Петрологія вогнетривів на основі карбіду кремнію (в процесі їх виготовлення та після експлуатації)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Спеціальність 04.00.08 - петрологія

Петрологія вогнетривів на основі карбіду кремнію (в процесі їх виготовлення та після експлуатації)

Привалова Наталія Геннадіївна

Київ 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі мінералогії, петрографії та корисних копалин геолого-географічного факультету Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна, м. Харків

Науковий керівник: доктор геолого-мінералогічних наук професор Заріцький Петро Васильович, Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, професор кафедри мінералогії, петрографії та корисних копалин геолого-географічного факультету

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук, професор Остапенко Георгій Тихонович , Інститут магнетизму НАН та МОН України (м. Київ), зав. лабораторією синтезу кристалів

кандидат геологічних наук Митрохин Олександр Валерійович, Київський національний університет, доцент кафедри мінералогії, геохімії, петрографії геологічного факультету

Провідна установа: Криворізький технічний університет Міністерства освіти України.

Захист відбудеться “25 “ січня 2006 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.203.01 при Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України за адресою: 03680, м. Київ, проспект Акад. Палладіна 34

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України.

Автореферат розісланий “ 24 “ грудня 2005 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Д.С. Черниш

1. Загальна характеристика роботи

мінералогія петрографія карбід кремнієвий вогнетрив

У 1885 році геолог А.П. Карпінський уперше чітко сформулював думку про доцільність застосування петрографічної методики для практичної допомоги заводам під час вивчення заводських продуктів. Уже в 1908 році Ф.Ю. Левінсон-Лессинг висловив думку про необхідність залучення до числа об'єктів, що вивчаються експериментальною петрографією, також і заводських технічних продуктів (шлаків і вогнетривів).

Таким чином, перші і подальші дослідження структури і мінерального (фазового) складу технічного каменю, зокрема вогнетривів, використовувалися як в наданні практичної допомоги з боку петрографії виробництву, так і у використовуванні даних з вивчення технічного каменю для з'ясування деяких моментів природного структуро- і мінералоутворення.

Карбідкремнієві (карборундові) вогнетриви, що об'єднують групу вогнетривів на основі муасаніту (б-SiC) на різних зв'язках, є важливим різновидом технічного каменю і застосовуються в різних галузях промисловості і техніки. Завдяки своїй надзвичайно великій вогнестійкості і порівняно високій хімічній інертності, карбід кремнію є найбільш відповідним матеріалом у тих випадках, коли бажані підвищені міцність, термостійкість і необхідні тепло- і електропровідність.

Актуальність теми. У зв'язку з інтенсивним розвитком високотемпературних технологічних процесів у металургії, хімії, атомній енергетиці, новій спеціальній техніці, виникла необхідність створення нових вогнетривів із високими показниками фізико-хімічних і термічних властивостей, яким відповідають карбідкремнієві вогнетриви.

У ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного“ протягом останніх більше як 20 років проводилися за участю автора дослідження з удосконалення вже відомих карбід-кремнієвих (на основі муасаніту б-SiC) вогнетривів (на зв'язках з б-Si3N4, Si2N2O, алюмосилікатній), а також з отримання нових видів карбідкремнієвих вогнетривів (на зв'язці з -SiC, ґ-сіалону); вивчалася дія різних агресивних чинників на карбід-кремнієві, і для порівняння, - на інші види вогнетривів; з'ясовувався механізм зносу карбід-кремнієвих вогнетривів у процесі служби в різних теплових агрегатах. При цьому виконувалися мінералого-петрографічні дослідження, які лягли в основу даної роботи і було опубліковано в різних журналах та спеціальних фахових виданнях.

У зв'язку з тим, що якість вогнетривів визначається зрештою їх мінеральним (фазовим) складом та структурою, то мінералого-петрографічний аналіз вносить істотний внесок у вирішення цих задач. Не дивлячись на велику кількість публікацій, присвячених вогнетривам на основі карбіду кремнію, в них все ще порівняно рідко використовується мінералого-петрографічна інформація. Тому в цій роботі зроблено спробу позбавитись цього недоліку. Її актуальність визначається тим, що результати мінералого-петрографічного вивчення мінерального (фазового) складу, структури карбідкремнієвих вогнетривів та їх властивостей залежно від фізико-хімічних умов технології виробництва, а також поведінки вогнетривів (процеси мінерало- (фазо-) і структуроутворення) внаслідок дії на них агресивних чинників під час випробування і експлуатації використовуються: 1) в науково-дослідних роботах з поліпшення їх якості, 2) вдосконалення технологій їх виробництва, 3) для створення нових видів вогнетривів і підвищення ефективності їх застосування в різних теплових агрегатах. При цьому разом з рішенням цілого комплексу власне технологічних задач, можливе рішення і деяких природничо-наукових проблем.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках науково-дослідних тем ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного” за Постановою Мінчермет СРСР (теми 4.8-2(81)-М-100-83, 4.8-2(81)-М-128-83-ТП); Постановою ГКНТ № 211/245 від 06.11.81 (тема 4.11.21(83)-М-127-83 ТП), Постановою Міністерства металургії СРСР (теми 2.9-3-М-217-85-ВН, 2.9-2-М-116-88-ТП, 2.9-3-М-154-89-ВН, 2.9-3-М-130-89-ВН, 2.9-3-М-282-91-ВН); Постановою Міністерства промисловості України (теми 2.9-3-М-417-92-Р, 2.9-2-М-958-93, 2.10-2-М-273-94-Р, 2.10-2-М-220-94-Р, 2.10-2-Э-458-95-Р, 2.10-3-М-889-97, 2.10.-4-К-1-2000ТП, 2.10-4-К-56-2001-ТП, 2.10-3-М-6.4-2002). У виконанні цих робіт автор брала участь як науковий керівник і відповідальний виконавець мінералого-петрографічних досліджень, а також автор або співавтор відповідних розділів звітів і публікацій.

Мета і задачі дослідження. Основною метою роботи було виявлення закономірностей мінерало- (фазо-), структуро- і зоноутворення під час виготовлення, випробування і служби вогнетривів на основі муасаніта - карбіду кремнію (б-SiC) з різними зв'язками і використовування цієї інформації для створення їх нових високоефективних різновидів. При цьому вирішувались такі задачі:

1. Вивчення процесів мінерало- (фазо)- і структуроутворення під час отримання вогнетривів, їх випробування внаслідок дії агресивних чинників і в процесі служби в різних теплових агрегатах.

2. Вивчення кристалооптичних властивостей, діагностика нових мінералів (фаз) і їх вплив на якість вогнетривів.

3. Дослідження впливу технологічних чинників (температура випалення, газове середовище, початковий склад шихти, добавки, час, форма і розмір зерен початкових компонентів та ін.) на мікроструктуру, мінеральний (фазовий) склад і властивості карбідкремнієвих вогнетривів у процесі їх виготовлення.

