Исследование электронномикроскопическим методом анализа фазового состава керамического кирпича, полученного из бейделлитовой глины, золошлака и фосфорного шлака при различных температурах обжига

УДК 666.591.69

И. В. Ковков, В. З. Абдрахимов

Исследование электронномикроскопическим методом анализа фазового состава керамического кирпича, полученного из бейделлитовой глины, золошлака и фосфорного шлака при различных температурах обжига

Самарский государственный архитектурно-строительный университет 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 184

Электронномикроскопическое исследование керамического кирпича показало, что при температуре обжига 1000 оС образуется значительное количество стеклофазы, увеличение температуры обжига до 1050 оС способствует дальнейшему увеличению содержания стеклофазы в кирпиче. Показатель преломления стекла увеличивается с 1.54 до 1.61. Дальнейшее повышение температуры обжига до 1100 оС приводит к значительному возрастанию жидкой фазы, показатель преломления стекла увеличивается с 1.61 до 1.67.

Ключевые слова: фазовый состав, бейделли-товая глина, золошлак, фосфорный шлак, элек-тронномикроскопический анализ, стеклофаза.

Фазовый состав, текстура, морфологические особенности кристаллических фаз определяют главным образом эксплуатационные свойства керамических изделий 1-2.

В настоящей работе исследованию подвергался кирпич следующего состава, % мас.: бей-деллитовая глина — 60 2, золошлак 1 — 15 и фосфорный шлак — 25. Химический состав исследуемых компонентов приведен в табл. 1.

Работа выполнена по следующей методике. Компоненты тщательно перемешивались, полученная шихта увлажнялась до 22%. Из увлажненной шихты формовался кирпич, который обжигался в интервале температур 1000-1100 оС с интервалом 50 оС. Изотермическая выдержка при конечной температуре составила 1 ч.

Исследование микроструктуры керамического кирпича проводили с помощью элек-

тронного растрового сканирующего микроскопа Phillips 525M.

Электронномикроскопическое исследование керамического кирпича сопряжено со значительными трудностями получения реплик от образцов, обожженных в области температуры 1000 оС, когда жидкая фаза содержит много не полностью растворенных глинистых частиц (рис. 1).

Рис. 1. Микроструктура керамического кирпича, обожженного при температуре 1000 оС. Увеличение: А - 100, Б - 400, В - 1000, Г - 4000

Под микроскопом в образцах наблюдаются бесцветные, желтоватые и бурые стекла с показателями преломления от 1.50 до 1.54, которые образовались в результате плавления шпатов и смешаннослойных глинистых образований. Присутствие в бейделлитовой глине и зо-лошлаке Ре203 и И20 способствует появлению

Химический состав компонентов

Дата поступления 27.02.08

Таблица 1

Содержание компонентов, % мас.

SiO2 AI2O3 CaO MgO Fe2O3 R2O SO3 п.п.п.

Бейделлитовая глина 57.13 19.25 2.0 1.32 5.72 1.5 1.01 8.8

Золошлак 49.16 17.7 3.99 2.36 6.42 0.1 0.9 19.94

Фосфорный шлак 40-47 1-4 45 1-2 0.5-1 0.4-2 - 0.5

значительного количества жидкой фазы при 1000 оС (рис. 1).

Спекание керамического кирпича идет с участием жидкой фазы, от свойств которой во многом зависит процесс формирования структуры материала и его свойства. Повышение реакционной способности жидкой фазы в керамическом кирпиче по отношению к тугоплавким составляющим, дает возможность

интенсифицировать процесс спекания, что по-

2

зволит уменьшить расход топлива .

Повышение температуры обжига до 1050 оС способствует увеличению содержанию стекло-фазы в кирпиче (рис. 2). Показатели преломления стекла N увеличиваются от 1.54 до 1.61. Возможно, это связано с переходом некоторой части Ре203 в стекло.

кой фазы (рис. 3). Показатели преломления стекла N увеличиваются от 1.61 до 1.67. Это связано с переходом значительного количества Бе203 и некоторой части СаО в стекло.

В кирпиче, обожженном при 1100 оС, преимущественно имеют место изолированные изометрические, иногда овальные поры размером 3—10 мкм (рис. 3). Кроме того, сравнительно редко присутствуют крупные поры (до 40 мкм) овальной формы, наряду с обычно встречающимися изометричными порами типа «каналов». Именно эти поры, по всей видимости, определяют водопоглощение.

Рис. 2. Микроструктура керамического кирпича, обожженного при температуре 1050 оС. Увеличение: А - 1000, Б - 1000, В - 1000, Г - 4000

В кирпиче, обожженном при 1050 оС, основную роль играют узкие щелевидные поры и группы соединяющих пор весьма причудливой формы (рис. 2). Изометрические закрытые поры также присутствуют, но их значение в общей пористости структуры сравнительно невелико. Щелевидные поры, как правило, узкие (2-5 мкм), обычно изогнутые, серповидные, но иногда прямолинейные. Содержание закрытых пор типа «каналов» в кирпиче больше, чем у кирпича, обожженного при 1000 оС.

Увеличение температуры обжига до 1100 оС приводит к значительному возрастанию жид-

Рис. 3. Микроструктура керамического кирпича, обожженного при температуре 1100 оС. Увеличение: А - 100, Б - 1000

Таким образом, электронно-микроскопическое исследование керамического кирпича показало, что при температуре обжига 1000 оС образуется значительное количество стеклофа-зы. Увеличение температуры обжига до 1050 оС способствует увеличению содержанию стек-лофазы в кирпиче.

Литература

, Абдрахимова Е. С., Абдрахи-Баш. хим. ж.- 2007.- Т. 14,

2.

Вдовина Е. С. мов В. З. // № 2.- С. 96.

Абдрахимов В. З. Абдрахимова Е. С. Физико-химические процессы структурообразования в керамических материалах на основе отходов цветной металлургии и энергетики.- Усть-Каменогорск: Восточно-Казахстанский технический университет, 2000.- 374 с.

1