ИССЛЕДОВАНИЕ -ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ МЕТАСИЛИКАТА МАГНИЯ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА СОСТАВА MgSiО3 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА

Том 215 [974

ИССЛЕДОВАНИЕ -ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ МЕТАСИЛИКАТА МАГНИЯ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА СОСТАВА Л/ДОЮ3

П. Г. УСОВ, В. Н. ТУРИНА (Представлена научным семинаром кафедры технологии силикатов)

Из анализа экспериментальных данных следует, что процессы образования модификаций А^БЮз при кристаллизации расплава стехио-метрического состава протекают в соответствии с правилом Остваль-да [1].

(Превращения в исследуемой системе осуществляются с о'чень большой скоростью, поэтому трудно сохранить структуру материала, формирующуюся при охлажден;™ до о'щределейной температуры, в чистом виде до нормальных условий, при которых производится изучение фазового состава продуктов. С целью определения ^последовательности образования полиморфных форм А^ЭЮз был применен метод закалка расплавов с разной степенью переохлаждения в момент кристаллизации.

При 'больших скоростях охлаждения, закалке в воде т 1на воздухе процессы фазообразования А^БЮз не доходят до равновесного низкотемпературного состояния, и в продуктах кристаллизации обнаруживается большое количество промежуточных метастабильных фаз. Ближайшая к расплавленному состоянию кристаллическая форма Л^БЮз» обладающая наименьшей плотностью, имеет волокнистое строение; светопреломление

Количество ее увеличивается в мелких кусочках, капельках рас-кристаллизовавшегося расплава и уменьшается вшлоть до полного исчезновения по мере увеличения размеров кусочков материала, то есть в условиях наименее интенсивного отвода тепла от системы. В крупных ■кусочках ,метасиликата преобладающей становится фаза, имеющая под микроскопом волокнистое, игольчатое, грубоволокнистое и, наконец, брусковидное и таблитчатое строение со светопреломлением от 1,620 до 1,654—'1,660. Материал, охлаждающийся в более мягких условиях, подвергается более глубоким изменениям в структуре и дальше отстоит от расплавленного состояния; он имеет большую плотность, больший удельный вес. В табл. 1 приведены некоторые свойства Д^БЮз в функции от степени переохлаждения расплава в момент кристаллизации. Сравнение рентгенограмм показывает, что материал с наименее плотной структурой имеет много черт, присущих дифракционной картине протоэнстатита: ¿ = .3,16; /=И0; ¿ = 2,72; ¿=1,97; ¿=¡1,71; ¿=1,49;

о

¿=1,31 А. С увеличением же плотности структуры иа рентгенограммах усиливаются линии клинознстатита: ¿ = 2,86; ¿ = 2,10; ¿=1,78;

о

¿ = 1,60; ¿=1,52; ¿=(1,37 А. Продуктом медленной кристаллизации расплава является чистый клиноэнстатит. Эта форма Д^БЮз обладает на-

ОЪ

Свойства метасиликата магния в функции от степени переохлаждения расплава

Таблица 1'

Стекло Кристаллизация в воде Кристаллизация на воздухе Кристаллизация в печи при 700е С Медленная кристаллизация расплава

Показатель светопреломления 1,58 преобладает ^^ 1,620, поднимается до = 1,653 ^'=(1,620—1,660, преобладает = = 1,653 = 1,6(40—1,660, преобладает N=1,660 ^=1,660, Кр = 1,651

Удельный вес, г/см3 2,76 3,13 3,15 3,19 3,20

Габитус кристаллов - волокнистые агрегаты, тонкие тонкие и грубоволок-нистые агрегаты таблитчатые, бруско-видные кристаллы призматические таблитчатые кристаллы, поли-

синтетические двоиники

А.

^большим светопреломлением (Ng = il,660; NTр = > 1 ,ю5i 1 ) и удельным весом; имеет низшую по сравнению € протоэнстатитом симметрию, обнаруживает полисинтетическое двойниковапие. Это указывает [2] па то, что клиноэнстатит является продуктом полиморфного превращения 1 рода из более высокотемпературной формы.

Следовательно, в первично выделяющейся наименее плотной структуре протоэнстатита, которую можно зафиксировать, применяя быстрое переохлаждение расплава в момент кристаллизации, происходят более гили менее глубокие, ¡в зависимости от степени переохлаждения, изменения в сторону уплотнения; полный переход в низкотемпературную форму имеет место только при .медленном охлаждении 'расплава. Существование неравновесных промежуточных структур ¡MgSiOa допускается, исходя из особенностей решетки метаспликата магния [3,

4].

Аналогичную вышеописанной последовательность кристаллизации можно наблюдать и при термообработке стекла состава MgSi03. В соответствии с правилом Оствальда из стекла исследуемого состава первой должна выделяться фаза, близкая к устойчивой при высокой температуре. Но продуктом низкотемпературной, при 920o'Q, кристаллизации стекла является фаза с высоким светопреломлением: ('1,653). Следует полагать, что эта фаза претерпевает превращения в сторону уплотнения уже в момент выделения, так как процесс происходит при температуре устойчивого состояния клиноэнстатита. Стабилизируя определенным образом выделяющуюся при термообработке стекла фазу (введением в шихту 30% бариевоалюмосиликатнаго стекла), можно получить кристаллы MgSi03 аналогичного габитуса, но с более низким светопреломлением (11,612). При обжиге выше 1200°С структура новообразования переходит в устойчивую ромбическую форму — протоэиста-гит, который имеет тонкозернистое строение и в силу этого не подвержен превращениям при охлаждении.

Бывод: Фазообразование MgSi03 при кристаллизации расплава стехиометрическото состава осуществляется ступенчато, от менее плотной структуры протоэнстатита к клиноэнстатиту.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. Эй те ль. Физическая химия силикатов. PIJL, M., 1962.

2. У. Д. К и н г е р и. Введение в керамику. 92, М., 1964.

3. L. Atlas. Journ. Geology. 60, 125, 1952.

4. W. L. Brown, N. Mo rimo to, I. V. Smith. Journ. Geology. 69, № 5, 609, 1961.

5. N. L. В о wen, O. A. Andersen. Amer Journ. Sei. (4) 37, 417, 1914.