4. Визначення причин виникнення зональності (у крайовій частині вогнетриву, що контактує з агресивним середовищем, розплавами) і ії зв'язку з механізмом зносу карбідкремнієвих вогнетривів у процесі експлуатації в сучасних теплових агрегатах.

5. Вивчення впливу агресивних чинників на структуру і мінеральний (фазовий) склад вогнетривів і встановлення механізму їх руйнування.

Об'єктами дослідження були експериментальні зразки нової вогнетривкої продукції, одержані з природної і синтетичної мінеральної сировини переважно з України в лабораторних і промислових умовах. Процеси мінерало- (фазо-) і структуроутворення внаслідок дії агресивних чинників вивчались на дослідних і промислових зразках вогнетривів. Зоноутворення і механізм зносу вогнетривів вивчався на серійних і дослідних зразках після служби в різних теплових агрегатах. Для порівняння в доступних нам випадках вивчалися і зарубіжні зразки (10 зразків). Усього комплексом мінералого-петрографічних методів за більше 20 років роботи було вивчено 525 зразків, використано 297 хімічних аналізів, 150 рентгенограм, 198 спектральних аналізів, 68 досліджень виконано на електронному мікроскопі.

Предмет дослідження - мінералогія і петрографія карбідкремнієвих вогнетривів у процесі їх виготовлення, випробування до дії агресивних чинників і після служби.

Методи дослідження. Основним методом дослідження був мінералого-петрографічний: мікроскопічний аналіз за допомогою поляризаційного мікроскопа МИН-8 прозорих шліфів і імерсійних препаратів, за допомогою мікроскопів Nu-2E, Epityp-2 - полірованих шліфів (аншліфів). Мікротвердість визначалася на приладі ПМТ-3. У роботі були використані дані хімічного, рентгенівського, спектрального, рентгено-спектрального (мікрозондового) та електронно-мікроскопічного аналізів, виконаних переважно в лабораторіях ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного“.

Наукова новизна одержаних автором результатів полягає у тому, що вперше:

1. Вивчено процеси мінерало- (фазо-) і структуроутворення під час синтезу в-

карбіду кремнію (в-SiC) і отримання нового виду карбідкремнієвих вогнетривів (наповнювач-муасаніт -б-SiC) на зв'язці з в-SiC залежно від технологічних чинників (температура випалення, газове середовище, початкові компоненти, час, добавки та ін.).

2. Вивчено процеси мінерало- (фазо-) і структуроутворення під час синтезу вґ-сіалону (SiAlON) і виготовлення нового виду карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з вґ-сіалону залежно від різних технологічних чинників (температура, газове середовище, початкові матеріали, форма часток кремнію та ін.).

3. Встановлено закономірності впливу технологічних чинників (форма і розмір часток початкового кремнію, швидкість подачі азоту, температура, час, різновид тимчасової зв'язки та ін.) на фазовий склад і структуру карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з б-нітриду кремнію (б-Si3N4).

4. З'ясовано механізм взаємодії розплавів з вогнетривами і причини їх руйнування на підставі порівняльного вивчення процесів мінерало- (фазо-), структуро- і зоноутворення внаслідок дії розплавів шлаків на карбідкремнієві вогнетриви на зв'язках з б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC та вґ-сіалону та інші види вогнетривів.

5. Виявлено закономірності взаємодії розплаву і пари лугів з карбідкремнієвими і алюмосилікатними вогнетривами на зв'язках з б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC і вґ-сіалону і причини їх руйнування.

6. Визначено механізм руйнування і взаємодії розплавів золи вугілля в суміші з лугами з різними видами вогнетривів, у тому числі і з карбідкремнієвими, вивчено процеси мінерало-, структуро- і зоноутворення, що відбуваються при цьому, показано перевагу карбідкремнієвих вогнетривів.

7. Встановлено механізм взаємодії, процеси мінерало- (фазо-), структуро- і зоно- утворення, що відбуваються внаслідок дії розплавів на основі заліза (зокрема чавуну) на карбідкремнієві і алюмосилікатні вогнетриви на зв'язках з б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC і вґ-сіалону і причини їх руйнування.

8. З'ясовано механізм дії розплаву алюмінію, пари AlCl3 і Cl2 на карбідкремнієві вогнетриви на різних зв'язках, показано причини зносу.

9. Виявлено закономірності в мінерало- (фазо-), структуро- і зоноутворенні, а також причини зносу (руйнування) карбідкремнієвих вогнетривів на алюмосилікатній зв'язці під час служби у фарфоро-фаянсовому виробництві, в печах нітроцементації і в процесорі ГЗКу.

10. Визначено причини руйнування і механізм мінерало- (фазо-), структуро- і зоноутворення в карбідкремнієвих вогнетривах на зв'язці з нітриду (б-Si3N4), оксинітриду кремнію (Si2N2O) і вґ-сіалону під час служби на контакті з сріблом, у фурменому приладі доменної печі, а також внаслідок плавлення апатитової руди.

11. Внеском у технічну мінералогію і петрографію є кристалооптичний опис мінералів (фаз), одержаних в процесі синтезу (в-SiC, в- і б-Si3N4, синоїт (Si2N2O), в-, х-, г-сіалон і політип на основі AlN, карбіди і нітриди бору, алюмінію), а також фаз зразків, що утворилися в робочих і шлакових зонах, після випробування або служби (тверді розчини, зональні кристали).

Практичне значення одержаних результатів.

1. Виконане мінералого-петрографічне дослідження процесу синтезу в-SiC і вґ-сіалону (SiAlON) і вивчення зразків карбідкремнієвих вогнетривів (у заповнювачі муасаніт -б-SiC) на зв'язці з в-SiC, а також з вґ-сіалону, одержаних за різних технологічних умов, забезпечили визначення оптимальних технологічних умов отримання (температура, газове середовище, добавки) і початкових складів для виготовлення принципово нових високостійких карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з в-SiC і з вґ-сіалону за властивостями на рівні зарубіжних аналогів.

2. Мінералого-петрографічне вивчення впливу технологічних факторів на фазовий склад і структуру карбікремнієвих вогнетривів на зв'язці з нітриду кремнію використовується в науково-дослідних роботах інституту з вдосконалення технології отримання вогнетривів.

3. Наукові результати мінералого-петрографічних досліджень карбід кремнієвих вогнетривів після дії на них агресивних чинників дозволили встановити механізм руйнування вогнетривів, визначити і прогнозувати раціональні області їх застосування, а також розробити заходи з поліпшення композиційного складу і структури вогнетривів.

4. Результати досліджень карбідкремнієвих вогнетривів після служби в різних теплових агрегатах використані в роботах з поліпшення якості, підвищення стійкості вогнетривів, а також управління фізико-хімічними процесами в них з метою продовження термінів експлуатації.

