Гидратационные свойства мервинита, диопсида, родонита и сфена

В литературе до настоящего времени отсутствуют сведения, характеризующие гидратационные и вяжущие свойства мервинита — ЗСаО - MgO • 2Si02, диопсида — СаО MgO 2Si02, родонита— МпО Si02 и сфена (титанита) — СаО Si02 - Т2.

Мервинит входит в состав феррохромовых основных мартеновских и доменных шлаков, диопсид характерен для кислых доменных шлаков, родонит—для кислых мартеновских, а сфен — для шлаков от выплавки титана. Эти минералы являются также составляющими стеклокристаллических материалов, полученных на основе шлаковых расплавов (шлакоситаллов), шлаково о литья и шлаковой пемзы.

В зависимости от режима охлаждения шлаковых расплавов наряду с кристаллизацией этих минералов не исключена возможность возникновения микронеоднородностей, состоящих из стеклофазы и по химическому составу отвечающих или находящихся близко к тем же минералам.

Гидратационные свойства этих минералов и стекол представляют практический интерес как с точки зрения получения вяжущих, так и для оценки устойчивости к воде стеклокристаллических шлаковых материалов.


Твердевшие в различных условиях образцы без песка анализировались дериватографическим и рентгеновским методами.

Дериватограмма гидратированного в воде в течение года кристаллического мервинита имеет на кривой ДТА широкий экзотермический эффект в интервале 185—580СС, указывающий на наличие в гидратированном минерале большого количества новообразований, кристаллизующихся при нагревании.

Электронно-микроскопическое наблюдение показало, что поверхность зерен мервинита прорастает новообразованиями, характерными для гидросиликата кальция (с возможным включением магния). На указанный экзотермический эффект накладывается эндотермический при 440С. отвечающий выделению воды в количестве 4,5%. входящей в состав гидросиликата кальция.

Наличие эндотермического эффекта при 802°С, характерного для разложения карбоната кальция, показывает, что гидратация кристаллического мервинита в условиях нормальных температур сопровождается выделением гидрата окиси кальция, карбонизирующегося со временем.

Рентгеновский анализ, проведенный в идентичных условиях, показывает резкое снижение интенсивности линий гидратированного минерала но сравнению с исходным. Особенно это заметно для мервинита, подвергнутого автоклавной обработке. Объяснением этому, по-видимому, следует считать возникновение на поверхности зерен мервинита гелеобразной пленки, частично обусловливающей поглощение рентгеновских лучей.

Мервинит с добавкой 3% СаО, гидратированный в течение года, имеет на кривой ДТА экзотермический эффект в диапазоне тех же температур, что и чистый гидратированный мервинит. Однако площадь этого эффекта несколько меньше, что обусловлено наличием в составе продуктов гидратации меньшего количества гелеобразной массы.

Совместная добавка окиси кальция и гипса, судя по дериватограмме. не изменяет состава продуктов гидратации. Электронно-микроскопический анализ мервинита, гидратированного при 95°С в насыщенном растворе окиси кальция, показывает наличие в продуктах гидратации веерообразных кристаллов размером до 1 лис, относимых по форме к гидросиликатам кальция волокнистого типа.

Характерно, что при введении в мервинит добавки СаО в количестве 3% прочностные характеристики образцов, твердевших в воздушно-влажных условиях в течение полугода (см. таблицу), значительно ниже, чем у образцов без добавки.

Тепловыделение при кристаллизации гелеобразной массы настолько велико, что эндотермический эффект, характеризующий ее дегидратацию, полностью остается скрытым. Второй эффект при 670°С, сопровождаемый увеличением веса, отвечает окислению дегидратированного родонитового стекла

Кристаллический родонит, окисляясь, превращается в стратонеит , что согласуется с нашими данными термического анализа гидратированного кристаллического родонита. Процесс перехода сопровождается экзотермическим эффектом, начинающимся при 780СС, увеличение веса образца за счет его окисления достигает 1,8%.

Аналогичный процесс окисления при нагревании отмечается у стекла состава родонита. Третий экзотермический эффект на кривой ДТА стекла состава родонита отвечает его кристаллизации, что совпадает с концом окисления и прекращением увеличения веса.