литература - Южный федеральный университет

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет»
Геолого-географический факультет
Рассмотрено и рекомендовано
на заседании кафедры минералогии
и петрографии РГУ
Протокол №________
«____»_____________2006 г.
Зав. кафедрой_________________
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
(зам. декана по учебной работе)
__________________ __________
____________________________
«____»________________2006 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Учебной дисциплины «Техническая петрография»
по специальности 011100"Геология"
СОСТАВИТЕЛЬ: А.Э. ХАРДИКОВ
Ростов-на-Дону
2006
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА. ЕГО МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Техническая петрография представляет собой специальное направление в общей петрографии, цель которого – минералого-петрографическое
изучение технических каменных материалов. Объекты ее исследования – искусственные технические камни, выпускаемые силикатной, металлургической и химической промышленностью: металлургические шлаки, огнеупоры,
керамика, каменное литье, цемент, бетон, абразивы и другие материалы.
Главная задача технической петрографии – изучение закономерностей
минералообразования при исследованиях и производстве технических материалов. При петрографическом исследовании технических каменных материалов производится изучение их минерального состава, химическая, физическая и физико-химическая характеристика отдельных минералов, установление зависимости между их химическим и минеральным составом и структурой и различными техническими показателями. Эти исследования позволяют
технической петрографии активно вмешиваться в изучение природы и сущности техногенных процессов. Применение современных методов кристаллооптического анализа для установления фазового состава и структуры в искусственных камнях позволяет совершенствовать, корректировать и контролировать технологический процесс и качество выпускаемой продукции. В задачу технической петрографии также входит выявление физико-химических
закономерностей минералообразования в простых и сложных поликомпонентных системах.
Для изучения технической петрографии необходимо знание химии, физики, минералогии и петрографии. Курс состоит из 24 часов лекций и 12 часов лабораторных занятий.
3
1.1. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
1.1. ЛЕКЦИИ (24 часа)
Тема 1. Введение (2 часа).
Техническая петрография, ее развитие и взаимоотношение с экспериментальной петрографией. Основные задачи технической петрографии, ее
роль в научно-техническом прогрессе и петрологических исследованиях.
Химический и минеральный состав, структуры и текстуры технических каменных материалов. Сходство и различие с горными породами. Классификация объектов исследования технической петрографии и методы их исследования.
Тема 2. Огнеупорные материалы (2 часа).
Основные свойства и классификация огнеупорных материалов.
Динасовые огнеупоры, общие сведения. Сырьевые материалы и технология получения динаса. Минералообразование в процессе производства динаса. Состав и строение динаса до службы и оценка его качества. Состав и
строение динаса после службы и оценка его качества. Области применения
динаса.
Тема 3. Огнеупорные материалы (2 часа).
Алюмосиликатные огнеупоры, общие сведения. Виды алюмосиликатных огнеупоров (полукислые, шамот, высокоглиноземистые).
Шамот. Сырьевые материалы и технология получения шамота. Минералообразование в процессе производства шамота. Состав и строение шамота
до службы и оценка его качества. Состав и строение шамота после службы и
оценка его качества. Области применения шамота.
Высокоглиноземистые огнеупоры (классификация, свойства, сырьевые
материалы для производства). Спеченные высокоглиноземистые огнеупоры.
Плавленые высокоглиноземистые огнеупоры. Области применения вывсокоглиноземистых огнеупоров.
Тема 4. Огнеупорные материалы (2 часа).
Магнезитовые (периклазовые), форстеритовые, хромсодержащие, доломитовые огнеупоры (сырьевые материалы, технология производства, состав и строение до и после службы, оценка качества материала, области применения).
Задачи технической петрографии в развитии производства огнеупорных материалов.
4
Тема 5. Тонкокерамические материалы (2 часа).
Основные свойства и классификация тонкокерамических материалов.
Фарфор, фаянц и майолика (сырьевые материалы, технология производства,
свойства, состав и строение, области применения).
Задачи технической петрографии в развитии производства тонкокерамических материалов.
