ОПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ CAO-AL2O3-SIO2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23, вып. 2. С. 138-147 Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2023, vol. 23, iss. 2, pp. 138-147

https://ichbe.sgu.ru https://doi.org/10.18500/1816-9775-2023-23-2-138-147, EDN: KPYLJX

Научная статья УДК 544.01+544.971+544.013

Описание химического взаимодействия

в системе Са0-А!203-5102

И. К. Гаркушин , О. В. Лаврентьева

Самарский государственный технический университет, Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244

Гаркушин Иван Кириллович, доктор химических наук, профессор кафедры «Общая и неорганическая химия», [email protected], https:// orcid.org/0000-0001-6038-8519

Лаврентьева Ольга Владимировна, кандидат химических наук, доцент кафедры «Общая и неорганическая химия», olavolga1965@gmail. com, https://orcid.org/0000-0001-8110-2495

Аннотация. Приводится построение древа фаз и описание химического взаимодействия для тройной оксидной системы CaO-Al2O3-SiO2. Особый интерес к системе, состоящей из оксидов кальция, алюминия и кремния, связан с получением высоко востребованных функциональных материалов с заданными свойствами. Расплавы системы CaO-Al2O3-SiO2 имеют большое теоретическое и прикладное значение. Это обусловлено значительной ролью расплавов этих оксидов и их смесей в металлургии, производстве керамики и других областях промышленности. Фазовые соотношения в системе при полном исчезновении жидкости в системе CaO-Al2O3-SiO2 позволили построить древо фаз системы, которое включает линейную часть и два цикла. Построение древа фаз приводится с учетом образования четырех двойных соединений в системе CaO-SiO2, пяти двойных соединений в системе CaO-Al2O3, одного двойного соединения в системе Al2O3-SiO2 и двух тройных соединений. Стабильный комплекс включает пятнадцать вторичных фазовых треугольников, соединяющихся между собой шестнадцатью стабильными секущими. Для смесей, отвечающих точками эквивалетности (точками пересечения нестабильных и стабильных секущих) описано химическое взаимодействие в соответствии с законом эквивалентов. Сделан вывод, что для всех смесей, отвечающих точкам эквивалентности, для стандартных условий термодинамически возможны взаимодействия. Выполнен прогноз кристаллизующихся фаз.

Ключевые слова: тройная система, древо фаз, кристаллизующиеся фазы, стабильные секущие, нестабильные секущие, химическое взаимодействие, оксид кальция, оксид алюминия, оксид кремния, реакции метатезиса

Благодарности. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSSE-2023-0003) в рамках государственного задания Самарского государственного технического университета. Для цитирования: Гаркушин И. К., Лаврентьева О. В. Описание химического взаимодействия в системе CaO-Al2O3-SiO2 // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23, вып. 2. С. 138-147. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2023-23-2-138-147, EDN: KPYLJX

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) Article

Description of the chemical interaction in the system Ca0-Al203-Si02 I. K. Garkushin 0. V. Lavrenteva

Samara State Technical University, 244 Molodogvardeyskaya St., Samara 443100, Russia

Ivan K. Garkushin, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6038-8519 Olga V. Lavrenteva, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8110-2495

Abstract. In this study the construction of a phase tree and the description of the chemical interaction for the ternary oxide system CaO-Al2O3-SiO2 are given. Particular interest to a system consisting of oxides of calcium, aluminum and silicon is associated with the production of highly demanded functional materials with desired properties. Melts of the CaO-Al2O3-SiO2 system are of great theoretical and applied importance. This is due to the significant role of melts of these oxides and their mixtures in metallurgy, ceramics production, and other industries. Phase relationships in the system with the complete disappearance of liquid in the CaO-Al2O3-SiO2 system has made it possible to construct a phase tree of the system, which includes a linear part and two cycles. The construction of the phase tree is given taking into account the formation of four double compounds in the CaO-SiO2 system, five double compounds in the CaO-Al2O3 system, one double compound in the Al2O3-SiO2 system, and two ternary compounds. The stable complex includes fifteen secondary phase triangles, interconnected by sixteen stable secants. For mixtures corresponding to equivalence points (points of intersection of unstable and stable secants), the chemical interaction is described in accordance with the law of equivalents. It is concluded that for all mixtures corresponding to equivalence points, interactions are thermodynamically possible under standard conditions. The prediction of crystallizing phases is made.

Keywords: ternary system, phases tree, crystallizing phases, stable secants, unstable secants, chemical interaction, calcium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, metathesis reaction

Acknowledgments. The work has been carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project No. FSSE-2023-0003) as part of the state task of the Samara State Technical University.

