CC BY
91
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2012, том 55, №3_________________________________
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 669.893.0.15
М.И.Нуманов, Ф.У.Обидов, Б.Б.Эшов, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БАЗАЛЬТОВ
Государственное научно-экспериментальное и производственное учреждение
АН Республики Таджикистан
Методом спектрометрии определён химический состав базальтов, установлен их коэффициент кислотности, определены температура плавления и кристаллизации, а также кислотостой-кость базальтов.
Ключевые слова: базальт - технология плавления базальтов - кислотостойкость базальтов - вла-гопоглощение базальтов - жидкотекучесть.
Среди новых перспективных материалов наиболее эффективным заменителем металлов являются камнелитые изделия, отличающиеся высокой химической стойкостью, сопротивляемостью абразивному износу и хорошими диэлектрическими свойствами. Сырьём для каменного литья служат горные породы, шлаки, другие промышленные отходы или синтетические шихты из окислов и других веществ. В качестве подшихтовочного материала для улучшения литейных и кристаллизационных свойств петрургических расплавов применяют хромистый железняк, плавиковый шпат, известняки, мраморы, кварцевые пески.
Камнелитые изделия более долговечны, чем металлические, кроме того, при их использовании повышается гигиена труда и общая культура производства [1].
Исследования химического состава, проведённые методом рентгеноспектрометрии на образцах с помощью рентгеновского энергодисперсионного спектрометра Link ISIS (Англия), установленного на растровом электронном микроскопе SSM-5300 (Япония), показали, что по содержанию основного компонента SiO2 образцы подходят к «основному» классу магматической породы (40-52%), наиболее подходящей для получения камнелитых изделий, но содержание некоторых других оксидов превышает оптимальный диапазон содержимого ингредиента, что влияет на жидкотекучесть и кристаллизационную способность отливок [2].
С целью установления технологических характеристик проведена серия плавок базальтов. Материалы сначала подвергались дроблению до крупности частиц от 0.05 до 5.0 мм, затем просеивались через сито для получения однородной фракции. Для плавки были отобраны пробы с размером частиц 0.063, 0.3 и 5.0 мм. Для выявления потери веса до и после плавки тигель и пробы взвешивали с точностью до 0.5 г.
Адрес для корреспонденции: Нуманов Масрур Ишанкулович. 734063, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Айни 299/3, Государственное научно-экспериментальное и производственное учреждение АН РТ. E-mail: [email protected]
Начальная температура была задана на уровне 1000°С с выдержкой в течение 30 мин с дальнейшим постадийным повышением через 50°С до 1300°С. При температуре 1000°С наблюдается только изменение цвета - от серого до коричневого, что, по-видимому, связано с улетучиванием легкоплавких соединений. Далее, вплоть до 1200°С процесс плавки сопровождается уменьшением (усадкой) объёма образца. При температуре 1200°С и времени выдержки 30 мин верхняя часть образца начинает плавиться и приобретает коричнево-чёрный цвет, а нижняя часть становится коричневой. При этом происходит сцепление расплавленной части образца с материалом тигля.
При температуре 1250°С и времени выдержки 30 мин образец с крупностью частиц 0.063 мм уже полностью расплавлен, но не имеет хорошей текучести. При полном расплавлении образец принимает абсолютно чёрный цвет. Образцы, имеющие крупность частиц 3 и 5 мм, при этой температуре полностью не расплавились.
Все образцы при температуре 1300°С расплавились. Однако расплав образца с крупностью фракции 0.063 имеет среднюю текучесть, а расплав образцов с крупными частицами почти не имел текучести. Последний также обладает особенным чёрным цветом.
Полная кристаллизация расплавов происходит при 900°С со временем выдержки 30-50 мин. Полученные опытные образцы в виде плитки размером 8x10 см и стержень длиной 4 см, диаметром 4.0 см имеют гладкую блестящую поверхность. Полученные из базальта нити длиной 5.0 см при диаметре >0.2 мм не имеют гибкости, а при <0.2 мм обладают хорошей гибкостью.
