Анотація до роботи:

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

18

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 -SiC, -сіалону і -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 -Si₃N₄, Si₂N₂O, -SiC і -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.

1. Карбідкремнієві вогнетриви є багатофазними кристалічно-зернистими агрега-тами, що утворюються, як і гірські породи, відповідно до загальних законів фізичної хімії і кристалогенезису. В цьому відношенні їх можна порівняти з природною міне-ральною 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 проце-сів синтезу -SiC і сіалону (SiAlON) та вогнетривів на зв’язках з -SiC, -Si₃N₄, та сіа-лону залежно від початкового складу і технологічних чинників (Т, газове середови-ще, добавки та ін.). Це дозволило визначити оптимальний початковий склад та технологічні параметри виготовлення вогнетривів на основі карбіду кремнію.

3. Грунтуючись на результатах експериментів, можна вважати, що кристалізація -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=1450-1500С можна розглядати як процес аналогічний метасоматичному процесу гірських порід, що приводить до виникнення псевдоморфоз -SiС у вуглецевому матеріалі.

4. Уперше проведено широкі порівняльні мінералого-петрографічні дослідження карбідкремнієвих вогнетривів на різних зв’язках (-SiC, -Si₃N₄, Si₂N₂О, сіалону) і деяких широковживаних інших видів вогнетривів (корундових, шамотних, хромоксид-

15

них, 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. Заз-вичай 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 (-SiC, -Si₃N₄, Si₂N₂О, сіалону) та інших типів вогнетривів залежно від виду агресивного реагенту (розплавів шлаків, лугів, чавуну, Fe, Ag, Al), особливостей вип-робувань 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 (-SiC, - і -Si₃N₄, синоїт (Si₂N₂O), -, х-, -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.