CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 234 ~ ~~ ~~ 1974
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
СЫРЬЕВОЙ ШИХТЫ НА ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ХРОМИСТОГО ЭЛЕКТРОКОРУНДА
IV М ПЛТЮГПН, в. в. КОЯИН, В. II. ВЕРЕЩАГИН, Г. Ф. ИВАНОВ, Н. И. ИОДДУБНЯК
(Представлена научным семинаром кафедры общей химическом технологии)
Наиболее распространенным способом производства хромистого электрокорунда в настоящее время является плавка в дуговых электропечах смеси, состоящей из тонкоизмельченных порошков глинозема и окиси хрома.
Однако существующий метод производства хромистого электрокорунда обладает целым рядом 'существенных (Недостатков, основным мз которых является неоднородность готового продукта, вызываемая частичной сегрегацией реагирующих ¡компонентов <в вамне печи. Это, в свою очередь, обуславливает низкий выход (кондиционного 'продукта, перерасход окмои хрома и затрудняет .первичную сортировку блока.
Рентгеновский анализ продукта, полученного по заводской технологии, показывает, что он не является чистым. В нем обнаруживаются следы окиси хрома — линии d—3,62; d — .2,67 и свободного хрома d — 2,05 (см. табл. 1).
Задачей настоящего исследования являлась разработка такого способа получения хромистого электрокорунда, который позволил бы полностью устранить сегрегацию окиси хрома в ванне печи :и избежать избыточного (шротив расчетного) ¡расхода окиси хрома.
Из литературы известно [1], что корунд с окисью хрома очень легко образует непрерывный ряд твердых растворов с температурами плавления от 2050° С до 2130° С. Легкость образования твердых растворов в
о
системе Сг203—А1203 кроется в близости ионных радиусов А13+ = 0,5А и Сг3+ = 0,6А [2]. Вследствие этого при внедрении небольших количеств Сг3+ в кристаллическую решетку корунда не должна происходить деформация ее параметров. В самом деле, расчет параметров кристаллической решетки корунда в промышленном продукте, проведенный по плоскости отражения (234), не дает отклонения от'параметров кристал-
о
лической решетки чистого а — корунда, для которого а = 5,14 А [3].
Это позволило нам опробовать термическую обработку смеси окиси алюминия с окисью хрома при температурах ниже температуры плавления шихты для предварительного внедрения окиси хрома в кристаллическую решетку корунда. Полученные таким образом продукты подвергались рентгеновскому анализу и анализу па спектрофотометре СФ-10.
Экспериментальная часть
Из шихты, содержащей 98,5% А1203 и 1,5% Сг203, под давлением 50 кг/см2 прессовались таблетки, которые затем подвергались обжигу в течение 1 часа в электрической печи.
I2
В процессе обжига в результате внедрении окиси хрома в кристаллическую решетку глинозема цвет материала менялся от светло-зеленого до светло-розового, присущего хромистому корунду, проходя через В'се ¡промежуточные оттенка.
Рентгеновским анализом продукта, полученного при температуре 1000°С не было обнаружено других отражений, кроме относящихся к ко-
Таблица 1
АКI отраженный а—АШа Глинозем обработанный при ЮОО' С Продукт совместной обработки глинозема с 1,5?; Сг20з при ю:ю с Смесь окиси алюминия и 1,5% окиси хрома, обработанных при 1000°С раздельно Хромистый корунд, плавленный при * = 2400"С (1% СГ,0;>)
I п (А) I 7« I > I 7«>
_ _ _ _ _ _ 0,8 5,51
- — — — — 0,5 4,79 0,5 4,79
- — — — — — — 0,4 3,62
- — — — — — — 1,0 3,49
101 6 3,42 6,1 3,43 5,5 3,42 5 3,42
— — — — — 0,5 3,24 0,6 3,25
— — — — — 0,7 2,65 1,3 2,67
112 9 2,53 9,3 2,53 8,3 2,53 7,7 2,53
101 5 2,36 5 2,36 4,5 2,36 1,7 2,36
102 10,0 2,07 10,0 2,07 10,0 2,07 7,2 2,07
— — — — — — 2,0 2,05
— 0,4 1,95 0,3 1.95 — —. — —
— — „ — — 0,5 1,8 — —
202 5,3 1,73 5,6 1,73 5,0 1,73 2,5 1,73
—« — — — — 0,6 1,67 — —
123 9,8 1,595 9,6 1,597 10,0 1,595 9 1,595
— 0,5 1,542 0,5 1,542 0,5 1,535 0,5 1,535
233 1,3 1,51 1,4 1,51 1,6 1,51 0,9 1,51
103 4,4 1,4 4,3 1,4 4,8 1,4 5,7 1.4
112 6,3 1,37 6 1,37 6,6 1,37 10,0 1,37
— — — — — 0,4 1,329 0,3 1,33
Таблица 2
№ п.п
Температура термообработки С
Коэффициент отражения в % на полосе
отраж. 50-10 А
рунду. В то время, как в смеси того же количества компонентов, но прошедших термическую обработку, раздельно фиксируются максимумы отражений СГ2О3 d— 2,65; d— 1,8; d—1,67 [3] (см. табл. 1).
Для установления температуры начала взаимодействия окиси хрома с окисью алюмитшя 'и нахождения оптимальной температуры ,предварительной термообработки глинозема € добавкой 1,5% Сг203 были проведены исследования полученных продуктов на спектрофотометре СФ-10 в видимой области электромагнитной радиации. Для 'более 'резкого
выделения .полосы отражения 5,40 А был ис-
о
пользован светофильтр Hg 5760 А. Результаты опытов сведены в табл. 2.
Из результатов этих опытов видно, 'что заметное взаимодействие окиси хрома с глинозе-
мом начинается уже ¡при температуре 600°С.
Практически полная перестройка структуры вещества происходит в интервалах температур от ЮОО^С до 1100°С. Ороведенные исследования дают основание для практического использования предварительной термообработки шихты в производстве хромистого электрокорунда.
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. А. Торопов и др. Диаграммы состояния силикатных систем. 188—189, изд. АН СССР, Л., 1965.
2. У. Д. Кингери. Введение в керамику, 70, изд. лит-ры по строительству, М., 1967.
3. Л. И. Мирки и. Справочник по рентгено-структурному анализу поликристаллов, изд. физ. мат., M., 1961.
1 400 50,0
2 500 50,0
3 600 51,0
4 700 56,5
5 800 66,0
6 900 72,0
7 1000 73,0
8 1100 73,0
