Силикат кальция может относиться к нескольким силикатам кальция, включая:
В этой статье мы рассмотрим Ca 2 SiO 4 , также известный 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.
Силикаты кальция получаются 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 к металлическому магнию . Процесс преобразует смесь оксидов магния и кальция, как представлено следующим упрощенным уравнением: [6]
Оксид кальция соединяется с кремнием, поглотителем кислорода, образуя очень стабильный силикат кальция и выделяя летучий (при высоких температурах) металлический магний.
Через карбонатно-силикатный цикл карбонатные породы превращаются в силикатные породы в результате метаморфизма и вулканизма , а силикатные породы превращаются в карбонаты в результате выветривания и седиментации . [7] [8]
Производство серной кислоты из безводного сульфата кальция приводит к образованию силикатов кальция. [9] При смешивании со сланцем или мергелем и обжиге при температуре 1400 °C сульфат выделяет сернистый газ, предшественник серной кислоты . Полученный силикат кальция используется в производстве цементного клинкера . [10]
Как подтверждено рентгеновской кристаллографией , силикат кальция представляет собой плотное твердое вещество, состоящее из тетраэдрических ортосиликатных (SiO 4 4- ) единиц, связанных с Ca 2+ через мостики Si-O-Ca. Существует два кальциевых участка. Один из них имеет семь координат, а другой — восемь координат. [11]
Силикаты кальция являются основными ингредиентами портландцемента . [12]
Силикат кальция обычно используется как безопасная альтернатива 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 по изоляции . Силикат кальция конкурирует в этих областях с минеральной ватой и фирменными изоляционными твердыми материалами, такими как смесь перлита и вермикулит , связанный с силикатом натрия . Хотя его обычно считают заменителем асбеста, ранние применения силиката кальция для изоляции все еще использовали асбестовые волокна.
Он используется в пассивной противопожарной защите и огнестойкости в качестве кирпича из силиката кальция или в черепице. Это один из самых успешных материалов в противопожарной защите в Европе из-за правил и руководств по пожарной безопасности для коммерческих и жилых строительных норм. Там, где североамериканцы используют распыляемые огнестойкие штукатурки , европейцы, скорее всего, используют облицовку из силиката кальция. [ почему? ] Высокоэффективные кальциево-силикатные плиты сохраняют свою превосходную размерную стабильность даже во влажных и сырых условиях и могут быть установлены на ранней стадии строительной программы, до того, как будут завершены мокрые работы и здание станет непроницаемым для атмосферных воздействий. Для нестандартных продуктов производители могут использовать обработанные силиконом листы для снижения потенциального вреда от высокой влажности или общего присутствия воды . Производители и установщики силиката кальция в пассивной противопожарной защите часто также устанавливают противопожарные преграды . [ необходима цитата ]
В то время как наилучшей возможной реакцией на пожарную опасность являются классификации A1 (строительные применения) и A1Fl (напольные покрытия) соответственно, обе из которых означают «негорючий» согласно EN 13501-1: 2007, как классифицировано нотифицированной лабораторией в Европе, некоторые кальциево-силикатные плиты имеют только классификацию пожарной опасности A2 (ограниченная горючесть) или даже более низкие классификации (или не имеют классификации), если они вообще проходят испытания. [ необходима цитата ]
Силикат кальция, также известный как шлак , производится при производстве расплавленного железа из железной руды , диоксида кремния и карбоната кальция в доменной печи . Когда этот материал перерабатывается в высокоочищенный, повторно используемый агрегат силиката кальция, он используется при рекультивации 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 силикатный анион захватывает ионы H + (повышая pH), он образует монокремниевую кислоту (H 4 SiO 4 ), нейтральное растворенное вещество. Моносиликовая кислота остается в основном растворе, чтобы играть другие важные роли в исправлении неблагоприятных последствий кислых условий. В отличие от известняка (популярного материала для рекультивации), [14] силикат кальция эффективно осаждает тяжелые металлы и не образует броню, продлевая свою эффективность в системах AMD. [13] [15]
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 кальция или карбонатом кальция , образуя гидрат силиката кальция, запечатывая микропоры относительно непроницаемым материалом. [16] [17]
Силикат кальция часто используется в сельском хозяйстве как доступный для растений источник кремния. Он «широко применяется к илистым отложениям Эверглейдс и связанным с ними пескам, засаженным сахарным тростником и рисом» [18]
Силикат кальция используется в качестве антислеживающего агента при приготовлении пищи, включая поваренную соль [19] и как антацид . Он одобрен органами ФАО ООН и ВОЗ в качестве безопасной пищевой добавки в большом количестве продуктов. [20] Он имеет номер E E552 .
