УДК 666.94.015.427 Образование гидроферритов кальция
ГРНТИ 61.35 Технология производства силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
ОКСО 18.02.05 Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий
ББК 303 Сырье. Материалы. Материаловедение
ТБК 5017 Материаловедение
В статье рассматривается процесс возгонки фторсодержащих соединений, образующихся в процессе обжига сырьевой смеси с добавлением фторида кальция. Приводятся результаты химического анализа продуктов обжига сырьевой смеси без использования добавок и с вводом CaF2 в количестве 1% и 5% ионов фтора. Результаты рент-генофазового анализа полученных клинкеров свидетельствуют о формировании основных клинкерных минералов во всех образцах. Карты распределения ионов фтора в клинкере, полученные с помощью растровой электронной мик-роскопии, позволили рассмотреть кристаллизацию клинкера и определить места кристаллизации фторсодержа-щих соединений. Подробно рассмотрен и определен температурный интервал процесса возгонки фтора при обжиге клинкера с помощью комплексного термического анализа, совмещенного с масс-спектрометром, демонстрирующего процесс улетучивания фтора из продукта обжига с одновременной потерей массы. Подтверждено присутствие ионов фтора в синтезированных клинкерах, в том числе и в виде CaF2, не вступившего в реакции образования клин-керных минералов, а также его возгонка в процессе обжига и охлаждения клинкера.
минерализатор, фторид кальция, возгонка фтора, обжиг клинкера, распределение фтор-ионов
1. Dominguez O., Torres-Castillo A., Flores-Velez L.M., Torres R. Characterization using thermomechanical and differential thermal analy-sis of the sinterization of Portland clinker doped with CaF2. Materials Characterization. – 2010. Vol. 61. – Pp. 459-466. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matchar.2010.02.002.
2. Tobon J., Diaz-Burbano M., Restrepo O. Relacion optima de los mineralizadores fluorite/yeso en la clinkerizacion del ce-ment Portland. Materiales de Construccion. – 2016. Vol. 66(322):e086. DOI:https://doi.org/10.3989/mc.2016.05515.
3. Madlool N.A., Saidur R., Rahim N.A., Islama M.R., Hossian M.S. An exergy analysis for cement industries: An overview Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2012. Vol. 16. – Pp. 921-932. DOI:https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.09.013.
4. Куликов Б.П., Николаев М.Д., Кузнецов С.В., Баринов В.В., Пыркова И.В. Получение клинкера с использованием минерализатора на основе фторсодержащих отходов // Цемент и его применение. – 2010. №2.
5. Осокин А.П., Кривобородов Ю.Р., Потапова Е.Н. Моди-фицированный портландцемент. – М.: Стройиздат, 1993. – 328 с.
6. Dahhou M., El Hamidi A., El Moussaouiti M., Azeem Ar-shad M. Synthesis and characterization of belite clinker by sustainable utilization of alumina sludge and natural fluorite (CaF2). Materialia. – 2021. Vol. 20. 101204. DOI:https://doi.org/10.1016/j.mtla.2021.101204.
7. Bouregba A., Diouri A., Elghattas B., Boukhari A., Guedira T. Influence of Fluorine on Clinker burnability and mechani-cal properties of CPA Moroccan cement. MATEC Web of Con-ferences. – 2018. Vol. 149:01075. DOI:https://doi.org/10.1051/matecconf/201814901075.
8. Kulikov B.P., Vasyunina N., Dubova I.V., Samoylo A.S., Balanev R.O., Kutovaya A.S. Portland Сement Сlinker Pro-duction Using Syn-thetic Fluorite and Graphitic Carbon Based Additives. Ecology and Industry of Russia. – 2023. Vol. 27(10). – Pp. 42-47. DOI:https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-10-42-47.
9. Xie L., Deng M., Tang J., Liu K. The effect of fluorapatite in limestones on the mineral compositions of Portland cement clinkers. Con-struction and Building Materials. – 2021. Vol. 273. 122042. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122042.
10. Da Yo., He T., Shi Ch., Wang M., Feng Yu. Potential of preparing cement clinker by adding the fluorine-containing sludge into raw meal. Journal of Hazardous Materials. – 2021. Vol. 403. 123692. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123692.
11. Boughanmi S., Labidi I., Megriche A., El Maaoui M., Nonat A. Natural fluorapatite as a raw material for Portland clinker. Cement and Concrete Research. – 2018. Vol. 105. – Pp. 72-80. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.01.006.
12. Helmy I.M. Utilization of some waste products as a miner-alizers in the formation of Portland cement clinker. Industrial Ceramics. – 2003. Vol. 23(1). – Pp. 41-45.
13. Novosyolov A., Ershova Y., Novoselova I., Vasina, Y. Efficiency of using a techno-genic product of electrolytic aluminum production as a mineralizer in the burning of ce-ment clinker. Digital Technologies in Construction Engineer-ing. – 2022. Vol. 173. – Pp. 251–257. DOIhttps://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_32
14. Akin Altun I. Effect of CaF2 and MgO on sintering of ce-ment clinker. Cement and Concrete Research. – 1999. Vol. 29. – Pp. 1847-1850. DOI:https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00151-9.
15. Da Yo., He T., Shia Ch., Lina Yi.,. Feng Yu. Revealing the co-doping effects of fluorine and copper on the formation and hydration of cement clinker. Construction and Building Mate-rials. – 2022. Vol. 335. 127516. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127516.
16. Kwon W., Kim Yo., Lee Yo., Kim S., Ha S. Effects of Pair-Mineralizer on Burnability of Clinker and Formation of Min-eral. Materials Science Forum - MATER SCI FORUM. – 2009. Vol. 620-622. – Pp. 209-212. DOI:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.620-622.209.
17. Emanuelson A., Landa-Cánovas A., Hansen St. A compar-ative study of ordinary and mineralised Portland cement clinker from two different production units Part II: Character-istics of the calcium silicates. Cement and Concrete Research. – 2003. Vol. 33. – Pp. 1623-1630. DOI:https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00114-5.
18. Черкасов А.В., Мишин Д.А., Перескок С.А. Использова-ние плавикового шпата для увеличения производительно-сти цементной вращающейся печи // Технологии бетонов – 2014, - №7 - C. 24–25.
19. Бахарев М. В., Москаленко А. Н. Искусственный плави-ковый шпат и его применение в цементной промышленно-сти // Цемент и его применение – 2016, - №2 - С. 50–53.
20. Wang M., Li X., He W., Li J., Zhu Ya., Liao Yu-L., Yang Ji., Yang X. Distribution, health risk assessment, and anthro-pogenic sources of fluoride in farmland soils in phosphate industrial area, southwest China. Environmental Pollution. – 2019. Vol. 249. – Pp. 423-433. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.03.044.
21. Wu Sh., Wang Ya., Iqbal M., Mehmood Kh., Li Y., Tang Zh., Zhang H. Challenges of fluoride pollution in environ-ment: Mechanisms and pathological significance of toxicity - A review. Environ Pollut. – 2022. Vol. 1(304). 119241. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119241.
22. Волконский Б.В., Коновалов П.Ф., Макашев С.Д. Мине-рализаторы в цементной промышленности. Москва: Стройиздат, 1964. 200 с.
