Температура плавления алмаза точное значение параметра

Температура плавления кирпича шамотного, кварцевого, углеродистого

По своим техническим характеристикам керамический кирпич является наиболее прочным и долговечным материалом для строительства. Но из-за неприемлемых показателей по температуре плавления есть ограничения в использовании этого изделия. Для высокотемпературных промышленных производств, при строительстве бытовых печей применяют жаростойкие виды.

Какая температура плавления обычного кирпича?

Силикатный блок для возведения печей, каминов применять нельзя. В зависимости от модификации он держит температуру в интервале 300—600 градусов Цельсия. Можно применять в кладке печных труб при рабочей температуре, не превышающей нормы для этого изделия. Керамический красный кирпич более жаростоек (от 800 до 1200 градусов), но от регулярного нагревания и остывания кирпичные блоки начинают трескаться и рассыпаться. Есть возможность применять как облицовочный материал для конструкций с рабочей температурой не больше 800 градусов.

Когда разрушается структура огнеупоров?

Тугоплавкие материалы представлены вариантами, каждый из которых имеет свои особенности, предельную температуру эксплуатации и сферу применения. Использование таких кирпичных блоков не по назначению приведет к разрушению строений. А также любые нарушения в пропорциях компонентов и технологии обжига кирпичей ухудшат качество и термическую способность готовых изделий, что однозначно сделает их непригодными к применению. Долговечность конструкций зависит и от правильности укладки, равномерности слоя раствора между кирпичами.

Состав и свойства жаростойких блоков

Выбор соответствующего огнестойкого материала зависит от таких факторов:

  • температура эксплуатации;
  • химико-физические качества, в том числе способность реагировать на другие вещества;
  • характеристики топлива.

Существуют следующие разновидности жаростойких кирпичей:

  • шамотный;
  • основной;
  • углеродистый;
  • кварцевый.

Наиболее распространен шамотный вариант. Используется как в строительстве бытовых печей, так и в производстве. Основной и углеродистый виды применяются исключительно в промышленности.

Независимо от области эксплуатации огнестойкие кирпичи имеют сходства:

  • стойкость перед высокими температурами;
  • способность быстро нагреваться и медленно остывать;
  • свойство не вступать в реакцию с металлом, горячим газом, шлаком;
  • не поддаются усадке и расширению, показатели деформации сохраняются в диапазоне 0,5—1%;
  • выдержка многократных циклов раскаливания и остывания без утраты прочности.

Вернуться к оглавлению

Основной кирпич

Состоит из огнестойкой известково-магнезиальной массы. Магнезит — огнеупорный материал, основным составляющим которого является оксид магния с некоторой долей примесей. После обжига и окончательной формовки, температура плавления магнезитового состава достигает 2000 градусов С. Кладочный материал характеризуется прочностью и пассивностью при взаимодействии с металлами и шлаками. Применяют в сталелитейной промышленности.

Шамотный блок

Шамот состоит на 70% из огнеупорной глины, остальную долю составляют графитный или кокосовый порошок, кварцевые зерна. В итоге выходит прочный материал, очень устойчивый к высокой температуре (до 1300 градусов Цельсия, а некоторые марки изделия еще более жаростойкие). Выдерживает многократные температурные перепады. Проявляет сопротивление действию химических веществ. Используется в быту при сооружении печей, каминов, мангалов, барбекю, а также для дымоходов и вентиляционных систем. Из-за особенностей производства печной вариант стоит дороже обычного, поэтому для снижения расходов на строительство из него делают элементы, непосредственно контактирующие с огнем. В промышленности шамотный кирпич применяется для кладки внутренних стенок плавильных печей.

Углеродистый

Производится путем прессования графита или кокса. Обладает наибольшей прочностью и огнестойкостью. Блок выдерживает рабочие температуры в пределах 2 тыс. градусов Цельсия. Применяется как ведущий материал для строительства плавильных сооружений, элементов сталелитейных ковшей и в других промышленных производствах, где необходимо поддерживать высокую температуру.

