CC BY
12Е.С. Лб/драхимова, ВЗ. Абдрахимов ЗИКО ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОРИ ОБЖИГЕ КИСЛОТОУПОРОВ НА ОСНОВЕ
(ПК «НАУКА» Усть-Каменогорск» Казахстан
возможность применения отходов предприятий цветной металлургии с качестве сырья для производства кислот оупоров. Проанализирован фазовый состав
и дана характеристика процессов, проходящих при их обжиге«
редкоземельных металлов (полевошпатовый кон-ПШК). Исследования показали, что при производстве кислотоупоров оптимальными со-являются, мае. %: 1) ГЦИ - 50, п 40, ПШК - 10; 2) жана-даурский каолин
г - 40, ПШК - 10. Расчетный химиче-состава исследуемых керамических масс
>быча и перераб сырья связана с
образованием больших центрат
1С
в
эко-из ас-
ется применение техногенного сырья в керамиче-
лит п
скин
В России особое положение занимает горно-металлургический комплекс, продукция которого составляет основу экономики и значительную часть экспорта страны. Вместе с тем, на большинстве предприятий цветной металлургии страны в настоящее время заменю сокращаются запасы вы-
геологические условия разработки месторождений. При этом все чаще в производство вовлекаются минерально-сырьевые источники с бедным содержанием полезных компонентов. За послед-
МЫ- V
в
рудах снизились в 1,5-1,6 рази* а доля труднообратимых руд возросла от 15 до 45 % [2, 3]. В то же время на предприятиях цветной металлургии накоплено огромное количество отходов более 10 т.
Производство керамических строительных — одна из самых штеришюемкнх от-
раслей народного хозяйства, поэтому рациональное использование топлива, сырья и других материальных ресурсов становится решающим фактором ее успешного развития в условиях проводимой экономической реформы, В связи с этим применение в керамических материалах техногенного
с
В работах [4-6] нами была показана принципиальная возможность использования техно-шого сырья для производства кислотоупоров. В е глинистого компонента могут быть использованы - глинистая часть «хвостов» гравита-жон-нльмеиитовых руд (ГЦИ) и жана-1 каолин; в качестве отощитеяя - пиро-т, а в качестве плавня - попутный продукт
представлен в таблице.
четный химическим состав керамических масс
Содержание оксидов, мае. % $10:;; 1А1 РсаОд.! СаСП М §0"]к.г0| П. п. и.
1 .86 5,8: 1,15 6,2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
состав композиций №1-2 следован на дифрактометре ДРОН-3, И К -
получены на
НС
«Брекогё -водили на с л
в
пгю-
»
свете
дования микроструктуры керамических материалов проводили с помощью электронного микро-
разовый анализ показал, что фазовый состав в кислотоупорах представлен в основном муллитом, пирофиллитом, полевым шпатом, кристобалитом и кварцем (рис. 1). Причем наибольшее содержание муллита в кислотоупорах из состава К
Муллит - одни из часто встречающихся минералов в обожженных керамических материалах, Высокие показатели его по огнеупорности, плотности, химической стойкости и механической прочности привлекли внимание исследователей как к получению синтетического муллита, так и к исследованию его структуры [7-9]«
Решетка муллита (ЗАЬОз^ЗзСК) весьма близка к решетке силлиманита и обладает дефектной структурой последнего [7], Она возникает путем заполнения мест в решетке силлиманита ио-
' и АГ\ Это
со статической tieyt эдоов ÍSÍOil на
твердый раствор вычитания отмечаются линии а-эрядо1
Л í 041
207 0 2
;оти
i 0
им, и
неп
Рис, I, Рентгенограммы образцов: I - сости
№2. Температура обжига 12 'ig„ I > Diffraction patterns of the .samples it - № I - composition. The temperature of firing
2 - cocrm sit ion;:
Злектронсч1тральиость решетк
'j a. j
■s элементарной
ни**
улегся odíi
Ы ' , JO А I И
'с я, ее л и формула ячейки с нл iгг четыре молекулы, те если 4(Р J5J учетверить, ¡Á часть из 32SÍ4*' заменить на н вывести из решетки два иона Ог\ Поэтому
муллита н силлиманита весьма близки, тотда как их инфракрасные спектры поглощении, наоборот, весьма ое eneктрал ьн ыи ана этих минералов.
