СУБСОЛІДУСНА БУДОВА СИСТЕМИ MgO – FeO – Al2O3

Автор(и)

  • Oksana Borysenko Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" http://orcid.org/0000-0002-2746-6797
  • Sergey Logvinkov ХНЕУ ім. С. Кузнеця
  • Galina Shabanova Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • Alla Korohodska Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • Marina Ivashura Національний фармацевтичний університет
  • Andrii Ivashura Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.09

Ключові слова:

трикомпонентна система, субсолідусна будова, коннода, елементарний трикутник, геометро-топологічні характеристики, благородна шпінель, герциніт

Анотація

Трикомпонентні системи складають фізико-хімічну основу більшості вогнетривких матеріалів і аналіз їх субсолідусної будови дозволяє досить точно спрогнозувати області складів з оптимальними властивостями, а також дати рекомендації за технологічними параметрами виробництва, спікання та експлуатації одержуваних матеріалів. В результаті проведеного термодинамічної аналізу системи MgO – FeO – Al2O3 встановлено, що розбиття системи на елементарні трикутники зазнає змін в двох температурних інтервалах: I – до температури 1141 К та II – вище температури 1141 К. Розрахунковими методами визначені геометро-топологічні характеристики субсолідусної будови системи MgO – FeO – Al2O3: площі елементарних трикутників, ступінь їх асиметрії, площа областей, в яких існують фази, ймовірність існування фаз в системі. Встановлено, що у всьому інтервалі температур існує досить протяжна концентраційна область шпінельних фаз: герциніт (FeAl2O4) – благородна шпінель (MgAl2O4). Причому, периклаз (MgO) співіснує одночасно з обома шпінелями лише в низькотемпературні області. Це вказує, що під час отримання периклазошпінельних вогнетривів з підвищеною термостійкістю важливим технологічним параметром є швидкість охолодження нижче 1141 К. Для отримання периклазошпінельних вогнетривів з розгалуженою мікротріщинуватою структурою за рахунок відмінностей коефіцієнтів термічного розширення периклаза, герциніта й благородної шпінелі, – найбільш раціональна концентраційна область досліджуваної системи, що є спільною для двох елементарних трикутників (MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 і MgO – FeO – MgAl2O4), які існують в різних температурних інтервалах. При високих температурах випалу елементарний трикутник MgO – FeO – MgAl2O4 має максимальну площу і мінімальний ступінь асиметрії, а при охолодженні утворюється MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 – досить значна за площею, але має високу ступінь асиметрії. Тому прогнозувати склади шихт для периклазошпінельних вогнетривів слід з високою точністю дозування і зі значним часом гомогенізації компонентів при змішуванні, так як концентраційна область спільна для обох вище зазначених елементарних трикутників значно скорочується. Таким чином, розбиття системи MgO – FeO – Al2O3 на елементарні трикутники і аналіз геометро-топологічних характеристик фаз системи дозволило вибрати в досліджуваній системі області складів, що володіють оптимальними властивостями для отримання шпінельвміщуючих матеріалів

Посилання

Logvinkov S. M., Borisenko O. N., Tsapko N. S., Shabanova G. N., Korogodska A. N., Shumejko V. N., Gaponova O. O. Raschetnaya otsenka stepeni slozhnosti subsolidusnogo stroyeniya trekhkomponentnykh fiziko-khimicheskikh sistem Calculated evaluation of the degree of subsolidus structure complexity of the physico-chemical three-component systems. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2020, no. 2 (4), pp. 57–67, doi: 10.20998/2079-0821.2020.02.08.

Samoylova O. V., Makrovets L. A. Termodinamicheskoye modelirovaniye fazovykh diagramm oksidnykh sistem FeO – MgO, FeO – Cr2O3, MgO – Cr2O3 i FeO – MgO – Cr2O3 [Thermodynamic modeling of phase diagrams of oxide systems FeO – MgO, FeO – Cr2O3, MgO – Cr2O3 and FeO – MgO – Cr2O3]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2019, Vol. 19, no. 1, рр. 18–25, doi: 10.14529/met190102.

Berezhnoy A. S. Mnogokomponentnyye sistemy okislov [Multicomponent oxide systems], Кiyev. Nauk. dumka, 1970, 544 р.

Jak E., Hayes P., Pelton A., Decterov S. Thermodynamic modelling of the Al2O3 – CaO – FeO – Fe2O3 – PbO – SiO2 – ZnO system with addition of K and Na with metallurgical applications, 2009. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/

/0a0bc1ea0e1f5a0ca22d7b78e3ad3e2a191d.pdf (acces-sed 15.01.2021).

