Chimia clincherului silicatic

ARGUMENT

Chimia silicatilor imbratiseaza acel domeniu din chimia anorganica,avind ca obiect studiul fenomenelor chimice si fizice la silicati in general.Silicatii se intilnesc ca :

- silicati naturali care alcatuiesc litosfera pamintului; studiul lor formeaza obiectul mineralogiei si petrografiei;

- silicati tehnici,care sint materiale fabricate industrial; fabricarea lor formeaza obiectul de studiu al:

Tehnologiei cimentului

Tehnologiei ceramicii

Tehnologiei refractarelor

Tehnologiei sticlei

Tehnologiei zgurilor metalurgice etc.

Atit silicatii naturali, cit si cei tehnici sunt utilizati in practica. drept materiale de constructie. Ohimia silicatilor aplicata la silicatii tehnici constituie bazele fizico-chimismului proceselor tehnologice de fabricatie a cimentului, a materialelor ceramice, a refraetarelor, a sticlei si in general a materialelor de constructie.

Ca ramura a chimiei anorganice, chimia silicatilor a luat fiinta si s-a dezvoltat printre cele mai recente ramuri ale chimiei anorganice. La inceput, chimia anorganica a abordat studiul celor mai simple fenomene si anume : reactiile chimice care se petrec in mediu apos intre gaze si lichide, sau intre gaze si gaze, reactii care necesita aparatura simpla de laborator si temperaturi nu prea ridicate, obtinute de cele mai multe ori cu ajutorul flacarii de gaz.

Chimia silicatilor studiaza reactii care se petrec intre compusi in stare solida, compusi inerti la temperatura ordinara si, care pentru a fi adusi in stare de a reactiona, trebuie incalziti la temperaturi inalte,uneori in stare de topitura. Sintezele si reactii1e in chimia silicatior necesita o aparatura greoaie si costisitoare: cuptoare pentru temperaturi inalte (1 000-2 000º0), vase de platina si iridiu pentru reactii, aparate pentru masuratori de constante la temperaturi inalte,aparaturi dintre cele mai complicate pentru identificarea constituienti1or etc.

In mod analog, proprietatile fizice si chimice ale unui silicat ethnic sunt functie de natura constituientilor minerali si de proportie a acestora. Anumite proprietati ale unui produs fabricat sunt datorite unui anume “constituient valoros” si cu cat acesta este in cantitate mai mare, cu atat calitatea produsului fabricat este mai buna. Astfel in cazul potelanului, mulitul este consituientul care da rezistenta mecanica si stabilitatea termica si cu cat el este in cantitate mai mare, portelanul este de calitate mai buna. De asemenea, prezenta altor constituienti este daunatoare, ceea ce impune ca intr-un produs de calitate, cantitatea de “constituient daunator” sa fie cat mai mica. Asa, de exemplu, la portelan cristobalitul este constituientul daunator, facandu-l sfaramicios si casant la variatile de temperatura.

Cunoasterea constituientilor mineralogici ai silicatilor tehnici formeaza unul din obiectele chimiei silicatilor. Problema identificarii constituientilor minerali atat calitativ cat si cantitativ este dificila, dar de importanta primordiala in analiza si interpretarea fenomenelor si rezultatelor obtinute in procesele tehnologice.

Cunoasterea sintezelor, adica a reactiilor dictate de echilibrele si tratamentele termice constituie al doilea obiectiv important al chimiei silicatilor. Astfel, din studiul reactiilor la ardere, va rezulta alcatuirea dozajelor de materii prime, precum si alegerea tratamentului termic, pentru a favoriza formarea in proportie cat mai mare a constituientilor valorosi si a evita formarea constituientilor daunatori. Alcatuirea rationala a dozajelor de materii prime ale mesei care se fabrica, cat si procesul rational de conducere a tratamentului termic, vor trebui sa fie bine lamurite.

Cunoasterea proprietatilor silicatilor si in special corelatia intre constituientii mineralogici si proprietatile materialelor fabricate, este al treilea obiectiv important al chimiei silicatilor, care da indicatii asupra aportului fiecarui constituient la insusirile si calitatile tehnice ale produsului fabricat.

Silicatii se pot prezenta atat in natura cat si in masele tehnice, in una din urmatoarele stari structurale:

- structuri cristaline la constituientii mineralogici cristalini;

- structuri cvasicristaline la sticle si topituri de silicati;

- structuri coloidale.

CAPITOLUL I

CHIMIA CLINCHERULUI SILICATIC

1.1 MATERII PRIME PRINCIPALE

Clincherul de ciment silicatic este un produs obtinut prin arderea unui amestec de materii prime calcaroase si argiloase pana la topirea lui partiala, adica pana la vitrificare. Vitrificarea este procesul cel mai important la obtinerea clincherului, deoarece el desavarseste formarea constituientilor mineralogici ce alcatuiesc clincherul. Acest proces are loc in jurul temperaturii de 1450 °C.

Materialul calcaros folosit in procesul tehnologic de fabricatie al clincherului silicatic, respectiv al cimentului, trebuie sa contina minimum 80% CaCO3, un procent mic de MgO(4-5%) si cuart (3-5%), componenti daunatori calitatii cimentului.

Rocile calcaroase folosite la fabricarea clincherului silicatic sunt calcarele si cretele armorfe. Calcarele cristaline nu sunt folosite, deoarece sunt foarte dure si se decarbonateaca greu in timpul procesului de ardere, necesitand un consum mare de combustibil.

Materialul argilos are drept constituent principal caolinitul Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O; el trebuie sa indeplineasca anumite conditii de puritate, deoarece raportul in care se gasesc oxizii acizi din argile (SiO2, Al2O3, Fe2O3) este hotarator pentru compozitia chimica a clincherului. In afara de componentii daunatori mentionati mai sus, argilele mai pot contine si alcalii (Na2O si K2O), care peste o anumita limita (2%) influenteaza negativ, atat calitatea cimentului, cat si procesul de ardere.

De cele mai multe ori compozitita chimica a amestecului de materii prime nu corespunde cu aceea a clincherului ce trebuie obtinut.In acest caz se foloseste asa-numitele materiale de corectie,care pot fi silicioase(diatomit,trass)pentru ridicarea continutului de SiO2,aluminoase(bauxita)pentru ridicarea continutului de Al2O3,si feruginoase(minereuri de fier,cenusa de pirita)pentru imbogatirea continutului de Fe2O3