Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 2.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 2. С. 170-183. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-2-170-183 В статье ( Odler et al., 1980) отмечено, что фаза C3A присутствовала только в клинкерах, содержащих малое количество CaF 2 и обожженных при более высоких температурах, в то время как в клинкерах, обожженных при более низких температурах и содержащих больше CaF2, эта фаза целита (C 3 A) была заменена на CnA 7 CaF2. Подчеркивается, что ионы фтора неравномерно распределены между целитовыми и силикатными фазами. В клинкерах, где присутствовала фаза CnA 7 CaF2, большинство фтора аккумулировалось в алюминатной фазе, в то время как в клинкерах без CnA 7 CaF 2 его было больше в силикатной фазе. В работе Йохансена В., Кристенсена Н. Х. описывается использование в качестве добавки чистого фторида кальция в количествах 0,5, 1 и 2 % в сырьевую муку. При этом сырьевые смеси обжигались при температуре 1 500° (Johansen et al., 1979). С добавлением 0,5 % CaF 2 в реагирующую систему скорость реакции клинкерообразования увеличивалась в 2,4 раза при температуре реакции 1 350 °C, и в 1,2 раза при 1 500 °C. Добавление 1 % CaF 2 увеличило скорость реакции в 2,8 раза при 1 350 °С и в 1,7 раза при 1 500 °C. Таким образом, присутствие в сырьевой муке до 2 % CaF 2 приводит к значительному увеличению скорости реакции при спекании при температуре 1 350 °C. Размеры кристаллов фазы алита C3S при обжиге также значительно увеличиваются. При рассмотрении кристаллов под микроскопом фаза алита в 5-10 раз крупнее, чем в образце без добавления фторида кальция (Johansen et al., 1979). Наиболее ярко это проявляется в реакционной зоне диффузионной пары, в которую добавляется 2 % CaF2. Кроме того, кристаллы имеют тенденцию к межзерновому спеканию. При этом существуют и противоположные результаты, показывающие уменьшение размеров кристаллов алита с повышением содержания фторида кальция, но объяснить рост кристаллов можно межзерновым спеканием (Odler et al., 1980). Применяемый в качестве минерализатора фторид кальция может быть использован не только в виде чистого вещества. Для тех же целей могут применяться и фторсодержащие отходы, формирующиеся на предприятиях по производству интегральных микросхем, полупроводников, гальванических пластин, солнечных батарей. Эти отходы содержат в виде примесей соединения хлора и тяжелых металлов, что может вызвать серьезное загрязнение окружающей среды, если не утилизировать их должным образом (Brar et al., 2010). Основными компонентами осадка являются оксид кальция (CaO, 34,59 %), фтор (F, 15,32 %), диоксид кремния (SiO2, 9,14 %) и оксид фосфора (V) (P 2 O5, 9,68 %), потери массы при прокаливании составили 15,83 % (из которых 9,67 % - органическое вещество). Удельная площадь поверхности - 8,96 м 2 /г. Содержание тяжелых металлов: никеля (Ni) - 137,92 ppm, меди (Cu) - 181,14 ppm, цинка (Zn) - 145,78 ppm (Da et al., 2021в). Для изучения влияния фторсодержащих осадков на цементный клинкер были приготовлены образцы сырьевой муки с добавлением осадка в количестве 1, 2, 3 и 5 %, которые спекались при температурах 1 350°, 1 400° и 1450° с обеспечением одинаковой скорости нагрева 5°/мин в течение 180 мин. Полученные клинкеры измельчали с природным гипсом до значений удельной поверхности по Блейну примерно 4 500 см 2 /г. Добавление фторсодержащего осадка заметно улучшает способность клинкера к обжигаемости и снижает содержание свободной извести (f-CaO). Содержание f-CaO с добавлением 2,0 % фторсодержащего осадка достигает 1,13 % (1 350 °C), 0,50 % (1 400 °C) и 0,26 % (1 450 °C). Также отмечено, что определенное добавление фторсодержащего шлама позволяет снизить эффективную температуру обжига клинкера на 100 ° (рис. 3). 4.0 3.5 3.0 9 О <+ч 1.0 0.5 0.0 0 1 2 3 4 5 Добавка фторсодержащего осадка, % Рис. 3. Содержание f-CaO в произведенном цементном клинкере (Da et al., 2021в) Fig. 3. The f-CaO content of produced cement clinker (Da et al., 2021 в) 173