Układ CaO-Al2O3-SiO2
1. Dany punkt składu stopu wyjściowego 80% CaO, 10% Al2O3 i 10% SiO2.
a) Podać udział fazy ciekłej w temperaturach 2400° i 2000°C.
b) W jakiej temperaturze udział fazy ciekłej wynosi 75%?
2. Mieszaninę węglanu wapniowego i kaolinu (kaolinit i kwarc) ogrzano do całkowitego stopienia. Otrzymano stop o następującym składzie tlenkowym: 67% CaO, 20% SiO2 i 13% Al2O3. Stop ten ochłodzono celem wykrystalizowania faz stałych.
a) Podać przebieg krystalizacji.
b) Jakie fazy i w jakich ilościach wystąpią w temperaturze 1800°C?
c) Jakie fazy wystąpią po zakończeniu krystalizacji ?
d) Ile surowców zużyto do stopienia na 100 kg stopu?
e) Jak zmienić skład wyjściowy surowców, aby ilość fazy ciekłej w temperaturze 1800°C wynosiła 65%?
3. Mieszaninę 25% anorytu, 50% mulitu i 25% kwarcu ogrzano do całkowitego stopienia, a następnie ochłodzono.
a) Podać punkt składu tlenkowego mieszaniny.
b) Podać udział fazy ciekłej w temperaturach 1800°, 1700° i 1600°C.
c) Do jakiej temperatury należy ochłodzić stop, aby udział fazy ciekłej wynosił 96%?
4. Mieszaninę 22,5 kg CaCO3, 6 kg piasku (o zawartości 90% SiO2) i 2 kg Al2O3 ogrzano do całkowitego stopienia.
a) Podać skład tlenkowy stopu.
b) Ile kg fazy stałej otrzymamy w temperaturze 1800°C i jaki jest skład fazy ciekłej w tej temperaturze?
c) Jakie fazy i w jakich ilościach (kg) wystąpią w temperaturze 1400°C?
d) Jakie fazy wystąpią w subsolidusie?
e) Opisać jakościowo przebieg krystalizacji w tym układzie.
5. Mieszaninę gelenitu, anortytu i pseudowolastonitu ogrzano do temperatury 1300°C. W tej temperaturze udział fazy ciekłej wynosił 15% a udział gelenitu i anortytu wynosił 85%. Następnie podwyższono temperaturę do tego stopnia, że powstał ciekły stop składający się tylko z tlenków.
a) Znaleźć punkt stopu, wiedząc, że leży on na polu gelenitu, na linii o długości 46mm.
b) Podać ilości gelenitu i anortytu w temperaturze 1300°C.
c) Opisać jakościowo przebieg krystalizacji.
6. Zmieszano 27,8% anortytu, 25,8% kaolinitu i 46,4% kwarcu. Mieszaninę ogrzano do całkowitego stopienia.
a) Podać punkt składu stopu.
b) Podać udział fazy ciekłej w temperaturach 1800°, 1700° i 1600°C.
c) W jakiej temperaturze udział fazy ciekłej wynosi 95%?
7. Zmieszano 16 kg Al2O3, 2 kg SiO2 i 2 kg CaO. Mieszaninę tę ogrzewano powoli.
a) Ile kg Al2O3 otrzymamy w temperaturze 1800°C?
b) Ile kg CaO.6Al2O3 otrzymamy w temperaturze 1600°C?
c) Jak zmienić skład wyjściowy, aby w 1800°C otrzymać 12 kg korundu?
8. Zmieszano 22,31 kg CaCO3, 25 kg piasku (o zawartości 100% SiO2) i 19,12 kg Al(OH)3. Następnie mieszaninę podgrzano do całkowitego stopienia.
a) Podać skład tlenkowy mieszaniny po stopieniu.
b) Podać ile kg fazy stałej wykrystalizowało w temperaturze 1400°C.
c) Podać ilość pseudowolastonitu w temperaturze 1200°C oraz skład fazy ciekłej w tej temperaturze.
d) Jak zmienić skład wyjściowy surowców, aby udział fazy ciekłej w temperaturze 1400°C wynosił 50%?
