Johdanto
Dolomiitti on mineraali, joka koostuu kalsiummagnesiumkarbonaatista, joka tunnetaan kemiallisesti nimellä CaMg(CO3)2. Se on tärkeä luonnonvara, jolla on huomattava tekninen merkitys eri teollisuudenaloilla. Yksi merkittävä sovellus on rakennusteollisuus, jossa dolomiittia käytetään rakennusmateriaalina ja betonin kiviaineena. Kovuutensa ja kestävyytensä ansiosta se on ihanteellinen ainesosa teiden pohjakerroksessa, betonielementeissä ja asfaltissa. Dolomiitin sään- ja eroosionkestävyys lisää sen arvoa infrastruktuurihankkeissa.
Dolomiitin kalsiumin ja magnesiumin välisen suhteen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää sen sovellusten optimoimiseksi. Näiden alkuaineiden vaihtelevat suhteet voivat vaikuttaa merkittävästi mineraalin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin, kuten liukoisuuteen, reaktionopeuteen ja kiderakenteeseen. Kun valmistajat tuntevat ja hallitsevat tämän suhteen, he voivat räätälöidä dolomiitin tiettyihin sovelluksiin ja varmistaa halutut ominaisuudet ja suorituskyvyn.
Tulokset ja keskustelu
Dolomiitin Ca/Mg-suhteen tutkimiseksi tehtiin mittauksia NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® käyttäen eri kaasuilmakehiä. Yksityiskohtainen kooste mittausolosuhteista on taulukossa 1.
Taulukko 1: Mittausparametrit
| Laite | STA 449 F3 Jupiter® |
| Uuni | Piikarbidiuuni |
| Anturi | TG-DSC-tyypit |
| Upokas | 85 μl Al2O3, jossa on lävistetty kansi |
| Lämpötilaohjelma | 40°C - 1200°C K/min |
| Atmosfääri | 70 ml/min synteettistä ilmaa tai hiilidioksidia |
| Näytteen massa | noin 40 mg |
Dolomiitin lämpökäyttäytyminen ilmassa
Kun dolomiittia kuumennetaan hapen läsnä ollessa, se hajoaa lämpöliuoksessa. HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. Hajoamisreaktio voidaan esittää seuraavasti:
CaMg(CO3)2 → CaO + MgO + 2CO2 (1)
Tämän hajoamisprosessin aikana (ks. kuva 1) kiinteä dolomiitti hajoaa kalsiumoksidiksi (CaO), magnesiumoksidiksi (MgO) ja hiilidioksidikaasuksi (CO2). Tämä reaktio tapahtuu yli 700 °C:n lämpötiloissa, ja se johtaa laajaan massahäviöön, jossa DTG- ja DSC-signaalissa on useita piikkejä. Massahäviön päällekkäisyys vaikeuttaa merkittävästi erillisten vaiheiden määrittämistä TGA-käyrässä, minkä vuoksi dolomiitin Ca/Mg-suhdetta koskevien lisätietojen määrittäminen on mahdotonta.
Dolomiitin lämpökäyttäytyminen hiilidioksidi-ilmakehässä
Hiilidioksidia sisältävässä ilmakehässä dolomiitti käyttäytyy eri tavoin, mikä johtuu hajoamisreaktion palautuvasta luonteesta ja siihen osallistuvien karbonaattien vaihtelevasta stabiilisuudesta. HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. Hajoamisreaktio (1) voidaan esittää myös kahtena yksittäisenä tasapainoreaktiona seuraavasti:
MgCO3 → MgO +CO2 (2).
CaCO3 → CaO +CO2 (3)
Reaktion reaktanttien ja tuotteiden väliseen tasapainoon vaikuttavat useat tekijät, kuten lämpötila jaCO2-pitoisuudet. Kun hiilidioksidia on jatkuvasti läsnä, se vaikuttaa tasapainoon aiheuttaen siirtymisen kohti karbonaattien stabiloitumista ja johtaen korkeampaan hajoamislämpötilaan. Tämä vaikutus on selvempi kalsiumkarbonaatille kuin magnesiumkarbonaatille sen suuremman koon vuoksi. Gibbsin muodostumisenergia. Tämän seurauksena kalsiumkarbonaatin ja magnesiumkarbonaatin HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen voidaan selvästi erottaa toisistaan, kun se mitataan puhtaassa hiilidioksidi-ilmakehässä (ks. kuva 2). Tämä erottelu tarjoaa mahdollisuuden määrittää tarkasti dolomiitin Ca/Mg-suhde, koska alkuvaihe voidaan katsoa MgCO3:n hajoamiseksi (reaktio 2), kun taas seuraava vaihe vastaa CaCO3:n hajoamista (reaktio 3).
Päätelmä
Optimaalisen ilmakehän valinta vaikuttaa merkittävästi termoanalyyttisten mittausten avulla saatavan tiedon laatuun ja määrään. Esimerkki tästä ilmiöstä on esitetty dolomiittinäytteen lämpöanalyysissä. Tässä tapauksessa siirtyminen tavanomaisesta ilma-ilmakehästä hieman epätavanomaisempaan hiilidioksidiin vaikutti merkittävästi analysoidun dolomiitin mitattuihin lämpöominaisuuksiin. Tämän seurauksena saatiin täysin uutta tietoa, kuten Ca-Mg-suhde.