В цепочных структурах, например муллите спектральные линии сдвигаются к значениям *тстпеино 1130-1155, i 080-1182
. Изолированные группы [А ЮЛ х-
т
чиы, что дел?-*
о удаоньш для определения
1 и*
г ■—
,0-1/4
что подтверждается микроскопически
1С
отмечается по трещинам и краям кварца.
^ -ни..............
не. 2, ИК-еиектры киелотоугшров; 1 - состав h% I; 2 - состав
Х*2< Температура обжига 120Cf С Fig.2* Ш spectra of acid refractories: I - К* I conipositior Л%2 composition. The temperature of firing- 12Gtf С
■i,»
«ичеекую прочность керамических изделии и :т проницаемость изделий, так как :ии а - кварца а
объем
№
, 101.
кри-
стобалита составляет 1010-1260, у кварца 980-1200 и у кварцевого стекла 1027-1195 см*1. Для этих
N
.Ж
1 с:
углами, П
Т|у~ОА1у| 8
Как известно, к щелочным алюмосиянка там относятся и полевые шпаты. Алюмос содержат часть или весь алюминии рдинации в виде тетраэдров [А 10 [$1(>4] (7, 9-10], В присутствии тионов А1 из шестерной координации четве
«сплаве связей Si
игшеттш пазлнчи ых
модификаций кремнезема. Поэтому в прмеутет
ко*
в
става М?
у образ! оистоС
« за
рисуются частотами 600-700 см" , а руид, силлиманит, кианит, муллит) - частотами более 700-860 см"1* Группы [А104 отличаются частотами около 1100 см"1.
Наличие муллита в кислотоунорах подтверждают и полосы поглощения 670-700 см4 на ИК-епектре (рис, 2),
При температуре обжига 1200°С в образ- Разование при 1200°С стеклофазы с показателем
нах ¡в исследуемых, составов на рентгенотраммах
чем в образцах из состава М&2
нческин анализ показывает
преломления п = 1,50-1,654 в образцах то составов
относящейся к системе
2'
i
А и
ля расплавов, имеющих повышенное содержание Ре^Оз и характерно микрогетерогенное строение. Расплав представляет собой диссоциированный электролит, в котором связи между кислородными анионами и такими катионами,
^ о^- и имеют в основном характер, а связи О2" с ком-плексоооразующими катионами А1сме-
шанный - гетерополярный и коважентный харак-тер с различной долей этих типов связей [7, 10].
Щелочные катионы подобно тому, как это имеет место в кристаллах, изменяя координацию АI3" с 6 на 4, способствуют образованию тетраэдров [АЮ4] и возникновению связей ЗьО-А1 меж-
мокрсмниевые комплексы с кислородом, О-А! не способствуют построению кристаллической решетки различных модификаций кремнезема, поэтому в присутствии расплава такого строения процесс превращения кремнезема в кристоба-лит или замедляется, или полностью прекращает-
зле.
ооразование сто из
кремнезема» выделившегося в результате зации, обусловливает проницаемость
рного лити-т Г1.
больше, чем в составе №1, По-видимому, раство* кварца, происходящее при можно объяснить разрывом обеспечивающих
ie
i » О сегки из
с О'
пых между тетраэдрами связей
О - Si
* *
При одинаковом содержании ПШК в со-
кварца в составе №1 при С будет больше, так как содер-значительно превышает по от-Х§2 (см, табл.). В целом коли-образцах из состава №1 составляет составляет 35-40%. икроскопнческие снимки об-№1-2, при температуре обжига
жание Ре20з в ношению к чество стекла в а из
1200 С, подтверждают результаты рентгенофазо-вого, спектрального и петрографического анали*
лит в образцах из состава №1 пред«
в пределах , цемента-
криллита и глинистом
рующей все компоненты, По краям зерен пиро
вытянутые поры, ширина которых
от 10 до L а).
мк„ длина от
До
■л i
Рис. 3, Эл€К11ютюми1сроскогшче€кие снимки образцов: а) -состав №1; б) состав №2. Температура обжига 12(XfC Увеличение Х40000>
FigJ., Electron-microscopic pictures of the samples; a) composition; h) - №2 composition, Tlie temperature of firing- ! 20Cf€
Под микроскопом наблюдаются коротко-призматически е кристаллы муллита. Необычная форма его кристаллов связана с повышенным содержанием в составе №1 Fe2О3. С возникновением твердых растворов замещения образуется муллит различного химического состава« При этом Fe*v замещает A\J'\ a Ti4+ замещает Si4". Внедрение в твердый раствор оксидов железа и титана приводит к кристаллизации муллита в виде изометрических зерен и короткопризматических кристаллов вместо тончайших игл и удлиненно
,'ЧУ'* •
В образцах из состава Я»2 муллит встречается в двух разновидностях: в виде субмикроскопических кристаллов» которые располагаются в пределах зерен пирофиллита и связке цементирующей все компоненты, и в виде короткопризматических .кристаллов, которые приурочены к сильно измененным зернам плавня. Кварц содержится в виде мелких, частично оплавленных зернах, замещенных по краям н по трещинам мета к -ристобалита.