For citation: Garkushin I. K., Lavrenteva O. V. Description of the chemical interaction in the system CaO-Al2O3-SiO2. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2023, vol. 23, iss. 2, pp. 138-147 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1816-9775-2023-23-2-138-147, EDN: KPYLJX

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0)

Введение

Фазовая диаграмма системы Са0-Л1203-БЮ2 изучалась длительное время [1-6]. Особый интерес к этой системе связан с получением востребованных функциональных материалов с заданными свойствами. В частности, оксидные расплавы данной системы входят в основной состав металлургических шлаков. Этот факт имеет большое теоретическое и прикладное значение, так как расплавы системы Са0-А^0з^Ю2 играют существенную роль в металлургии, производстве керамики и других областях промышленности [7-11]. Система СаО-Л^Од- БЮ2 является базовой для получения и изучения цементов типа МТА, в составе которых присутствуют минералы (3СаО-БЮ2, 2СаО-БЮ2, ЗСаО-А^Од) [9]. Анортитовый материал на основе системы СаО-А120з-БЮ2 используется для получения износостойких керамических материалов повышенной прочности с относительно низкой температурой обжига [10]. Для современного металлургического производства большой интерес и распространение приобретают неорганические материалы на основе природных кремнезем-содержащих пород [12], являющихся основой теплоизолирующих смесей [13-17]. К таким материалам относят стеклообразующие оксидные смеси [18-20]. Входя в состав более сложных многокомпонентных систем, например, четы-рехкомпонентной системы Са0-А120з^Ю2-ТЮ2, оксидная система Са0-А^0з^Ю2 находит широкое применение в таких технологических процессах, как изготовление покрытий сварочных электродов, производство эмалей, стекол, огнеупоров, портландцемента, глиноземного цемента, известкового фарфора [21, 22]. Отмечается, что такие смеси образуются в качестве попутных продуктов при плавке и кристаллизации шлаковых расплавов, электрокорундов [20]. Анализ фазовых равновесий в четырехкомпонентной шлаковой системе Ca0-Лl20з-Si02-Mg0, содержащей в качестве составляющей трехкомпо-нентную систему Са0-А^0з^Ю2, может быть использован для контроля неметаллических

включений, например, в раскисленной алюминием пружинной стали, изменение состава которой тесно связано с рафинированием шлаков и процессом раскисления [2з].

Широкое применение системы оксидных расплавов Са0-А^0з^Ю2 требует глубокого исследования физико-химических свойств. Исследованы вязкость и теплопроводность в жидкой и твердой фазах [12]. Особое внимание уделяется термодинамическим свойствам расплавов и соединений [24]. Термодинамические свойства неоднократно исследовались экспериментально [7]. Проводилось теоретическое моделирование термодинамических свойств различными методами [25-28].

В процессе плавления силикатных систем происходит ряд многообразных физико-химических и фазовых превращений [24]. Однако в литературе для тройной системы Са0-А^0з^Ю2 не приведено древо фаз и не описаны возможные химические взаимодействия, включающие как реакции присоединения, так и реакции обмена.

Целью данного исследования является построение древа фаз и описание на его основе химического взаимодействия для смесей, отвечающих точкам пересечения стабильных и нестабильных секущих (точкам эквивалентности) и прогноз кристаллизующихся фаз.

Материалы и методы

Для достижения поставленной цели следует рассмотреть бинарные системы, входящие в состав Са0-А^0з^Ю2. Так, в системе Са0^Ю2 образуется четыре двойных соединения (табл. 1). Два из этих соединений (CaзSi05 и CaSi0з) являются соединениями конгруэнтного плавления, два (Ca2Si04 и CaзSi207) - соединения инконгру-энтного типа плавления. Отмечено образование трех эвтектик, двух перетектик и одной моно-тектики вблизи Si02 [1].

В системе Са0-А^0з образуется пять бинарных соединений (см. табл. 1), которые в литературе указываются как соединения инкон-груэтного, или конгруэнтного и инконгруэнтного типа плавления [1, 2].

Таблица 1 / Table 1

Термические и термодинамические характеристики исходных веществ и соединений [29-31] Thermal and thermodynamic characteristics of starting substances and compounds [29-31]

Вещество / Substances Стандартные значения / Standard va1ues Температуры фазовых переходов, °С / Phase transition temperatures, °C

Энтальпия образования AfH°2g8, кДж/моль / Enthalpy of formation AfH02g8, kJ/mol Энергия Гиббса AfG°2g8, кДж/моль / Gibbs energy AfG°2g8, kJ/mo1 Температура плавления/ Melting temperature Температура полиморфного перехода/ Polymorph transition temperature

А12о3 -1675.692 -1582.271 2053±4 -

CaO -635.089±0.962 -603.475 2627±30 -

SiO2 -gi0.g40±1.422 -856.669 1728 -

Ca3SiO5 (3CaO-SiO2) -2930.473±2.928 -2785.104 2070±20 -

Ca2SiO4 (2CaO-SiO2) -2316.680±4.184 -2200.018 2130±20 -

Ca3 Si2O7 (3CaO-2SiO2) -3956.306±4.184 -3756.729 1464±5 -

CaSiO3 (CaO-SiO2) -1635.232±1.673 -1549.598 1544±5 -

A16Si2O13 (3A12O3-2SiO2) -6819.920 -6436.448 1935±5 -

Ca3Al2 O6 (3CaO-A12O3) -3587.570±3.012 -3411.323 1535±5 к^ж+к1 -

Cal2A114O33 (12CaO-7A12O3) -19010.422±19.246 -18465.021 1374 к2^ж+к1 к2 K1 1037±10

CaA12O4 (CaO-A12O3) -2326.178±1.799 -2208.666 1602±5 к^ж+к1 -

CaA14O7 (CaO-2A12O3) -3987.770±6.276 -3822.460 1762±5 к^ж+к1 -

CaA1i2 Oig (CaO-6A12O3) -10742.838±12.970 -10160.538±14.225 1903 K2 K1 1833

CaA12Si2O8 (CaO-A12O3-2SiO2 -4243.412±2.928 -4017.773 1550±20 -

Ca2A12S2O7 (2CaO-A12O3-SiO2 -4007.853±2.928 -3809.121 1590±20 к2 к1 300

В двойной системе А^0з^Ю2 образуется одно двойное соединение - муллит зА^0з^Ю2, плавящееся конгруэнтно (см. табл. 1).