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати роботи, висновки і їх наукова новизна одержані автором (як мінералогом і петрографом за базовою освітою)

самостійно. Використаний у роботі великий кам'яний матеріал і дані для спільних досліджень надали колеги-технологи ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного“. Результати спільних досліджень опубліковано у співавторстві з ними. У них дисертант була керівником і виконавцем мінералого-петрографічних досліджень, формулюючи висновки і практичні рекомендації, що мають наукову новизну.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались на міжнародних науково-технічних конференціях “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности” (м. Харків, 2003, 2004), міжнародних конференціях “Unified International Technical Conference on Refractories” (Germany, Aachеn, 2002).

Публікації. За темою дисертації надруковано (у тому числі і в співавторстві) 27 робіт, з них 18 - статті в наукових журналах і інших провідних наукових виданнях; тез доповідей на конференціях - 9.

Обсяг і структура роботи. Дисертація обсягом 248 сторінок складається з вступу, 4 розділів і висновків. Робота включає 98 рисунків на 48 сторінках, 5 таблиць у тексті, 31 таблицю на 34 сторінках і список використаних літературних джерел із 157 найменувань на 16 сторінках.

Подяки. Автор висловлює щиру вдячність своєму науковому керівнику Петру Васильовичу Заріцькому за допомогу в роботі, а також подяку керівництву та співробітникам ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного”.

2. Стислий зміст роботи

У першому розділі зроблено огляд науково-технічної літератури та викладено сучасні уявлення про процеси мінерало-(фазо-) і структуроутворення в карбідкремнієвих вогнетривах під час їх виготовлення і служби в теплових агрегатах.

Висвітлено основні етапи розвитку технічної петрографії, зокрема петрографії карбідкремнієвих вогнетривів. Показано, що перші і подальші дослідження структури і фазового складу технічного каменю і, зокрема вогнетривів, абсолютно природно проводилися фахівцями з дослідження природного каменю (петрографами, мінералогами, кристалографами). Як галузь науки, технічна петрографія була створена в 1920-1950 роках завдяки роботам Д.С. Белянкіна, Н.А.Торопова, В.В. Лапіна, Б.В. Іванова, Л.І. Карякіна та ін.

Надається коротка характеристика основних компонентів (мінералів і фаз), що складають карбідкремнієві вогнетриви:

Муасаніт - -SiC є головною складовою частиною карбідкремнієвих вогнетривів.

У 1891 році американський хімік Е.Г. Ачесон, проводячи досліди з отримання алмазів, одержав блакитні кристали, які назвав карборундом (від слів Carbon і Corundum), оскільки помилково прийняв їх за карбід алюмінію. Потім він встановив його склад - SiC і запатентував спосіб отримання карборунду в електричній печі опору за рахунок взаємодії кремнезему з вуглецем (вугіллям, коксом).

Природний б-SiC - муасаніт був відкритий французьким дослідником А. Муас-саном у 1905 році в залізному метеориті з Каньйону Дьябло (штат Аризона, США) разом з найдрібнішими алмазами. Муасаніт у гірських породах був також знайдений у 1956 році під час пошуків і розробок алмазоносних кімберлітів в Якутії у складі брекчії кімберліту в ксеноліті порфірового перидотиту. Знайдена в природі і кубічна (низькотемпературна) модифікація - в-SiC.

Нітрид кремнію - Si3N4 (б і в) поки не знайдено в природі, використовується як зв'язка в карбідкремнієвих вогнетривах, що значно підвищує їх якість.

Синоїт (Si2N2O) був знайдений під час хімічного і мінералогічного дослідження метеорита (хондрита), що впав у Пакистані в 1962 році. Синоїт (від silicium- кремній, nitrogenium-азот, oxygenium-кисень). З 1960 року оксинітрид кремнію привертає увагу дослідників як ефективна зв'язка в карборундових вогнетривах, що значно поліпшує їх властивості.

Сіалон - SiAlON є скорочена назва сполуки Silicon Aluminium Oxinitride. Сіалони - це складні фази, які умовно розглядають як алюмосилікати, в яких кисень частково заміщений азотом. Залежно від структури виділяють: бґ-SiAlON (структура близька до структури б-Si3N4), вґ-SiAlON (структура близька до структури в-Si3N4); Оґ-SiAlON (структура синоїту Si2N2O), Х-SiAlON (структура муліту Al2Si6О13) і Н- і R- політипи (структура AlN). Сіалонові вогнетриви і кераміка є перспективним матеріалом завдяки своїм чудовим механічним, хімічним і термічним властивостям.

Надано коротку характеристику вогнетривів на основі карбіду кремнію; приведено основні типи вогнетривів на основі карбіду кремнію, їх фазовий склад і структура, отримання і застосування.

Описано основні руйнуючі чинники, що впливають на карбідкремнієві вогнетриви в процесі їх служби - луги, шлаки, розплави металів, газове середовище і темпера-тура. Як при виготовленні, так і під час служби вогнетривів, поляризаційний мікроскоп є незамінним засобом для висновків про їх якість.

На підставі вивчення науково-технічної літератури зроблено висновки про актуальність роботи і визначено напрямки власних досліджень.

У другому розділі досліджено мінерало-(фазо-) і структуроутворення під час отримання різних видів карбідкремнієвих вогнетривів.

На зв'язці з в-SiC. З карбіду кремнію - типової сполуки з ковалентним зв'язком атомів, внаслідок слабкого розвитку дифузійних процесів не вдається одержати щільні вироби звичним спіканням порошкових композицій. Випускаються карбідкремнієві вогнетриви з б-SiC рекристалізовані і реакційноспечені, проте, їх одержують за температур >2000-2400°С. Тому останніми роками синтезують карбід кремнію в процесі реакційного спікання виробів як зв'язку за більш низьких температур.

Проведене детальне мінералого-петрографічне вивчення процесу синтезу в-SiC у різних середовищах (аргон, азот, СО+ N2) за різних температур (1450, 1500°С) з різних початкових компонентів (нафтовий кокс - 96% С; кварцит Тарасівського родовища; Si - кремній ). Вивчений механізм взаємодії початкових компонентів між собою і з газовим середовищем. Встановлено, що найбільша кількість в-SiС (до 80%) утворюється в зразках після випалення в аргоні з вуглецевого матеріалу (кокс) і кремнію. У разі використання кварцу в-SiC утворюється в меншій кількості (до 30%), оскільки швидкість реакції синтезу SiC визначається в основному швидкістю переходу SiO2 в газоподібний стан (SiO) і швидкістю дифузії пари через вуглецевий матеріал, а також спостерігаються синоїт (Si2N2O), кристобаліт (SiO2) і склофаза. У зразках, обпалених в азоті і в середовищі СО+N2 при 1450°С, в-SiC спостерігається в меншій кількості (10-15 і 15-25% відповідно), оскільки силіцируючий (газоподібний і рідкий) реагент зв'язується швидше з азотом і киснем в нітрид (б-, рідше -в-Si3N4) і оксинітрид (Si2N2O) кремнію.