9. Zmieszano 2 kg Al2O3, 6 kg SiO2 i 12 kg CaO a następnie stopiono tę mieszaninę i przeprowadzono krystalizację.
a) Ile kg ortokrzemianu wapnia otrzymamy w temperaturze 1700°C?
b) Ile kg gelenitu otrzymamy w temperaturze 1400°C?
c) Jak zmienić skład wyjściowy stopu, aby otrzymać w temperaturze 1700°C 4 kg ortokrzemianu wapniowego?
10. Stop ochłodzono do temperatury 1500°C. Wykrystalizowało 50% faz stałych (galenit, ortokrzemian wapnia).
a) Podać przykładowo jeden z punktów składu wyjściowego stopu, dla którego zachodzi powyższa zależność.
b) Obliczyć ilość gelenitu i ortokrzemianu wapnia w tej temperaturze.
11. Stop ochłodzono do temperatury 1500°C. Ilość mulitu i anortytu w tej temperaturze wynosiła 70%.
a) Podać jeden z punktów składu stopu wyjściowego dla powyższych warunków.
b) Podać ilość mulitu i anortytu w tej temperaturze.
12. Mieszaninę 10 kg tlenków Al2O3, SiO2 i CaO ogrzano do temperatury 1300°C. W tej temperaturze 2 kg podanej mieszaniny uległo stopieniu, natomiast w fazie stałej stwierdzono obecność 1 kg gelenitu i 7 kg anortytu. Jaki był skład tlenkowy tej mieszaniny?
13. Mieszaninę tlenków Al2O3, SiO2, CaO ogrzano do temperatury 1800°C. W tej temperaturze stwierdzono obecność 40% fazy stałej, którą stanowił ortokrzemian wapniowy. Jeżeli tę mieszaninę ochłodzono do temperatury 1700°C, zaczęły się pojawiać pierwsze kryształy alitu. Jaki był skład tlenkowy tej mieszaniny?
14. Mieszaninę 70 kg gelenitu, CaAl4O7 i CaAl12O19 ogrzano do temperatury 1600°C. Badając układ w tej temperaturze stwierdzono obecność faz stałych, które stanowiły CaAl4O7 i CaAl12O19, oraz fazy ciekłej. Ilość CaAl4O7 była taka sama jak ilość CaAl12O19, natomiast fazy ciekłej było dwukrotnie mniej niż faz stałych.
a) Podać skład tlenkowy stopu.
b) Podać zawartość surowców w mieszaninie wyjściowej.
c) Podać udział faz (kg) w temperaturze 1500°C.
d) Jak zmienić skład wyjściowy surowców, aby w temperaturze 1600°C udział fazy ciekłej był taki sam jak udział faz stałych?
15. Dany stop o składzie 82% Al2O3, 12% CaO, 6% SiO2.
a) Opisać przebieg krystalizacji w tym układzie.
b) Podać, jakie fazy, w jakich ilościach i o jakim składzie występują w temperaturach 1600° i 1400°C.
c) Jakie fazy wystąpią w subsolidusie?
16. Dany stop o składzie 2% SiO2, 61% CaO, 37% Al2O3.
a) Opisać przebieg krystalizacji w tym układzie.
b) Podać udział faz w temperaturach 1500° i 1400°C oraz skład fazy ciekłej w tych temperaturach?
c) Jakie fazy wystąpią w subsolidusie?
17. Zmieszano 50 kg kwarcu, pseudowolastonitu i anortytu. Mieszaninę tę ogrzano do temperatury 1200°C. Badając układ w tej temperaturze stwierdzono obecność fazy ciekłej oraz fazę stałą, którą stanowił anortyt i trydymit. Udział faz stałych w tej temperaturze był dwukrotnie większy niż udział fazy ciekłej, natomiast anortytu było tyle samo co trydynitu.
a) Podać zawartość surowców w mieszaninie wyjściowej (w kg).
b) Opisać przebieg topienia.
c) Podać, jakie fazy wystąpią w subsolidusie?