Кварцевый

Главный составляющий — песчаник. Для скрепления массы добавляется глина. В результате обжига получается прочное, полнотелое изделие с однородной структурой. Применяется в изготовлении теплоотражающих печных и каминных сводов, стенок, непосредственно контактирующих с пламенем и металлами. Кварцевый блок выдерживает до 1300 градусов, но разрушается при взаимодействии с железными окислами, известью, щелочами.

При какой температуре плавится камень

Базальт – это камень. Базальт – это твёрдый камень, – именно так может показаться стороннему человеку, впервые побывавшему в Сикачи-Аляне, глядя на известные рисунки-петроглифы, изображённые на громадных валунах.

Но совсем немного изучив вопрос, оказалось, что базальт бывает очень разный. Есть, в том числе, и базальтовый туф – который не такой уж и твёрдый. Мной лично ещё в 2012 году была проделан эксперимент про прорисовке одного из камней, расположенного вдалеке от самого комплекса. Мне удалось немного заострённым кусочком камня проделать на валуне канавку шириной около 1 см и глубиной в полсантиметра всего за пару минут! И это знаменитая твёрдость базальта? Да, есть на берегу и очень твёрдые его представители, но их меньшинство. И получается, что легенда о том, что камни «когда-то были мягкими» – несостоятельна. Ведь камни мягкие и теперь!

Помнится, я долго бродил среди них, не понимая, откуда берутся странные полосы на вершинах булыжников, как будто их резали болгарками в самых различных направлениях, или на них пилили доски. Всё оказалось просто и стало понятно, когда выяснилось, что камни мягкие. Просто местные рыбаки часто привязывают свои лодки толстой металлической проволокой, которая при значительном волнении воды постоянно трётся о камень, в конце концов перетирая его и создавая бороздки. Простая проволока!

Получается, что любой рыбак прошлого, сидя на берегу долгое время, мог выдолбить личины Сикачи-Аляна, одну за другой – просто от скуки, от нечего делать. Пожалуй понимание того, что камень-базальт на берегу Амура – совсем не твёрдый было первым необычным результатом исследований. Но всё же статья не об этом…

Ранее мы уже публиковали фотографию камня, найденного там же, в Сикачи-Аляне, на котором остался необычный след, будто по нему провели пальцами, если бы валун был мягким, или допустим несколько раз палкой. Ничего похожего, как этот экземпляр, в округе нет.

Читайте также:  Признаки и симптомы что катализатор вышел из строя, полезные советы - АвтоКАТАЛИЗАТОР

Это породило загадку. Не сказать, чтобы я сильно рвался её решать, но стало интересно, может ли быть камень действительно мягким? И вот, через некое время, уже второе, прямо-таки потрясение ждало меня, когда сперва мне начало резать слух слово «Базалит» (теплоизолятор из базальта), – а после разбирательства я вдруг узнал, что температура плавления базальта всего лишь 1300 – 1400 градусов. Т.е. даже ниже температуры плавления железа! До этого мне всегда представлялось, что жар для расплава любого камня должен быть не менее 3 тысяч градусов, но это оказалось не так.

Иными словами, любой серьёзный пожар в округе Сикачи-Аляна мог легко размягчить эти камни до состояния полутвёрдой лавы. И вот тогда можно легко вообразить, как вскоре после пожара человек мог подойти к такому камню и провести по нему чем-нибудь твёрдым, керамическим или железным (дерево быстро загорится от прикосновения к такой расплавленной лаве).

Далее мне стало интересно, а возможно ли расплавить базальт в обычных условиях, без организации современного производства, как это делается при изготовлении каменной ваты? И оказалось, что можно…

Пара десятков шамотных кирпичей, воздухонагнетатель и каменный уголь – вот всё, что нужно для получения температуры плавления вплоть до полутора тысяч градусов, согласно нижеприведённой ссылке:

Согласно тексту вышеприведённого топика – такая немного хитрая конструкция вполне достаточна для того, чтобы очень быстро плавить алюминий. Но по словам автора, в процессе у него расплавился и стальной тигель, в котором этот алюминий находился. А это уже температура выше 1400 градусов, необходимая для плавки базальта.

Так что в ближайшее время, как только найду шамотный (огнеупорный) кирпич и глину, пару горстей каменного угля и раздобуду керамический или какой другой тигель – буду пытаться соорудить похожую конструкцию. Куллер для нагнетания воздуха мне уже обещали подкинуть.