Трехкомпонентная система исследована ранее авторами [1, 2]. На основе данных по двойным и тройным соединениям (см. табл. 1) проведено разбиение на вторичные фазовые треугольники. Однако химическое взаимодействие, построение фазового комплекса и прогноз кристаллизующихся фаз не рассмотрены.

Результаты и их обсуждение

Фазовые соотношения в системе при полном исчезновении жидкости в системе Са0-А^0з^Ю2 (рис. 1) позволили построить древо фаз системы, которое включает линейную часть и два цикла (рис. 2).

Стабильный комплекс включает пятнадцать вторичных фазовых треугольников, соединяющихся между собой шестнадцатью

SiO

CaO

CaSiO Ca^uO. Ca2SiOj

Ca.SiO

Al30,

Рис. 1. Треугольник состава системы CaO-Al2O3-SiO2: Т - CaAl2Si2O8;

Т2 - Ca2Al2SiO7

Fig. 1. Composition triangle of system CaO-Al2O3-SiO2: Т1 - CaAl2Si2O8;

Т2 - Ca2Al2SiO7

Рис. 2. Древо фаз системы CaO-Al2O3-SiO2 Fig. 2. Phase tree of the CaO-Al2O3-SiO2

стабильными секущими. Кристаллизующиеся во вторичных треугольниках фазы отвечают веществам, расположенным в вершинах симплексов.

Для описания химического взаимодействия необходимы данные по индивидуальным веще-

ствам, двойным и тройным соединениям (см. табл. 1). Составы двойных и тройных соединений выражены в молярных концентрациях эквивалентов (табл. 2) и нанесены на треугольник состава (см. рис. 1).

Таблица 2 / Table 2

Молярные концентрации эквивалентов Molar concentrations of equivalents

Точка / Point Соединение / Compound Состав / Compound

D1 Ca3SiO5 = 3CaO-SiO2 60 % CaO +-40 % SiO2

d2 Ca2SiO4 = 2CaO-SiO2 50 % CaO +-50 % SiO2

D3 Ca3Si2O7 = 3CaO-2SiO2 42.85 % CaO +-57.15 % SiO2

D4 CaSiO3 = CaO-SiO2 33.33 % CaO +-66.67 % SiO2

D5 Al6Si2O13 = 3Al2O3-2SiO2 69.23 % Al2O3 +-30.77 % SiO2

D6 Ca3Al2O6 = 3CaO-Al2O3 50 % CaO +-50 % Al2O3

D7 Ca12Al14O33 = 12CaO-7Al2O3 36.36 % CaO +-63.64 % Al2O3

D8 CaAl2O4 = CaO-Al2O3 25 % CaO +-75 % Al2O3

D9 CaAl4O7 = CaO-2Al2O3 14.28 % CaO +-85.72 % Al2O3

D10 CaAl12O19 = CaO-6Al2O3 5.26 % CaO +-94.74 % Al2O3

T1 CaAl2Si2O8 = CaO-Al2O3-2SiO 12.50 % CaO +-37.50 % Al2O3 +-50.00 % SiO2

T2 Ca2Al2S2O7 = 2CaO-Al2O3-SiO 28.57 % CaO +-42.85 % Al2O3 +-28.58 % SiO2

Для описания химического взаимодействия необходимо в соответствии с законом эквивалентов [32, 33] получить смеси, отвечающие точкам эквивалентности, т.е. точкам пересечения стабильных и нестабильных секущих, аналогично тройным системам или тройным взаимным системам [34, 35]. Поэтому на треугольник состава (см. рис. 1), кроме стабильных (сплошные линии), нанесены (пунктиром) нестабильные секущие (рис. 3). В результате отмечено 100 пересечений со стабильными секущими. На рис. 3 нанесены только точки эквивалентности, в смесях которых термодинамически вероятны условия протекания реакций (табл. 3).

Как показывают данные табл. 3, энтальпии реакции для стандартных условий находятся в интервале от -11.087 кДж (точка 9) до -4912.480 кДж (точка 29). Энергии Гиббса реакций имеет интервал от -12.597 кДж (точка 40) до -4745.036 кДж (точка 29).

