Физико-химические и технологические аспекты разработки ситаллов нового класса

Автор: Мананков А.В., Гасанова Э.Р., Быкова В.В.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Химическая технология

Статья в выпуске: 1 (75), 2018 года.

Бесплатный доступ

Актуальность исследований обусловлена эффективностью освоения полезных ископаемых Заполярья, которая во многом определяется транспортно-производственной инфраструктурой. Суровые природно-климатические условия Крайнего Севера с преобладанием многолетнемерзлых пород значительно влияют на экономику и экологию территории, для которой стоимость строительных материалов и конструкций доходит сейчас до 70% себестоимости нефти и газа. Освоение Ямала, выход на шельфы арктических морей требуют создания инновационных прорывных технологий добычи нефти и газа, включая строительство искусственных островов и подводных сооружений на шельфе. Такие технологии возможны при наличии современных строительных материалов и конструкций, обладающих многократно большей прочностью, долговечностью, износоустойчивостью, кислотоустойчивостью и другими функциональными параметрами самого широкого спектра для промышленного, транспортного и гражданского строительства. Ситаллы, как свидетельствуют результаты анализа научно-технических и патентных данных, относятся к перспективным материалам в области инноваций для авиационной, ракетной и ракетно-космической техники, а также других отраслей экономики, где требуются металлозамещающие, футеровочные и более сложные конструкции материалов с необычным сочетанием свойств: высокой механической, абразивной устойчивостью, высокими диэлектрическими свойствами и химической стойкостью. В статье представлены результаты создания петроситаллов нового класса «Сикамов» (СКС), начиная с метода расчета и оценки состава шихты, основанного на принципах структурной кристаллохимии с учетом выявленных масштабов изовалентного и гетеровалентного изоморфизма в условиях направленной кристаллизации. Метод обеспечивает высокую скорость кристаллизации, достижение необходимой степени структурной и химической однородности и оптимальных физико-химических свойств материала, в котором кристаллическую фазу образуют твердые растворы пироксенов. Упрощается технологический процесс и уменьшается энергопотребление. Объект исследования - минералого-химический состав шихты, особенности несмесимости исходных стекол и типы механизмов зародышеобразования, полиморфные модификации цепочечных метасиликатов, их связь с наноструктурой стекла и кинетикой ситаллизации.

Еще

Петроситаллы, метасиликаты, сикам, мономинеральность, кристаллохимический подход, стехиометрические коэффициенты, горные породы полярного урала, свайно-эстакадная дорожная конструкция, транспортная, промысловая гражданская инфраструктура

Короткий адрес: https://readera.ru/140229962

IDR: 140229962   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2018-1-211-222

Список литературы Физико-химические и технологические аспекты разработки ситаллов нового класса