Тема 6. Специальные керамические материалы (2 часа).
Корундовая, муллитовая, клиноэнстатитовая кордиеритовая керамика,
ферриты (сырьевые материалы, технология производства, свойства, состав и
строение, области применения).
Задачи технической петрографии в развитии производства специальных керамических материалов.
Тема 7. Стекло и кристаллические включения в стекле (2 часа).
Общие сведения. Состав, структура и основные свойства технических
стекол, сопоставление с природными стеклами, области применения. Кристаллические включения («камни») в стекле. Задачи технической петрографии в решении технологических проблем производства технического стекла.
Тема 8. Каменное литье (2 часа).
Общие сведения и классификация каменного литья. Петрургическое
сырье. Петрохимические методы оценки петрургического сырья. Получение
каменного литья. Минералого-петрографическая характеристика (литье из
железосодержащих расплавов, шлаковое, светлокаменное, маложелезистое
волластонитовое, фторфлогопитовое литье). Химические, термические и физико-механические свойства камнелитных изделий. Задачи технической петрографии в решении петрургических проблем.
Тема 9. Ситаллы (2 часа).
Общие сведения. Получение ситаллов. Микроструктура и фазовый состав ситаллов. Основные типы ситаллов (технические ситаллы, шлакоситаллы, петроситаллы). Свойства ситаллов. Задачи технической петрографии в
области ситаллов.
Тема 10. Металлургические шлаки (2 часа).
Общие сведения и классификация.
Доменные шлаки (особенности получения, свойства и области применения). Основные доменные шлаки (фазовый состав и структура). Кислые
доменные шлаки (фазовый состав и структура).
Сталеплавильные шлаки (особенности получения, свойства, состав,
строение, области применения).
5
Шлаки цветной металлургии, общие сведения. Шлаки от выплавки меди, свинца, цинка, никеля, олова (особенности получения, свойства, состав и
строение, области применения).
Задачи технической петрографии в изучении металлургических шлаков.
Тема 11. Вяжущие вещества (2 часа).
Определение, классификация.
Портландцемент, глиноземистый цемент (сырьевые материалы, физико-химические превращения сырьевых смесей при нагревании, состав и петрографический анализ клинкера, гидратация клинкерных материалов при
твердении цемента, области применения).
Гипсовые вяжущие вещества (сырьевые материалы, технология производства, состав, строение и свойства, области применения).
Роль технической петрографии в развитии исследований и производства вяжущих веществ.
Тема 12. Новые объекты исследования технической петрографии
(2 часа).
Исследование объектов и процессов, способствующих ускорению
научно-техническому прогрессу. Исследования, способствующие развитию
теории петрогенезиса и рудообразования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Батанова А.М., Бозаджиев Л.С. Техническая петрография. М.: Изд-во
МГУ, 1987. 190 с.
2. Белянкин Д.С., Иванов Б.В., Лапин В.В. Петрография технического
камня. М.: Наука, 1952. 654 с.
3. Торопов Н.А., Булах Л.В. Кристаллография и минералогия. Раздел
«Техническая петрография». Л.: Наука, 1972. 348 с.
6
1.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ (12 часов)
Тема 1. Изучение состава, строения и оптических свойств огнеупорных
и керамических материалов под микроскопом (2 часа).
Тема 2. Изучение состава, строения и оптических свойств технических
стекол и кристаллических включений в них под микроскопом (2 часа).
Тема 3. Изучение состава, строения и оптических свойств ситаллов под
микроскопом (2 часа).
Тема 4. Изучение состава, строения и оптических свойств каменного
литья под микроскопом (2 часа).
Тема 5. Изучение состава, строения и оптических свойств металлургических шлаков под микроскопом (2 часа).
Тема 6. Изучение состава, строения и оптических свойств вяжущих веществ под микроскопом (2 часа).
ЛИТЕРАТУРА
1. Винчелл А.Н., Винчелл Г.Н. Оптические свойства искусственных
минералов. М.: Наука, 1967. 269 с.
