2-51. валентное и структурное состояния ионов железа в

2-51. ВАЛЕНТНОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЯ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА В
ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН
В.С.Русаков, А.А.Котельникова, А.Р.Котельников*,
Е.Н.Граменицкий**, Т.И.Щекина**, А.Н.Земцов***, А.С.Уваров****
Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова; *ИЭМ РАН, Москва;
**Геологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, ***ИИЕТ РАН, Москва;
****ЛЭМЗ
Дмитровский
завод
Судогодский
завод
Зарубежные
волокна
Лианозовский
завод
Методами
мессбауэровской
спектроскопии
исследованы
различные
промышленные базальтовые волокна и сырье, из которого они изготавливаются.
Изучались серии образцов, полученных на Лианозовском, Дмитровском и Судогодском
заводах. Пробы отбирались на различных стадиях технологического процесса. Для
сравнения с российскими волокнами были получены
Fe3+
спектры двух образцов базальтовых волокон, I,%
60
изготовленных
по
зарубежным
технологиям.
Дополнительно был проведен опыт по выщелачиванию 50
- базальтовое волокно подвергалось обработке
дистиллированной водой при температуре 90°C в 40
течение 20 суток. Мессбауэровские спектры образцов
получены при комнатной температуре в геометрии 30
поглощения. Обработка и анализ результатов
20
проводились путем восстановления двух независимых
функций распределения параметров сверхтонких 10
взаимодействий, соответствующих ионам Fe 3+ и Fe 2+ .
В результате проведенных исследований определено 0
0
2
4
6
8 10 12 14
соотношение Fe 3+ / Fe 2+ и получены значения
Номер образца
сверхтонких параметров мессбауэровских спектров
изучаемых волокон. На рисунке представлены значения относительной интенсивности
парциального спектра ионов Fe 3+ в исследуемых образцах. Образцы сгруппированы по
заводам-изготовителям и расположены в порядке протекания стадий технологического
процесса. Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы.
В процессе изготовления волокон происходит значительное увеличение доли
трехвалентных ионов железа. Содержание ионов Fe 3+ в образцах зарубежных фирм
значительно ниже, чем в образцах сырья и волокон отечественного производства (см.
рис.). По-видимому, именно с этим связаны различия в физических свойствах
отечественных и зарубежных базальтовых волокон. Трехвалентные ионы железа
находятся в октаэдрической координации. Двухвалентные ионы железа в зарубежных
волокнах и волокнах Лианозовского завода находятся в октаэдрической координации.
Увеличение сдвига мессбауэровской линии для образцов с Дмитровского и
Судогодского заводов в процессе формирования волокон соответствует изменению
координации двухвалентных ионов железа от тетраэдрической к октаэдрической. При
формировании волокон происходит изменение таких параметров мессбауэровского
спектра, как изомерный сдвиг (в случае ионов Fe 2+ ), квадрупольное смещение и
ширины функций распределения сверхтонких параметров.
В процессе выщелачивания не происходит изменения степени окисления ионов
железа и их координации.