Проведеними дослідженнями карбідкремнієвих вогнетривів (б-SiC- заповнювач) на зв'язці з в-SiC, одержаних за різних технологічних умов (температура, початковий склад, газове середовище, добавки), встановлено, що найбільша кількість в-SiC утворюється за Т=1450-1500°С у зразках із стехіометрічним співвідношенням Si і С, із збільшенням добавки борної кислоти (від 0 до 3% ) збільшується кількість в-SiC у зв'язці (до 25%).

На зв'язці з нітриду кремнію. Наведено результати мінералого-петрографічного вивчення впливу технологічних чинників (початковий склад, швидкість подачі і тиск азоту, час випалення, добавки, зв'язки) на фазовий склад і структуру карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з б-Si3N4, виготовлених з б-карбіду кремнію і кремнію кристалічного (Т=1450°С). Встановлено, що найбільша кількість б-нітриду кремнію, утворюється в зразках, одержаних з більшою швидкістю подачі азоту і з максимальною витримкою, крупніша кристалізація спостерігається в зразках при мінімальній швидкості.

На зв'язці з сіалону. Проведене детальне мінералого-петрографічне дослідження процесів мінерало-(фазо-) і структуроутворення під час синтезу сіалону (SiAlON) за температур 1450-1550°С, з різних початкових компонентів (кварцит і пірофілітовий сланець Овручського родовища; глина вуглиста Латненського родовища; каолін Новоселицький; кремнекислота; нафтовий кокс; технічний глинозем, корунд; графіт; нітрид кремнію; карбід кремнію; кремній; алюмінієва пудра та ін.), узятих у різних співвідношеннях, як в порошках, так і в пресованих зразках. Встановлені кристалооптичні характеристики одержаних фаз, визначені сіалони, що утворилися в процесі синтезу: вґ-фаза, Х-фаза і г-фаза, політип на основі АlN, розраховані формули вґ-сіалонів.

Виявлено, що більша кількість вґ-сіалону (Si6-zAlzOzN8-z) утворюється з кремнекислоти і Al пудри, а також - кварциту і Al пудри, пірофіліту, а максимальна кількість - до 90% спостерігається внаслідок використання кремнію і алюмінію або корунду (глинозему), склад одержаних сіалонів від Si4,8Al1,2O1,2N6,8 до Si2,4Al3,6O3,6N4,4.

На основі одержаних результатів були проведені також дослідження зразків карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з вґ-сіалону, одержаних за різних технологічних умов (температура, початкові склади). Встановлено, що якнайповніший синтез вґ-сіалону у зв'язці відбувається в зразках карбідкремнієвих вогнетривів з використанням кремнію з добавкою глинозему (корунд, технічний глинозем), а також з добавкою алюмінієвої пудри або глини внаслідок випалення в азоті за Т=1450°С.

У третьому розділі наведено результати досліджень мінерало-(фазо-), структуро і зоноутворення в карбідкремнієвих вогнетривах після дії агресивних чинників.

Дослідження дії розплавів шлаків. Для вивчення цих процесів випробовувалися зразки карбідкремнієвих (на зв'язках з нітриду, оксинітриду кремнію (синоїту), в-карбиду кремнію, сиалону) та інших видів вогнетривів виготовлених у ВАТ “УкрНДІВ”. Мінералого-петрографічне дослідження зразків після випробування до дії розплаву доменного шлаку, збагаченого оксидами заліза, за Т=1350°С (1 година) показало, що у всіх зразках утворилася зональність : найменше змінена, робоча (на контакті вогнетриву зі шлаком) і шлакова зони. Найменше змінена зона (заповнювач-муасаніт, зв'язка-б-нитрид кремнію) не відрізняється від зразка до випробування. У робочій зоні потужністю до 0,6 мм за рахунок проникнення розплаву шлаку по тріщинах і порах у вогнетрив і взаємодії його з компонентами зразка, в першу чергу із склофазою, в зв'язуючій масі збільшується кількість бурої склофази з виділеннями тонковолокнистих піроксенів (діопсид-геденбергіт), залізистого кордієриту. Крім того, присутні магнетит і гематит. На контакті з шлаком у крайовій частині зерен б-SiC іноді спостерігаються облямівки (до 75 мкм шириною) з феросиліцію (FeSiх), що утворився внаслідок реакції:

SiC+FeO=FeSi+CO^

Шлакова зона складається переважно піроксенами і шпінелідами. Також розрізняються гематит і склофаза.

В аналогічних зразках, але з добавкою шунгіту (98% С) до 1%, потужність робочих зон менша (0,4 мм), в них також зменшується кількість легкоплавкої склофази і інших новоутворень. У зразках на основі б-SiC на зв'язці з синоїту, потужність робочих зон зростає (до 1-2 мм), що частково обумовлене тим, що в початковому зразку в зв'язці більше склофази (5-7%) і кремнію (~1%).

Глибина проникнення і дія розплаву шлаку у вогнетривах на основі корунду, плавленого каоліну, периклазу на зв'язках з синоїту (Si2N2O) дещо більша, особливо в останніх, оскільки в цих зразках мала місце взаємодія шлакового розплаву не тільки з компонентами зв'язки, але і ділянок заповнювача. Внаслідок цього в робочій і шлаковій зонах збільшується кількість склофази, і з'являються новоутворення у вигляді анортиту, піроксенів, кордієриту, шпінелідів і тому відбувається деяке розмивання вогнетриву (шлакової зони) на контакті з розплавом.

Дослідження дії розплаву доменного шлаку на карбідкремнієві вогнетриви (1500°С, 0,5 години) показали, що взаємодія розплаву доменного шлаку з карбідкремнієвими вогнетривами на нітридній і вґ-сіалоновій зв'язках мала, особливо на зв'язці з б-Si3N4. Проникнення шлаку в карбідкремнієві вогнетриви і взаємодія його з компонентами зв'язки незначна: дещо збільшується вміст склофази. У карбідкремнієвих зразках на зв'язці з синоїту (Si2N2O) порівняно із зразками на зв'язці з б-Si3N4 або в-SiC спостерігається інтенсивніша взаємодія з розплавом (у робочій зоні утворюється до 20-30% і до 5-15% склофази відповідно). У результаті заміни муасаніту (б-SiC) корундом у зразках на зв'язці з синоїту збільшуються глибина проникнення розплаву шлаку і потужність робочої зони (до 1мм). Зростає також інтенсивність взаємодії з корундом, навколо зерен корунду утворюються облямівки із склофази (до 30-50%), геленіту (Ca2Al2SiO7) і гексаалюмінату кальцію.

