Силикат кальция
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Силикат кальция | |
| Систематическое название ИЮПАК
Дикальцийсиликат | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.014.282 |
| Номер ЕС |
|
| номер Е | Е552 (регуляторы кислотности,...) |
| КЕГГ | |
| МеШ | Кальций+силикат |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Са 2 О 4 Да | |
| Молярная масса | 172.237 g·mol −1 |
| Появление | Белые кристаллы |
| Плотность | 2,9 г/см 3 (твердый) [ 1 ] |
| Температура плавления | 2,130 [ 2 ] ° C (3870 ° F; 2400 К) |
| 0,01% (20 °С) [ 1 ] | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
84 Дж/(моль К) [ 3 ] |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1630 кДж/моль [ 3 ] |
| Фармакология | |
| A02AC02 ( ВОЗ ) | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Раздражающий |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Непригодный |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
ПЭЛ (допустимо)
|
СВВ 15 мг/м 3 (всего) TWA 5 мг/м 3 (соответственно) [ 1 ] |
РЕЛ (рекомендуется)
|
СВВ 10 мг/м 3 (всего) TWA 5 мг/м 3 (соответственно) [ 1 ] |
IDLH (Непосредственная опасность)
|
без даты [ 1 ] |
| Паспорт безопасности (SDS) | [ 4 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Силикат кальция может относиться к нескольким силикатам кальция, включая:
- 2CaO·SiO 2 , ларнит (Ca 2 SiO 4 )
- 3CaO·SiO 2 , алит или (Ca 3 SiO 5 )
- 3CaO 2SiO 2 , (Ca 3 Si 2 O 7 )
- CaO·SiO 2 , волластонит (CaSiO 3 ).
В этой статье основное внимание уделяется Ca 2 SiO 4 , также известному как ортосиликат кальция . Его также называют сокращенным торговым названием Cal-Sil или Calsil. Все силикаты кальция представляют собой белые сыпучие порошки. Они являются компонентами важных конструкционных материалов, поскольку они прочны, дешевы и нетоксичны.
Производство и возникновение
[ редактировать ]Силикаты кальция получают путем обработки оксида кальция и кремнезема в различных соотношениях. Их образование имеет отношение к портландцементу . [ 5 ]
Силикат кальция является побочным продуктом процесса Пиджена , основного пути получения металлического магния . В процессе преобразуется смесь оксидов магния и кальция, что представлено следующим упрощенным уравнением: [ 6 ]
- MgO·CaO +Si → 2 Mg + Ca 2 SiO 4
Оксид кальция соединяется с кремнием в качестве поглотителя кислорода, образуя очень стабильный силикат кальция и выделяя летучий (при высоких температурах) металлический магний.
В результате карбонатно-силикатного цикла карбонатные породы превращаются в силикатные породы в результате метаморфизма и вулканизма , а силикатные породы превращаются в карбонаты в результате выветривания и седиментации . [ 7 ] [ 8 ]
При производстве серной кислоты из безводного сульфата кальция образуются силикаты кальция. [ 9 ] При смешивании со сланцем или мергелем и обжиге при 1400 °C сульфат высвобождает газообразный диоксид серы , предшественник серной кислоты . Полученный силикат кальция используется в производстве цементного клинкера . [ 10 ]
- 2 CaSO 4 + 2 SiO 2 + C → 2 CaSiO 3 + 2 SO 2 + CO 2
Структура
[ редактировать ]
Как подтверждено методом рентгеновской кристаллографии , силикат кальция представляет собой плотное твердое вещество, состоящее из тетраэдрического ортосиликата (SiO 4 4- ) единицы, связанные с Ca 2+ через Si-O-Ca мосты. Есть два сайта кальция. Один семикоординатный, другой восьмикоординатный. [ 11 ]
Использовать
[ редактировать ]В составе цемента
[ редактировать ]Силикаты кальция являются основными ингредиентами портландцемента . [ 12 ]
| Клинкер | CCN | Масса | Минерал |
|---|---|---|---|
| Силикат трикальция (CaO) 3 · SiO 2 | С 3 С | 25–50% | вентилятор |
| Дикальцийсиликат (данная статья) (CaO) 2 · SiO 2 | С 2 С | 20–45% | белит]] |
| Трикальцийалюминат (CaO) 3 · Al 2 O 3 | С 3 А | 5–12% | |
| Алюмоферрит тетракальция (CaO) 4 · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 | С 4 АФ | 6–12% | |
| CaSO 4 · 2 H 2 O | CS̅H 2 | 2–10% | гипс |
Высокотемпературная изоляция
[ редактировать ]
Силикат кальция обычно используется в качестве безопасной альтернативы асбесту для высокотемпературных изоляционных материалов. Изоляция трубопроводов и оборудования промышленного класса часто изготавливается из силиката кальция. Его изготовление является обычной частью учебной программы для учеников, занимающихся изоляцией . Силикат кальция конкурирует в этих сферах с минеральной ватой и запатентованными твердыми изоляционными материалами, такими как смесь перлита и вермикулит, связанный с силикатом натрия . Хотя он широко считается заменителем асбеста, на ранних этапах использования силиката кальция для изоляции все еще использовались асбестовые волокна.