P.S. «Зачем это нужно?» – спросите вы. А я отвечу: «Пока и сам не знаю». Но есть некое ощущение, что если будет возможно расплавить базальт в подобных условиях – то это позволит создать новую цепочку размышлений о том, как могли быть созданы некоторые из рисунков в Сикачи-Аляне. Да и вообще поможет посмотреть с другой стороны на жизнь предтечей с Амура.

Да и кроме всего прочего – просто интересно.

Ка́менное литьё (Петрургия от др.-греч. pétros — камень и др.-греч. érgon — работа) — производство материалов и изделий путём литья из расплавов горных пород (таких, как базальт и диабаз) методом литья на промышленных предприятиях [1]

Гор­ные по­ро­ды для кам­не­ли­тей­но­го про­изводства — рас­пла­вы об­ла­да­ющие луч­ши­ми ли­тей­ны­ми и кри­стал­ли­за­ци­он­ны­ми свой­ст­ва­ми, сре­ди них пре­об­ла­да­ют маг­ма­тичические по­ро­ды ос­нов­но­го со­ста­ва (диа­ба­зы, габб­ро-диа­ба­зы, ба­заль­ты, ан­де­зи­то­ба­заль­ты) и близ­кие к ним по ва­ло­во­му хи­мическому со­ста­ву ме­та­мор­фи­че­ские (ам­фи­бо­ли­ты, слан­цы и др.) и оса­доч­ные (гли­ны, пес­ки и др.) об­ра­зо­ва­ния [2] .

Иногда в качестве сырья для литья и прессовки используются некоторые виды шлака, золы из промышленных отходов.

Содержание

История [ править | править код ]

Каменное литьё в природе может осуществляться путём формовки расплавленной вулканической лавы.

Одно из первых производств по каменному литью было организовано во Франции.

В 1902 году в России лабораторные работы по подготовки промышленной технологии начал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг.

Петрургия [ править | править код ]

Изделия из каменного литья используются в промышленности (в частности добывающей и металлургической, угольной и др.).

Каменное литье получают в электродуговых или газовых печах. Процесс плавки каменного литья аналогичен плавке металла, температура плавления близкая. Для получения плотной структуры, камнелитые изделия проходят отжиг при плавном снижении температуры от 800°С до 200°С. Поэтому производство каменного литья является более энергоемким процессом чем, например, производство стали.

Основные физико-механические свойства каменного литья приведены в таблице № 1, а данные по стойкости в агрессивных средах — в таблице 2.

Есть два основных типа каменного литья — износостойкое и термостойкое, У термостойкого литья чуть ниже физико-механические свойства, но оно может работать при температурах до 800°С (износостойкое — при температурах до 200°С).

Основные современные центры производства:

Физико-механические свойства каменного литья [ источник не указан 527 дней ] :

Показатель Износостойкое каменное литье Термостойкое каменное литье Серый чугун Огнеупорный бетон
Объемная масса, кг/м³ 2900-3000 2800-2900 7200 1990
Водопоглощение, % 0,13 0,70 10,1
Предел прочности при сжатии, Мпа 250-500 100-260 500 44,4
Предел прочности при изгибе, МПа 30-50 10-30 280 3,6
Ударная вязкость, кДж/м² 1,25 1,06 3 1,2
Модуль упругости, Мпа 100630 43700 120000 18000
Теплопроводность,Вт/(м-0С), при 200°С 1,52 1,07 51 0,83
Удельная теплоемкость, кДж/ (кг-0С) при 200°С 0,77 0,67 0,46 0,79
Температурный коэффициент линейного расширения, ?-10 83,0 60,0 132 21
Коэффициент истираемости, кг/м² 1,0 1,4

Стойкость каменного литья в кислотах и щелочах [ источник не указан 527 дней ] :

Наименование кислоты Износостойкое каменное литье Термостойкое каменное литье
H2SO4(конц.) 97 92
HCl(конц.) 90 80
HCl(р-р 20 %) 94 не иссл.
CH3COOH(конц.) 97 не иссл.
HNO3(р-р 56 %) 95 не иссл.
H3PO4(р-р 85 %) 95 не иссл.
HF(р-р 45 %) 40 не иссл.
NaOH(р-р 20 %) 95 не иссл.
NaOH(р-р 20 %) 87 не иссл.
KON(р-р 20 %) 98 не иссл.
KON(р-р 40 %) 95 не иссл.
KON(р-р 50 %) 85 не иссл.

