2.3.2. Система k2о – SiО2
В системе существует четыре химических соединения (рис.6).
Ортосиликат калия 2K2О*SiО2: K2[SiО4].
Доля оксида калия в составе силиката составляет 75,8 %. Соединение плавится конгруентно при температуре 513°С, хорошо растворяется в воде. На диаграмме (рис. 6) соединение не показано.
Рис. 6. Диаграмма K2О – SiО2
Метасиликат калия K2О*SiО2: K2[SiО3].
Доля оксида калия в составе силиката составляет 61,0 %. Кристаллическая фаза гигроскопична, на воздухе кристаллы метасиликата легко растворяются парами воды.'
Дисиликат натрия K2О*2SiО2 и тетрасиликат калия K2О*4SiО2, доля оксида калия в которых соответственно составляет 43,9 и 28,1 %.
Калиевые растворимые стекла по своим свойствам сходны с натриевыми, но в воде растворяются лучше последних.
Задача № 37. Определить, до каких температур следует нагреть исходные составы системы Na2O – SiO2 и K2О – SiО2 (доля SiO2 в составах 43 %) чтобы в равновесии с кристаллической фазой находилось 50 % расплава.
Задача № 38. Проведите анализ максимальной температуры обработки калиевых и натриевых силикатов одинакового состава с силикатным модулем 2 и 4 для получения в результате термообработки 80 % расплава. В каком случае энергозатраты будут выше?
2.4. Силикаты металлов
2.4.1. Система MgO – SiO2
Интерес к изучению силикатов магния определяется их использованием в технологии производства магнезиальных огнеупоров и магнезиальных керамических материалов. Диаграмма системы MgO – SiO2 приведена на рис.7.
Рис.7. Диаграмма двухкомпонентной системы MgO – SiО2
Ортосиликат магния 2MgO*SIO2: Mg2[SiO4].
Природный аналог этого химического соединения носит название форстерит. Ортосиликат магния имеет высокую (1860...1890°С) температуру плавления. В природе и в технических продуктах встречается главным образом в виде твердых растворов с фаялитом, называемых оливинами.
Метасиликат магния MgO*SiO2: Mg[SiO3]
Плавится инконгруентно при температуре 1557 °С. Имеет несколько полиморфных модификаций, области фазовых равновесий которых и схемы полиморфных превращений которых на сегодня окончательно не установлены. Устойчивой при высоких температурах считается α – Mg[SiO3] – клиноэнстатит.
Диаграмма MgO – SiO2 интересна тем, что имеет высокую тугоплавкость бинарных составов. Даже эвтектические составы имеют температуру плавления не ниже 1543°С.
Задача № 39. Для силиката магния, содержащего в своем составе 50 % SiO2, определить температуру, при которой степень спекания (массовая доля расплава в системе) достигает 30 %.
Задача № 40. Предложите параметры технологического процесса производства магнезиальных огнеупоров (исходные составы), для которых в процессе обжига при температуре 1860оС образовывается от 7 до 10 % расплава.
Задача № 41. Снизится ли огнеупорность силиката магния, нагретого до температуры 1700°С, если в исходном составе доля кремнезема возрастет с 40 до 45 %?
Задача № 42. Можно ли магнезиальные огнеупоры использовать для футеровки стекловаренных печей (температура обработки не выше 1600 °С).