Пассивная противопожарная защита
[ редактировать ]
Он используется в пассивной противопожарной защите и огнезащите в качестве силикатного кирпича или черепицы. Это один из самых успешных материалов для противопожарной защиты в Европе, поскольку он соответствует нормам и правилам пожарной безопасности коммерческих и жилых зданий. Там, где жители Северной Америки используют распыляемые огнезащитные штукатурки , европейцы чаще используют облицовку из силиката кальция. [ почему? ] Высококачественные кальциево-силикатные плиты сохраняют свою превосходную стабильность размеров даже во влажных условиях и могут быть установлены на ранней стадии строительной программы, до того, как будут завершены мокрые работы и здание станет водонепроницаемым. Для некачественной продукции силиконом, производители могут использовать листы, обработанные чтобы снизить потенциальный вред от высокой влажности или общего присутствия воды . Производители и установщики силиката кальция в пассивной противопожарной защите часто также устанавливают противопожарные заслонки . [ нужна ссылка ]
Хотя наилучшей возможной классификацией реакции на пожар являются A1 (применение в строительстве) и A1Fl (применение для полов) соответственно, оба из которых означают «негорючий» согласно EN 13501-1: 2007, согласно классификации нотифицированной лаборатории в Европе, некоторые Кальций-силикатные плиты имеют только класс пожарной безопасности А2 (ограниченная горючесть) или даже более низкую классификацию (или отсутствие классификации), если они вообще проходят испытания. [ нужна ссылка ]
Восстановление кислотных дренажных систем шахт
[ редактировать ]Силикат кальция, также известный как шлак , производится при расплавленного железа производстве из железной руды , диоксида кремния и карбоната кальция в доменной печи . Когда этот материал перерабатывается в высокоочищенный, повторно используемый заполнитель силиката кальция, он используется при восстановлении кислых шахтных дренажей (AMD) на активных и пассивных участках шахт. [ 13 ] Силикат кальция нейтрализует активную кислотность в системах AMD, удаляя свободные ионы водорода из основного раствора, тем самым повышая pH . Поскольку его силикат-анион захватывает H + ионы (повышая pH), он образует монокремниевую кислоту (H 4 SiO 4 ), нейтральное растворенное вещество. Монокремниевая кислота остается в основном растворе и играет другие важные роли в коррекции неблагоприятного воздействия кислых условий. В отличие от известняка (популярного материала для восстановления), [ 14 ] Силикат кальция эффективно осаждает тяжелые металлы и не образует брони, продлевая свою эффективность в системах AMD. [ 13 ] [ 15 ]
Как продукт герметиков
[ редактировать ]Он используется в качестве герметика на дорогах или на скорлупе свежих яиц : когда силикат натрия наносится в качестве герметика на затвердевший бетон или яичную скорлупу, он химически реагирует с гидроксидом или карбонатом кальция с образованием гидрата силиката кальция, закрывая микропоры относительно непроницаемый материал. [ 16 ] [ 17 ]
Сельское хозяйство
[ редактировать ]Силикат кальция часто используется в сельском хозяйстве как доступный для растений источник кремния. Он «широко применяется к отбросам Эверглейдс и связанным с ними пескам, засаженным сахарным тростником и рисом». [ 18 ]
Другой
[ редактировать ]Силикат кальция используется в качестве средства против слеживания при приготовлении пищи, включая поваренную соль. [ 19 ] и как антацид . Он одобрен органами ФАО и ВОЗ Организации Объединенных Наций как безопасная пищевая добавка в самых разных продуктах. [ 20 ] Он имеет E номер E552 .
См. также
[ редактировать ]
- Алит – химическое соединение.
- Яффеит – соросиликатный минерал.
