СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХКАЛЬЦИЕВОГО СИЛИКАТА
METHOD OF BELIT RECEIVING

2
4
Заявляемое изобретение относится к способам получения силикатных материалов, в частности CaSiO в β-форме, входящего в состав белитового портландцементного клинкера и глиноземсодержащего спека, и может быть использовано в промышленности строительных материалов и цветной металлургии.
Известен способ получения двухкальциевого силиката в β-форме, описанный в патенте СССР № 313345, С01В 33/24, "Способ получения дикальцийсиликата", Джонатан К.Л., 1971, путем смешения известкового материала, например извести, с кремнеземсодержащим материалом, например кремнеземом, с последующим обжигом смеси, при этом известь к кремнезему берут в соотношении 1,6-2,4/1.
Недостатком этого способа является необходимость ведения процесса в присутствии минерализаторов, фторидов щелочных или щелочноземельных металлов и стабилизаторов, оксидов или солей фосфора.
2
4
2
2
3
2
4
2
4
Наиболее близким по сущности к заявляемому изобретению является способ получения саморассыпающегося продукта, описанный в патенте US 3770469 на изобретение "Process for preparating self-disintegrating products containing dicalcium silicate", авторов Laszlo Kapolyi, Ferenc Lazar и других, 1973, который принят за прототип. В данном изобретении для образования β-формы CaSiO спек, полученный путем смешения и спекания при температуре 1250-1420°С материала, содержащего не менее 10% SiO и не менее 2,5% AlО, известняка и небольшого количества восстановителей, резко охлаждают от температуры спекания до температуры 675-705°С и далее выдерживают при этой температуре до тех пор, пока двухкальциевый силикат полностью не преобразуется в β-CaSiO. Эта модификация, будучи охлаждена далее до комнатной температуры, переходит в γ-CaSiO, при этом преобразовании происходит саморассыпание материала.
2
4
Недостатком этого способа получения β-CaSiO является необходимость выдерживания материала в диапазоне высоких температур 675-705°С.
2
4
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение температуры образования β-CaSiO за счет применения специального режима охлаждения.
2
4
Указанная задача решается за счет того, что материал, содержащий в основе двухкальциевый силикат, резко охлаждают от температуры спекания до температуры 201-216°С и выдерживают в данном температурном интервале в течение времени, необходимого для образования максимального количества β-CaSiO.
2
4
2
4
Известно существование пяти полиморфных форм двухкальциевого силиката. Каждая форма имеет свою температуру образования и стабилизации и кристаллизуется в разных пространственных группах симметрии, β-CaSiO стабильно существует только в определенном интервале температур, 675-705°С по аналогу. Каждая полиморфная форма двухкальциевого силиката характеризуется собственной частотой колебаний атомов кристаллической решетки. Частота колебаний прямопропорциональна температуре нагрева кристалла. При совпадении частоты вынужденных колебаний кристаллической решетки с собственными колебаниями решетки наступает резонанс, который инициирует фазовый переход а'→β. Лабораторные исследования установили наличие двух максимумов по содержанию β-CaSiO в интервале температур 690-125°С, таблица.
Температура отжига, °С продолжительность отжига 30 мин
Содержание β-Ca<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>, %
690
42
425
27
325
28
215
37
125
27
1
2
1
1
Первый максимум приходится на температурный интервал 675-705°С (948-978 К), соответствующий первой частоте резонанса - f, второй максимум приходится на температурный интервал 948/2=474 К, 978/2=489 К или 201-216°С, соответствующий второй субгармонике резонанса - f=f/2, где f- первая частота резонанса.
2
4
2
4
При резком охлаждении спека от температуры спекания 1250-1420°С до 201-216°С преобразование а'→β не успевает произойти в интервале температур 675-705°С, и формирование β-CaSiO начинается в температурном интервале 201-216°С, и при некотором времени выдерживания материала в данном температурном интервале формирование β-СаSiO заканчивается.
2
4
2
4
Таким образом, предложенный способ получения β-CaSiO позволяет снизить температуру образования β-CaSiO с 675-705°С до 201-216°С.