4	Na2O.Al2O3.6SiO2+ Na2O.Al2O3.2SiO2+ Na2O.2SiO2+жидкость	эвтектика	26,0	12,5	61,5	732
5	Na2O.2SiO2+ Na2O.Al2O3.2SiO2+ Na2O.SiO2+жидкость	эвтектика	32,0	10,1	57,9	760
6	Na2O.Al2O3.6SiO2+ Na2O.Al2O3.2SiO2+ Al2O3+жидкость	эвтектика	13,8	23,8	62,4	1063