- Штукатурка – широкий ассортимент строительных и скульптурных материалов.
- Перлит – аморфное вулканическое стекло.
- Вермикулит - водный слоистый силикатный минерал, который значительно расширяется при нагревании.
- Кирпич # Кальций-силикатный кирпич - блок или отдельная единица керамического материала, используемого в каменной кладке.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0094» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Р.Б. Хейманн, Классическая и продвинутая керамика: от основ к применению , Wiley, 2010 г. ISBN 352763018X
- ^ Jump up to: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А21. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ «Библиотека листов ПБ» . Материалы БНЗ. Архивировано из оригинала 4 марта 2012 г. Проверено 19 июля 2017 г.
- ^ HFW Тейлор, Химия цемента , Academic Press, 1990, ISBN 0-12-683900-X , с. 33–34.
- ^ Амундсен, Кетиль; Ауне, Терье Кр.; Бакке, Пер; Эклунд, Ганс Р.; Хаагенсен, Йоханна О.; Николас, Карлос; Розенкильде, Кристиан; Ван Ден Бремт, Сиа; Валлевик, Оддмунд (2003). «Магний». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a15_559 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
- ^ Бернер, Роберт; Ласага, Антонио; Гаррелс, Роберт (1983). «Карбонатно-силикатный геохимический цикл и его влияние на углекислый газ в атмосфере за последние 100 миллионов лет» . Американский научный журнал . 283 (7): 641–683. Бибкод : 1983AmJS..283..641B . дои : 10.2475/ajs.283.7.641 .
- ^ Уокер, Джеймс К.Г.; Хейс, П.Б.; Кастинг, Дж. Ф. (1981). «Механизм отрицательной обратной связи для долгосрочной стабилизации температуры поверхности Земли». Журнал геофизических исследований: Океаны . 86 (С10): 9776–9782. Бибкод : 1981JGR....86.9776W . дои : 10.1029/JC086iC10p09776 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Цементный завод Уайтхейвен
- ^ Ангидритовый процесс
- ^ Йост, К.Х.; Цимер, Б.; Зейдел, Р. (1977). «Переопределение структуры β-дикальциевого силиката». Acta Crystallographica Раздел B Структурная кристаллография и кристаллохимия . 33 (6): 1696–1700. Бибкод : 1977AcCrB..33.1696J . дои : 10.1107/S0567740877006918 .
- ^ Спрунг, Зигберт (2008). "Цемент". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a05_489.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
- ^ Jump up to: а б Земкевич, Пауль. «Использование стального шлака при очистке и контроле кислых дренажных вод» . Wvmdtaskforce.com . Архивировано из оригинала 20 июля 2011 года . Проверено 25 апреля 2011 г.
- ^ Скоусен, Джефф. «Химические вещества» . Обзор кислотной обработки шахтных дренажей химикатами . Служба повышения квалификации Университета Западной Вирджинии. Архивировано из оригинала 24 мая 2011 года . Проверено 29 марта 2011 г.
- ^ Хаммарстрем, Джейн М.; Филип Л. Сибрелл; Харви Э. Белкин. «Характеристика известняка, прореагировавшего на кислые шахтные дренажи» (PDF) . Прикладная геохимия (18): 1710–1714. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2013 года . Проверено 30 марта 2011 г.
- ^ Джаннарос, П.; Канеллопулос, А.; Аль-Таббаа, А. (2016). «Заделка трещин в цементе микрокапсулированным силикатом натрия» . Умные материалы и конструкции . 25 (8): 8. Бибкод : 2016СМаС...25х4005Г . дои : 10.1088/0964-1726/25/8/084005 .
- ^ Пассмор, С.М. (1975). «Консервация яиц». Питание и пищевая наука . 75 (4): 2–4. дои : 10.1108/eb058634 .
- ^ Гашо, Гэри Дж. (2001). «Глава 12 Источники кремния для сельского хозяйства». Исследования в области растениеводства . 8 (8): 197–207. дои : 10.1016/S0928-3420(01)80016-1 . ISBN 9780444502629 .
- ^ [1] Архивировано 25 декабря 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ «Подробная информация о пищевой добавке: силикат кальция» . Архивировано из оригинала 5 июня 2012 года . Проверено 28 июля 2013 г. Онлайн-база данных общего стандарта Кодекса на пищевые добавки (GSFA) , Кодекс пищевых стандартов ФАО/ВОЗ, Codex alimentarius, опубликованный Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций / Всемирной организацией здравоохранения, 2013 г.