Заключение

Данные рис. 3 и табл. 3 показывают, что смеси различного состава на стабильных секущих могут быть получены из смесей, отвечающих

нескольким нестабильным секущим. Так, для секущей отмечено восемь нестабиль-

ных секущих (точки эквивалентности 31...33, 35.. .39), для стабильной секущей СаБЮд-^ можно отметить семь нестабильных секущих (точки 5, 6, 8, 9, 10, 17, 18), для секущей Са2БЮ4-СаА1204 отмечается пять нестабильных секущих (точки 13, 14, 26, 27, 28), для секущей Са25Ю4-Са3А120б - четыре нестабильных секущих (точки 12, 16, 21, 22), для секущей Т2-СаБЮ3 (точки 1, 2, 3) и секущей Са25Ю4-Т2 (точки 7, 13, 24) отмечается по три нестабильных секущих.

Тройное соединение Т2 (Са2А12Б107) может быть получено из смесей Са25Ю4+А1203, Са3А1206+СаА1251208, СаА1204+СаБЮ3, СаА1407+Са3Б1207 в соотношениях 1:1. Максимальная энергия Гиббса реакции Д^С°298 = -189.146 кДж для исходной смеси Са3А1206 + СаА12Б1208. Однако при проведении синтеза тройных соединений или стабильных смесей из нестабильных необходимо учитывать, какие реакции могут протекать вначале в соответствии с термодинамическими данными и возможным влиянием кинетики взаимодействия.

СаО

CaSiO,

Ca3Si,0 Ca,SiO,

Ca.SiO,

A120,

Рис. 3. Фазовый комплекс системы (составы - в молярных концентрациях эквивалентов)

Fig. 3. Phase complex of the system (compositions - in molar concentrations of equivalents)

Таблица 3 / Table 3

Уравнения реакций, тепловые эффекты и энергии Гиббса Reaction equations, heat effects and Gibbs energy

Точка/ Point Уравнение реакции (точка на рис. 1) / Reaction equation (point on the Fig. 1) Тепловой эффект реакций (-A/H°298), кДж / Heat effect of reaction (-AH0298)' kJ Энергия Гиббса реакций (-AfG°298,), кДж / Gibbs energy of reaction (-AG°298)' kJ

1 Ca3Al2O6 +4SiO2 = 2CaSiO3 + CaAl2Si2O8 282.546 278.970

2 Ca2Al2SiO7 + 2SiO2 = CaSiO3 + CaAl2Si2O8 48.911 44.912

3 Ca12Al14O33 + 19SiO2= 5CaSiO3 + 7CaAl2Si2O8 1561.762 1130.690

4 3CaAl12O19 + 16SiO2 = 5Al6Si2O13 +3CaAl2Si2O8 26.282 47.241

5 2Ca2SiO4 + CaAl2Si2O8 = 3CaSiO3 + Ca2Al2SiO7 36.777 40.106

6 Ca3SiO5 + CaAl2Si2O8 = 2CaSiO3 + Ca2Al2SiO7 104.432 105.440

T2 Ca2SiO4 + Al2O3 = Ca2Al2SiO7 15.481 26.832

T2 Ca3Al2O6 + CaAl2Si2O8 = 2Ca2Al2SiO7 184.724 189.146

T2 CaAl2O4 + CaSiO3 = Ca2Al2SiO7 46.443 50.857

T2 CaAl4O7 + Ca3Si2O7 = 2Ca2Al2SiO7 2274.631 1652.847

7а 4Ca3SiO5 + Al6Si2O13 = 3Ca2SiO4 + 2Ca2Al2SiO7 431.787 450.553

7б 3СаO + CaAl2Si2O8= Ca2SiO4 + Ca2Al2SiO7 175.854 180.941

7в Ca3Si2O7 + CaAl2O4 = Ca2SiO4 + Ca2Al2SiO7 42.049 43.744

8 5Ca2SiO4 + Al6Si2O13 = 4CaSiO3 + 3Ca2Al2SiO7 161.167 189.217

9 Ca3Si2O7 + Al2O3 = CaSiO3 + Ca2Al2SiO7 11.087 19.719

Окончание таблицы 3 / Continuation of the Table 3

Точка/ Point Уравнение реакции (точка на рис. 1) / Reaction equation (point on the Fig. 1) Тепловой эффект реакций (-AfH°298), кДж / Heat effect of reaction (-AH°298)' kJ Энергия Гиббса реакций (-AfG°298,), кДж / Gibbs energy of reaction (-AfG°298), kJ

