Состав высокоосновных алюмоферритных фаз и процессы клинкерообразования в присутствии диоксидов титана и циркония

• Автор: Мишин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ II

1.1. Традиционная теория жидкофазного спекания клинкера 1

1.2. Влияние примесных элементов на процессы жидкофазного спекания клинкера 1

1.2.1. Влияние Бэлементов на процессы жидкофазного

спекания клинкера

1.2.2. Влияние р и с элементов на процессы жидкофазного спекания клинкера

1.3. Твердые растворы клинкерных минералов

1.3.1. Твердые растворы Сз8

1.3.2. Твердые растворы

1.3.3. Твердые растворы С3А и С4АР
1.4. Современные представления о жидкофазном спекании
1.5. Выводы
1.6 Цели и задачи
2. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ, УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И
СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ С4АЕ
2.1. Характеристика сырьевых материалов и методов исследования
2.1.1. Методы исследования, используемые в работе
2.1.2. Характеристика сырьевых материалов, используемых в работе
2.2. Особенности фазовых превращений в системе С4АГ ТЮ2
2.2.1. Фазовые превращения при нагревании в смеси четырехкальциевого алюмоферрита с диоксидом титана
2.2.2. Особенности процессов изоморфного замещения
Ре3ЧУП4 в алюмоферритной фазе
2.2.3. Выводы
2.3. Особенности фазовых превращении в системе
2.3.1. Особенности реакции между четырехкальциевым алюмоферритом и диоксидом циркония при нагревании
2.3.2. Особенности процессов изоморфного замещения 3 4 в алюмоферритной фазе
2.4. Гетеровалентный изоморфизм в системе СаО АЬОз . Синтез нового соединения.
2.4.1. Обоснование возможности гетеровалентного изоморфизма в системе А
2.4.2. Синтез нового соединения в системе СаО АЬОз г
2.4.3. Выводы
ВЫСОКООСНОВНЫЕ ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ В СИСТЕМАХ 3 ТЮ2 И 3
3.1. Соотношения фаз в системах СаО 2СаО 3,
СаО СаО ТЮ2, СаО СаО
3.1.1. Выводы
3.2. Высокоосновные твердые растворы в системе СаО Ре2Оз ТЮ
3.2.1. Составы системы 03i с основновностью менсс
3.2.2. Составы системы 03i с основновносгыо
3.2.3. Составы системы 03i с основновностью равной
3.3. Высокоосновные твердые растворы системы
3.3.1. Выводы
ВЛИЯНИЕ ТЮ2 И НА ЖИДКОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ АЛИТА, МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛИНКЕРА
4.1. Алитообразование в присутствии ТЮ2 и в портландцементной сырьевой смеси
4.2. Состав и активность клинкера при введении ТСЬ в сырьевую смесь
4.3. Кратковременная термохимическая активация алитового
клинкера
4.4. Выводы
ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В. Белов с соавторами допускает образование в высоко-крсмнеземистых расплавах нейтральных уголковых молекул 0=Si=0 при недостатке свободных ионов кислорода. Молекула SiO: является основной динамической единицей, в виде которой кремнезем диффундирует в расплаве []. Необходимо сказать, что все же клинкерный расплав; по всей видимости, имеет ближний порядок, схожий со структурой исходных кристаллов, подвергшихся плавлению. На этот факт указывает то, что даже при быстром охлаждении клинкера успевают выкристализоваться клинкерные минералы, входящие в состав жидкой фазы. Наиболее медленными этапами, лимитирующими кинетику алитообразо-вания, считаются диффузионное растворение частиц СаО и C2S (H. A. Торо-иов, В. В. Тимашев, П. Ф. Румянцев и др. C3S (П. П. Будников, И. В. Кравченко, Б. Э. Юдович и др. В.В. Наоборот, кристаллы белита в этом интервале температур имеют наименьшие размеры, поскольку они еще только что образовались и не успели уплотниться и вырасти. Дефектность их структуры и большая суммарная поверхность обеспечивают им большую реакционную способность как в твердофазовых процессах, так и при взаимодействии с расплавом. Вследствие того, что KI1 клинкеров практически всегда меньше единицы, количество C2S в них оказывается всегда избыточным по отношению к количественному содержанию свободного СаО. Поэтому для достижения полного усвоения СаО кристаллам C2S достаточно раствориться лишь частично, тогда как кристаллы СаО должны полностью перейти в расплав и прореагировать. Полное же растворение кристаллов, число которых в процессе растворения остается постоянным, неизменно будет сопровождаться с течением времени замедлением процесса вследствие уменьшения их размеров и реакционной поверхности. Данная гипотеза подтверждена экспериментально [8]. На процессы растворения C2S и СаО влияет множество факторов, таких как вязкость, поверхностное натяжение жидкой фазы, скорость диффузии ионов, дефектность растворяемых кристаллов и т. На перечисленные факторы влияет как температура, так и примесные элементы [2, , J, которые влияют не только на свойства расплава, но и изменяют ход минералообразо-вания. Так, например, в присутствии CaF2 ингибируется образование С3А и интенсифицируется процесс алитообразования []. Реакции, происходящие между компонентами сырьевой смеси, подчиняются законам взаимодействия кислот и оснований []. Жидкая фаза клинкера очень чувствительна к поведению амфотерных А1 и Fe, которые могут выполнять в расплаве функции кислот и оснований. Fe5'<-> Fe3++ 2’ (2). Al и Fe в тетраэдрических группировках образуют анионы (Ме)5*, выполняющие функции кислот, и они же, но в ионной форме, выполняют функции оснований. Между этими состояниями А1 и Fe существует динамическое равновесие. Если в расплав попадают элементы, выполняющие функции оснований (s-элементы), то равновесие должно сместиться влево, и, наоборот, элементы — кислоты (р-элементы) смещают равновесие вправо. Такая упрощенная модель расплава позволяет объяснить изменение ряда важных структур и чувствительных его свойств: вязкости, поверхностного натяжения, электропроводности и диффузии ионов. Установлено, что элементы, обладающие сильными кислотными свойствами, понижают вязкость расплава сильнее, чем элементы с сильными основными свойствами []. При снижении вязкости расплава увеличивается скорость растворения кристаллов СаО и C2S. Процессы растворения и кристаллизации в высокотемпературном клинкерном расплаве интенсивно изучались за последние лет [, ]. К настоящему времени не вызывает существенных дискуссий блочно-молекулярный механизм растворения фаз в оксидном и солевом расплавах. Энергия активации растворения в оксидном расплаве белита - 9 и СаО - 4 кДж/моль. В солевом расплаве картина обратная, скорость растворения белита может в 4 и более раз превышать скорость растворения СаО [8. На первый взгляд, образование алита происходит по равномерно возрастающей кривой. Однако алитообразованис - процесс циклический. Замедление реакции связано с образованием алитовой оболочки вокруг кристаллов белита, которая через некоторое время распадается.