Decterov S. A., Jung I.-H., Jak E., Kang Y.-B., Hayes P., Pelton A. D. Thermodynamic modelling of the Al2O3 – CaO – CoO – CrO – Cr2O3 – FeO – Fe2O3 – MgO – MnO – NiO – SiO2 – S system and applications in ferrous process metallurgy. VII International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts. The South African Institute of Mining and Metallurgy, 2004, pp. 839–850.

Rodolfo Arnaldo Montecinos de Almeidaa, Deisi Vieiraa, Wagner Viana Bielefeldtb, Antоnio Cezar Faria Vilelab. MgO saturation analisys of CaO – SiO2 – FeO – MgO – Al2O3 slag system. Materials Research, 2018, no. 21 (1), pp. e20170041, doi: 10.1590/1980-5373-mr-2017-0041.

Pytak Ya. N., Peschanskaya V. V., Pytak O. Ya., Yuzenko N. A., Dubovys V. H. Stroenye systemy CaO – MgO – Fe2O3 – Al2O3 v oblasty subsolydusa [The structure of the CaO – MgO – Fe2O3 – Al2O3 system in the region of the subsolidus]. Collection of scientific papers of PJSC "The URIR named after A.S. Berezhnoy", 2013, no. 113, рр. 65–70.

Lv X.-M., Lv X.-W., Wang L.-W., Qiu J., Liu M. Viscosity and structure evolution of the SiO2 – MgO – FeO – CaO – Al2O3 slag in ferronickel smelting process from laterite. Journal of Mining and Metallurgy, Section B: Metallurgy, 2017, no. 53 (2), pp. 147–154, doi: 10.2298/JMMB150911002L.

Berezhnoy A. S. Fiziko-khimicheskaya kharakteristika i subsolidusnoye stroyeniye sistemy MgO – FeO – Fe2O3 – Cr2O3 – Al2O3 – SiO2 [Physico-chemical characteristics and subsolidus structure of MgO – FeO – Fe2O3 – Cr2O3 – Al2O3 – SiO2 system]. Sbornik trudov UNIO [Proceedings of the UNIO], 1962, Vol. 6, рр. 5–63.

Södje J., Uhlendorf S., Klischat H.-J. Aspects of Elastification Reactions in Basic Cement Kiln Bricks. Refractories WORLDFORUM, 2013, no. 5 (4), pp. 53–62.

Geraldo Eduardo Gonçalves, Graziella Rajão Cota Pacheco, Modestino Alves de Moura Brito, Sérgio Luiz Cabral da Silva, Vanessa de Freitas Cunha Lins. Influence of magnesia in the infiltration of magnesia-spinel refractory bricks by different clinkers. Rem: Rev. Esc. Minas, 2015, no. 68 (4), pp. 409–415, doi: 10.1590/0370-44672014680117.

Logvinkov S. M. Tverdofaznyye reaktsii obmena v tekhnologii keramiki: monografiya Solid-phase exchange reactions in ceramics technology: monograph, Kharkiv. KhNUE, 2013, 248 p.

Borysenko O. M., Logvinkov S. M., Ostapenko I. A., Shabanova H. M., Korogodska A. M., Ivashura A.A. Termodynamichnyy analiz systemy MgO – FeO – Al2O3 Thermodynamic analysis of the system MgO – FeO – Al2O3. Fizyko-khimichni problemy v tekhnolohiyi tuhoplavkykh nemetalevykh i sylikatnykh materialiv. Tezy dopovidey Mizhnarodnoyi naukovo-tekhnichnoyi konferentsiyi Physico-chemical problems in the technology of refractory non-metallic and silicate materials. Abstracts of reports of the International scientific and technical conference, Kharkiv. DISA PLYUS, 2020, pp. 40–41.

Borysenko O. M., Logvinkov S. M., Shabanova G. M., Korohodska A. M., Ostapenko I. A., Ivashura A. A. Termodynamichni doslidzhennya v systemi MgO – FeO – Al2O3 [Thermodynamic studies in the MgO – FeO – Al2O3 system]. Scientific research on refractories and technical ceramics: сollection of scientific papers, 2020, no. 120, pp. 115–119, doi: 10.35857/2663-3566.120.10

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Borysenko , O. ., Logvinkov , S. ., Shabanova , G. ., Korohodska , A. ., Ivashura , M. ., & Ivashura , A. . (2021). СУБСОЛІДУСНА БУДОВА СИСТЕМИ MgO – FeO – Al2O3. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 59–64. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.09

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія