Porous Materials Prepared by Sintering Basalt Fiber with CuS and ZrO2 Additions and Containing a Rigid System of Microfiltration Transport Pores

S. M. Azarov; Азаров С. М.; E. E Petyushik; Петюшик Е. Е.; E. M. Shishonok; Шишонок Е. М.; S. V Zlotskii; Злоцкий С. В.; A. A. Drobysh; Дробыш А. А.; A. V. Drozd; Дрозд А. В.

doi:10.31857/S0002337X23060015

Porous Materials Prepared by Sintering Basalt Fiber with CuS and ZrO2 Additions and Containing a Rigid System of Microfiltration Transport Pores

Authors: Azarov S.M.¹, Petyushik E.E², Shishonok E.M.¹, Zlotskii S.V³, Drobysh A.A.¹, Drozd A.V.²
Affiliations:
1. Belarussian National Technical University
2. State Research and Production Powder Metallurgy Association
3. Belarussian State University
Issue: Vol 59, No 6 (2023)
Pages: 682-688
Section: Articles
URL: https://medjrf.com/0002-337X/article/view/668239
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060015
EDN: https://elibrary.ru/EVVHQT
ID: 668239

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Porous ceramic materials have been prepared from BS16-6-76 chopped basalt fiber with CuS and ZrO2 additions by granulation, pressing, and subsequent sintering in air. Computer-controlled X-ray diffraction measurements have been used to carry out profile analysis and assess the qualitative and relative quantitative phase compositions of the materials. We have identified the sequence of phase transformations in the basalt fiber and confirmed that fiber crystallization during cooling after sintering begins with the formation of aluminosilicate spinel nuclei, which act as crystallization centers and become incorporated into the structure of orthoclase. The last to form in the phase hierarchy is a low-molecular-weight Fe-containing phase, namely, hematite (α-Fe2O3), built in a framework silicate of isomorphous series. The surface of the basalt fiber in the sintered material modified with copper sulfide and zirconium oxide additions has been shown to be covered with ~500-nm inclusions of a crystalline phase.

Keywords

basalt, fiber, iron oxides, aluminosilicates, structure, phase composition

References

Азаров С.М. Условия формирования композиционных пористых материалов повышенной прочности на основе алюмосиликатных порошков и базальтовых волокон. Сообщение 1 // Порошковая металлургия: респ. межведомств. сб. науч. трудов. Минск: Беларус. навука, 2018. Вып. 41. С. 90−94.
Петюшик Е.Е., Азаров С.М., Дробыш А.А., Маркова Л.В., Гамзелева Т.В. Структура и свойства пористых композиционных материалов на основе порошков алюмосиликатов и базальтового волокна // Порошковая металлургия: респ. межведомств. сб. науч. трудов. Минск: Беларус. навука, 2018. Вып. 41. С. 147−152.
Petyushik E., Azarau S., Azarava T., Besarab S., Drobysh A., Sauka J. Investigation of the Structure and Properties of Ceramic Materials with a Rigid System of Microfiltration Transport Pores Based on Basalt Fibers // J. Metastable Nanocryst. Mater. 2022. V. 34. P. 13–18.
Вусихис А.С., Сергеева С.В., Гуляева Р.И., Рябов В.В., Ченцов В.П. Структурно-чувствительные свойства расплавов и термические свойства стекол системы B2O3–CaO–Al2O3–PbO // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 1. С. 102–109. https://doi.org/10.31857/S0002337X22010146
Хисамов Р.С. Высокоэффективные технологии освоения нефтяных месторождений. М.: Недра, 2004. 638 с.
Томина Н.Н., Пимерзин А.А., Моисеев И.К. Сульфидные катализаторы гидроочистки нефтяных фракций // Росс. хим. журн. 2008. Т. LII. № 4. С. 41–52.
Каюкова Г.П., Феоктистов Д.А., Вахин А.В., Косачев И.П., Романов Г.В., Михайлова А.Н., Хисамов Р.С. Преобразования тяжелой нефти в углекислотной среде с использованием природного катализатора – дисульфида железа // Нефтяное хозяйство. 2017. № 4. С. 100–102. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2017-4-100-102
Шишонок Е.М., Стидс Дж., Пыск А.В., Мосунов Е.И., Абдуллаев О.Р., Якунин А.С., Жигунов Д.М. Структурные исследования микропорошков кубического нитрида бора, активированного редкоземельными элементами // Порошковая металлургия. 2011. № 11/12. С. 95–114.
Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Холстинина Н.Н. Об определении доли кристаллической фазы в аморфно-кристаллических сплавах // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. Вып. 3. С. 417–423.
Ковалев Д.Ю. Динамическая рентгенография материалообразующих процессов горения: Дис. … докт. физ.-мат. наук. Черноголовка. 2021. 249 с. [Электронный ресурс]. − Режим доступа: https://www.dissercat. com/content/dinamicheskaya-rentgenografiya-materialoobrazuyushchikh-protsessov-goreniya. − Дата доступа: 15.03.2023
Абызов А.М. Рентгенодифракционный анализ поликристаллических веществ. СПб: СПбГТИ (ТУ), 2008. 95 с.
Энциклопедия неорганических материалов. Киев: Главная редакция украинской советской энциклопедии, 1977. Т. 1. 840 с.
Стрелов К.К. Структура и свойства огнеупоров. М.: Металлургия, 1982. 208 с.
Karamanov A., Pelino M. Crystallization Phenomena in Iron-Rich Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 281. P. 139–151. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(00)00436-1
Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производства базальтовых изделий. М.: Теплоэнергетика, 2002. 412 с.
Кручинин Ю.Д., Белоусов Ю.Л. Образование шпинелидов в пироксеновых стеклах, содержащих окислы железа // Физика и химия стекла. 1976. Т. 2. Вып. 3. С. 242–245.
Манылов М.С., Гутников С.И., Липатов Я.В., Похолок К.В., Филимонов Д.С., Лазоряк Б.И. Кристаллизация базальтовых непрерывных волокон в окислительной атмосфере // Физика и химия стекла. 2012. Т. 38. № 4. С. 565–573.
Gutnikov S.I., Manylov M.S., Lipatov Ya.V., Lazoryak B.I. Pokholok K.V. Effect of the Reduction Treatment on the Basalt Continuous Fiber Crystallization Properties // J. Non-Cryst. Solids. 2013. V. 368. P. 45–50. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.03.007
Augis J.A., Bennett J.E. Calculation of the Avrami Parameters for Heterogeneous Solid State Reactions Using a Modification of the Kissinger Method // J. Thermal. Anal. 1978. V. 13. P. 283–292. https://doi.org/10.1007/bf01912301
Karamanov A., Pisciella P., Pelino M. The Crystallisation Kinetics of Iron-Rich Glass in Different Atmospheres // J. Eur. Ceram. Soc. 2000. V. 20. P. 2233–2237. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(00)00077-7
Пух В.П., Байкова Л.Г., Киреенко М.Ф., Тихонова Л.В., Казанникова Т.П., Синани А.Б. Атомная структура и прочность неорганических стекол // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 5. С. 850–855.