zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-314Research ArticleСтатьиКР, ИК И ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ СИЛИКАТНЫХ СТЕКЛЯННЫХ СФЕРУЛ, СОДЕРЖАЩИХ ЛЕТУЧУЮ ЗОЛУRAMAN, INFRARED, AND CHEMICAL CHARACTERIZATION OF FLY ASH-GENERATED SPHERULESNiyogiA. .NiyogiA. .ambalika.niyogi@gmail.comPatiJ. K.PatiJ. K.noemail@neicon.ruPanigrahiM. K.PanigrahiM. K.noemail@neicon.ruPandaD. .PandaD. .noemail@neicon.ruChakarvortyM. .ChakarvortyM. .noemail@neicon.ruParthasarathyG. .ParthasarathyG. .noemail@neicon.ruУниверситет АллахабадаUniversity of AllahabadИндийский технологический институтIndian Institute of TechnologyEPMA Laboratory (PLANEX)EPMA Laboratory (PLANEX)Национальный институт геофизических исследованийCSIR National Geophysical Research Institute201810032020855752759Copyright © Niyogi A..., Pati J.K., Panigrahi M.K., Panda D..., Chakarvorty M..., Parthasarathy G..., 20202020Niyogi A..., Pati J.K., Panigrahi M.K., Panda D..., Chakarvorty M..., Parthasarathy G...Niyogi A..., Pati J.K., Panigrahi M.K., Panda D..., Chakarvorty M..., Parthasarathy G...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/314

Представлены результаты исследования силикатных стеклянных сферул, содержащих ~70 % летучей золы, методами ИК спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР), рентгеновской и электронной микроскопии. Показано, что они обладают показателем преломления в пределах 1.499-1.510, обнаруживают колоколообразную дифракционную картину и имеют объемный химический состав: диоксид кремния (SiO2: 70.96-74.13 мас.%), Al2O3 (0.11-0.69 мас.%), FeOсумма + MgO (3.6-4.94 мас.%) и CaO + Na2O + K2O (20.83-22.62 мас.%). ИК спектры свидетельствуют о наличии растворенной -OH-несущей жидкой фазы в исследуемых сферулах и показывают симметричные максимумы валентных колебаний C-O-C при 2350 см-1из-за атмосферной адсорбции СО2. Спектры КР указывают на широкие аморфные и/или короткоупорядоченные фазы.

The majority of studies on silicate glass spherules containing fly ash deal only with the determination of their chemical composition. Nearly 70 vol.% of fly ash is comprised of silicate glass spherules. Here, we report spectroscopic properties of silicate glass spherules using the laser micro-Raman and Fourier transform infrared techniques coupled with refractive index measurements, X-ray diffraction, and electron probe micro analysis to better ascertain their physical and chemical properties. Glass spherules show similar refractive indices (1.499-1.510) and a bell-shaped diffraction pattern with 5-10 vol.% of crystallites observed on microscopic and submicroscopic scales. The bulk chemical composition of fly ash spherules is predominantly silica-rich (SiO2: 70.96-74.13 wt.%) with a subordinate amount ofAl2O3(0.11-0.69 wt.%), FeO(Total)+MgO (3.6-4.94 wt.%), and CaO + Na2O + K2O (20.83-22.62 wt.%). The infrared spectra suggest the presence of a dissolved -OH- bearing fluid phase in the studied fly ash spherules. The spectra also show symmetric stretching peaks of C-O-C due to the atmospheric CO2 adsorption at 2350 cm-1. The Raman spectra show broad amorphous and/or short-ordered phases.