Мінералого-петрографічні дослідження різних видів алюмосилікатних вогнетривів на зв'язках з Si3N4, вґ-сіалону, Si2N2O і в-SiC після випробування на шлакостійкість методом обертання циліндрів у розплаві доменного шлаку показали, що мінімальної зміни зазнали зразки з корундовим і мулітокорундовим заповнювачем, особливо на зв'язці з вґ-сіалону, де дія шлакового розплаву полягала в проникненні його по тріщинах у зерна заповнювача і в частковій їх корозії, заміщенні склофазою.

Мінералого-петрографічні дослідження карбідкремнієвих вогнетривів після дії на них лугів. Дослідження карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з в-SiC, Si2N2O, б-Si3N4 і вґ-сіалону після дії пари К2О за 1100°С виявили, що в зразках спостерігається зональність. У найменше зміненій зоні карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з в-SiC вирізняються зерна муасаніта розміром до 3 мм і зв'язуюча маса, що складається з кристалів в-SiC і синоїта (Si2N2O) (4-6 мкм) в плівках склофази. У робочій зоні (до 1 мм) основну масу зв'язки складає безбарвна склофаза з виділеннями плагіоклазів. У зразках на зв'язці з б-Si3N4 і вґ-сіалону після дії лугів (К2СО3) за Т=1300°С - робоча зона потужністю до 1-3 мм. У ній, також у зв'язуючій масі відбувається збільшення кількості склофази, зменшення - SiC і б-Si3N4 за рахунок окислення і зменшення кількості пор. Таким чином, виникнення робочих зон у зразках пов'язане з окисленням компонентів зв'язки і з подальшою взаємодією утвореного SiO2 з лугами.

Дослідження різних видів алюмосилікатних вогнетривів на зв'язках з в-SiC, Si3N4, Si2N2O до дії розплаву лугів (Na2СО3) за Т=1300°С, 2 години, показали, що майже у всіх зразках в крайовій частині спостерігається відшаровування (руйнування) ділянок робочої зони. У зразках з корундовим заповнювачем дія лугів мінімальна і виявляється в утворенні нефеліну (NaAlSiO4) по краях і по тріщинах у зернах корунду. Максимальна дія лугів спостерігається в шамотних зразках, особливо на зв'язці з синоїту: відбувається утворення нефеліну і склофази (до 40%).

Таким чином, знос вогнетривів внаслідок дії лугів буде відбуватися шляхом:

1) розтріскування (лущення) за рахунок істотного збільшення об'єму під час утворення нефеліну з алюмосилікатних компонентів; 2) поступового заміщення початкових алюмосилікатних компонентів більш легкоплавкими (нефелін, склофаза) з наступним оплавленням інтенсивно ошлакованого шару. Залежно від складу вогнетривів переважатиме один з механізмів руйнування.

Дослідження процесів мінерало- (фазо-) і структуроутворення, які відбуваються у вогнетривах внаслідок дії на них розплаву шлаку і лугів (у комплексі). Проводилися дослідження стійкості різних типів вогнетривів виробництва УкрНДІВ до дії розплавів золи в суміші з K2СО3 (10% по К2О), які знаходилися в розплавах 50 годин при температурі 1580°С. Мінералого-петрографічне дослідження вогнетривів після випробування в розплаві золи Кузнецького вугілля (складу кислого шлаку) в суміші з 10% К2О показали, що зразки периклазового, периклазохромітового, корун-дового складів, а також на основі оксиду хрому і кубічного ZrO2 (стабілізованого СаО), руйнуються розплавом. У карбідкремнієвому вогнетриві зміни не спостерігаються, лише на поверхні в процесі нагрівання відбувається деяке його окислення. Окисна плівка SiO2 частково складається з кристобаліту, а частково реагує з розплавом, утворюючи легкоплавку (з оксидами Al, Fe та ін.) склофазу з виділенням муліту.

Дослідження вогнетривів після дії розплаву золи Березівського вугілля (складу середньоосновного шлаку) з 10% К2О показали, що зразки периклазового, корундового складів, а також на основі діоксиду цирконію руйнуються розплавом. Стійкішими виявилися периклазохромітовий і хромокисний зразки, проникнення розплаву шлаку і взаємодія його з вогнетривами незначна. У карбідкремнієвому зразку внаслідок нагрівання утворюється лише окисна зона з кристобаліту -SiO2. Розплав шлаку, реагуючи з SiO2 цієї зони, утворює легкоплавку склофазу, яка поступово вимивається розплавом.

У розділі описані процеси мінерало-, зоно- і структуроутворення, що відбуваються в різних вище перелічених вогнетривах внаслідок впливу на них розплавів золи Кузнецького і Березівського вугілля в суміші з лугами за Т=1580°С. На підставі проведених досліджень встановлено механізм їх руйнування, показана перевага карбід-кремнієвих вогнетривів.

Мінералого-петрографічні дослідження стійкості карбідкремнієвих вогнетривів до розплавів металів. Зразки карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язках з нітриду, оксинітриду кремнію і сіалону, а також корундовий зразок на зв'язці з синоїту (Si2N2O) обертали в розплаві чавуну 0,75 години за Т=1450°С. Дослідженням встановлено, що в зразках на зв'язці з б-Si3N4 і на зв'язці з вґ-сіалону проникнення і взаємодії розплаву чавуну із зв'язуючою масою не відбувається, а по краю окремих зерен б-SiC відбувається утворення тонких (до 300 мкм) облямівок, що складаються з FeSiх. У зразку на зв'язці з синоїту (Si2N2O) і в-SiC, в крайовій частині подекуди спостерігається проникнення чавуну (до 1-2%), окремі зерна карбіду кремнію кородовані. У корундовому зразку на зв'язці з синоїту (Si2N2O) спостерігається більше проникнення (2-3%) чавуну по тріщинах у зв'язці і в заповнювачі робочої зони й інтенсивніша його взаємодія з вогнетривом. У результаті цього відбувається утворення склофази, а кількість початкових компонентів (корунд, Si2N2O) зменшується. Дослідження алюмосилікатних вогнетривів (1500°С, 1 годину) показали, що мінімальна дія розплаву чавуну спостерігається в зразках на зв'язках з вґ-сіалону, максимальна - на зв'язках з синоїту. Знос вогнетривів здійснюється шляхом поступового заміщення початкових компонентів більш легкоплавкими сполуками (шпінелід, кордієрит, піроксени, фаяліт, меліліти) і склофазою з подальшим оплавленням (змиванням) ошлакованого шару.

