Ключові слова: мінерало-(фазо-), стуктуро- і зоноутворення, карбід кремнія, муасаніт, синоїт, нітрид кремнію, сіалон, петрографія, причини зносу (руйнування).

Аннотация

Привалова Н.Г. Петрология огнеупоров на основе карбида кремния (в процессе их изготовления и после єксплуатации). Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.08 - петрология. Институт геохимии, минералогии и рудообразования НАН Украины, Киев, 2005.

Работа посвящена минералогии и петрографии карбидкремниевых огнеупоров в процессе их изготовления, в процессе испытания к воздействию агрессивных факто-ров и после службы. Изучены процессы минерало- (фазо-) и структурообразования при синтезе в-карбида кремния (в-SiC) и при получении нового вида карбидкремниевых огнеупоров (наполнитель - муассанит -б-SiC) на связке из в-SiC в зависимости от тех-нологических факторов (температура обжига, газовая среда, исходные компоненты, добавки и др.), установлено, что наибольшее количество в-SiC образуется из углеро-дистого материала (кокс) и кремния при обжиге при 1450-1500°С в аргоне. В образцах имеющих в своем составе кварц, в-SiC образуется хуже. В среде N2 и СО+N2 силицирующий (газообразный и жидкий) реагент связывается быстрее с азотом и кислородом азотом и кислородом в нитрид (б-Si3N4) и оксинитрид (Si2N2O) кремния. Образование кубической модификации карбида кремния за счет взаимодействия паров силицирующих агентов с твердым углеродом можно рассматривать как процесс, аналогичный метасоматическому процессу горных пород, приводящий к возникновению псевдоморфоз в-SiС по углеродистому материалу.

Проведено детальное минералого-петрографическое исследование процесса синтеза сиалона (SiAlON) при разных температурах (1450 и 1550°С) в среде азота из различных исходных компонентов) и при изготовлении нового вида карбидкремниевых огнеупоров на связке из вґ-сиалона в зависимости от различных технологических факторов (температура, газовая среда, исходные материалы, форма частиц кремния и др.). Установлено, что большее количество вґ-сиалона образуется при использовании кремнекислоты и алюминиевой пудры, а также - кварцита и алюминиевой пудры, пирофиллита, отходов углеобогащения, а наиболее полно синтез проходит при использовании в качестве исходных материалов кремния и алюминия, корунда (глинозем или плавленый корунд) и глины.

Установлены закономерности влияния технологических факторов (форма и размер частиц исходного кремния, скорость подачи азота, температура, время, вид временной связки и др.) на фазовый состав и структуру карбидкремниевых огнеупоров на связке из б-нитрида кремния (б-Si3N4).

В результате проведенных сопоставительных минералого-петрографических исследований карбидкремниевых огнеупоров на различных связках и некоторых других видов огнеупоров после воздействия на них агрессивных факторов: расплавов шлаков, щелочей, металлов установлено, что в огнеупорах после испытания и после службы возникает зональность, часто близкая к природной метасоматической, обычно различимы: наименее измененная, рабочая (иногда переходная) зоны и шлаковая корочка (зона). На основании сопоставительного изучения процессов минерало-(фазо-), структуро- и зонообразования при воздействии расплавов шлаков на карбидкрем-ниевые огнеупоры на связках из б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC и вґ-сиалона и другие виды огнеупоров, установлен механизм взаимодействия расплавов с огнеупорами и причины их разрушения, установлено преимущество карбидкремниевых огнеупоров на связке из нитрида кремния, в которых наблюдается минимальная мощность рабочей зоны и незначительное его воздействие на огнеупоры; предложен механизм разрушения (износа) огнеупоров, заключающийся в постепенном замещении исходных компонентов на легкоплавкие стеклофазу и новообразования (пироксены - диопсид-геденбергит, железистые кордиерит, шпинелиды и др.) с последующим оплавлением интенсивно ошлакованного слоя.

Выявлены закономерности взаимодействия расплава и паров щелочей с карбид-кремниевыми и алюмосиликатными огнеупорами на связках из б-Si3N4, Si2N2O, в-SiC и вґ-сиалона и причины их разрушения. Установлен механизм разрушения и взаимодействия расплавов золы углей в смеси со щелочами с различными видами огнеупоров, изучены процессы минерало-, структуро- и зонообразования, происходящие при этом, показано преимущество карбидкремниевых огнеупоров.

Определен механизм взаимодействия, процессы минерало- (фазо-), структуро- и зонообразования, происходящие при воздействии расплавов чугуна и на основе железа на карбидкремниевые и алюмосиликатные огнеупоры на связках из б-Si3N4, Si2N2O, в-

SiC и вґ-сиалона и причины их разрушения. Установлен механизм воздействия расп-лава алюминия, паров AlCl3 и Cl2 на карбидкремниевые огнеупоры на различных связ-ках, показаны причины износа.

Выявлены закономерности в минерало- (фазо-), структуро- и зонообразовании, а также причины износа (разрушения) карбидкремниевых огнеупоров на алюмосиликатной связке при службе в фарфоро-фаянсовом производстве, в печах нитрицементации и в процессоре ГОКа. Определены причины разрушения и механизм минерало- (фазо-), структуро- и зонообразования в карбидкремниевых огнеупорах на связке из нитрида (б-Si3N4), оксинитрида (Si2N2O) кремния и вґ-сиалона при службе на контакте с серебром, в фурменном приборе доменной печи, а также при плавке апатитовой руды.

В работе приведены кристаллооптические описания многих минералов (фаз), полученных как в процессе синтеза, таких как: в-SiC, б- и в-Si3N4, синоит (Si2N2O), вґ-, х-, г-сиалоны и политип на основе AlN, карбиды и нитриды бора, алюминия, а также образовавшихся в рабочих и шлаковых зонах образцов после испытания или службы (твердые растворы, зональные кристаллы).

Ключевые слова: минерало- (фазо-), стуктуро- и зонообразование, карбид кремния, муассанит, синоит, нитрид кремния, сиалон, петрография, причины износа (разрушения).

Summary

Privalova N.G. Petrology refractories based on silicon carbide (in the process of their manufacture and exploitation). The manuscript.

The Ph.D. in Geological Sciences in the field of Petrology, code - 04.00.08. Institute of Geochemistry, Mineralogy and Ore formation of Ukrainian NAS, Kiev, 2005.

The work is devoted to mineralogy and petrography of silicon-carbide refractories in the process of their manufacture, testing to affecting of aggressive factors, and after service. The processes of mineral-(phase-) formation were studied, the mechanisms of the processing factors influence on the phase composition and the structure of silicon-carbide refractories based on в-SiC, вґ-sialon and б-Si3N4 bonds were determined. The mechanism of interaction, the processes of mineral- (phase-), structural- and zone formation occurring under the influence of slag, ash, alkali, iron, and aluminum melts on silicon-carbide refractories based on в-SiC, вґ-sialon and б-Si3N4 bonds, as well as other kinds of refractories and the causes of their disintegration were determined. The regularities of mineral- (phase-), structural- and zone formation as well as the causes of wear of silicon-carbide refractories during service in whitewares production, in nitro-cementation, in a dressing processor of an industrial complex, on junction with silver, in the tuyere apparatus of a blast furnace, as well as under apatite ore fusion were revealed.

Key words: mineral- (phase-) and zone formation, silicon carbide, moissanite, sinoitе, silicon nitride, petrography, causes of wearing (disintegration).

Размещено на Allbest.ru