K. A. Mishagin, E. M. Gotlib, E.S. Yamaleeva, E. S. Yamaleeva, and V. S. Dutova
PHASE TRANSFORMATIONS IN THE PRODUCTION OF CALCIUM SILICATE FROM ZEOLITE-SILICA ROCK
DOI: 10.17804/2410-9908.2025.2.028-041 Phase transformations in the zeolite-containing rock – calcite system during the synthesis of wollastonite in a temperature range of 800 to 1200 °C are studied. The components were mixed in a CaO/SiO2 ratio of 0.7, and then, in order to increase the contact area of the phases, grinding was performed in a Fritsch Pulverisette 5/2 planetary mill for 5 min at 200 rpm. Solid-phase synthesis was carried out in SNOL 1100/7.2 and Nabertherm LH 120/13 muffle furnaces at temperatures ranging from 800 to 1200 °C with intervals of 50 °C and an isothermal holding time of 1 to 4 h. The phase composition of the component firing products is quantitatively evaluated by quantitative X-ray analysis. The process of wollastonite formation proves to begin at temperatures ranging between 800 and 900 °C. A smooth growth of calcium metasilicate content continues up to 1100 °C, and wollastonite becomes the main product at this temperature. The maximum yield of wollastonite (81%) is reached at 1175 °C isothermal holding for 3 hours. The temperature of phase transition from β- to α-wollastonite has been experimentally found to be 1190 °C.
Keywords: zeolite-silica rock, wollastonite, calcium silicate, phase formation, X-ray analysis, solid-phase synthesis References:
- Akatyeva, L.V. Razvitie khimiko-tekhnologicheskikh osnov protsessov pererabotki syria dlya polucheniya silikatov kaltsiya i kompositsionnykh materialov [Development of the Chemical and Technological Foundations of Raw Materials Processing for the Production of Calcium Silicates and Composite Materials: Doctoral Thesis]. Moscow, 2014, 328 p. (In Russian).
- Belyankin, D.S., Lapin, V.V., and Toropov, N.A. Fiziko-khimicheskie sistemy silikatnoy tekhnologii [Physicochemical Systems of Silicate Technology]. Promstroiizdat Publ., Moscow, 1954, 372 p. (In Russian).
- Islamova, G.G. Tekhnologiya sinteticheskogo vollastonita iz prirodnykh kaltsyi- i kremniysoderzhashchikh soedineniy [Technology of Synthetic Wollastonite Derived from Natural Calcium- and Silicon-Containing Compounds: Synopsis of Candidate Thesis]. Kazan, 2012, 20 p. (In Russian).
- Kukolev, G.V. Khimiya kremniya i fizicheskaya khimiya silikatov [Chemistry of Silicium and Physical Chemistry of Silicates]. Vysshaya Shkola Publ., Moscow, 1966, 463 p. (In Russian).
- Mishagin, K.A., Tverdov, I.D., Gotlib, E.M., Yamaleeva, E.S., and Khatsrinov, A.I. Research of natural domestic raw materials for the production of silicate fillers. Yuzhno-Sibirskiy Nauchnyi Vestnik, 2022, 3 (43), 67–73. (In Russian).
- Emrullahoğlu, S.B., Emrullahoğlu, C.B., and Emrullahoğlu, Ö.F. Syntetic wollastonite production from raw and tailing materials. Key Engineering Materials, 2004, 264–268, 2485–2488. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.264-268.2485.
- Islamova, G.G., Lygina, T.Z., and Gubajdullina, A.M. Researches of kinetics and mechanism of solid-phase synthesis of calcium silicates. In: XVII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Kazan, Russian Federation, June 29–July 3, 2009: Abstracts in Two Volums, Kazan, 2009, pp. 391.
- Kartal, A. and Akpinar, S. Synthesis of wollastonite by using various raw materials. Key Engineering Materials, 2004, 264–268, 2469–2472. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.264-268.2469.
К. А. Мишагин, Е. М. Готлиб, Е. С. Ямалеева, В. С. Дутова
ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СИЛИКАТА КАЛЬЦИЯ ИЗ ЦЕОЛИТ-КРЕМНИСТОЙ ПОРОДЫ
Изучены фазовые превращения в системе «цеолитсодержащая порода – кальцит» при синтезе волластонита в интервале температур 800–1200 °C. Компоненты смешивали в соотношении CaO/SiO2 0,7, после чего для увеличения площади контакта фаз был произведен помол в планетарной мельнице Fritsch Pulverisette 5/2 в течение 5 минут при 200 об/мин. Твердофазный синтез проводили в муфельных печах SNOL 7,2/1100 и Nabertherm LH 120/13 при температурах от 800 до 1200 °C с интервалами в 50 °C и изотермической выдержкой в течение 1–4 ч. Количественная оценка фазового состава продуктов обжига компонентов проводилась методом рентгенографического количественного анализа. Установлено, что процесс образования волластонита начинается в интервале температур 800–900 °C. Плавный рост содержания метасиликата кальция продолжается до 1100 °C, и при этой температуре волластонит становится основным продуктом. Максимальный выход волластонита (81 %) достигается в процессе изотермической выдержки при температуре 1175 °C в течение 3 часов. Опытным путем установлена температура фазового перехода β-волластонита в α-волластонит, которая составляет 1190 °С.
Ключевые слова: цеолит-кремнистая порода, воллaстонит, силикат кальция, фазообразование, рентгенографический анализ, твердофазный синтез Библиография:
- Акатьева Л. В. Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов: дис. … д-ра техн. наук : 05.17.11. – Москва, 2014. – 328 с.
- Белянкин Д. С., Лапин В. В., Торопов Н. А. Физико-химические системы силикатной технологии / под. ред. Н. А. Торопова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Промстройиздат, 1954. – 372 с.
- Исламова Г. Г. Технология синтетического волластонита из природных кальций- и кремнийсодержащих соединений : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.17.01. – Казань, 2012. – 20 с.
- Куколев Г. В. Химия кремния и физическая химия силикатов : учебник для вузов. – М. : Высшая школа, 1966. – 463 с.
- Исследование природного отечественного сырья для получения силикатных наполнителей / К. А. Мишагин, И. Д. Твердов, Е. М. Готлиб, Е. С. Ямалеева, А. И. Хацринов // Южно-Сибирский научный вестник. – 2022. – № 3 (43). – С. 67–73.
- Emrullahoğlu S. B., Emrullahoğlu C. B., Emrullahoğlu Ö. F. Syntetic wollastonite production from raw and tailing materials // Key Engineering Materials. – 2004. – Vol. 264–268. – P. 2485–2488. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.264-268.2485.
- Islamova G. G., Lygina T. Z, Gubajdullina А. М. Researches of kinetics and mechanism of solid-phase synthesis of calcium silicates // XVII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Kazan, Russian Federation, June 29–July 3, 2009 : abstracts. – Kazan, 2009. – P. 391.
- Kartal A., Akpinar S. Synthesis of wollastonite by using various raw materials // Key Engineering Materials, – 2004. – Vols. 264–268. – P. 2469–2472. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.264-268.2469.
Библиографическая ссылка на статью
Phase Transformations in the Production of Calcium Silicate from Zeolite-Silica Rock / K. A. Mishagin, E. M. Gotlib, E.S. Yamaleeva, E. S. Yamaleeva, and V. S. Dutova // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2025. - Iss. 2. - P. 28-41. - DOI: 10.17804/2410-9908.2025.2.028-041. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_501.html (accessed: 30.08.2025).
|