спектроскопия комбинационного рассеяния светаинфракрасная спектроскопиясиликатное стеклолетучая золамикрохимический анализRaman and infrared spectroscopysilicate glass spherulesfly ashmicro-chemical analysisReferencesJ. Ribeiro, B. Valentim, C. Ward, D. Flores, Int. J. Coal Geol., 86, 204-212 (2011).J. Ribeiro, B. Valentim, C. Ward, D. Flores, Int. J. Coal Geol., 86, 204-212 (2011).B. Valentim, A. Guedes, D. Flores, C. R. Ward, J. C. Hower, Coal Comb. Gasif. Prod., 1, 14-24 (2009).B. Valentim, A. Guedes, D. Flores, C. R. Ward, J. C. Hower, Coal Comb. Gasif. Prod., 1, 14-24 (2009).F. Goodarzi, Fuel, 85, 1418-1427 (2006).F. Goodarzi, Fuel, 85, 1418-1427 (2006).A. Niyogi, J. K. Pati, S. C. Patel, D. Panda, S. K. Patil, J. Earth Sys. Sci., 120, 1043-1054 (2011).A. Niyogi, J. K. Pati, S. C. Patel, D. Panda, S. K. Patil, J. Earth Sys. Sci., 120, 1043-1054 (2011).J. C. Swanepoel, C. A. Strydom, Appl. Geochem., 17, 1143-1148 (2002).J. C. Swanepoel, C. A. Strydom, Appl. Geochem., 17, 1143-1148 (2002).F. Škvára, T. Jílek, L. Kopecký, Ceramics-Silikáty,49, 195-204 (2005).F. Škvára, T. Jílek, L. Kopecký, Ceramics-Silikáty,49, 195-204 (2005).G. S. Ryu, Y. B. Lee, K. T. Koh, Y. S. Chung, Construct. Build. Mater., 47, 409-418 (2013).G. S. Ryu, Y. B. Lee, K. T. Koh, Y. S. Chung, Construct. Build. Mater., 47, 409-418 (2013).K. Ojha, N. C. Pradhan, A. N. Samanta, Bull. Mater. Sci., 27, No. 6, 555-564 (2004).K. Ojha, N. C. Pradhan, A. N. Samanta, Bull. Mater. Sci., 27, No. 6, 555-564 (2004).A. Derkowski, W. Franus, E. Beran, A. Czímerová, Powder Technol., 166, 47-54 (2006).A. Derkowski, W. Franus, E. Beran, A. Czímerová, Powder Technol., 166, 47-54 (2006).C. Wang, J. Li, X. Sun, L. Wang, X. Sun, J. Environ. Sci., 21, 127-136 (2009).C. Wang, J. Li, X. Sun, L. Wang, X. Sun, J. Environ. Sci., 21, 127-136 (2009).J. Xie, Z. Wang, D. Wu, H. Kong, Fuel, 116, 71-76 (2014).J. Xie, Z. Wang, D. Wu, H. Kong, Fuel, 116, 71-76 (2014).T. Yao, X. S. Ji, P. K. Sarker, J. H. Tang, L. Q. Ge, M. S. Xia,Y. Q. Xi, Earth-Sci. Rev., 141, 105-121 (2015).T. Yao, X. S. Ji, P. K. Sarker, J. H. Tang, L. Q. Ge, M. S. Xia,Y. Q. Xi, Earth-Sci. Rev., 141, 105-121 (2015).S. Yürüyen, H. Ö. Toplan, Ceram. Inter., 35, 2427-2433 (2009).S. Yürüyen, H. Ö. Toplan, Ceram. Inter., 35, 2427-2433 (2009).T. K. Mukhopadhyay, S. Ghosh, J. Ghosh, S. Ghatak, H. S. Maiti, Ceram. Inter., 36, 1055-1062 (2010).T. K. Mukhopadhyay, S. Ghosh, J. Ghosh, S. Ghatak, H. S. Maiti, Ceram. Inter., 36, 1055-1062 (2010).J. Ayala, F. Blanco, P. Garcia, P. Rodriguez, J. Sancho, Fuel, 77, 1147-1154 (1998).J. Ayala, F. Blanco, P. Garcia, P. Rodriguez, J. Sancho, Fuel, 77, 1147-1154 (1998).J. Shakhapure, H. Vijayanand, S. Basavaraja, V. Hiremath, A. Venkataraman, Bull. Mater. Sci., 28, 713-718 (2005).J. Shakhapure, H. Vijayanand, S. Basavaraja, V. Hiremath, A. Venkataraman, Bull. Mater. Sci., 28, 713-718 (2005).M. Visa, L. Isac, A. Duta, Appl. Surf. Sci., 258, 6345-6352 (2012).M. Visa, L. Isac, A. Duta, Appl. Surf. Sci., 258, 6345-6352 (2012).S. S. Potgieter-Vermaaka, J. H. Potgieter, R. A. Krugerc, Z. Spolnika, R. Van Grieken, Fuel, 84, 2295-2300 (2005).S. S. Potgieter-Vermaaka, J. H. Potgieter, R. A. Krugerc, Z. Spolnika, R. Van Grieken, Fuel, 84, 2295-2300 (2005).M. Yuan, J. Lu, G. Kong, Surf. Coat. Technol., 