Изменение фазового состава слюдяной шихты при нагревании Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

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

Том 254 1975

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА СЛЮДЯНОЙ ШИХТЫ

ПРИ НАГРЕВАНИИ

П. Г. УСОВ.. Э. Н. БЕЛОМЕСТНОВА, В. И. ВЕРЕЩАГИН

(Представлена научным методическим семинаром ХТФ)

Ввиду сложности процессов, идущих в многокомпонентной фтор-флогопихтовой шихте, характер их предварительно изучался на двух-комионентной смеси тальк—кремнефтористоводородный калий. Состав смеси соответствовал стехиометрическому соотношению элементов тет-расиликатной слюды (КМ£2,5, 5140юр2).

На термограмме этой смеси при температуре 300—400° С имеется экзотермический эффект. Рентгенофазовый анализ продуктов, прогретых до такой температуры, фиксирует некоторое снижение интенсивности дифракционных максимумов, соответствующих К^Ре (4,7; 2,88; 2,35); появления какой-либо новой фазы не обнаруживает. Микроскопический анализ показывает, что зерна К2$1Р6 стали несколько мельче, а на перифирии зерен талька появляются чрезвычайно мелкодисперсные новообразования с низким показателем преломления. В литературе [1] имеются сведения, что при температуре ниже 500° С в слюдяной шихте образуется Можно предполагать, что этот низкотемпературный экзотермический эффект и связан с образованием фторида калия-магния. Потери веса слюдяной шихты в интервале температур от 20 до 600° С значительно меньше теоретических, по всей вероятности, большая часть выделяющегося при разложении кремнефтористоводо-родного калия адсорбируется на поверхности талька.

Первые существенные изменения фазового состава зафиксированы в шихте, прогретой до 600° С, на рентгенограмме этой шихты появляются дифракционные максимумы, соответствующие KMgFз (2,82; 2,29; 1,92; 1,62), а-кристаболита (4,03) и слюды (3,3). В узком интервале температур 700—780° С в слюдяной шихте происходят существенные изменения. На кривой ДТА появляется очень выразительный экзотермический максимум, величина потерь на кривой ДТГ приближается к теоретической.

Микроскопический и рентгенофазовый анализ продуктов обжига при температуре 760° С показал, что в шихте резко, возросло количество KMgF3 и а-кристаболита, количество талька значительно уменьшилось, кремнефтористоводородный калий отсутствует.

Столь энергичное протекание процесса связано с тем, что проходит в условиях активного разложения K2SiF6. Расчеты показали, что в интервале температур 600—780° С происходит улетучивание более половины фтора, теряемого в процессе нагрева от 20 до 1000° С. При температуре 800—850° С на термограмме имеется слабый экзотермический эффект, соответствующий процессу слюдообразования. Кроме того, на термограмме шихты имеются два эндотермических эффекта: первый (при температуре 850—900° С) связан с разложением талька, второй (при температуре 1050°)—с плавлением непрореагировавшей KMgF3. Для изучения фазовых изменений в шихте нормального фторфлогопита (KMg3AlSi3OioF2), брикеты и шихты стехиометрического состава обжигались при температуре 700,800, 900, 1000, 1100, 1200° С с различными выдержками. Продукты подвергались рентгенофазовому и микроскопическому анализу.

Результаты показали, что все процессы во фторфлогопитовой шихте сдвигаются в область более высоких температур по сравнению с тет-расиликатной шихтой. При скорости нагрева печи 10 градусов в минуту первые кристаллы фторфлэгопита обнаружены в шихте, обожженной при 800° С.

На рентгенограмме смеси, прогретой до 800° С, наряду с линиями исходных компонентов появляются линии, соответствующие KMgF3 (2,8; 2,29; 1,99) и слюды (9,71; 3,31; 1,98). По мере повышения температуры обжига количество слюды в шихте увеличивается.

Опыт показал, что скорость синтеза сильно зависит от температуры. Даже длительная выдержка (10 часов) при температурах 800, 900° С не приводит к завершению реакции слюдообразования. При температуре 1100° С синтез практически полностью заканчивается за 3—4 часа, при 1200° С—0,5—1 час. Анализ продуктов обжига слюдяных шихт на основе тальков, дегидратированных в различной степени, показал, что они содержат практически одинаковое количество примесей.

ЛИТЕРАТУРА

1. W. Eitel, R. А. На te h, М. V. Den ni. J. Amcr. Cer. Soc., 36, 341—348,1953.