Введение к работе
Актуальность проблемы. Кальцит - породообразующий минерал, широко используемый в промышленности в виде известняка и мела. Его вовлечение в промышленное использование, как правило, реализуется через термическую обработ-<у. По этим причинам нагрев и терморазложение кальцита явились предметом Зольшого количества исследований. В ходе их определены термодинамические па-эаметры и условия протекания реакции терморазложения, изучена кинетика разложения. Установлен также ряд тонких эффектов нагрева кальцита. К ним отно-:ятся раскалывание минерала при нагревании, обусловленное разными знаками коэффициентов термического расширения минерала по кристаллографическим зсям, и декрепитация - растрескивание, пыление и фонтанирование минерала, которую связывают с наличием в минерале газово-жидких включений. Однако оба эти эффекта не стали предметом детального изучения.
В термохимии разложения кальцита, кроме того, присутствует ряд неясных особенностей. К ним относятся часто наблюдаемые зависимости квазитермодина-чических параметров разложения от размеров кристаллов, условий их подготовки < опытам, наличия в них небольших количеств заведомо инертных веществ. Эти ївлєния определили общую направленность настоящей работы.
Работа выполнена в соответствии с планом госбюджетных НИР РХТУ им. Ц.И Менделеева и координационным планом Научного совета РАН (раздел М5.4.М) за 1998 - 2000 г.г. Она поддержана грантами за 1999 - 2000 г.г. фонда \Линобразования РФ (программа "Фундаментальные исследования в области химических технологий") и грантами фирмы Du Pont (США). Автор выражает благодарность спонсорам работы.
Цель работы. Комплексное изучение нагрева и терморазложения кальцита, іаправленное на выяснение причин возникновения и условий протекания отмененных выше эффектов и особенностей.
Научная новизна. 1. Установлен ряд ранее неизвестных экспериментальных фактов:
эндоэффект (450 - 500С) на линии ДТА дериватограмм, совпадающий температурным интервалом раскалывания кристаллов;
наличие в кальците пор (щелей) нанометрических размеров;
экстремальная зависимость потерь массы кальцитом при нагревании (2С 250С) от среднего размера фракций.
-
Предложено общее объяснение характера зависимости потерь массы кг сталлов при нагревании (20 - 250С), декрепитации (300 ± 40С), несовпадеп кажущегося (в условиях нежесткого тренинга) и теоретического значений энтш пий разложения, которое заключается в присутствии в кальците небольших кап честв структурной воды.
-
Предложена модель структуры кристалла природного кальцита, соглас которой он состоит из микрокристаллитов, средний линейный размер которых с ставляет 60 — 70 мкм, отделенных друг от друга щелевидными порами ширшк примерно 0,4 и 200 нм, заполненными жидкой фазой.
Практическая ценность. 1. Предложен метод определения содержал структурной воды в кальците, в котором сочетаются весовые и термохимическ измерения, причем последние выполняют функцию индикатора полноты ее удщ ния. Согласно предложенному методу, общее содержание структурной воды кальците Дальнегорского месторождения и в исландском шпате составляет 1,2 1,3 масс %; содержание воды в щелях - 0,25 - 0,45 масс. %.
2. Полученные данные могут быть использованы для определения размер частиц карбонатных пород, используемых при сухой очистке газов от диоксида і ры, и в технологических расчетах процессов обжига для корректировки матер ального и теплового балансов на наличие в породе структурной воды.
Апробация работы. Основные результаты доложены на 8-й международн конференции "Теория и практика адсорбционных процессов" (Москва, 1996) и двух международных конференциях молодых ученых по химии и химической ті нологии "МКХТ" (Москва, 1995,1996,1999)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 127 страницах, содержит 48 рисунков, 16 таблиц, библиографию из 146 источников.
