Теоретические основы клинкерообразования изучены и широко освещены в монографиях и учебниках. Однако интерпретация физико-химии клинкерообразования твердофазовых процессов, в частности протекающих в интервале температур 600-800 оС, вызывает сомнение. Так, различным образом представляются продукты дегидратации глин при термической обработке и всвязи с этим химические реакции образования первичных минералов.
Академик В.И. Вернадский [1] еще в 1934 г. установил, что расщепления дегидратированного при 500...600 оС каолина по реакции
Al2O3·2SiO2·2H2O = Al2O3·2SiO2 + 2H2O
при дальнейшем нагревании на оксиды не происходит.
На протяжении ряда десятилетий высказывались различные гипотезы о разложении метакаолинита Al2O3·2SiO2 на оксиды и образовании различных алюмосиликатов. А.И. Августиник [2], обобщая результаты исследований, убедительно доказал, что не происходит разложение метакаолинита при повышенных температурах. При реконструкции кристаллической решетки его с частичной трансформацией октаэдров Al в тетраэдры [AlO4]5- образуется муллит с выделениями аморфного кремнезема:
3(Al2O3·2SiO2) = 3Al2O3·2SiO2 + 4SiO2.
В технологии цемента, несмотря на признание этого механизма термических превращений в глинах [3,4], реакции твердофазовых процессов во многих изданиях представляются без его учета [5].
Термодинамическими исследованиями, подтвержденными экспериментально методами РФА и ЯГР-спектроскопии нами убедительно доказано, что в области температур 600-800 оС, когда еще отсутствует свободный СаО, метакаолинит не разлагается на оксиды. Он реагирует непосредственно с СаСО3, а при t > 800 оС и с СаО с образованием основных фаз клинкера по рекциям:
Al2O3·2SiO2 + 4СаСО3 = 2CaO·SiO2 + 2CaO·Al2O3·SiO2 + 4CO2
Al2O3·2SiO2 + 5СаСО3 = 2(2CaO·SiO2) + CaO·Al2O3 + 5CO2
2CaO·Al2O3·SiO2 + 3СаО = 2CaO·SiO2 + 3CaO·Al2O3
Таким образом, в интервале температур 600-800 оС, когда реакция диссоциации СаСО3 только начинается и нет СаО, Al2O3·2SiO2 образует с СаСО3 первичные клинкерные минералы, не разлагаясь на оксиды. Это необходимо учитывать в химии твердофазовых процессов клинкерообразования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Вернадский В.И. Очерки геохимии. - М.: Стройиздат, 1934. - 453с.
- Августиник А.И. Керамика. - Л.: Стройиздат, 1975. - 592с.
- Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих веществ. - М.: Высшая шк., 1980. - 427с.
- Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов.- М.: Стройиздат, 1988. - 304с.
- Беседин П.В., Трубаев П.А. Исследование и оптимизация процессов в технологии цементного клинкера. - Белгород: изд. БеГТАСМ, БИЭИ, 2004. - 420с.
- Зубехин А.П., Голованова С.П., Кирсанов П.В. Белый портландцемент. - Ростов н/Д: Ред. эи. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2004. - 264 с.