ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
Ранее упоминалось, что традиционным видом алюмосиликатного сырья являются породы осадочного происхождения, сложенные преимущественно глинистыми минералами (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др.) — водными алюмосиликатами с широким диапазоном колебаний состава в зависимости от вида и количества как основного глинистого минерала, так и примесных компоненов. Пригодность глин для цементного производства в зависимости от их минералогии представлена в табл. 1.6. Так как состав глинистых минералов весьма изменчив и температура их диссоциации также довольно широко колеблется, невозможна какая-либо устойчивая взаимосвязь между формой глинистых минералов и их высокотемпературной реакционной способностью с СаCO3.
Согласно Р. Букки [17], глинистый компонент с атомным отношением Si : (Al, Fe), равным или немного ниже 2 (с кремнеземным модулем около 2,3) может дать более активную сырьевую муку, чем глина, имеющая отношение SiO2 : (Al, Fe) с кремнеземным модулем около 1,2, т. е. обогащенные кремнеземом глины меиее активны. Обобщенные сведения о реакционной способности основных глинистых минералов и сопутствующих им пород приведены в [18]. В целом характеристика глии как цемеитного сырья широко освещена в специальной литературе, поэтому мы остановимся поцробиее лишь иа изучении температурного интервала плавления этих пород (такой анализ полезен для сравнения традиционно используемых глин с новыми видами сырья, особенно не подверженными термической диссоциации или деструкции и образующими при нагревании цементной сырьевой смеси «независимый» расплав).
Для производства портландцементного клинкера наиболее пригодны мергелистые (спондиловые) глины, каолины, пестрые и бурые глины, а также глины третичных, неогеновых, пермских, юрских и каменноугольных отложений (табл. 1.7). Построением сечений элементарных тетраэдров плоскостями, соответствующими содержанию А 1,0, в каждой из изучаемых пород, по данным химического состава (табл. 1.8) установлено распределение фигуративных точек составов этих глин по элементарным тетраэдрам системы SiO2 — АL2O3 — СаО — MgO (рис. 1.9).
Из данных рис. 1.9 и табл. 1.8 следует, что фигуративные точки составов глин располагаются в четырех элементарных тетраэдрах: CS — CAS2 — CMS2 — S; CAS* — CMS2 — MS — S; CAS2 — M2A2S5 — MS — S. Это свидетельствует о значительной химико-минералогической неоднородности глинистых пород.
Для приведенных в табл. 1.7 и дополнительно изученных 34 составов глин температура начала плавления составляет (табл. 1.5) 1135 ° С для 13 составов, 1150 ± 10 °С — для 5 составов, 1200 °С — для 9 составов и 1300 °С — для 15 составов [4].
Температура окончания процесса плавления также значительно меняется в зависимости от состава глины. Для составов, содержащих 15 % Аl2O3, температура окончания плавления 1280— 1400 °С, для составов с 20 % Аl2О3, повышается до 1400— 1500 °С (рис. 1.10), а при 25 % Al2O3 — составляет 1400—1650 °С |11]. Составы, содержащие промежуточное количество Аl2O3, характеризуются, соответственно, и промежуточными значениями температур окончания плавления. В значительной мере температура окончания плавления определяется наличием глинозема в породе и повышается на 100—250 °С с ростом его количества на 5 %. При постоянной концентрации Аl2O3 температура понижается при уменьшении SiO2 и росте СаО в материале. Особенностями поведения глин при нагревании и объясняется механизм минералообразования в сырьевых смесях традиционного состава: активное протекание реакций в твердой фазе за счет взаимодеиствия продуктов диссоциации карбонатов и глинистых минералов; появление жидкой фазы на заключительных стадиях обжига за счет плавления не исходного компонента, а клинкерной эвтектики.