10 2СаО + CaAl2Si2O8 = CaSiO3 + Ca2Al2SiO7 129.495 133.996

11 5СаО + 2CaAl2Si2O8 = Ca3Si2O7 + 2Ca2Al2SiO7 309.743 322.050

12 3Ca3SiO5 + Ca2Al2SiO7 = 4Ca2SiO4 + Ca3Al2O6 55.018 46.962

13 2CaSiO3 + Ca3Al2O6 = 2Ca2SiO4 + CaAl2O4 101.504 98.183

14 Ca3SiO5 + Ca2Al2SiO7 = 2Ca2SiO4 + CaAl2O4 21.212 14.477

15 33CaO + 7CaAl2Si2O8 = 14Ca2SiO4 + Ca12Al14O33 782.121 1226.187

16 6CaO + CaAl2Si2O8 = 2Ca2SiO4 + 4Ca3Al2O6 166.976 172.736

17 3Ca3SiO5 + Al6Si2O13 = Ca2Si2O7 + 3Ca2Al4SiO7 368.526 392.332

18 Ca3Al2O6 +2SiO2 = CaSiO3 + Ca2Al4SiO7 233.635 234.058

19 8CaO + CaAl2Si2O8 = 2Ca3SiO5 + Ca3Al2O6 124.384 135.95

20 15CaO + Al6Si2O13 = 2Ca3SiO5 + 3Ca3Al2O6 277.401 315.604

21 13CaO + Al6Si2O13 = 2CaSiO4 + 3Ca3Al2O6 319.993 352.382

22 3CaO + Ca2Al2SiO7 = Ca2SiO4 + Ca3Al2O6 -88.700 -82.050

23а 14Ca3Al2O6 + 9SiO2 = 9Ca2SiO4 + 2Ca12Al14O33 446.521 1260.261

23б 64CaO + 7Al2Si2O13 = 14Ca2SiO4 + 3Ca12Al14O33 1079.650 2517.779

24 3SiO2 + 2Ca3Al2O6 = Ca2SiO4 + 2Ca2Al2SiO7 424.426 425.607

25 10SiO2 + 5Ca3Al2O6 = 2Ca3Si2O7 + 6Ca2Al2SiO7 4912.480 4745.036

26 Ca3Al2O6 + SiO2 = Ca2SiO4 + CaAl2O4 144.348 140.692

27а Al6Si2O13 + 7CaO = 2Ca2SiO4 + 3CaAl2O4 346.351 365.261

27б Ca3SiO5 + CaAl4O7 = Ca2SiO4 + 2CaAl2O4 50.788 9.786

28 2Ca12Al14O33 + 5SiO2 = 14Ca2SiO4 + 5CaAl2O4 1488.866 630.195

29 10CaO + 2Al6Si2O13 = 4Ca2Al2SiO7 + 2CaAl2O4 693.038 746.170

30 Ca12Al14O33 + Al6Si2O13 = 8CaAl2O4+ 2Ca2Al2SiO7 794.788 386.101

31 Ca3Si2O7 + 2Al6Si2O13 = 3CaAl2Si2O8 + 3Al2O3 161.166 170.930

32 Ca2SiO4 + 3Al6Si2O13 = 4CaAl2Si2O8 + 5Al2O3 258.988 279.077

33 2Ca3SiO5 + 5Al6Si2O13 = 6CaAl2Si2O8 + 9Al2O3 581.154 594.629

34 4CaO + 3Al6Si2O13 = 3CaAl2Si2O8 + CaAl12O19 203.959 490.613

35 CaO + Al6Si2O13 = CaAl2Si2O8 + 2Al2O3 139.787 142.392

36 Ca3Al2O6 + 3Al6Si2O13 = 3CaAl2Si2O8 + 7Al2O3 412.750 408.549

37 CaAl2O4 + Al6Si2O13 = CaAl2Si2O8 + 3Al2O3 124.390 119.472

86 2CaSiO3 + 7Al2O3 = CaAl2Si2O8 + CaAl12O19 -14.058 3.218

38 Al6Si2O13 + CaAl4O7 = CaAl2Si2O8 + 4Al2O3 138.490 87.949

39 2SiO4 + CaAl12O19 = CaAl2Si2O8 + 5Al2O3 57.154 55.252

40 Ca3Si2O7 + 13Al2O3 = CaAl2Si2O8 + 2CaAl12O19 -11.214 12.597

41 3CaAl2O4 + CaAl2Si2O8 = 2Ca2Al2SiO7+ СаAl12O19 145.144 139.013

Список литературы

1. Бережной А. С. Многокомпонентные системы окислов. Киев : Наук. думка, 1970. 543 с.

2. Пащенко А. А., Мясников А. А., Мясникова Е. А. Физическая химия силикатов / под ред. А. А. Пащенко. М. : Высш. шк., 1986. 368 с.

3. Филоненко Н. Е., Лавров Л. В. Условия равновесия в углу Al2O3 тройной системы CaO-Al2O3-SiO2 // Журн. прикл. хим. 1950. № 23. С. 1040-1046.

4. Koziol A. M., Newton R. C. Redetermination of the anorthite breakdown reaction and improvement of the plagioclase-garnet-Al2SiO5-quartz geobarometer // Am. Mineral. 1988. Vol. 73. Р. 216-223.

5. Longhi J., Hays J. F. Phase equilibria and solid solution along the join CaAl2Si2O8-SiO2 // Am. J. Sci. 1979. Vol. 279, iss 7. Р. 876-890. https://doi.org/10.2475/ ajs.279.7.876

6. Rankin G. A., Wright F. E. The ternary system CaO-Al2O3-SiO2 // Am. J. Sci. 1915. Vol. s4-39 (229). P. 1-79.

7. Працкова С. Е., Бурмистров В. А., Старикова А. А. Термодинамическое моделирование оксидных расплавов системы CaO-Al2O3-SiO2 // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63, вып. 1. С. 45-50.