Основные свойства каменного литья [ править | править код ]

  1. Высокая стойкость к абразивному износу. Так как каменное литье имеет 7-ю — 8-ю группу твердости по шкале Мооса (т.е фактически уступает по этому показателю только алмазу и корунду) то его износостойкость значительно превышает все стали, включая марганцовистую, чугуны (в том числе ИЧХ), резины, пластмассы и все остальное.
  2. Высокая химическая стойкость к большинству промышленно применяемых кислот и щелочей, за исключением плавиковой кислоты.
  3. Механические свойства ниже, чем у стали и чугуна, однако достаточны для того, чтобы каменное литье работало в качестве несущего материала и качественно выполняло свои защитные функции.
  4. 4. Низкая теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения. Придает определённые теплоизоляционные свойства.
  5. Плотность каменного литья 2,8-2,9 гсм3, то есть в 2,7 раза меньше, чем у стали, то есть чтобы зафутеровать одну и ту же площадь, каменного литья нужно в 2,7 меньше по весу, чем, например, стали. То есть в дополнение к техническим свойствам каменного литья добавляется экономическая целесообразность его применения.
  6. Есть также ряд специальных свойств: это низкое водонасыщение, электроизоляционные свойства, а также то, что каменное литье не подвержено старению (то есть его свойства со временем не изменяются) и не образует радиоактивной пыли при взаимодействии с радиоактивными веществами
Читайте также:  Наковальня своими руками из рельса кузнечные самодельные приспособления и чертежи

Термостойкое литье по своим характеристикам может выдерживать до 800°С не менее 40 циклов нагрев — охлаждение (а фактически по производственным данным эта цифра в 3-4 раза больше). Это выгодно отличает термостойкое каменное литье от большинства огнеупорных материалов. Обладая вышеперечисленными свойствами, каменное литье нашло широкое применение в промышленности. А именно:

  • Трубы и отводы для изготовления и футеровки пульпо-, шламо-, золопроводов диаметром до 1220 мм. Срок службы таких трубопроводов, зафутерованных изнутри каменным литьем, увеличивается в 5-7 раз. В таблице приведены сравнительные данные стойкости между металлическими трубами и трубами, футерованными каменным литьем [источник не указан 527 дней] .
Вид производства, характеристика породы Срок службы металл. трубы Срок службы футеров. трубы
Железные руды и их шламы 1-2,5 лет не менее 10 лет
Кварцевые пески до 2 лет не менее 7 лет
Медно-цинковые соединения до 2 лет не менее 8 лет
Золы ТЭЦ 1-2 года 20-25 лет

Труба футерованная каменным литьем — металлическая труба в которую вставлены камнелитые патрубки длиной 1 метр. Стыки между патрубками замазываются специальной замазкой, наполнителем которой является кислотоупорный порошок — размол каменного литья.

  • Трубы и отводы для пневмопроводов подачи сыпучих материалов. В местах, где идет пневмоподача сыпучих материалов (которые обычно очень абразивные и подаются на больших скоростях), каменное литье надежно защищает основную трубу (или отвод) от износа, соответственно трубопровод надежно работает без свищей и аварий.

Такие трубы используют не только заводы по производству цемента, нерудных материалов, стекольные заводы, предприятия стройиндустрии, но и добывающие и металлургические комбинаты.

  • Камнелитые желоба используются для гидросмыва золы, окалины, шлаков, в основном внутри помещений. Их используют угольные ТЭЦ, металлургические комбинаты, обогатительные фабрики.
  • Плитка из каменного литья. В основном применяется для футеровки бункеров, течек, газоходов, очистителей, каналов, также используется для выкладки желобов, полов, футеровки различного оборудования.

Укладывается на специальный раствор или специальный клей, щели промазываются кислотоупорной замазкой.