Дослідження карбідкремнієвого, графітних і корундових вогнетривів після дії розплаву на основі заліза (залізорудні окатиші) за Т=1550°С у середовищі вуглецевої засипки показали, що на поверхні карбідкремнієвого зразка на зв'язці з нітриду кремнію внаслідок взаємодії залізомісткого розплаву з кремнеземом (окислення SiC у процесі нагрівання) утворюється шлакова кірочка (до 0,75 мм), яка складається із склофази з виділеннями буро-зеленуватих піроксенів, гематиту, магнетиту, Fe. У робочій зоні корундового зразка, потужністю до 2,6 мм, більше склофази. Розплав на робочій поверхні взаємодіє з корундом, оскільки оксиди Fe з оксидами Si, Al утворюють легкоплавкі евтектики, шлакова скориночка (до 1,5 мм) складається із зеленувато-бурої склофази з виділеннями корунду, муліту, шпінеліду (збагачується глиноземом).

Нами досліджувалися зразки карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язках з нітриду і оксинітриду кремнію після випробування в розплаві алюмінію з температурою розплаву 700-820°С і парах AlCl3. Встановлено, що карбідкремнієві вогнетриви із зв'язкою з нітриду кремнію і синоїту під впливом розплаву алюмінію руйнуються незначно. Механізм полягає переважно у взаємодії розплаву алюмінію з SiO2 зв'язки. При цьому відбувається відновлення SiO2 до елементарного кремнію і утворення корунду. У зразках з великим вмістом SiО2 (особливо з добавкою кварцу) ділянками відбувається розпушення зв'язки за рахунок утворення корунду і Si і її вимивання розплавом. Більш високу стійкість до дії розплаву алюмінію мають карбідкремнієві вогнетриви із зв'язкою з нітриду кремнію із щільною текстурою, які і рекомендовано для експлуатації.

У четвертому розділі наведено результати дослідження процесів мінерало-(фазо-), структуро- і зоноутворення, що відбувається в карбідкремнієвих вогнетривах у процесі їх служби в різних теплових агрегатах, встановлено причини їх руйнування.

Під час дослідження під мікроскопом у зразках після служби при випаленні фарфору в капселях при 1350°С (середовище окислювальне) встановлено, що в процесі служби карбідкремнієвих вогнетривів на алюмосилікатній зв'язці відбувається поступове окислення SiC до SiO2. Від найменше зміненої зони до кірочки зразків поступово зменшується кількість карбіду кремнію і збільшується вміст склофази переважно кремнеземного складу, частково утворюється тридиміт (SiO2). Кірочка з SiO2 частково оберігає вогнетрив від подальшого окислення.

У інших зразках кремнезем, що утворюється внаслідок окислення, реагує з оксидами заліза, лугами і Al2O3, утворюючи розплав, а потім новоутворення: піроксени, фаяліт, муліт (з залізом в твердому розчині), склофазу, яка збагачена оксидами заліза, лугами (домішки в глині), які знижують температуру евтектики (до 800°С) і сприяють збільшенню кількості легкоплавкої склофази, що утворюється. Легкоплавкі склоподібні кірочки на поверхні оплавляються, вогнетриви мають меншу тривалість служби.

У процесорі Північного ГЗК. Карбідкремнієві вогнетриви на глинистій зв'язці служили при 1200°С, склад середовища, %: СО-15,5, СО2-22,7, Н2-6,6, Н2О (пар) -55,2, в шихті присутні оксиди заліза. У зразку після служби виділяються декілька зон. Найменш змінена зона за мінеральним складом і структурою схожа на зразок до служби. Перехідна зона потужністю 5-10 мм, відрізняється меншою кількістю муасаніту, має більше склофази. У робочій зоні (5-10 мм) також зменшується вміст карбіду кремнію, особливо дрібної фракції. По краях зерен б-SiC утворюються облямівки з FeSiх, більше склофази з виділеннями тридиміту, геденбергіту. Шлакова кірочка потужністю 0,2-0,6 мм складається з магнетиту, гематиту, геденбергіту (із залізом в твердому розчині - (Ca,Fe)FeSi2O6 - Нqґ до 1,780), жовтуватої склофази і тридиміту.

Таким чином, у процесі служби карбідкремнієвого вогнетриву на глинистій (алюмосилікатній) зв'язці під впливом середовища відбувається деяке окислення карбіду кремнію, збільшується кількість SiO2 (кристобаліт, склофаза). У результаті взаємодії оксидів заліза з вогнетривом, у першу чергу із зв'язкою (склофаза, кристобаліт, муліт) робочої зони, утворюється розплав, з якого виділяються тридиміт, залізистий піроксен і легкоплавка (з оксидами заліза) склофаза. Розплав частково проникає по тріщинах на глибину до 5-10 мм. Шлакова кірочка повністю складається з новоутворень.

Поступово відбувається заміщення початкових компонентів вогнетриву на легкоплавкі новоутворення з наступним оплавленням інтенсивно ошлакованого шару.

Під час плавки апатитової руди. Вивчалися зразки до і після служби за Т=1300°С, 8 годин. У зразку після служби спостерігається зональність. Найменше змінена зона складається із зерен б-SiC розміром до 1,25 мм і зв'язки: синоїт (Si2N2O), б-Si3N4 і в-SiC розміром 4-6 мкм, цементовані плівками склофази. У перехідній зоні більше склофази. Робоча зона (0,6-1,2 мм) складається із зерен муасаніту і склофази з виділеннями кристобафіту (AlPO4). Шлакова кірочка (до 1 мм) складається із склофази з виділеннями кристобафіту.

У процесі служби карбідкремнієвого вогнетриву внаслідок плавки апатитової руди відбувається його окислення, SiO2, що утворюється, взаємодіє з оксидами Аl, P,

Ca і ін., утворюючи розплав, з якого після охолодження виділяються новоутворення: AlPO4, легкоплавка склофаза. Таким чином, поступово відбувається заміщення початкових компонентів вогнетриву на легкоплавку склофазу і новоутворення з подальшим змиванням інтенсивно ошлакованого шару.

У результаті проведеного мінералого-петрографічного дослідження карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язках з нітриду, оксинітриду кремнію і сіалону після служби

на контакті з розплавом срібла за Т=800-1000°С встановлено, що дії розплаву срібла на вогнетриви практично не спостерігається, але вони піддаються окисленню і дії оксидів Na, Ca, Al, Fе, В та інших. Знос вогнетривів здійснюється шляхом поступового заміщення початкових компонентів виробів на легкоплавку склофазу і новоутворення (плагіоклази від андезину до анортиту, муліт (Al6Si2O13), магнетит, гематит) і подальшого оплавлення (змивання) інтенсивно ошлакованого шару.