204, 1229-1235 (2010).M. Yuan, J. Lu, G. Kong, Surf. Coat. Technol., 204, 1229-1235 (2010).S. S. Potgieter-Vermaak, J. H. Potgieter, M. Belleil, F. DeWeerdt, R. Van Grieken, Cem. Concr. Res., 36, 663-670 (2006).S. S. Potgieter-Vermaak, J. H. Potgieter, M. Belleil, F. DeWeerdt, R. Van Grieken, Cem. Concr. Res., 36, 663-670 (2006).Y. Yao, H. Sun, J. Haz. Mat., 213-214, 71-82 (2012).Y. Yao, H. Sun, J. Haz. Mat., 213-214, 71-82 (2012).S. Katara, S. Kabra, A. Sharma, R. Hada, A. Rani, Int. Res. J. Pure Appl. Chem., 3, 299-307 (2013).S. Katara, S. Kabra, A. Sharma, R. Hada, A. Rani, Int. Res. J. Pure Appl. Chem., 3, 299-307 (2013).J. H. Choi, C. Eichele, Y. C. Lin, F. G. Shi, B. Carlsonb, S. Sciamanna, Scr. Mater., 58, 413-416 (2008).J. H. Choi, C. Eichele, Y. C. Lin, F. G. Shi, B. Carlsonb, S. Sciamanna, Scr. Mater., 58, 413-416 (2008).W. Cross, J. P. Iddings, L. V. Pirsson, H. S. Washington, J. Geol., 10, 555-690 (1902).W. Cross, J. P. Iddings, L. V. Pirsson, H. S. Washington, J. Geol., 10, 555-690 (1902).F. R. Boyd, J. L. England, J. Geophy. Res.,68, 311-323 (1963).F. R. Boyd, J. L. England, J. Geophy. Res.,68, 311-323 (1963).W. L. Huang, P. J. Wyllie, Am. Miner., 60, 213-217 (1975).W. L. Huang, P. J. Wyllie, Am. Miner., 60, 213-217 (1975).R. V. Patel, S. Manocha, J. Composites, 1-6 (2013); http://dx.doi.org/10.1155/2013/674073.R. V. Patel, S. Manocha, J. Composites, 1-6 (2013); http://dx.doi.org/10.1155/2013/674073.S. R. Taylor, S. M. McLennan, Philos. Trans. R. Soc. London, A301, 381-399 (1981).S. R. Taylor, S. M. McLennan, Philos. Trans. R. Soc. London, A301, 381-399 (1981).F. Goodarzi, H. Sanei, Fuel, 88, 382-386 (2009).F. Goodarzi, H. Sanei, Fuel, 88, 382-386 (2009).E. M. Levin, C. R. Robbins, H. F. McMurdie, Am. Ceram. Soc., ISBN 0-916094-05-7, 2435 (1969).E. M. Levin, C. R. Robbins, H. F. McMurdie, Am. Ceram. Soc., ISBN 0-916094-05-7, 2435 (1969).E. C. Ziemath, Quim. Nova, 21, 356-360 (1998).E. C. Ziemath, Quim. Nova, 21, 356-360 (1998).P. McMillan, Am. Miner., 69, 622-644 (1984).P. McMillan, Am. Miner., 69, 622-644 (1984).S. Mohan, R. Gandhimathi, J. Haz. Mater., 169, 351-359 (2009).S. Mohan, R. Gandhimathi, J. Haz. Mater., 169, 351-359 (2009).G. Parthasarathy, A. C. Kunwar, R. Srinivasan, Eur. J. Miner., 13, 127-134 (2001).G. Parthasarathy, A. C. Kunwar, R. Srinivasan, Eur. J. Miner., 13, 127-134 (2001).P. Colomban, M. P. Etcheverry, M. Asquier, J. Raman Spectrosc., 37, 614-626 (2006).P. Colomban, M. P. Etcheverry, M. Asquier, J. Raman Spectrosc., 37, 614-626 (2006).N. Zotov, M. Marinov, L. Konstantinov, J. Non-Cryst. Solid, 197, 179-191 (1996).N. Zotov, M. Marinov, L. Konstantinov, J. Non-Cryst. Solid, 197, 179-191 (1996).Database of Raman spectroscopy, Rruff.info: http://rruff.info (Accessed on July, 2014).Database of Raman spectroscopy, Rruff.info: http://rruff.info (Accessed on July, 2014).G. Spiekermann, M. Steele-MacInnis, C. Schmidt, S. J. Jahn, Chem. Phys., 136, 1-14 (2012).G. Spiekermann, M. Steele-MacInnis, C. Schmidt, S. J. Jahn, Chem. Phys., 136, 1-14 (2012).F. Holtz, J. M. Beny, B. O. Mysen, M. Pichavant, Chem. Geol., 128, 25-39 (1996).F. Holtz, J. M. Beny, B. O. Mysen, M. Pichavant, Chem. Geol., 128, 25-39 (1996).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.