2.4.2. Система FeO – SiO2
Данная система играет важную роль в технологии силикатов.
Ортосиликат железа 2FeO*SIO2: Fe2[SiO4].
Природный аналог этого химического соединения носит название фаялит. Ортосиликат железа плавится при температуре 1205 °С и при этом в расплаве образуется 2,25 % Fe2O3 и выделяется металлическое железо. Поэтому фаялит, несмотря на наличие максимума на кривой ликвидуса, относится к инконгруентно плавящимся соединениям. Фаялит образуется в богатых железом сварочных шлаках, в керамических изделиях в местах с повышенным содержанием в них железа.
В богатой кремнеземом части диаграммы наблюдается широкая область ликвации. При температуре 1698 °С одна жидкость содержит 97 %. другая – 60 % SiO2. Благодаря ликвации линия ликвидуса идет круто, а возникающее при введении добавки FeO к кремнезему количество жидкой фазы растет очень медленно с повышением температуры. Это позволяет применять в производстве динаса железистые минерализаторы и использовать такие огнеупоры в мартеновских печах бее снижения их огневых свойств.
Задача № 43. Определить исходные составы в системе FeO – SiO2 для которых в продуктах кристаллизации находится 40 % фаялита. Для какого из этих составов кристаллизация начнется при более низкой температуре?
Задача № 44. Опишите процесс фазовых превращений в системе FeO – SiO2. (с изображением кривой охлаждения) исходного состава, для которого при некоторой температуре в равновесии в соотношении 3:2 находятся ά-тридимит и расплав, содержащий 61 % SiO2.
Рис.8. Диаграмма двухкомпонентной системы FeO – SiO2
Задача № 45. Определить объем, который при температуре 1730 °С будет занимать исходный состав системы массой 1 кг, содержащий 75 % SiO2, если плотности компонентов при этом будут составлять для SiO2 2,21 г/см3 и для FeO – 4,2 г/см3.
Задача № 46. Сравнить скорость нарастания количества жидкой фазы в системе FeO – SiO2 для исходных составов, содержащих 52 и 85 % S102 соответственно в температурном интервале от 1200 до 1350 °С.
Задача № 47. Определить фазовый состав силиката (60 % SiO2, 40 % FeO) при температурах 1600°С и-1300°С.
2.4.3. Система PbO – SiO2
Диаграмма равновесия PbO – SiO2 представлена на рис.9. Система является важной составной частью стекол и глазурей, содержащих свинец.
Рис. 9 Диаграмма двухкомпонентной системы PbO – SiO2
Тетрасиликат свинца 4PbO*SiО2 среди других силикатов свинца обладает наибольшим светопреломлением (табл.2).
Таблица 2
-
Силикат свинца
Показатель светопреломления
Ng
Np
4PbO*SiО2
2,67
2,54
2PbO*SiО2
2,18
2,13
PbO*SiО2
1,96
1,94
Именно по этой причине при производстве высококачественного хрусталя указывается молярный процент содержания оксида свинца в составе стекла •(для изделий чешской фирмы BOGEMIA молярная доля свинца достигает 32 %).
Задача № 48. Определить, какое количество тетрасиликата свинца получится в системе PbO – SiО2 при охлаждении исходного состава, содержащего 7 % по массе SiO2, до температуры 710 °С.
Ортосиликат свинца 2PbO*SiО2 можно подучить кристаллизацией из расплава и при длительном отжиге свинцовых стекол.
Метасиликат свинца PbO*SiО2 кристаллизуется из расплавов и при расстекловывании (кристаллизации) стекол.
Задача № 49. Определить исходный, состав в системе PbO – SiО2 если известно, что в продуктах кристаллизации обнаружено 35 % кристаллов, имеющих показатель светопреломления 2.18.