У фурменному приладі доменної печі. В процесі служби карбідкремнієві вогнетриви на комплексній (Si2N2О, Si3N4, в-SiC) зв'язці піддавалися дії високих температур ~ 1800°С, а також розплаву шлаку і чавуну. Під час мінералого-петрографічного дослідження зразків після служби в них виділяють найменш змінену, перехідну, робочу зони і шлакову скориночку. У найменше зміненій зоні виділяються зерна муасаніту (б-SiC) і зв'язка з кристалів синоїту (Si2N2O) і в-карбіду кремнію. Перехідна зона відрізняється великою кількістю в-SiC і меншим - кремнію і склофази. У робочій зоні (до 2,5 мм) збільшується вміст склофази, зменшується - муасаніту і компонентів зв'язки. Шлакова скориночка (до 1,25 мм) складається із склофази і Са2[SiO4], який містить (Лапін, 1956) до 50% Fe2[SiO4]. У незначній кількості з'являються виділення геленіту (Ca2Al2SiO7) і воластоніту (в-Ca[SiO3]), включення металу - чавун (?4-6 мкм). В окремих випадках прямого контакту б-SiC з металом частина зерен муасаніту заміщується FeSiх. На контакті чавуну із склофазою утворюється плівка з оксидів заліза (магнетит, гематит).

Встановлено, що в процесі служби вогнетривів у фурменому приладі доменної печі під впливом газового середовища, що містить окисляючі карборунд компоненти (СО2, СО і пари Н2О) і температури близько 1800°С, відбувається окислення карбідкремнієвого вогнетриву, переважно на робочій поверхні. Внаслідок дії розплаву шлаку і чавуну на окислену зону (SiO2) утворюється розплав, з якого після охолодження виділяються ларніт, геленіт, воластоніт і склофаза. Знос вогнетривів здійснюється поступовим заміщенням початкових компонентів виробів на легкоплавкі склофазу і новоутворення і подальшим оплавленням інтенсивно ошлакованого шару.

Висновки

1. Карбідкремнієві вогнетриви є багатофазними кристалічно-зернистими агрегатами, що утворюються, як і гірські породи, відповідно до загальних законів фізичної хімії і кристалогенезису. В цьому відношенні їх можна порівняти з природною мінеральною речовиною і застосувати до них весь комплекс мінералого-петрографічних методів. Перевага мінералого-петрографічного методу полягає у тому, що разом з вимірюванням оптичних констант для діагностики присутніх фаз або мінералів, можна визначати і характер мікроструктури, пористості, форми і розміру зерен, вивчати різні процеси, що відбуваються в досліджуваних матеріалах, як у процесі їх отримання (з'ясування впливу технологічних чинників на мікроструктуру, мінеральний (фазовий) склад і властивості вогнетривів), так і в процесі служби, що виявляється в утворенні зональності (найменше змінена, робоча і шлакова зона (кірочка), з'ясуванні причин виникнення зональності і їх зв'язок з механізмом зносу вогнетривів після експлуатації в сучасних теплових агрегатах, і тим самим визначати, прогнозувати (рекомендувати) найраціональніші області їх використання, вирішувати завдання щодо поліпшення композиційного складу і структури вогнетривів, а також управління фізико-хімічними процесами в них з метою подовження термінів експлуатації.

2. Уперше проведено комплексне мінералого-петрографічне дослідження процесів синтезу в-SiC і сіалону (SiAlON) та вогнетривів на зв'язках з в-SiC, б-Si3N4, та сіалону залежно від початкового складу і технологічних чинників (Т°, газове середовище, добавки та ін.). Це дозволило визначити оптимальний початковий склад та технологічні параметри виготовлення вогнетривів на основі карбіду кремнію.

3. Ґрунтуючись на результатах експериментів, можна вважати, що кристалізація в-карбіду кремнію, нітриду кремнію та сіалону зумовлюється процесом, аналогічним термальному або пневматолітовому метаморфізму гірських порід залежно від того, чи було газове середовище нейтральним (аргон), або активним (азот, N2+CO) стосовно компонентів вогнетриву. В той же час утворення кубічної модифікації карбіду кремнію за рахунок взаємодії пари силіцируючих агентів з твердим вуглецем за Т=1450-1500°С можна розглядати як процес аналогічний метасоматичному процесу гірських порід, що приводить до виникнення псевдоморфоз в-SiС у вуглецевому матеріалі.

4. Уперше проведено широкі порівняльні мінералого-петрографічні дослідження карбідкремнієвих вогнетривів на різних зв'язках (в-SiC, б-Si3N4, Si2N2О, сіалону) і деяких широковживаних інших видів вогнетривів (корундових, шамотних, хромоксидних, периклазових, периклазохромітових, на основі кубічного діоксиду цирконію та ін.) після дії на них агресивних чинників (розплавів шлаків, лугів, металів) внаслідок випробування та експлуатації в різних теплових агрегатах показали:

- у вогнетривах виникає зональність, часто близька до природної метасоматичної. Зазвичай помітні найменш змінена, робоча (іноді перехідна) і шлакова зона (кірочка);

- потужність зон, ступінь змін та характер структуро- і фазо- (мінерало) -перетворень залежить від типу і глибини проникнення реагенту (розплаву), інтенсивності взаємодії його з складовими вогнетриву, рівно як і від температурних, газових умов, а також від тривалості та типу випробувань і служби;

- особливості механізмів руйнування карбідкремнієвих вогнетривів на різних зв'язках (в-SiC, б-Si3N4, Si2N2О, сіалону) та інших типів вогнетривів залежно від виду агресивного реагенту (розплавів шлаків, лугів, чавуну, Fe, Ag, Al), особливостей випробувань і служби, та технологічних чинників (температура, газове середовище, ін.).

5. Доведено, що вогнетриви на основі карбіду кремнію в більшості досліджених випадків випробувань і служби мають значну перевагу в стійкості що до дії агресивних чинників (Т°, газове середовище, розплави шлаків, лугів, чавуну, Fe, Ag, Al) та умов служби перед іншими типами вогнетривів, з якими вони порівнювались.

6. Уперше проведено кристалооптичний опис мінералів (фаз), одержаних як в процесі синтезу (в-SiC, б- і в-Si3N4, синоїт (Si2N2O), в-, х-, г-сіалони, політип на основі AlN, карбіди і нітриди бору і алюмінію), а також фаз зразків, що утворилися в робочих зонах і шлакових кірочках після випробування або служби (тверді розчини, зональні кристали і ін.).

7. Експериментально доведено, що мінералого-петрографічні дослідження карбідкремнієвих і інших вогнетривів є, без перебільшення, основою вдосконалення технології виробництва, виготовлення технічного каменю. Висновки роботи і рекомендації, результати мінералого-петрографічного вивчення мінерального (фазового) складу, структури і властивостей вогнетривів залежно від фізико-хімічних умов технології виробництва, а також поведінки вогнетривів (процеси мінерало-(фазо-) і структуроутворення) внаслідок дії на них агресивних чинників у процесі випробування і експлуатації, використовуються технологами ВАТ “УкрНДІВ ім. А.С. Бережного” і ін. для розробок нових вогнетривів на основі карбіду кремнію і способів їх отримання, вдосконалення наявних технологій у науково-дослідних роботах з поліпшення якості з метою підвищення стійкості вогнетривів, раціонального й ефективного їх застосування в різних теплових агрегатах.