Петрографический анализ показал, что мелкозернистый муллит при дальнейшем повышении температуры обжига постепенно ре кристаллизуется и превращается в крупные кристаллы и иглы. При температуре выше 1250°С муллит большей частью встречается в виде вытянутых
филлита располагаются преимущественно щеде-
ЛИТЕРАТУРА
Абяр&хнаиов ВЛ. Фюйко-химические процессу при обжиге кислотоуноров Санкт-Петербург: Недра. 2003, 284 с.
Абдрахизиова ЕХ\» Абдражишов ВЛ* // Ит вузов.
Цветная мсташгургия. 2004. №4. С, 13-18.
Абдртшмт ДЖ, Абдрмимо» В.ЗЦ Айдртптот Е*С
// Изв. вузе». Цветная металлургия. 2004, А%2„ С. 4-9. Абдрахнжнде ЕХ. // Изв. вузов. Строительство, 2003. т5. С. 40-44.
5. Абдрахнмова EX. // Изв. вузов, Строительство« 2002.
С. 45-48.
6. Аодрахимсжа EX. // Из», »узов. Строительств 20ÜL
С 46-49.
7. Кукшшв 1\В. Химия кремния и фиэхимия силикатов Мл Высшая школа. 1966. 250 е*
8. Абдрахимовв ЕХ\, Абдражимо» ВЛ. // Матери&даведе» ние* 2003. №4, €> 26-31.
9. Павлов В.Ф. Физико-химические основу обжига изделий строительной керамики, Мл Стройшдат> 197?. 270 с,
!0. Абдрахимова ЕХ*» Абдрахнмгш В Л* // Материшювсде-ние. 2002. №7. С 35-41,
Лаборатория химических анализов
УДК 541Л 5
МЛ0> Зеленев1, А,А* Коителов2, C.B. К&рязов2, Ю*В. Зеленев1 ПОСТРАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В у - ОБЛУЧЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРАХ
('Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности,
Федеральный центр двойных технолотий "Союз")
Установлено^ что нагревание предварительно облученных дозой I МГр полимерных композиций на основе зтилен^пропиленового и фторсодержащего каучукое в температурном диапазоне 293-47$ К сопровождается значительным тепловыделением (**> 2Ù кДж/кг). Исходя m предположенunf что вероятной причиной наблюдаемых экзотермических эффект ое является рекомбинация термостабильных аллильных и фторалкиль~ пых радикалое* рассчитаны их радиационно химические выходы в каучуках и концентрации в облученных образцах зластомерое*
Одним из эффективных методов нее л е до« вання пострадиациационных эффектов в полимерах является метод анализа кинетики тепловыделения, сопровождающего их "размораживание" после облучения при низких температурах [1,2] (чаще всего при Т - 77 К), В настоящей работе пострадиационные тепловые эффекты обнаружены при. экспериментальном определении температурной зависимости теплоемкости полимерных композиций (эластомеров) на основе каучуков типа СКЭПТ и СКФ, облученных при комнатной температуре. Основные компоненты исследованных эластомеров, вулканизированных ори 433 ± 5 К в течение 4 ч и их тегшофизические характеристики при Т = 293 К (плотность р, удельная теплоемкость С, теплопроводность X), приведены в табл. L Зависимость удельной теплоемкости мате-
риалов от температуры исследовали методами монотонного режима (МР) [3] и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДОК),
Метод МР позволяет одновременно определять зависимости С(Т) и Х(Т) в температурных интервалах монотонного изменения этих характеристик. В данном случае использован вариант метода, реализующий нагревание образцов в форме плоскопараллельных пластин размерами 50x50x4 мм3 постоянным тепловым потоком, Измерения проводили на воздухе в диапазоне 293-473 К. Предельные относительные погрешности определения X и С методом МР оцениваются соответственно в 8 и 4%; максимальный разброс значений С(Т) в серии из 6-8 параллельных опытов с идентичными образцами не превышал 2,5%,