2. Князев В.С., Кононова И.Б. Руководство к лабораторным занятиям
по общей петрографии. М.: Недра, 1991. 135 с.
3. Кочурова Р.Н. Основы практической петрографии. Учебное пособие.
Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. 128 с.
7
2. ГЛОССАРИЙ
Воздушные вяжущие вещества – порошкообразные материалы, которые после смешения с водой затвердевают и долго сохраняют свою прочность только на воздухе.
Вяжущие вещества – неорганические порошкообразные материалы,
которые при смешивании с водой дают пластическую массу, затвердевающую с течением времени в прочное камневидное тело.
Гидравлические вяжущие вещества - порошкообразные материалы,
которые после смешения с водой затвердевают на воздухе, но могут продолжать твердеть под водой и долго сохранять свою прочность.
Грубая керамика – материалы с малооднородным изломом и пористым черепком.
Каменное литье – стеклокристаллический материал, получаемый путем кристаллизации силикатного расплава в процессе формования изделий и
последующей их термической обработки.
Керамические материалы – материалы, изготовленные из минеральных смесей путем формования и последующего обжига.
Классификация кристаллических включений в стекле – 1) шихтные камни («непровар»); 2) камни расстекловывания (камни «зарухания»); 3)
камни стеклоприпаса; 4) сводовые камни.
Классификация
огнеупорных
материалов
по
химикоминералогическому составу и технологии производства – 1) кремнеземистые (динас, изделия из кварцевого стекла); 2) алюмосиликатные (шамот, полукислые огнеупоры, высокоглиноземистые огнеупоры); 3) магнезиальные
(периклазовые, магнезитовые, доломитовые, форстеритовые, шпинельные);
4) хромсодержащие (хромитовые, хромит-периклазовые, периклазхромитовые); 5) углеродистые (графитовые, коксовые); 6) цирконийсодержащие (цирконовые, бадделеитовые, бадделеит-корундовые); 7) оксидные; 8)
карбидные; 9) нитридные.
Классификация технических каменных материалов: 1) огнеупорные материалы; 2) керамические материалы; 3) стекло и кристаллические
включения в нем; 4) каменное литье; 5) ситаллы; 6) металлургические шлаки;
7) вяжущие вещества.
Кристаллические включения (камни) в стекле – минеральные образования, возникающие в результате различных нарушений технологического
процесса и новообразования, получающиеся при воздействии стекломассы и
шихтной пыли на огнеупорную кладку стекловаренных печей.
Металлургические шлаки – неметаллическая составляющая руды,
удаляемая в процессе выплавки металла.
Огнеупорные материалы – материалы, применяемые для постройки
промышленных печей, топок и аппаратов, работающих в условиях высокотемпературного (1000-1800 ˚С) нагрева.
8
Ситаллы – стеклокристаллические (микрокристаллические) материалы, получаемые путем направленной (катализированной) кристаллизации
стекол специальных составов, протекающей во всем объеме отформованного
изделия.
Специальные керамические материалы – 1)корундовая керамика; 2)
мулитовая керамика; 3) клиноэнстатитовая керамика; 4) кордиеритовая керамика; 5) керамика на основе титаната бария; 6) ферриты.
Стекло – неорганический продукт плавки, который благодаря охлаждению принимает твердое состояние, не кристаллизуясь.
Структура технических каменных материалов – особенности строения материала, которые обусловливаются размерами, формой и соотношением минералов и стекловидной фазы.
Текстура технических каменных материалов – облик материала, который определяется расположением и распределением минеральных агрегатов относительно друг друга, а также способами заполнения ими пространства вследствие процессов, происходящих до застывания или во время кристаллизации.
Техническая петрография – направление в общей петрографии, изучающее минералого-петрографические особенности технических каменных
материалов.
Типы металлургических шлаков – 1) шлаки черной металлургии
(доменные шлаки, сталеплавильные шлаки, ферросплавные шлаки); 2) шлаки
цветной металлургии (основное значение имеют шлаки, получаемые при выплавке свинца, меди, никеля и олова).
