Aluminat de calciu

Aluminatul de calciu este adesea utilizat în betoane unde se dorește o dezvoltare rapidă a rezistenței și, de asemenea, în scopuri de rezistență la coroziune, abraziune și căldură.

Lianții speciali din acest material sunt fabricați pentru a fi utilizați în chimia construcțiilor, refractare și lucrări de construcții. Acesta prezintă o rezistență excelentă la coroziune (în special la atacul sulfaților), la abraziune și la temperaturi ridicate, oferind în același timp proprietăți de întărire rapidă.

Utilizări

Calciul este un ingredient integral în multe produse chimice industriale și pentru construcții, de la mortarul pentru construcții și producția de ciment până la fabricarea produselor chimice pentru construcții și a refractarelor. Calciul prezintă, de asemenea, proprietăți unice atunci când este utilizat ca liant specializat în aplicații specifice - rezistența la coroziune, abraziune și căldură, combinată cu timpii rapizi de întărire, fac din calciu un ingredient excepțional în multe privințe.

Cimenturile din aluminat de calciu dezvoltate special pentru a fi utilizate în aplicații cu ape reziduale sunt un exemplu de materiale de înaltă performanță utilizate de acest material. Astfel de aplicații necesită de obicei un beton care să poată rezista la generarea de acid (din cauza activității bacteriene) și la abraziune.

Cimenturile din aluminat de calciu pot fi fabricate folosind diferite tehnici de amestecare. O rețetă pentru prepararea amestecului de ciment de aluminat de calciu constă în amestecarea cimentului Portland, a zgurii, a materialului calcaros ușor și a aditivilor pentru utilizare timp de 24 de ore, producând o metodă de reparație economică cu capacități rapide de consolidare a rezistenței.

În plus, cimenturile specializate oferă și alte beneficii atunci când sunt aplicate în medii cu temperaturi ridicate, unde cimentul obișnuit s-ar degrada rapid. Conținutul lor de aluminat determină capacitatea lor de a rezista în astfel de medii; produsele care conțin cel puțin 40% alumină (Isidac40 sau Recipro50, de exemplu) s-au dovedit stabile până la temperaturi de 1450degC.

Cimentul Portland de tip V conține o concentrație scăzută de aluminat de calciu pentru a-i crește rezistența la atacul sulfaților, ceea ce îl face deosebit de util atunci când este aplicat ca material de acoperire a punților de pod supuse unui trafic intens sau condițiilor de încărcare.

Rețineți că cimenturile specializate trebuie să fie întărite în mod corespunzător pentru o performanță optimă, folosind diverse tehnici de întărire, cum ar fi pulverizarea de apă/pulverizare/apă stătătoare/spânză umedă. În plus, betonul trebuie turnat și nivelat la fel ca betonul din ciment Portland și vibrat mecanic timp de cel puțin 10 minute pentru a asigura o consolidare uniformă și o performanță satisfăcătoare.

Proprietăți

Proprietățile cimentului de aluminat de calciu variază foarte mult în funcție de nivelul conținutului de alumină. Produsele cu mai multă alumină prezintă adesea o rezistență mai mare la coroziune decât produsele care conțin mai puțină. Un conținut ridicat îmbunătățește, de asemenea, rezistența de retenție la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, orice adăugare suplimentară de alumină trebuie menținută la un minim absolut, deoarece cantitățile în exces pot afecta rapiditatea cu care se formează oxidul de calciu (CaO) în timpul proceselor de hidratare.

Aluminatul de calciu, cunoscut sub numele de aluminat de calciu, are o structură alcalină și, prin urmare, rezistă bine în fața acidității, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea ca garnituri de țevi și acoperiri în sistemele de ape reziduale. În plus, este adesea utilizat ca mortar de reparații în zonele expuse la medii acide, cum ar fi fermele de pui, fabricile de piele și alte situri industriale.

Aluminatul de calciu este disponibil în diferite forme, de la pulbere și granule până la forma de pulbere. American Elements are la dispoziție aluminat de calciu în aceste formate ca parte a gradelor sale standard pentru scopuri de producție, atunci când este cazul: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade, precum și USP/EPBP (European Pharmacopoeia/British Pharmacopoeia).

Producția de aluminat de calciu utilizează de obicei două procese principale de fabricație: sinterizarea și fuziunea. Aplicațiile pentru apele reziduale se bazează adesea pe cimenturi de aluminat de calciu care au fost fabricate prin intermediul celui din urmă proces; în care materiile prime sunt alimentate proporțional într-un cuptor înainte de a fi topite împreună pentru a forma clincherul care va fi ulterior măcinat în diferite niveluri de gradare a agregatelor.

Clinkerul este apoi combinat cu alte materii prime pentru a forma produse de beton pe bază de aluminat de calciu, cele mai populare fiind cele care conțin cel puțin 40 % conținut de alumină; produsele care conțin niveluri mai scăzute, cum ar fi 20 %, pot să nu ofere o rezistență la coroziune la fel de eficientă și rate de dezvoltare a rezistenței inițiale.

Aceste produse au un conținut ridicat de alumină care permite proceselor de hidratare a aluminatului de calciu să aibă loc rapid, astfel încât materialul poate fi utilizat rapid după ce a fost fabricat. Această caracteristică poate fi deosebit de utilă în aplicații precum amestecurile cu suspensie și formele prefabricate, unde creșterea rezistenței la timp poate fi esențială pentru succesul proiectului.