8. Кузьменков М. И., Сушкевич А. В., Манак Т. Н. Синтез клинкера для стоматологического цемента для пломбирования корневых каналов // Тр. БГТУ. Химия и технол. неорг. веществ. 2011. № 3. С. 79-83.

9. Сушкевич А. В., Кузьменков М. И., Шалухо Н. М, Манак Т. Н. Проявление метастабильного парагенезиса при твердофазовом взаимодействии в системе Са0-Al203-Si02 // Тр. БГТУ. Химия и технол. неорг. веществ2. 23012. 2№ 3. С. 51-56.

10. Сергиевич О. А., Алексеенко И. А., Артемьев Е. А. Керамические материалы с повышенной износостойкостью для машиностроительной и легкой промышленности // Тр. Кольск. науч. центра РАН. 2017. Т. 8, № 5. С. 167-172.

11. Трибушевский Л. В., Немененок Б. М., Румянцева Г. А., Кулик М. А. Внепечная обработка стали отходами от переработки вторичного алюминия // Литье и металлургия. 2018. № 1 (90). С. 100-105.

12. Вильданов С. К. Расчет вязкости и теплопроводности стекол на основе системы SiO2-Al2O3-R2O, где R - Na и K c добавками CaO, MgO, FeO при высокой температуре // Физика и химия стекла. 2021. T. 47, № 3. С. 306-319.

13. Фукс Э., Савицки Й., Генералов А. В. Применение теплоизоляционных и экзотермических материалов фирмы «Foseco Steel» в ОАО «МЗ Камасталь» // Сталь. 2006. № 11. С. 46-51.

14. Шабловский В. А., Климов Ю. В., Онищенко Н. Ф. Специализированные смеси для сифонной разливки стали // Сталь. 2009. № 6. С. 21-24.

15. Вильданов С. К., Лиходиевский А. В., Пыриков А. Н. Разработка и внедрение энергосберегающих материалов для разливки стали // Новые огнеупоры. 2011. № 8. С. 3-6.

16. Ахметов А. Б. Разработка и освоение новых теплоизолирующих смесей для разливки стали // Сталь. 2008. № 8. С. 29-31.

17. Бабина И. А., Бабин А. О. Исследование свойств оксидных расплавов в модельном эксперименте // Расплавы. 2019. № 2. С. 133-141.

18. Топтыгин А. М., Полозов Е. Г., Айзин Ю. М. Совершенствование защитных шлакообразующих смесей для промежуточного ковша МНЛЗ // Сталь. 2007. № 3. С. 20-24.

19. Капитанов В. А., Куклев А. В., Полозов Е. Г. Исследование теплоизоляционных свойств шлаковых смесей для промежуточного ковша // Сталь. 2009. № 1. С. 28-31.

20. Вильданов С. К. Разработка и внедрение теплоизолирующих и шлакообразующих материалов серии «Изотерм-1600» // Сталь. 2018. № 9. С. 17-22.

21. Проводова А. А., Якушевич Н. Ф., Козырев Н. А. Определение термодинамической активности компонентов жидкой фазы системы CaO-SiO2-CaO-Al2O3'2SiO2-CaO-TiO2'SiO2 в состоянии четы-рехфазного инвариантного равновесия // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 8. С. 27-32.

22. Байдерякова С. Молекулярно-динамическое исследование расплавов c истемы CaO-Al2O3 // Неорганические материалы. 2001. Т. 37, № 5. С. 571-576.

23. Yao Z, Ma XD., Lyu S. Phase equilibria of the Al2O3-CaO-SiO2-(0%, 5%, 10%) MgO slag system for non-metallic inclusions control // CALPHAD. ^mputer ^upling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2021. Vol. 72. Article № 102227. https://doi: 10.1016/j. calphad.2020.102227

24. Шорников С. И. Термодинамические свойства расплавов системы CaO-Al2O3-SiO2 // Электрон. науч.-информ. журн. Вестник Отделения наук о Земле РАН. 2007. Т. 25, № 1. URL: http://www.scgis.ru/ russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/informbul-1_2007/ term-48.pdf.

25. Волокитин О. Г., Скрипникова Н. К. Расчет кривых плавкости многокомпонентных силикатных систем // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2016. Т. 59, вып. 11. С. 50-54.

26. Mao H. H., Hillert M., Selleby M, Sundman B. Thermodynamic assessment of the CaO-Al2O3-SiO2 system // J. Am. Ceram. Soc. 2006. Vol. 89, № 1. P. 298-308. https://doi:10.1111/j.1551-2916.2005.00698

27. Fabrichnaya O. B., NeradI. Thermodynamic properties of liquid phase in the CaO center dot SiO2-CaO center dot Al2O3 center dot 2SiO2-2CaO center dot Al2O3 center dot SiO2 system // J. Am. Ceram. Soc. Vol. 20, № 4. P. 505-515. https://doi:10.1016/S0955-2219(99)00179-X

28. Berman R. G., Brown T. H. A Thermodynamic model for multicomponent melts with application to the system CaO-Al2O3-SiO2 // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. Vol. 482 № 4. P. 661-678. https://doi:10.1016/0016-7037(84)90094-2

29. Термические константы веществ. Вып. IV / под ред. акад. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1970. 510 с.