  • Саркисов П.Д., Орлова Л.А., Попович Н.В., Щеголева Н.Е. и др. Современное состояние вопроса в области технологии и производства ситаллов на основе алюмосиликатных систем. Стеклообразование, кристаллизация и формообразование при получении стронций-анортитовых и цельзиановых ситаллов//Все материалы. 2011. № 8. С. 1-19.
  • Жунина Л.А., Кузьменков М.И., Яглов В.Н. Пироксеновые ситаллы. Минск: Изд-во БГУ, 1974. 224 с.
  • Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. М.: Стройиздат, 1979. 359 с.
  • Стрнад З. Стеклокристаллические материалы. М.: Стройиздат, 1988. 256 с.
  • Артамонова М.В. и др. Химическая технология стекла и ситаллов: М.: Стройиздат, 1983. 432 с.
  • L?csei B. Molten Silicates and their Properties/Budapest: Academia Kiado, 1970. 135 p.
  • Мананков А.В. Физико-химические основы наноструктурной минералогии в получении современных материалов//Вестник ТГАСУ. 2012. № 2. С. 120-136
  • Мананков А.В., Бычков Д.А., Страхов Б.С., Яковлев В.М. и др. Минералого-геохимические и экспериментальные исследования синтеза петроситаллов.//Сборник «Минералогия, геохимия и полезные ископаемые Азии». Томск: Изд-во Том.ун-та, 2012. С. 10-18.
  • Бычков Д.А., Мананков А.В. Страхов Б.С. Минералогические и петро-геохимические исследования горного сырья Полярного Урала для производства петроситаллов.//Материалы I всероссийской молодежной конференции «Россия в Арктике». 2012. С. 42-43.
  • Гасанова Э.Р., Мананков А.В. К решению проблем бездорожья при добыче полезных ископаемых в особых условиях.//Материалы 63ей Университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых (УНТК2017). 2017. C. 64-66.
  • Гасанова Э.Р., Мананков А.В. Петроситалловые строительные конструкции для обеспечения нефте-газодобычи в особых условиях Арктики.//Материалы первого рязанского международного Экологического форума «Здоровая окружающая среда -основа безопасности регионов». РГУ имени С.А. Есенина. 2017. C. 124-136.
  • Мананков А.В., Карауш С.А. Разработка высокорентабельной технологии производства пористых остеклованных блоков//Матер. сб. «Научно -инновационная деятельность Томского государ. архитект.-строит. ун-та в 2014 г.» 2015. С. 126-127
  • Rumi M. Kh., Nurmatov Sh. R., Mansurova E.P., Zufarov M.A. et al. Materials for boiler pipes surface protection//Glass and ceramic. 2017. № 5. P. 29-33.
  • Schindler M., Berti D., Hochella M.F. Previously unknown mineral-nanomineral relationships with important environmental consequences: The case of chromium release from dissolving silicate minerals//American Mineralogist. 2017. № 102 (10). P. 2142-2145 DOI: 10.2138/am-2017-6170
  • Manankov A.V., Vladimirov V.M., Strakhov B.S. Mechanism for structure formation and non-equilibrium glass crystallisation model (a review)//Glass and ceramic. 2015. № 1. P. 3-10. 10.1007/s10717-015-9710x DOI: 10.1007/s10717–015–9710x
  • Manankov A.V., Vladimirov V.M. On the mechanism and thermodynamic modeling of metasilicateglassceramics crystallization//Glass and ceramic. 2016. № 6. P. 3-7. 10.1007/s10717-016-9856-1 DOI: 10.1007/s10717–016–9856–1
  • Дир У.А. и др. Породообразующиеминералы: В 5 томах. М.: Мир, 1966. 236 с.
  • Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. New York: W.H. Freeman and Company, 1982. 464 p.
  • Пинскер Г.З. Об одном важном свойстве ближнего порядка в стеклах//Физика и химия стекла. 1979. Т. 5. С. 509-516.
  • Vigouroux H., Fargin E., Fargues A., Garrec B.L. et al. Crystallization and second harmonic generation of lithium niobium silicate glass ceramics//Journal of the American Ceramic Society. 2011. V. 94 № 7. P. 2080-2086. doi: 10.1111/j. 1551-2916.2011.04416.x
  • Романов Б.М., Мананков А.В., Сазонов А.М. О фазовых и структурных соотношениях в системе энстатит-диопсид при атмосферном давлении//Геология и геофизика. 1981. № 10. С. 67-76.
  • Мананков А.В., Владимиров В.М., Страхов Б.С. Высокопрочные петроситалловые конструкции для работы в особых условиях Арктики//Журнал «Вестник ТГУ». 2014. № 385. С. 223-232
  • Loctyushin A.A., Manankov A.V. Mineral structure in holographic model of substance//Структура и эволюция минерального мира. 1997. С. 35-37.
  • Medvedev E.F., Min'ko N.I. Silicate glasses permeability to hydrogen//Glass and ceramic. 2017. № 1. P. 3-6.
  • Min’ko N.I., Dobrinskaya O.A., Gridyakin K.N., Bulgakov A.S. Systematic approach to secondary products implementation in glass-making//Glass and ceramic. 2017. № 5. P. 3-6.
  • Stookey J.D. Catalyzed crystallization of glass in theory and practices//Glasstechn. 1959. 32 p.
  • Barbieri L., Ferrari A.M., Lancellotti I., Leonelli C. Crystallization of (Na2O-MgO) -CaO-Al2O3SiO2 Glassy Systems Formulated from Waste Products//Journal of the American Ceramic Society. 2000. V. 83. № 10. P. 2515-2520.
  • Vigouroux H., Fargin E., Fargues A., Garrec B.L. et al. Crystallization and second harmonic generation of lithium niobium silicate glass ceramics//Journal of the American Ceramic Society. 2011. V. 94. № 7. P. 2080-2086 DOI: 10.1111/j.1551-2916.2011.04416.x
  • Голоденко Б.А., Голоденко А.Б. Методы квантовой химии и нанотехнологий в исследовании энергетических состояний аморфных тетраэдрических структур//Вестник ВГУИТ. 2013. № 1. С. 78-83.
Еще
Статья научная