CC BY
3Emomov Ismoil Abdumalikovich - Applicant for the Department of General and Analytical Chemistry, Dangara State University. Address: Tajikistan, Dangara. Phone: (+992) 000300140. Ganiev Izatullo Navruzovich - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Technology of Chemical Production, Academician of the National Academy of Sciences of Tajikistan. Address: 734042, Tajikistan, Dushanbe, st. acad Radjabovs, 10. E-mail: ganiev48@mail.ru. Phone: (+992) 93-572-88-99.
УДК 534.2:546.3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ
СИСТЕМ Pb-Cu И Pb-Zn
Нуров К.Б., Джураев Т.Дж., Ходжаев Ф.К., Мухаббатов Х.К.
ТГПУ имени Садриддина Айни, ТТУ имени академика М. С. Осими
Изучение координат критического распада несмешивающихся фаз в системах Pb-Cu и Pb-Zn проводилось импульсно-фазовым методом, сущность которого описана в [1]. Во время исследований рабочий объем акустической установки откачивали до 10-2 Па и в целях исключения попадания воздуха в него заполняли высокочистым аргоном до давления, превышающего атмосферное на 0.1-0.15 Па. 2-3 МГц составила несущая частота ультразвуковых импульсов. Погрешность измерений не превышала 0.1%. На торцы звукопроводов наносили тонкий слой борного ангидрида B2O3 толщиной около 10 мк для получения устойчивого акустического контакта между волноводами и расплавами.
Результаты измерений скорости распространения ультразвука по высоте расплава Р Ъ 0 i 3 5Си 0 i 6 5 при различных температурах представлены на рис. 1. Следует отметить, что перед измерениями при каждой температуре расплавы выдерживали в течение 20 минут.
tr" . 1 fï -
Рис. 1. Кривые зависимости изменения скорости распространения ультразвука от температуры
по высоте столба расслаивающегося расплава (РЬ^Ои^) в системе РЬ-Си: 1-1317; 2-1291; 3-1271; 4-1258; 5-1248 К.
Можно видеть , что при температуре 1317 и 1291 К (линии 1 и 2) х>3 — К характеристики представляют прямые параллельные оси И, т.е. скорость ультразвука не зависит от высоты столба, что и должно быть для однородного раствора. Характер проявления линии 3 изменился, и она расположилась на ступень выше, т.е. при 1271 К гомогенный расплав распался на две жидкости. Затем при 1258 и 1248 К величина ступеньки Д х>3 увеличилась (4 и 5 характеристики), что указывает на повышение концентрационного разрыва в проявляющихся слоях с понижением температуры. Ступеньки 3 и 5 х>3 — К характеристик фиксируются с наибольшей точностью при одной и той же высоте. Подтверждение того, что граница между образовавшимися слоями при изменении температуры от расслаивания до монотектики находится в одном положении, свидетельствует о перераспределении атомов элементов без изменения объема фаз и массы. Поэтому данный состав можно считать критическим, а температуру х>3 — К характеристики 3, которая фиксируется чётко, -критической.
Определяя р3 — К характеристики для расплавов других концентраций, можно выстроить весь купол распада на диаграмме состояния. Для этого по полученным данным строится концентрационно-температурная зависимость скорости ультразвука. Такая зависимость в виде политерм 1-8 с исходными концентрациями (15, 20, 30, 35, 40, 50, 60 и 65 ат.% РЬ, соответственно) компонентов для расплавов системы РЬ-Си представлена на рисунке .
Образовавшаяся огибающая кривая представляет собой концентрационно-температурную зависимость р3 вдоль купола распада. Все политермы при Т > Ткр имеют отрицательный наклон к оси температур. Подобное изменение скорости ультразвука объясняется тем, что выше критической температуры существует гомогенный расплав. Так как политермы линейно спадают с температурой,
начиная от температур распада, никаких аномалий на рис.2 не просматривается. Этот факт указывает на то, что нет заметного развития крупномасштабных флуктуаций в расплавах данной системы.
Рис 2. Огибающая кривая температурно-концентрационной зависимости скорости распространения ультразвука в расплавах системы РЬ-Си.
На основании результатов проведенных исследований, представленных на рисунках 1 и 2, построили кривое моновариантное равновесие, ограничивающее область расслаивания на диаграмме состояния системы Pb-Cu (рис.3 а и б). Установлено, что в системе характер кривой моновариантного равновесия Ж1-Ж2 представляет собой асимметричную бинодаль с максимумом, смещённым в сторону больших концентраций меди. Высота области расслаивания, представляющая разницу между Тр и Тм, составляет 430, а координаты критической точки: температура - (1271+2) К; состав - 0.35 ат. доли РЬ; остальное Си [2]. На рисунке 3 для сравнения приведены диаграммы состояния системы РЬ-Си, построеннные расчётом (а) и экспериментально (б). Можно увидеть, что между ними существует удовлевтроительное сходство и совпадение результатов (таблица!).
-с
800
О 20 12 42.95 69 4 100
10Я4"
1 ж
Жрь+Ж{_ ____ 995" 65 Ж+Ти, „ У
/ /"Г 955° — { 84.5
. / ЖРЪ 1 ТВс
326 ,а+Тв Си
Р«-— н— 1 '
РЬ 25 50 75 Си рь 25 50 75 Си
Си, (аг.> Си, <•/•> <ат.)
Рис. 3. Диаграммы состояния системы РЬ-^: а-расчётная; б-экспериментальная.
Таблица 1.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных координат узловых точек диаграмм состояния систем РЬ-Си и РЬ^п
Т эвтектического Т монотектического Координаты критического
Система превращения, К превращения, К распада, К
Расч. Эксп. Расч. Эксп. Расч. Эксп.
X2KP Т X2KP Т
Pb-Cu 598 599 1262 1228 0.62 1510 0.65 1268
Pb-Zn 597 591.2 657 690.8 0.68 1250 0.72 1071
о 9.51 23.98 48.62 100 0 9.51 23.9S 48.62 IOO
РЬ 25 50 75 Zn РЬ 25 50 75 Zn
Zil, % (аI I Zn, % (a r.)
Рис.4. Диаграммы состояния системы Pb-Zn: а-расчётная; б-экспериментальная.
Аналогичные экспериментальные исследования скорости распространения ультразвука vs в зависимости от высоты h столба жидкости при различных температурах и концентрациях были проведены для системы Pb-Zn, результатом которых стала построенная диаграмма состояния указанной системы (рис. 4 и таблица 1).
ЛИТЕРАТУРА
1. .Нуров К.Б. Акустическое исследование расслаивания полупроводниковых и металлических систем//Дисс. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук- Москва.-1989.-168с.
2. Ходжаев Ф.К. Исследование области расслаивания расплавов в системе Cu-Pb импульсно-фазовым методом/Ф.КХоджаев, К.Б. Нуров//Вестник Южно-Уральского Госуниверситета. Серия Металлургия.-2019.-Т.19,-№4.-С.4-9.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ
СИСТЕМ Pb-Cu И Pb-Zn
Импульсно - фазовым методом на проходящей волне исследованы температурные и концентрационные зависимости скорости распространения ультразвука в расплавах системы Pb-Zn и Cu-Pb. Показано, что акустический метод, основанный на измерении скорости распространения ультразвука на разных уровнях по высоте жидкого образца, может быть с успехом использован для надежного установления границы области расслаивания расплавов на фазовой диаграмме: высокотемпературных металлических, полупроводниковых и ионных расплавов, а также для определения критического состава и температуры. Предполагаемый метод может быть использован для исследования самого процесса расслаивания.
Ключевые слова: импульсно-фазовый метод, расплав, система, металл, полупроводник, критический состав, критическая температура, расслаивания.
THE DETERMINATION OF THE CRITICAL DECAY COORDINATES IN MELTS OF
THE Pb-Cu AND Pb-Zn SYSTEMS
The temperature and concentration dependences of the propagation velocity of ultrasound in the melts of the Pb-Zn and Cu-Pb systems are investigated by the pulse - phase method on a transmitted wave. It is shown that the acoustic method based on measuring the propagation velocity of ultrasound at different levels along the height of a liquid sample can be successfully used to reliably establish the boundary of the separation region of melts in the phase diagram: high-temperature metal, semiconductor and ionic melts, as well as to determine the critical composition and temperature. The proposed method can be used to study the delamination process itself.