Aplicații

Cimenturile de aluminat de calciu sunt utilizate în mod obișnuit ca lianți speciali în aplicații care implică materiale refractare, chimia construcțiilor și construcții care necesită rezistență la coroziune, abraziune și căldură. De asemenea, pot fi amestecate cu formulări de beton pentru a obține timpi rapizi de priză și o dezvoltare timpurie a rezistenței.

Cimenturile sunt produse prin reacția la temperatură ridicată a unei combinații de calcar, bauxită sau var și alumină, în funcție de nivelul lor de puritate, pentru a forma clincher de aluminat de calciu, care este măcinat în pulbere fină înainte de a fi amestecat cu apă într-o reacție de hidratare extrem de rapidă care duce la o rezistență inițială puternică - rezistența finală fiind atinsă în 24 de ore de la amestecare.

Pe lângă faptul că oferă o rezistență timpurie rapidă, cimentul are o conductivitate termică foarte scăzută - ideal pentru mediile în care temperaturile pot crește în timp, cum ar fi cuptoarele de oțel sau alte procese la temperaturi ridicate.

Cimentul poate fi utilizat, de asemenea, ca material de căptușeală sau de reparație în infrastructurile de apă uzată, în special împotriva coroziunii sulfurilor biogene - o problemă din ce în ce mai frecventă pentru rețelele de canalizare. Conductele din fontă ductilă utilizate pentru transportul apelor reziduale și conductele din beton utilizate pentru rețelele de canalizare pot fi căptușite cu ciment pentru a îmbunătăți rezistența la abraziune și la coroziunea acidă și a sulfurilor biogene.

Aceste căptușeli pot fi aplicate pe conducte noi sau existente din fontă ductilă și beton, pe guri de vizitare și pe alte componente ale infrastructurii de apă uzată pentru o protecție durabilă și pe termen lung împotriva formării H2S ca urmare a descompunerii sulfurilor din efluenți de către bacteriile aerobe. De asemenea, protejează împotriva eventualelor reparații ale secțiunilor de conducte în care se formează H2S.

Bisley distribuie cimenturile de aluminat de calciu (CAC) Calucem, fabricate de acest al doilea mare producător mondial de aluminate de calciu topite și materiale refractare, pentru utilizare în diverse produse de construcții, inclusiv șape autonivelante, chituri de înaltă rezistență, soluții de căptușire a conductelor, mortare de reabilitare și mortare de reabilitare. Acestea pot fi utilizate singure sau ca parte a sistemelor binare sau ternare.

Producție

Producția de ciment din aluminat de calciu necesită topirea surselor de materii prime, cum ar fi bauxita calcinată și calcarul, la temperaturi ridicate într-un cuptor cu flacără rotativă, pentru a forma clincher care poate fi ulterior măcinat până la finețe înainte de a fi utilizat în diverse aplicații.

Două aplicații notabile care demonstrează acest lucru sunt căptușelile pentru conductele de canalizare, unde bacteriile generează acid sulfuric, și barajele hidraulice, unde rezistența la abraziune este esențială. Ambele aplicații demonstrează modul în care durabilitatea nu poate fi generalizată din punct de vedere al rezistenței, ci trebuie adaptată în mod specific la condițiile de utilizare.

Astfel de aplicații necesită ciment care să fie atât stabil, cât și controlat din punct de vedere reactiv, pentru care hidratarea diferitelor faze este esențială. În acest studiu, hidrații CA, CA2 și C12A7 au fost caracterizați prin SEM și difracție de raze X, folosind ciment comercial ca referință, înainte de efectuarea testelor de tracțiune prin despicare pe pastele obținute din aceștia.

Dimensiunea și forma particulelor de aluminat joacă un rol esențial în determinarea reactivității acestora cu compușii care conțin apă, după cum ilustrează micrografiile SEM din figura 1. Variația temperaturilor de tratament termic determină variații dramatice ale morfologiei acestora; diminuarea dimensiunilor particulelor cu creșterea suprafețelor crește capacitatea de hidratare a apei, în timp ce diminuarea simultană a dimensiunilor particulelor scade viteza de reacție cu alte substanțe de hidratare, cum ar fi fierul.

Cimenturile pe bază de aluminat de calciu oferă proprietăți mecanice superioare, precum și o bună rezistență la abraziune și la sulfat, ceea ce le face o opțiune atractivă atunci când sunt necesare astfel de caracteristici specifice în aplicații. În aceste aplicații, aluminatul este combinat cu cimentul Portland în diverse produse pentru chimia construcțiilor, cum ar fi adezivii pentru plăci, chiturile și șapele rapide, pentru a forma soluții pentru chimia construcțiilor. Construcțiile refractare utilizează aluminatul în combinație cu alte materiale refractare precum cenușa zburătoare, zgura și materialele calcaroase ușoare pentru a produce cimenturi stabile la temperaturi ridicate, cu proprietăți excelente de reactivitate, rezistență la abraziune și rezistență la sulfat. În plus, astfel de cimenturi sunt materiale excelente pentru reparații endodontice, deoarece acționează ca bariere chimice și mecanice împotriva microinfiltrărilor de bacterii în canalele endodontice.