Типы ситаллов – 1) технические ситаллы - стеклокристаллические материалы, получаемые на основе искусственных шихт; 2) шлакоситаллы стеклокристаллические материалы, получаемые при кристаллизации шлаковых стекол определенного состава; 3) петроситаллы - стеклокристаллические
материалы, получаемые на основе горных пород.
Тонкая керамика – материалы со спекшимся или мелкопористым черепком с однородной плотной структурой (фарфор, фаянс, майолика).
9
3. ПЕРЕЧЕНЬ ВЫНОСИМЫХ НА ЗАЧЕТ ВОПРОСОВ
1. Понятие «техническая петрография». Цели и задачи технической
петрографии.
2. Химический состав технических каменных материалов его сходство
и различие с горными породами.
3. Минеральный состав технических каменных материалов его сходство и различие с горными породами.
4. Структуры плавленых технических каменных материалов.
5. Текстуры плавленых технических каменных материалов.
6. Структуры технических каменных материалов, полученных в процессе твердофазовых реакций.
7. Текстуры технических каменных материалов, полученных в процессе твердофазовых реакций.
8. Классификация технических каменных материалов.
9. Методы исследования технических каменных материалов.
10.Огнеупорные материалы (основные свойства и классификация).
11. Динасовые огнеупоры (состав, строение, области применения).
12. Динасовые огнеупоры (сырьевые материалы и технология получения).
13. Шамот (состав, строение, области применения).
14. Шамот (сырьевые материалы и технология получения).
15. Высокоглиноземистые огнеупоры (состав, строение, области применения).
16. Высокоглиноземистые материалы (сырьевые материалы и технология получения).
17. Магнезитовые огнеупоры (сырьевые материалы, технология получения, состав, области применения).
18. Форстеритовые огнеупоры (сырьевые материалы, технология получения, состав, области применения).
19. Хромсодержащие огнеупоры (сырьевые материалы, технология получения, состав, области применения).
20. Доломитовые огнеупоры (сырьевые материалы, технология получения, состав, области применения).
21. Керамические материалы (основные свойства, классификация).
22. Тонкокерамические материалы (фарфор).
23. Тонкокерамические материалы (фаянс и майолика).
24. Специальные керамические материалы (муллитовая керамика).
25. Специальные керамические материалы (клиноэнстатитовая, кордиеритовая, керамика, ферриты).
26. Техническое стекло (состав, структура и основные свойства, сопоставление с природными стеклами).
27. Химический состав главных видов промышленных стекол.
10
28. Сырьевые материалы для производства технического стекла.
29.Кристаллические включения («камни») в стекле (классификация и
состав).
30. Каменное литье (классификация, свойства, области применения).
31. Сырье для производства каменного литья.
32. Петрохимические методы оценки каменного литья.
33.
Шлаковое
литье
(технология
получения,
минералогопетрографическая характеристика).
34. Каменное литье из железосодержащих расплавов (технология получения, минералого-петрографическая характеристика).
35. Светлокаменное литье (технология получения, минералогопетрографическая характеристика).
36. Ситаллы (классификация, свойства, области применения).
37. Получение ситаллов.
38. Микроструктура и фазовый состав ситаллов.
39. Технические ситаллы (сырьевые материалы, состав, свойства, области применения).
40. Шлакоситаллы (сырьевые материалы, состав, свойства, области
применения).
41. Петроситаллы (сырьевые материалы, состав, свойства, области
применения).
42. Металлургические шлаки (классификация, особенности состава,
области применения).
43. Доменные шлаки (классификация, состав, строение, области применения).
44. Сталеплавильные шлаки (состав, строение, области применения).
45. Шлаки цветной металлургии (классификация, состав, строение, области применения).
46. Воздушные вяжущие вещества (состав, строение, технология получения, области применения).
47. Потрландцемент (состав, строение, технология получения, области
применения).
48. Глиноземистый цемент (состав, строение, технология получения,
области применения).
49. Задачи технической петрографии в области получения новых материалов.
50. Роль технической петрографии в научно-техническом прогрессе и
петрологических исследованиях.