Key words: pulse-phase method, melt, system, metal, semiconductor, critical composition, critical temperature, delamination.
Сведение об авторах:
Нуров Курбонали Бозорович-к.х.н., доцент кафедры экспериментальной физики ТГПУ имени Садриддина Айни. E-mail nurov-58@mail.ru моб. тел: 93-823-65-65., 900-50-39-34. Джураев Тухтасун Джураевич - д.х.н., профессор кафедры металлургии ТТУ имени академикаМ. Осими. E-mailmcm45@mail.ru
Мухаббатов Хушнуд Курбонович-к.т.н., доцент. зав. кафедрой экспериментальной физики ТГПУ имени Садриддина Айни. E-mail mhq71@mail.ru
Ходжаев Фируз Камолович-к.т.н., ст. преподаватель кафедры металлургии ТТУ имени академикаМ. Осими. E-mailfiruz1083@mail.ru
About authors:
Nurov Kurbonali Bozorovich - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail nurov-58@mail.ru mob. tel: 93-823-65-65, 900-50-39-34.
Dzhuraev Tukhtasun Dzhuraevich - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mail mcm45@mail.ru Mukhabbatov Khushnud Kurbonovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. the Head of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail mhq71@mail.ru
Khojaev Firuz Kamolovich-Candidate of Technical Sciences, Senior. Lecturer of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mailfiruz1083@mail.ru
УДК 521.633
ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ОТ
СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ ЗИДДЫ
Маматов Э.Д., Джафаров Б.А.
Институт химии имени В.И.Никитина НАН Таджикистана
В последнее время вопросы, связанные с улучшением экологической ситуации наиболее актуальны не только в Таджикистане, но и за ее пределами. Как известно они имеют техногенный характер. За последние 5-10 лет исследования отходов производства и золошлаковых отходов, которые требуют пристального внимания с целью утилизации или переработки для улучшения экологической ситуации в стране и решения производственных проблем с получением определенного вида сырья и материалов [1-3, 4].
О необходимости использования зольных отходов опубликовано много работ, большинство из которых посвящено применению их в строительной индустрии в качестве добавок для бетона или получения строительных материалов. Очень мало работ рассматривает вопросы извлечения ценных микроэлементов [2].
Следует, отметить, что в зольных отходах сжигания углей сконцентрировано большое количество соединений железа, алюминия, хрома, никеля, марганца, редких и рассеянных элементов: ванадия, германия, галлия и тд. Согласно литературным данным при сжигании каменного угля на электростанциях вместе с золой выбрасывается больше металлов, чем их добывается в природе [4].
В процессе сжигания углей, при довольно высокой температуре порядка 1500 оС, происходит преобразование всех присутствующих соединений в минерал магнетит (Fe3O4). Находясь в расплавленном, распыленном и взвешенном в струе дымовых газов состоянии, капли магнетита приобретают форму шариков. Возможные направления использования магнетитовых микрошариков - производство красителей, наполнитель бетонов, способных экранировать электромагнитные излучения, порошковая металлургия, природно-легированные концентраты железной руды.
При дефиците воздуха и наличии несгоревших частиц угля в расплавленном шлаке образуется ферросилиций-сплав железа с кремнием. Соотношение между Fe, Al и Si непостоянно, и поэтому химическая формула соединения записывается обычно FexSiy или AlxSiy, которые, являются сильнейшим ферромагнетиком и образуют цеоносфер.
Железо в углях содержится главным образом в составе минералов пирита (FeS2) и сидерита (FeCO3), при этом также значительная часть может встречаться в форме железоорганических соединений.
Прежде всего, золошлаковые отходы могут, заменить песок, применяемый в качестве заполнителя бетонов и строительных растворов. При достаточно высоком содержании извести их можно использовать вместо цемента. По масштабам возможного применения в получении бетонах, которое может решить проблему ликвидации золоотвалов путем их полной утилизации. Также их можно использовать в качестве заполнителей при производстве «легких» бетонов, а также для тепло- и звукоизоляции.
Химический анализ золошлаковых отходов показывает, что большая часть состоит из оксидов алюминия, кальция, железа и кремния.
