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钠长石NaAlSi3〇8-二氧化硅Si02体系
发表日期:2019/3/15       点击:58
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二组分(二元)体系

在单组分相图中,由于所有的相成分固定,温度T和压力P这两个变量可以很容 易用二维坐标来表示。然而,对于二组分(二元)体系来说,因为C=2,根据相律, P=1时,此时有三个独立变量,通常是指温度、庄力和成分。为便于研究, 必须明确一个变量相对于其他变量的平衡是不变的。由于所有成岩体系中相的成分都有 较大的变化,因此,绝大部分二元体系都在横坐标上来表示二组分的重量或摩尔比,在 纵坐标上表示温度或压力。这样,就相应构成等压T-X或者等温P-X图。对于凝聚体 系来说,温度是主要的影响因素,二组分相图通常就以二维的T-X图来表示。随着温 度和成分的变化,平衡体系内可存在单相区以及多相共存的现象。下面以实例来说明不 同类型的二组分体系及其在岩石学研究中的应用。


一、二元共结系

二元共结系又称为二组分低共熔系。

(一)钠长石NaAlSi38-二氧化硅Si02体系

钠长石-氧化硅二元系是个典型的二元共结体系,其相图如图5-3所示。在该体系 中,随着温度的下降,不同成分的初始熔体在某个点开始结晶出晶体,所有的这些点连 接起来即构成“液相线”(liquidus),如图中空心圆所连接成的曲线FI和随着温 度的进一步下降,熔体全部凝固,把各种成分的最后一滴熔体固结为晶体的温度点连接 起来则构成“固相线”(solidus),如直线AB。液相线和固相线的交点(图5-S中的I 点),是钠长石和石英两个矿物同时结晶的位置,称为“共结点”eutectic point)。 过来,若由固体升温熔化,该点又可称为“低共熔点”,即两矿物可同时熔化的最低温 度点。在共结点J上,钠长石、鳞石英与熔体三相可平衡共存,此时F=2 + l — 3 = 0,为不变点。该体系在压力恒为一个大气压时,自由度公式变成为_F=C — P+1,在液相 线上,平衡共存的相数和组分数均为2,这样,自由度F=2+l — 2=1,说明这些液相 线是单变线。当一定成分的熔体降温达到液相线开始结晶出晶体后,熔体成分点会沿着 液相线移向共结点。此时,在温度保持不变的情况下,另一种晶体同时结晶,直到熔体 耗尽。反过来,在熔融过程中,假定初始成分在S点,升温到固相线CT点)时开始 懷融,形成的熔体的成分为共结点(J)所对应的成分;进一步加热,体系的温度并不 增加,而Z点所对应成分的熔体的量在不断增加,直到钠长石全部熔尽后温度才能进一 步上升。无论钠长石与石英按什么比例混合,都在同一温度开始熔化,并产生相同成分 的熔体,地壳中的熔化过程实际上是为这种低共熔作用所制约,无论地壳岩石(硅铝 质)具体成分如何,发生部分熔化形成的熔体都是花岗质。

透辉石CaMgSi206-钙长石CaAl2Si208体系

该体系在常压下的相图如图5-4所示。图中,C点为纯透辉石(DO的熔点 (1392°C),D点为纯钙长石(An)的熔点1553°C); Cf:和为液相线;MEN 固相线;E为Di和An的共结点1274°C)。CEM和DEiV区分别是Di-熔体和An- 体的两相共存区。现根据相图来讨论不同初始熔体成分时二元共结体的平衡结晶过程。

1) 设溶体原始成分位于单相的熔体(液相)区,在一定范围内可以改变温度和成 分而不会使体系内产生新相。

为不变点。该体系在压力恒为一个大气压时,自由度公式变成为_F=C — P+1,在液相 线上,平衡共存的相数和组分数均为2,这样,自由度F=2+l — 2=1,说明这些液相 线是单变线。当一定成分的熔体降温达到液相线开始结晶出晶体后,熔体成分点会沿着 液相线移向共结点。此时,在温度保持不变的情况下,另一种晶体同时结晶,直到熔体 耗尽。反过来,在熔融过程中,假定初始成分在S点,升温到固相线CT点)时开始 懷融,形成的熔体的成分为共结点(J)所对应的成分;进一步加热,体系的温度并不 增加,而Z点所对应成分的熔体的量在不断增加,直到钠长石全部熔尽后温度才能进一 步上升。无论钠长石与石英按什么比例混合,都在同一温度开始熔化,并产生相同成分 的熔体,地壳中的熔化过程实际上是为这种低共熔作用所制约,无论地壳岩石(硅铝 质)具体成分如何,发生部分熔化形成的熔体都是花岗质。

 



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