18. Z 10 kg ciekłego stopu zaczął w temperaturze 1500°C krystalizować gelenit, a w temperaturze 1300°C zaczęła się pojawiać druga faza stała, którą był anortyt.
a) Jaki był skład tlenkowy mieszaniny?
b) Jaki skład fazowy będzie miała próbka w 1400°C?
c) Jaki musi mieć skład próbka, aby gelenit zaczął krystalizować w temperaturze 1400°C?
19. Po wygrzaniu do stanu równowagi 25 kg mieszaniny tlenków w temperaturze 1300°C otrzymano 20 kg trydymitu, 2 kg anortytu i 3 kg fazy ciekłej.
a) Jaki był skład wyjściowej mieszaniny?
b) Jaki skład fazowy będzie miała próbka w temperaturach 1400° i 1200°C?
20. W temperaturze 2100°C zaczął krystalizować ze stopu tlenek wapnia, który kosztem oksyortokrzemianu wapnia uległ całkowitej resorpcji w temperaturze 2000°C.
a) Jaki był skład stopu?
b) Jakie fazy i o jakim udziale otrzymamy po ochłodzeniu stopu do temperatury 1700°C?
c) Jaki musi mieć skład stop, aby CaO uległ całkowitej resorpcji w temperaturze 1900°C?
21. Po wygrzaniu mieszaniny tlenków w temperaturze 1800°C otrzymano 5 kg Ca2SiO4 i 10 kg fazy ciekłej. Po jej ochłodzeniu do 1700°C zaczął się pojawiać Ca3SiO5.
a) Jaki skład miała mieszanina?
b) Jaki był skład fazowy próbki w temperaturach 1900° i 1500°C?
22. Z mieszaniny 10 kg CaO i Ca3SiO5 oraz Ca3Al2O6 otrzymano w temperaturze 2100°C 5 kg krystalicznego CaO i 5 kg ciekłego stopu, w temperaturze 1700°C zaczął krystalizować Ca3SiO5.
a) Jaki był skład tlenkowy i fazowy wyjściowej mieszaniny?
b) Jakie fazy i w jakiej ilości otrzymamy w temperaturze 1700°C?
23. 10 kg ciekłego stopu tlenków CaO, SiO2 i Al2O3 ochłodzono do temperatury 2000°C, w tej temperaturze zaczęły się wydzielać kryształy CaO, które uległy całkowitej resorpcji w temperaturze 1900°C.
a) Opisz dalszy przebieg krystalizacji.
b) Jaki był skład tlenkowy stopu?
24. Sporządzono mieszaninę 2,5 kg SiO2, 19,5 kg Al2O3 i 3 kg CaO. Mieszaninę tę ogrzano do całkowitego stopienia.
a) Opisz tor krystalizacji stopu.
b) Jakie fazy i w jakiej ilości otrzymamy w temperaturach 1600° i 1400°C?
c) W jakiej temperaturze mieszanina uległa całkowitemu stopieniu?
25. Z 20 kg ciekłego stopu zaczął krystalizować w temperaturze 1800°C korund, który zanikł całkowicie po obniżeniu temperatury do 1700°C.
a) Jaki był skład wyjściowy stopu?
b) Jaki skład będzie miała próbka w temperaturach 1600° i 1400°C?
c) Jaki skład musi mieć stop, aby korund rozpoczął krystalizację w temperaturze 1700°, a uległ resorpcji w temperaturze 1600°C.
26. Z 40 kg mieszaniny gelenitu, anortytu i CaAl12O19 otrzymano w temperaturze 1700°C 25 kg CaO.6Al2O3 oraz ciekły stop, a w temperaturze 1400° zaczął się pojawiać dodatkowo anortyt.
a) Jaki był skład tlenkowy i fazowy wyjściowej mieszaniny?
b) Opisz przebieg topienia, a potem krystalizacji tej mieszaniny.
c) Jaki będzie skład fazowy próbki w temperaturze 1800°C?
27. Z ciekłego stopu zaczyna w temperaturze 1900°C krystalizować ortokrzemian wapnia, a w temperaturze 1500° zaczyna się pojawiać dodatkowo gelenit.
a) Dla jakich składów wyjściowej mieszaniny krystalizacja będzie miała taki przebieg?
b) Jaki będzie skład fazowy tych próbek w temperaturze 1400°C?
3