Исследования образцов расплавленного базальта на кислотостойкость проведены в растворах с различной концентрацией H2SO4, HNO3 и HCl при времени выдержки от 20 до 1440 мин. Измерение веса производили на аналитических весах ALC-110.4 марки Acculab Sartorius group с точностью 10-4. Результаты представлены в таблице.
Таблица
Изменение массы образца (г) плавленного базальта при выдержке в растворах H2SO4, НNO3, НИ
Среда Время выдержки, мин Концентрация H2SO4 в растворе,%
1.0 3.0 5.0 концентрированный
H2SO4 0 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
20 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
40 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
60 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
120 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
300 1.036 1.1590 1.2893 1.7463
600 1.036 1.1590 1.2893 1.7459
1440 1.036 1.1590 1.2892 1.7457
HNO3 0 1.823 1.126 1.451 1.7596
20 1.823 1.126 1.451 1.7596
40 1.823 1.126 1.451 1.7596
60 1.823 1.126 1.451 1.7596
120 1.823 1.126 1.451 1.7596
300 1.823 1.126 1.451 1.7596
600 1.823 1.126 1.451 1.7594
1440 1.823 1.126 1.451 1.7590
Среда Время выдержки, мин Концентрация Н2804 в растворе,%
1.0 3.0 5.0 концентрированный
НС1 0 1.2329 1.642 1.2264 1.01
20 1.2329 1.642 1.2264 1.01
40 1.2329 1.642 1.2264 1.01
60 1.2329 1.642 1.2264 1.01
120 1.2329 1.642 1.2264 1.01
300 1.2329 1.642 1.2264 0.99
600 1.2329 1.642 1.2264 0.96
1440 1.2329 1.642 1.2264 0.93
Как видно из данных таблицы, при малых концентрациях всех кислот независимо от времени выдержки изменения массы образцов не наблюдается. Что касается поведения образцов в концентрированных кислотах, то здесь при длительных выдержках можно наблюдать незначительные потери веса.
Аналогичным образом было исследовано влагопоглощение образцов в течение 24 ч. Изучение проводили в воде, содержащей небольшое количество солей. Установлена абсолютная неспособность образцов к впитыванию влаги. Приведённые данные по эксплуатационным характеристикам свидетельствуют о возможности применении изделий из базальтов, полученных камнелитым способом, во влажных и химически агрессивных средах.
Поступило 20.01.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Липовский И.Е., Дорофеев В.А. Основы петрургии. - М.: Металлургия, 1972, 178 с.
2. Нуманов М.И.,Пономарев В.Б. и др. - Изв. АН РТ Отд. физ.-мат., хим., геол. и техн. н., 2009, №3(136), с. 56-59.
М.И.Нуъмонов, Ф.У.Обидов, Б.Б.Эшов, И.Н.Ганиев
АСОСХОИ ФИЗИКИВУ КИМИЁВИИ ТЕХНОЛОГИЯИ ХОСИЛШАВИИ МАСНУОТХО АЗ БАЗАЛТХО
Муассисаи давлатии илми-тацрибавй ва исте^солии Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Бо усули шуоафканиву спектрометрй таркиби химиёвии базалтхр муайян карда шудааст. Микдори туршии онх,о мукаррар шудааст. Устувории турши дар намунах,ои базалтхо муайян карда шудаанд. Сатх,и хдрорати обшавй ва сахтшавии базалтх,о низ муайян карда шуд. Калима^ои калиди: рухом - технологияи гудозиши рухом - туршибарории рухом - намибардории рухом - моеърезиши.
M.I.Numanov, F.U.Obidov, B.B.Eshov, I.N.Ganiev PHYSICAL AND CHEMICAL BASES OF TECHNOLOGY OF RECEPTION OF PRODUCTS FROM BASALTS
Scientific Experimental and Production Enterprise, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The method of X-ray scope defines a chemical compound of basalts. Their size of density is established. It is defined acidstaying samples of basalts. The temperature threshold of fusion and basalt crystallization is established.
Key words: basalt - technology offusion of basalts - acidstaying basalts - moisture absorption of basalts -moisture absorption.