Основні роботи автора за темою дисертації

1. Привалова Н.Г. Минералого-петрографическое изучение воздействия расплава алюминия и паров AlCl3 на карбидкремниевые огнеупоры // Вестн. Харьк. нац. ун-та. - 2002, № 563: Геология - география - экология. - С. 49-52.

2. Привалова Н.Г. Минералого-петрографическое изучение влияния температуры обжига, газовой среды и исходного состава на синтез в-карбида кремния // Вестн. Харьк. нац. ун-та. - 2003, № 610: Геология - география - экология. - С. 26-28.

3. Привалова Н.Г. Минералого-петрографическое исследование карбидкремниевых огнеупоров после службы в фарфоро-фаянсовом производстве // Вестн. Харьк. нац. ун-та. - 2004, № 620: Геология - география - экология. - С. 33-37.

4. Усатиков И.Ф., Вольфсон Р.Е., Привалова Н.Г., Сухонос Ю.Б. Воздействие золы-уноса твердого топлива на цирконистые огнеупоры //Огнеупоры.- 1987, №5.- С. 4-7.

Здобувачем вивчено процеси мінерало-(фазо-) та структуроутворення, що відбуваються в вогнетривах на основі кубічного ZrO2 стабілізованого СаО під час дії розплавів Кузнецького та Березівського вугілля в суміші з лугами. Здобувачем сформульовано висновки, результати обговорено із співавторами.

5. Питак Н.В., Федорук Р.М., Хмеленко Т.П., Вдовитченко Т.Н., Привалова Н.Г., Савина Л.К., Шпирт И.Я., Синькова Л.А., Новикова Н.И. Сиалонсодержащие карбидкремниевые огнеупоры // Огнеупоры. - 1992, № 5. - С. 6-8.

Здобувачем досліджено фазовий (мінеральний) склад та структура карбід-кремнієвих вогнетривів на зв'язці з вґ-сіалону під час їх виготовлення, а також процеси мінерало- (фазо-), структуро- та зоноутворення внаслідок дії на них розплавів шлаку, чавуну. Сформульовано висновки, результати обговорено із співавторами.

6. Питак Н.В., Федорук Р.М., Хмеленко Т.П., Вдовитченко Т.Н., Савина Л.К., Привалова Н.Г. Сиалонсодержащий материал на основе овручского кварцита, алюминиевой пудры и кокса // Огнеупоры. - 1992, № 6. - С. 5-6.

Здобувачем проведено мінералого-петрографічне дослідження процесів мінерало-(фазо-) і структуроутворення під час синтезу сіалону. Встановлено кристалооптичні характеристики одержаних фаз, розраховані формули і склад вґ-сіалонів.

7. Питак Н.В., Федорук Р.М., Савина Л.К., Привалова Н.Г., Карякина Э.Л. Муллито-корундовые огнеупоры с комбинированной нитридсодержащей связкой // Огнеупоры. - 1994, № 6. - С. 13-19.

Здобувачем вивчено мінеральний склад та структура мулітокорундових вогнетривів на зв'язці з нітриду кремнію, сіалону, синоїту під час їх отримання, а також досліджено процеси мінерало- і структуроутворення внаслідок дії розплавів шлаків, лугів, заліза, механізми руйнування. Результати обговорено із співавторами.

8. Федорук Р.М, Питак Н.В., Дегтярева Л.М., Вдовитченко Т.Н., Шаповалов В.С.,Привалова Н.Г., Карякина Э.Л. Синтез карбидкремниевой связки в образцах разного состава, обожженных в аргоне, СО и азоте, азоте // Тематич. отрасл. сборник УкрНИИО. - 1993. - С. 13-24.

Здобувачем проведено мінералого-петрографічне дослідження процесів мінерало-(фазо-) і структуроутворення під час синтезу в-SiC, сформульовано висновки.

9. Федорук Р.М., Питак Н.В., Савина Л.К., Карякина Э.Л., Привалова Н.Г. Композиционные многофазные огнеупоры для футеровки металлургических агрегатов// Тематич. отр. сборник УкрНИИО. - 1993. - С. 27- 46.

10. Питак Н.В., Федорук Р.М., Савина Л.К., Привалова Н.Г. Алюмосиликатные огнеупоры с нитридсодержащей связкой // Тематич. отр. сборник УкрНИИО. - 1994. - С. 137-149.

11. Привалова Н.Г., Федорук Р.М., Савина Л.К. Фазовый состав и структура карбидкремниевых огнеупоров на связке из нитрида кремния // Сборник трудов ОАО “УкрНИИО имени А.С.Бережного ”. - 2003, № 103. - С.123-128.

12. Primachenko V.V., Martynenko V.V., Fedoruk R.M., Savina L.K., Khoruzhy A.G., Karјakina E.L., Privalova N.G. An influence of some technological factors on the synthesis of sialon binder in silicon carbide refractories for the blast furnaces // 45th International

Collocuium of Refractories 16 and 17 Oktober 2002 Eurogress Aachen-Germany. Stahl und Eisen. - 2002. - Special, september. - P. 185-187.

13. Привалова Н.Г. Исследование процессов минералообразования, происхо-дящих в огнеупорах при воздействии на них агрессивных расплавов // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. Харьков, 2003. - С. 58-59.

14. Привалова Н.Г. Минералого-петрографическое исследование карбидкремниевых огнеупоров после службы // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. Харьков, 2004. - С. 81.

Анотація

Привалова Н.Г. Петрологія вогнетривів на основі карбіду кремнію (в процесі їх виготовлення та після експлуатації). Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата геологічних наук по спеціальності 04.00.08 - петрологія. Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, Київ, 2005.

Робота присвячена мінералогії і петрографії карбідкремнієвих вогнетривів під час їх виготовлення, випробування внаслідок дії агресивних факторів і після служби. Вивчено процеси мінерало- (фазо-) утворення, встановлено закономірності впливу технологічних чинників на фазовий склад і структуру карбідкремнієвих вогнетривів на зв'язці з в-SiC, вґ-сіалону і б-Si3N4. З'ясовано механізми взаємодії, процеси мінерало-(фазо-), структуро- і зоноутворення, що відбуваються під час дії розплавів шлаків, золи, лугів, чавуну, алюмінію на карбідкремнієві вогнетриви на зв'язках з б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC і вґ-сіалона і інші види вогнетривів і причини їх руйнування. Виявлено закономірності мінерало- (фазо-), структуро- і зоноутворення, а також причини зносу (руйнування) карбідкремнієвих вогнетривів під час службі у фарфоро-фаянсовому виробництві, в печах нітроцементації, в процесорі ГЗК, на контакті з сріблом, у фурменому приладі доменної печі, а також під час плавки апатитової руди.

...