30. Термические константы веществ. Вып. IX / под ред. акад. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1981. 575 с.

31. Термические константы веществ. Вып. V / под ред. акад. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1971. 530 с.

32. Гаркушин И. К., Лаврентьева О. В., Штеренберг А. М. Древо фаз, прогноз кристаллизующихся фаз и описание химического взаимодействия в системе KCl-CaCl2-BaCl2 // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 3. С. 282-291. https://doi. org/10.18500/1816-9775-2022-22-3-282-291

33. Гаркушин И. К., Лаврентьева О. В., Штеренберг А. М. Прогноз кристаллизующихся фаз и описание химического взаимодействия в системе Al2O3-TiO2-MgO // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48, № 2. С. 180-188.

34. Афиногенов Ю. П., Гончаров Е. Т., Семенова Г. В., Зломанов В. П. Физико-химический анализ многокомпонентных систем. М. : МФТИ, 2006. 332 с.

35. Гаркушин И. К., Сухаренко М. А., Бурчаков А. В. Теоретическое и экспериментальное исследование физико-химических систем. Самара : СамГТУ, 2019. 344 с.

References

1. Berezhnoy A. S. Mnogokomponentnyye sistemy okislov [Multicomponent Oxide Systems]. Kiyev, Naukova dumka, 1970. 543 p. (in Russian).

2. Pashchenko A. A., Myasnikov A. A., Myasnikova Ye. A. Fizicheskaya khimiya silikatov. Pod red. A. A. Pashchenko [Pashchenko A. A., ed. Physical Chemistry of Silicates]. Moscow, Vysshaya shkola, 1986. 368 p. (in Russian).

3. Filonenko N. Ye., Lavrov L. V. Conditions of the equilibrium in the corner Al2O3 of the ternary system CaO-Al2O3-SiO2. Russ. J. of Appl. Chem, 1950, vol. 23, pp. 1040-1046 (in Russian).

4. Koziol A. M., Newton R. C. Redetermination of the anorthite breakdown reaction and improvement of the plagioclase-garnet-Al2SiO5-quartz geobarometer. Am. Mineral., 1988, vol. 73, pp. 216-223.

5. Longhi J., Hays J. F. Phase equilibria and solid solution along the join CaAl2Si2O8-SiO2 Am. J. Sci., 1979, vol. 279, iss. 7, pp. 876-890. https://doi.org/10.2475/ ajs.279.7.876

6. Rankin G. A., Wright F. E. The ternary system CaO-Al2O3-SiO2. Am. J. Sci., 1915, vol. s4-39 (229), pp. 1-79.

7. Pratskova S. Ye., Burmistrov V. A., Starikova A. A. Thermodynamic modeling of oxide melts of the CaO-Al2O3-SiO2 system. Izv. Universities. Chemistry and Chem. Technology, 2020, vol. 63, iss. 1, pp. 45-50 (in Russian).

8. Kuzmenkov M. I., Sushkevich A. V., Manak T. N. Synthesis of clinker for dental cement for root canal filling. Tr. BSTU. Chemistry and Technol. Inorg. Substances, 2011, no. 3, pp. 79-83 (in Russian).

9. Sushkevich A. V., Kuzmenkov M. I., Shalukho N. M., Manak T. N. Manifestation of metastable paragenesis

during solid-phase interaction in the CaO-Al2O3-SiO2 system. Tr. BGTU. Chemistry and Technol. Inorg. Substances, 2012, no. 3, pp. 51-56 (in Russian).

10. Sergievich O. A., Alekseenko I. A., Artem'ev E. A. Ceramic materials with increased wear resistance for machine-building and light industry. Trudy Kolsk. Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2017, vol. 8, no. 5, pp. 167-172 (in Russian).

11. Tribushevsky L. V., Nemenenok B. M., Rumyantse-va G. A., Kulik M. A. Out-of-furnace processing of steel by waste from secondary aluminum processing. Casting and Metallurgy, 2018, no. 1 (90), pp. 100-105 (in Russian).

12. Vildanov S. K. Calculation of viscosity and thermal conductivity of glasses based on the SiO2-Al2O3-R2O system, where R is Na and K with CaO, MgO, FeO additives at high temperature. Glass Phys.Chem., 2021, vol. 47, no. 3, pp. 306-319 (in Russian).

13. Fuks E., Savitskii I., Generalov A. V. Use of heat-insulating and exothermic materials made by Foseco Steel at the Kamastal Metallurgical Plant. Stal, 2006, no. 11, pp. 46-51 (in Russian).

14. Shablovsky V. A., Klimov Yu. V., Onishchenko N. F. Specialized mixtures for siphon casting of steel. Stal, 2009, no. 6, pp. 21-24 (in Russian).

15. Vildanov S. K., Likhodievskii A. V., Pyrikov A. N. Development and introduction of energy-saving materials for steel pouring. New Refractories, 2011, no. 8, pp. 3-6 (in Russian).

16. Akhmetov A. B. Development and development of new heat-insulating mixtures for steel casting. Stal, 2008, no. 8, pp. 29-31 (in Russian).

