Физико-химические и технологические аспекты разработки ситаллов нового класса


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-211-222

Полный текст:


Аннотация

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.

Об авторах

А. В. Мананков
Томский государственный архитектурно-строительный университет
д.г.-м.н., профессор, кафедра охрана труда и окружающей среды, пл. Соляная 2, Томск, 634003, Россия


Э. Р. Гасанова
Томский государственный архитектурно-строительный университет
аспирант, кафедра охрана труда и окружающей среды, пл. Соляная 2, Томск, 634003, Россия


В. В. Быкова
Томский государственный архитектурно-строительный университет
к.г.-м. н., доцент, кафедра охрана труда и окружающей среды, пл. Соляная 2, Томск, 634003, Россия


Список литературы

1. 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.

2. Жунина Л.А., Кузьменков М.И., Яглов В.Н. Пироксеновые ситаллы. Минск: Изд-во БГУ, 1974. 224 с.

3. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. М.: Стройиздат, 1979. 359 с.

4. Стрнад З. Стеклокристаллические материалы. М.: Стройиздат, 1988. 256 с.

5. Артамонова М.В. и др. Химическая технология стекла и ситаллов: М.: Стройиздат, 1983. 432 с.

6. L?csei B. Molten Silicates and their Properties/ Budapest: Academia Kiado, 1970. 135 p.

7. Мананков А.В. Физико-химические основы наноструктурной минералогии в получении современных материалов // Вестник ТГАСУ. 2012. № 2. С. 120–136

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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

13. 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.

14. 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.

15. 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. doi: 10.1007/s10717–015–9710x.

16. Manankov A.V., Vladimirov V.M. On the mechanism and thermodynamic modeling of metasilicateglassceramics crystallization // Glass and ceramic. 2016. № 6. P. 3–7. doi: 10.1007/s10717–016–9856–1

17. Дир У.А. и др. Породообразующиеминералы: В 5 томах. М.: Мир, 1966. 236 с.

18. Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. New York: W.H. Freeman and Company, 1982. 464 p.

19. Пинскер Г.З. Об одном важном свойстве ближнего порядка в стеклах // Физика и химия стекла. 1979. Т. 5. С. 509–516.

20. 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

21. 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.

22. 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

23. Loctyushin A.A., Manankov A.V. Mineral structure in holographic model of substance // Структура и эволюция минерального мира. 1997. С. 35–37.

24. Medvedev E.F., Min'ko N.I. Silicate glasses permeability to hydrogen // Glass and ceramic. 2017. № 1. P. 3–6.

25. 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.

26. Stookey J.D. Catalyzed crystallization of glass in theory and practices //Glasstechn. 1959. 32 p.

27. 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.

28. 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

29. 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.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Мананков А.В., Гасанова Э.Р., Быкова В.В. Физико-химические и технологические аспекты разработки ситаллов нового класса. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018;80(1):211-222. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-211-222

For citation: Manankov A.V., Gasanova E.R., Bykova V.V. Physico-chemical and technological aspects of the development of new class sitalls. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(1):211-222. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-211-222

Просмотров: 141

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)