.png)
.png)
Email this article 
Aluminothermic synthesis of corundum from natural topaz
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-3-23-29
Abstract
Using the methods of thermogravimetry, differential scanning calorimetry and X-ray powder diffraction, the chemism of reduction by aluminum powder (grain size <0,14 mm) of natural topaz, Al2SiO4[F1,3(OH)0,7], grinded to a fineness of <0,1 mm was studied. It is shown that at a mass ratio of Al : topaz = 0,24, the synthesis of corundum is completed in one stage (780-1200 °C) without the formation of an intermediate mullite. The regime parameters of the technology of aluminothermal processing of topaz are validated, which allows converting up to 84 % of the aluminum from charge into fused corundum (98,6 wt. % Al2O3) and up to 24 % silicon into high-purity elemental product.
About the Authors
A. M. KlyushnikovRussian Federation
R. I. Gulyaeva
Russian Federation
S. V. Sergeeva
Russian Federation
S. A. Petrova
Russian Federation
S. N. Tyushnyakov
Russian Federation
References
1. De Miranda Soares, R. Structural characterization of mullites synthesized by thermal decomposition of topaz / R. de Miranda Soares, A. C. Soares Sabioni, I. Sabioni Resck [et al.] // Mater. Res. ― 2007. ― Vol. 10, № 1. ― P. 75‒78.
2. Dolgikh, S. G. Topaz as a refractory raw material /S. G. Dolgikh, A. K. Karklit, A. V. Kakhmurov, S. A. Suvorov // Refractories. ― 1993. ― Vol. 34. ― P. 323‒329.
3. Андреев, В. А. Обескремнивание топазового концентрата бифторидом аммония / В. А. Андреев, А. С. Буйновский, А. А. Андреев, А. Н. Дьяченко // Изв. Томского политехн. ун-та. ― 2007. ― Т. 13, № 3. ― С. 30‒34.
4. Vakalova, T. V. Structural-phase transformations in firing of a new ceramic material: topaz-bearing rock / T. V. Vakalova, V. M. Pogrebenkov, O. A. Chernousova // Glass and Ceramics. ― 2002. ― Vol. 59, № 5/6. ― P. 208‒211.
5. Вакалова, Т. В. Особенности синтеза муллита из оксидов в присутствии добавок топаза / Т. В. Вакалова, А. В. Иванченков, В. М. Погребенков, Е. В. Алексеев // Новые огнеупоры, ― 2004. ― № 9. ― С. 41‒47.
6. Вакалова, Т. В. Синтез муллита из топаза, огнеупорной глины и глинотопазовых композиций / Т. В. Вакалова, В. М. Погребенков, А. В. Иванченков, О. А. Коновалова // Новые огнеупоры. ― 2004. ― № 7. ― С. 41‒48.
7. Miao, X. Porous mullite ceramics from natural topaz / X. Miao // Mater. Lett. ― 1999. ― Vol. 38. ― P. 167‒172.
8. Peng, P. Preparation of mullite whiskers from topaz decomposition / P. Peng, C. Sorrell // Mater. Lett. ― 2004. ― Vol. 58. ― P. 1288‒1291.
9. Sedel’nikova, M. B. Ceramic pigments with the mullite structure based on topaz and kaolinite / M. B. Sedel’nikova, V. M. Nevolin, V. M. Pogrebenkov // Glass and Ceramics. ― 2002. ― Vol. 59, № 7/8. ― P. 276‒278.
10. Cameron, W. E. Mullite: a substituted alumina / W. E. Cameron // American Mineralogist. ― 1977. ― Vol. 62. ― P. 747‒755.
11. Day, R. A. The topaz to mullite transformation on heating / R. A. Day, E. R. Vance, D. J. Cassidy // J. Mater. Res. ― 1995. ― Vol. 10, № 11. ― P. 2963‒2969.
12. Barry, C. A. Ceramic мaterials. Science and еngineering / C. A. Barry, N. M. Grant. ― Springer, 2007. ― 716 p.
13. Кащеев, И. Д. Химическая технология огнеупоров: уч. пособие / И. Д. Кащеев, К. К. Стрелов, П. С. Мамыкин. ― М. : Интермет Инжиниринг, 2007. ― 752 с.
14. Алленштейн, Й. Огнеупорные материалы. Структура, свойства, испытания : справочник / Й. Алленштейн [и др.] ; под ред. Г. Роучка, Х. Вутнау ; пер. с нем. ― М. : Интермет Инжиниринг, 2010. ― 392 с.
15. Стрелов, К. К. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Трансформационное упрочнение огнеупорных материалов : уч. Пособие / К. К. Стрелов, В. И. Сумин, С. Ю. Плинер [и др.]. ― Свердловск : УПИ, 1989. ― 72 с.
16. Esharghawi, A. Elaboration of porous mullite-based materials via SHS reaction / A. Esharghawi, C. Penot, F. Nardou // Ceram. Int. ― 2010. ― Vol. 36. ― P. 231‒239.
17. Подболотов, К. Б. Керамические огнеупорные СВС-покрытия на основе системы Al‒SiO2 / К. Б. Подболотов, Е. М. Дятлова, Р. Ю. Попов // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 10. ― С. 31‒36.
18. Sychev, A. E. Ni‒Al‒SiO2-based cermet produced by self-propagating high-temperature synthesis / A. E. Sychev, N. A. Kochetov, I. D. Kovalev [et al.] // Glass and Ceramics. ― Vol. 76, № 11/12. ― P. 474‒478.
19. Zaki, Z. I. Synthesis of dense mullite/MoSi2 composite for high temperature applications / Z. I. Zaki, Nasser Y. Mostafa, Y. M. Z. Ahmed // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. ― 2014. ― Vol. 45. ― P. 23‒30.
20. Rietveld, H. M. Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement / H. M. Rietveld // Acta Crystallografica. ― 1967. ― № 22. ― P. 151‒152.
21. Young, R. A. The Rietveld мethod / R. A. Young (editor). ― Oxford University Press, 1993.
22. McCusker, L. B. Rietveld refinement guidelines / L. B. McCusker, R. B. Von Dreele, D. E. Cox [et al.] // J. Appl. Crystallogr. ― 1999. ― Vol. 32. ― P. 36‒50.
23. Бетехтин, А. Г. Курс минералогии : уч. пособие / А. Г. Бетехтин ; под науч. ред. Б. И. Пирогова и Б. Б. Шкурского. ― М. : КДУ, 2010. ― 736 с.
24. Xu, Linfeng. Investigation on the influence factors for preparing mullite-whisker-structured porous ceramic / Linfeng Xu, Xiuan Xi, Wenli Zhu [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2015. ― Vol. 649. ― P. 739‒745.
25. Лякишев, Н. П. Алюминотермия / Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер, Г. Ф. Игнатенко, С. И. Лаппо. ― М. : Металлургия, 1978. ― 424 с.
26. Hampаr, M. S. The thermal breakdown of topaz / M. S. Hampеr, J. Zussman // TMPM Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. ― 1984. ― Vol. 33. ― P. 235‒252.
27. Фалькевич, Э. С. Технология полупроводникового кремния / Э. С. Фалькевич, Э. О. Пульнер, И. Ф. Червоный [и др.]. ― М. : Металлургия, 1992. ― 408 с.
Supplementary files
For citation: Klyushnikov A.M., Gulyaeva R.I., Sergeeva S.V., Petrova S.A., Tyushnyakov S.N. Aluminothermic synthesis of corundum from natural topaz. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;(3):23-29. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-3-23-29
Refbacks
- There are currently no refbacks.