17. Babina I. A., Babin A. O. Research of properties of oxide melts in model experiment. Journal Melts., 2019, no. 2, pp. 133-141 (in Russian).

18. Toptygin A. M., Polozov E. G., Aizin Y. M. Improving protective slag-forming mixtures for intermediate ladles of continuous-casting machines. Stal, 2007, no. 3, pp. 20-24 (in Russian).

19. Kapitanov V. A., Kuklev A. V., Polozov E. G. Research of heat-insulating properties of slag mixtures for tundish. Stal, 2009, no. 1, pp. 28-31 (in Russian).

20. Vildanov S. K. Development and implementation of heat-insulating and slag-forming materials of the Isotherm-1600 series. Stal, 2018, no. 9, pp. 17-22 (in Russian).

21. Provodova A. A., Yakushevich N. F., Kozyrev N. A. Determination of the thermodynamic activity of the components of the liquid phase of the CaO-SiO2-CaO-Al2O3'2SiO2-CaO-TiO2'SiO2 system in a state of four-phase invariant equilibrium. Izvestiya Ferrous Metallurgy, 2013, no. 8, pp. 27-32.

22. Baideryakova S. Molecular dynamics study of melts of the CaO-Al2O3 system. Inorganic Materials, 2001, vol. 37, no. 5, pp. 571-576 (in Russian).

23. Yao Z., Ma X. D., Lyu S. Phase equilibria of the Al2O3-CaO-SiO2-(0%, 5%, 10%) MgO slag system for non-metallic inclusions control. CALPHAD. Сomputer

Сoupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 2021, vol. 72, article no. 102227. https://doi: 10.1016/j. calphad.2020.102227

24. Shornikov S. I. Thermodynamic properties of melts of the CaO-Al2O3-SiO2 system. Electronic Scientific Information Journal "Herald of the Department of Earth Sciences RAS", 2007, vol. 25, no. 1. Available at: http:// www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/in-formbul-1_2007/term-48.pdf.

25. Volokitin O. G., Skripnikova N. K. Calculation of melting curves of multicomponent silicate systems. Russian Journal of Chemistry and Chemical Technology, 2016, vol. 59, iss. 11, pp. 50-54 (in Russian).

26. Mao H. H., Hillert M., Selleby M., Sundman B. Thermodynamic assessment of the CaO-Al2O3-SiO2 system. J. Am. Ceram. Soc., 2006, vol. 89, no. 1, pp. 298-308. https://doi:10.1111/j.1551-2916.2005.00698

27. Fabrichnaya O. B., Nerad I. Thermodynamic properties of liquid phase in the CaO center dot SiO2-CaO center dot Al2O3 center dot 2SiO2-2CaO center dot Al2O3 center dot SiO2 system. J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 20, no. 4, pp. 505-515. https://doi:10.1016/S0955-2219(99)00179-X

28. Berman R. G., Brown T. H. A Thermodynamic model for multicomponent melts with application to the system CaO-Al2O3-SiO2. Geochim. Cosmochim. Acta, 1984, vol. 48, no. 4, pp. 661-678. https://doi:10.1016/0016-7037(84)90094-2

29. Termicheskie konstanty veshchestv. Vyp. IV [Glush-ko V. P., ed. Thermal constants of substances. Issue IV]. Moscow, VINITI Publ., 1970. 510 p. (in Russian).

30. Termicheskie konstanty veshchestv. Vyp. IX [Glush-ko V. P., ed. Thermal constants of substances. Issue IX]. Moscow, VINITI Publ., 1979. 575 p. (in Russian).

31. Termicheskie konstanty veshchestv. Vyp. V [Glush-ko V. P., ed. Thermal constants of substances. Issue IX]. Moscow, VINITI Publ. 1971. 530 p. (in Russian).

32. Garkushin I. K., Lavrenteva O. V., Sterenberg A. M. Phase tree, forecast of crystallizing phases and description of chemical interaction in the system KCl-CaCl2-BaCl2. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2022, vol. 22, iss. 3, pp. 282-291 (in Russian). https:// doi.org/10.18500/1816-9775-2022-22-3-282-291

33. Garkushin I. K., Lavrenteva O. V., Sterenberg A. M. Forecast of crystallizing phases and description of the chemical interaction in the Al2O3-TiO2-MgO. Glass Phys.Chem., 2021, vol. 47, no. 6, pp. 622-629.

34. Afinogenov Yu. P., Goncharov E. T., Semenova G. V., Zlomanov V. P. Fiziko-khimicheskiy analiz mnogokom-ponentnykh sistem [Physical and Chemical Analysis of Multicomponent Systems]. Moscow, MIPT Publ., 2006. 332 p.

35. Garkushin I. K., Sukharenko M. A., Burchakov A. V. Teorteicheskoye i eksperimental'noye issledovaniye fiziko-khimicheskikh sistem [Theoretical and Experimental Study of Physical and Chemical Systems]. Samara, SamGTU Publ., 2019. 344 p. (in Russian).

Поступила в редакцию 29.12.22; одобрена после рецензирования 09.01.23; принята к публикации 10.01.23 The article was submitted 29.12.22; approved after reviewing 09.01.23; accepted for publication 10.01.23