  • Эффективно применение камнелитых мультициклонов в системах газоочистки агломерационных фабрик.
  • Термостойкое каменное литье используется в основном для футеровки рамп коксохимического производства. Оно создаётся из специального расплава на основе доломита. Выдерживает более 50 термоциклов. Базальтовое литье не выдерживает и одного.

Доброго времени суток, дорогие друзья. Алмаз невероятно стоек к разного рода воздействиям со стороны окружающего мира. Но даже при этом все равно существует температура плавления алмаза, которой можно добиться только при условии соблюдения определенных факторов.

На самом деле измерить температуру плавления алмазов не так-то просто. Все дело в том, что при этом оказывает воздействие и высокое давление. Иначе есть риск превращения камня обратно в графит.

Эксперименты с температурой плавления алмазов

В этой истории отличилась национальная Ливерморская лаборатория им. Лоуренса. Ведь ученые калифорнийского университета провели необычный эксперимент, в результате которого выяснилось, что алмаз плавится при температуре 3700—4000 градусов по Цельсию и при давлении в 11 Гпа. Опыт был проведен еще в 2010 году.

В отличие от многих обычных твердых веществ, алмаз невозможно превратить в жидкость путем обычного повышения температуры окружающего воздуха.

Такими наблюдениями в ходе эксперимента поделился Эггарт Джон, один из руководителей процесса. Также он рассказал, что для такого состояния алмаз необходимо дополнительно держать под очень большим давлением. Как вы догадываетесь, измерить температуру алмаза при этом очень нелегко.

А без давления не обойтись: на воздухе горение алмаза осуществляется при температуре, близкой к 1000 градусов по Цельсию, а в вакууме при 2000 градусов он превращается в графит (при этом в обратную сторону процесс повернуть невозможно, в лучшем случае получится синтетический алмаз, уступающий своим собратьям). Промежуточного состояния в обоих случаях нет.

Причем опыт по исследованию минерала провели еще в конце 17 века итальянские ученые, которые решили во что бы то ни стало сплавить несколько экземпляров в единое целое. В результате удалось выяснить только температуру плавления камня.

Также в свое время удалось выяснить, что ультрафиолетовыми лучами плавления также не добиться. Ведь при этом минерал попросту начинает превращаться в углекислый газ. По этой причине не получилось создать ультрафиолетовые лазеры с использованием камня – они попросту приходят в негодность. Но для обычных алмазов все не так страшно. Ведь для полного исчезновения одного микрограмма минерала потребуются долгих 10 миллиардов лет.

Читайте также:  Сброс сервисного интервала для автомобилей Mitsubishi Lancer

Ход главного эксперимента

А вот и ход самого эксперимента, проведенного в 2010:

  1. Ученые взяли алмаз совсем небольшого размера (1/10 карата).
  2. При помощи наносекундных импульсов лазера были образованы ударные волны, создающее огромное давление.
  3. При достижении давления, в 40 раз превосходящего атмосферного на уровне моря, алмаз достиг жидкого состояния.

Но на этом все не кончилось. Ученые начали уменьшать давление и понижать температуру. В результате выяснилось, что алмаз начинает возвращаться в твердую форму (правда кусочками) при давлении в 11 миллионов атмосфер и 50000 Кельвинов. При этом эти кусочки плавали в оставшемся «бульоне» подобно льдинам в море. Ученые решили и дальше понижать давление, но при этом не менять температуру. И алмаз начал вести себя как обычная вода – в нем стало появляться еще больше «айсбергов», сами образования стали больше.

Необычные гипотезы

На основании подобных опытов были сделаны выводы о возможности существования подобных условий на Уране и Нептуне. Все дело в том, что обе этих планеты состоят из углерода на значительные 10%.

Есть версия, что океаны расплавленного алмаза могли бы быть основой для необычного магнитного поля для Нептуна и Урана, ведь их полюса разнесены (!). То есть полюс магнитный не совпадает с полюсом географическим.

Но пока гипотезы остаются всего лишь гипотезами. Ведь отсылать спутники к обеим планетам или пытаться моделировать их атмосферы на Земле – занятия трудные и дорогостоящие. Но однажды мы доподлинно узнаем, что же на самом деле происходит там.

