ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 427, № 3, с. 377-379
ГЕОХИМИЯ
УДК 661.665.544.032.4
КАРБИДИЗАЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
© 2009 г. Б. А. Голдин, В. Э. Грасс, А. В. Надуткин, Л. Ю. Назарова
Представлено академиком Н.П. Юшкиным 14.10.2008 г. Поступило 28.10.2008 г.
Карбидизация - одно из основных проявлений термального метаморфизма углеродистых пород, в силу исключительной важности требующее всестороннего изучения, включая экспериментальное физико-химическое моделирование. При этом актуальность исследования карботермических процессов определяется не только перспективами решения фундаментальных геолого-минералогических проблем, но и востребованностью утилитарной составляющей подобных работ, которая заключается в развитии новых подходов к вопросу рационального использования углесодержащего минерального сырья, в частности высокоглиноземистых кварц-графитовых сланцев и шунгитовых пород. Последние, благодаря оптимальному химическому составу (табл. 1) и равномерному распределению основных породообразующих компонентов, являются уникальным сырьем для получения перспективных карбидных материалов.
Проведенные нами исследования показали, что высокотемпературная обработка шунгитовых пород в условиях инертной атмосферы (Аг) сопровождается формированием карбида кремния (Б1С) в результате суммарной реакции
часто, помимо 3С- и 6Н-политипов Б1С, в продуктах наблюдаются свободный кремний (Б1) и рудименты кварца (ЗЮ2).
При решении технологических задач синтеза карбидных материалов избыток углерода в шунгитовых породах может быть компенсирован добавлением соответствующего оксида. В настоящей работе исследовались смеси шунгит 11/А1203.
Взаимодействие шунгитового углерода с оксидом алюминия приводит к карбидизации А1203 до монооксикарбида (А120С) по реакции
А1203 + 3С ^ А12ОС + 2СОТ.
(2)
8102 + 3С ^ 81С + 2С0Т;
(1)
К числу основных фазообразующих процессов следует также отнести формирование твердых растворов Б1С-А120С и интерметаллических соединений, в частности А12РеБ1. На рис. 1 и 2 представлены рентгенодифракционные характеристики продуктов высокотемпературной обработки смесей шунгит 11/А1203 и электронно-микроскопическое изображение типичного образца.
Таким образом, экспериментально подтверждено, что высокотемпературное взаимодействие шунгитового углерода с компонентами вмещающих пород, а именно с оксидами кремния и алюми-
Таблица 1. Химический состав представительных образцов шунгитовых пород, мас. %
С БЮ2 А1203 Бе203/Ре0 К20 Mg0 Т102 Са0 Группа*
62.0 33.3 1.94 1.18 0.71 0.54 0.16 0.04 II
30.2 59.4 4.17 2.60 1.56 1.22 0.21 0.31 III
* По класификации Ю.К. Калинина [1].
Институт химии Коми научного центра
Уральского отделения Российской Академии наук, Сыктывкар
378 ГОЛДИН и др.
10
20
30
40
50
60
70
20е
бЮ2
л к к о к
а «
ей
а
к «
«
к к о
X о ч о
С
Й
к и о к о о и
о
^
13
ей
3
Б1С {3С}
Б1С {6Н}
Л19Ре31
^С^ • (Л120С)х
Рис. 1. Порошковые рентгенограммы продуктов высокотемпературной обработки смесей шунгит II / Л12О3 и рентге-нодифракционные данные основных компонентов их фазового состава. Исходные составы образцов и температура обработки: а - шунгит (1450°С); б - шунгит / Л1203 = 9/1 (1700°С); в - шунгит / Л1203 = 1/1 (1700°С).
КАРБИДИЗАЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ПОРОД
379
ния, сопровождается формированием карбидных соединений. Определены технологические принципы использования шунгитовых пород для производства перспективных материалов. Свойства полученных материалов изучаются.
Авторы выражают благодарность сотрудникам Института геологии Коми НЦ УрО РАН В.Н. Филиппову и С.Т. Неверову за помощь в проведении аналитических работ.
Рис. 2. РЭМ-изображение продуктов высокотемпера- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ турной обработки смеси шунгит II / Л^Оз (режим
вториных электр°н°в). Исходньш состав °бразца: 1. Калинин ю.К. Углеродсодержащие шунгитовые шунгит/Л1203 = 1/1, Т = 1700°С. 1 - Б1, 2 - Б 1С; 3 -
(Б12С2)о.85 • (Л120С)0.15; 4 - (Б12С2)0 65 • (Л120С)0 35; 5 - породы и их практическое щлолыовадшг. Авто-
Л12ре81. реф. дис. д-ра техн. наук. М., 2002. 50 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.