Kalsiumaluminoferritt - Calcium aluminoferrite
Kalsiumaluminoferritt ( Ca
2(Al, Fe)
2O
5) er en mørk brun krystallinsk fase som vanligvis finnes i sement . I sementindustrien kalles det tetra-kalsiumaluminoferrit eller ferrit. I sementkjemisk notasjon (CCN) forkortes det som C
4AF betyr 4CaO · Al
2O
3· Fe
2O
3 i oksyd notasjon. Det eksisterer også i naturen som det sjeldne mineralet brownmilleritt .
Egenskaper for den rene fasen
I fravær av andre elementer enn kalsium , aluminium , jern og oksygen , danner kalsiumaluminoferrit en serie med faste oppløsninger med formel Ca
2(Al
xFe
1 – x)
2O
5for alle verdier av x i området 0–0.7. Sammensetninger med x> 0,7 finnes ikke ved vanlige trykk (se dicalciumaluminat ). Krystallet er ortorhombisk og er vanligvis lath-lignende. Dens tetthet varierer fra 4026 kg · m −3 (x = 0) til 3614 kg⋅m −3 (x = 0,7). Alle sammensetninger smelter inkongruent i området 1400–1450 ° C. De er ferromagnetiske , gradvis mer etter hvert som jerninnholdet øker. Disse fasene fremstilles lett fra oksidene .
Faser i Portland sementklinker
I Portland sementklinker , kalsiumaluminiumferitt ( C
4AF ) forekommer som en "interstitial fase", som krystalliserer fra smelten som reaksjonens sluttprodukt av flusskomponentene ( Al
2O
3og Fe
2O
3) tilsatt i råvarene for å senke det høye smeltepunktet for oksydblandingen CaO- SiO
2. Tilstedeværelsen i klinker skyldes utelukkende behovet for å skaffe væske ved maksimal ovnbehandlingstemperatur (1400–1450 ° C), noe som letter dannelsen av de ønskede silikatfasene. Bortsett fra denne fordelen, er effekten på sementegenskapene lite mer enn effekten av et fortynningsmiddel . Den danner en uren fast løsning som avviker markant i sammensetningen fra den enkle kjemiske formelen . Kalsiumaluminoferritfasen fungerer som et depot for mange av de mindre elementene i klinkeren. De fleste overgangsmetallene i sementen finnes i ferritfasen, særlig titan , mangan og sink . Det er også en betydelig mengde magnesium og silisium , og på grunn av dette er andre oksider enn CaO, Al
2O
3og Fe
2O
3utgjør ofte 15% av massen av kalsiumaluminoferritt. Denne substitusjonen reduserer smeltepunktet til rundt 1350 ° C.
Den typiske kjemiske sammensetningen av kalsiumaluminoferrit ( C
4AF ) for tre forskjellige klinkermasse Fe
2O
3innholdet er gitt i den neste tabellen. , Den gjennomsnittlige sammensetningen av kalsiumaluminoferrit er dominert av CaO (43,7 vekt %), Al
2O
3(19,3 vekt %) og Fe
2O
3(25,4 vekt %). Gjennomsnittlig innhold i SiO
2 (4,2 vekt %) og andre oksider er marginale.
Oksid | Masse % | Masse % | Masse % |
---|---|---|---|
Bulk Fe 2O 3 i klinker |
0,29 | 2,88 | 4,87 |
SiO 2 |
4.0 | 2.6 | 6.1 |
Al 2O 3 |
20.2 | 20.8 | 17.0 |
Fe 2O 3 |
24.5 | 23.9 | 27.7 |
CaO | 44,6 | 46.4 | 40.2 |
MgO | 3.7 | 3.1 | 4.9 |
Na 2O |
0,1 | 0,1 | 0,1 |
K 2O |
0,1 | 0,1 | 0,1 |
TiO 2 |
1.9 | 2.7 | 1.7 |
Mn 2O 3 |
0,1 | 0,3 | 1.5 |
ZnO | 1.1 | 0,1 | 0,9 |
Vær oppmerksom på at summen av Al
2O
3og Fe
2O
3innhold i kalsiumaluminoferritt ( C
4AF ) i tabellen ovenfor forblir konstant på 44,7 masse % som vist i tabellen nedenfor.
Oksid | Masse % | Masse % | Masse % |
---|---|---|---|
Bulk Fe 2O 3 i klinker |
0,29 | 2,88 | 4,87 |
Al 2O 3 |
20.2 | 20.8 | 17.0 |
Fe 2O 3 |
24.5 | 23.9 | 27.7 |
Sum | 44.7 | 44.7 | 44.7 |
Atferd i sement
Kalsiumaluminoferritt ( C
4AF ) har liten effekt på sementens fysiske egenskaper. Ved hydrering danner den hydrogarnet (4 CaO · Al
2O
3· N H
2O ) og hydratisert jernoksyd gel . I prinsippet er dette en rask og energisk eksoterm reaksjon, men utfelling av et uoppløselig lag av hydrert jernoksid på kalsiumaluminoferritkrystalloverflaten danner en barriere for videre reaksjon. I tilfelle av Portland sement , etterfølgende langsom reaksjon med oppløste sulfat danner en AFM fase , som har ubetydelig styrke -giving egenskaper. Når det gjelder kalsiumaluminatsementer (CAC), er situasjonen mindre tydelig, men det er lite bidrag til tidlig styrke. Kalsiumaluminoferritt er også tilstede i kalsiumsulfoaluminat (CSA) sementer, og gir igjen ingen styrke.
Se også
De tre andre viktigste mineralfasene i Portland sementklinker er:
-
Alite , C.
3S , eller 3CaO · SiO
2 -
Belite , C.
2S , eller 2CaO · SiO
2 -
Tricalciumaluminat , C
3A , eller 3CaO · Al
2O
3