Кстати, если вас заинтересовала тема космоса и этих необычных планет, то мы предлагаем вам посмотреть обучающий ролик о них.

Тайны вселенной драгоценных камней раскрыты еще не полностью. Заходите почаще и узнаете немало нового об этих удивительных минералах. До скорого!

Температура и особенности процесса плавления алмазов

Алмаз — драгоценный камень, но его свойства физики оценили по достоинству только в XVI веке. И это несмотря на то что камень был найден несколькими столетиями раньше. Конечно, чтоб оценить всю значимость минерала, потребовалось провести немало опытов. Они дали информацию о том, какая твердость у камня, температура плавления алмаза, а также другие физические характеристики. Но с тех пор камень используют не только в качестве красивого аксессуара, но еще и в промышленных целях.

Оценка проводилась в специальных лабораториях. И в результате был выяснен химический состав алмаза, строение его кристаллической решетки, а также открыто несколько феноменов.

Опыты, связанные с температурой плавления

Как известно, кристаллическая решетка вещества имеет форму тетраэдра с ковалентными связями между атомами углерода. Возможно, что именно такая структура стала причиной нескольких открытий, связанных с плавлением алмаза.

Энциклопедии минералов дают показатели плавления алмазов 3700-4000 градусов по Цельсию. Но это не совсем точная информация, поскольку они не поддаются общепринятым закономерностям. В частности, во время плавления были обнаружены такие эффекты:

  • Используя высокие температуры (2000 градусов Цельсия без доступа кислорода), алмаз можно превратить в графит. При этом дальнейшее поведение этого вещества с повышением температуры не поддается логическому объяснению. А вот процесс в обратную сторону произвести невозможно. В крайнем случае можно получить синтетический камень, кристаллическая решетка которого будет отличаться от природных алмазов.
  • Если же нагревать камень до температуры 850-1000 градусов по Цельсию, он превращается в углекислый газ, то есть исчезает без следа. Такой опыт провели в 1694 году исследователи из Италии Тарджони и Аверани, пытаясь расплавить камни и соединить их в один алмаз.
  • Исследования проводились и в 2010 году в Калифорнии, где группа физиков сделала вывод, что добиться плавления алмаза невозможно, если постепенно повышать температуру камня. Чтоб выяснить показатель плавления, необходимо, кроме температуры, воздействовать на алмаз давлением, а это затрудняет измерение. Чтоб действительно перевести алмаз в жидкое состояние, ученым потребовалось приложить немало усилий. Для этого они использовали импульсы лазера, которые действовали на камень несколько наносекунд. При этом камень в жидком виде был получен при давлении, в 40 миллионов раз превосходящем атмосферное на уровне моря. Кроме того, если давление понижалось до 11 миллионов атмосфер, а температура при этом на поверхности минерала была 50 тысяч Кельвинов, то на камне появлялись твердые кусочки. Они не тонули в остальной жидкости и внешне напоминали кусочки льда. При дальнейшем понижении показателя давления, кусочки скапливались, образовывая «айсберги» на плаву. Ученые сопоставили, что так ведет себя углерод в составе планет Нептуна и Урана, на поверхности этих небесных тел тоже существуют океаны с жидким алмазом. Но чтоб доказать это предположение, необходимо отправить спутники к планетам, что на сегодняшний момент невозможно быстро осуществить.
  • Если действовать на камень короткими световыми импульсами в ультрафиолетовом диапазоне, то в минерале появятся небольшие углубления. Таким образом эксперимент подтверждает исчезновение камня под действием мощного ультрафиолета, то есть превращения алмаза в углекислый газ. Поэтому ультрафиолетовые лазеры на основе алмаза быстро ломаются и становятся непригодными к использованию. Но не следует переживать по поводу того, что бриллиант на украшении исчезнет со временем: чтоб удалить один микрограмм минерала, придется держать алмаз под ультрафиолетом около 10 миллиардов лет.

Итак, показатель плавления — интересная характеристика алмаза. Она все еще является предметом для изучения. С появлением технологий ученые находят новые способы проверки этой характеристики. На ее основе можно сделать выводы по поводу происхождения камня, открыть новые способы применения алмаза.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector