소개
백운석은 탄산칼슘 마그네슘으로 구성된 광물이며 화학적으로 CaMg(CO3)2로 알려져 있습니다. 백운석은 다양한 산업 분야에서 기술적으로 매우 중요한 필수 천연 자원입니다. 백운석은 건축 자재 및 콘크리트 골재로 사용되는 건설 산업에서 가장 두드러진 응용 분야 중 하나입니다. 백운석은 경도와 내구성이 뛰어나 도로 바닥, 콘크리트 블록, 아스팔트에 이상적인 구성 요소입니다. 백운석은 풍화 및 침식에 대한 저항력이 뛰어나 인프라 프로젝트에서 그 가치를 더욱 높여줍니다.
백운석의 칼슘과 마그네슘의 비율을 이해하는 것은 백운석의 용도를 최적화하는 데 매우 중요합니다. 이러한 원소의 비율은 용해도, 반응 속도 및 결정 구조와 같은 광물의 물리적 및 화학적 특성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 제조업체는 이 비율을 파악하고 제어함으로써 특정 용도에 맞게 백운석을 맞춤화하여 원하는 특성과 성능을 보장할 수 있습니다.
결과 및 토론
백운석의 Ca/Mg 비율을 조사하기 위해 다양한 가스 대기를 사용하여 NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® 측정이 수행되었습니다. 측정 조건에 대한 자세한 내용은 표 1에서 확인할 수 있습니다.
표 1: 측정 매개변수
기기 | STA 449 F3 Jupiter® |
Furnace | 실리콘 카바이드 퍼니스 |
센서 | TG-DSC 유형 |
도가니 | 피어싱 뚜껑이 있는 85 μl Al2O3 |
온도 프로그램 | 40°C - 1200°C(K/min) |
분위기 | 70ml/min의 합성 공기 또는 이산화탄소 |
시료 질량 | 약 40mg |
공기 중 백운석의 열적 거동
백운석을 산소가 있는 상태에서 가열하면 열분해가 일어납니다. 분해 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다:
CaMg(CO3)2 → CaO + MgO + 2CO2 (1)
이 분해 과정(그림 1 참조) 동안 고체 백운석은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 이산화탄소 가스(CO2)로 분해됩니다. 이 반응은 700°C 이상의 온도에서 발생하며 DTG 및 DSC 신호 내에서 여러 피크를 나타내는 광범위한 질량 손실 단계를 초래합니다. 질량 손실의 겹치는 특성은 TGA 곡선에서 뚜렷한 단계를 할당하는 기능을 크게 방해하여 백운석의 Ca/Mg 비율에 관한 추가 정보를 확인할 수 없게 만듭니다.

이산화탄소 분위기에서 백운석의 열적 거동
이산화탄소가 포함된 대기가 있는 경우 백운석은 분해 반응의 가역적 특성과 관련된 탄산염의 다양한 안정성으로 인해 다른 거동을 보입니다. 분해 반응 (1)은 다음과 같이 두 가지 개별 평형 반응으로 나타낼 수도 있습니다:
MgCO3 → MgO +CO2 (2)
CaCO3 → CaO +CO2 (3)
반응물과 반응 생성물 사이의 평형은 온도와이산화탄소 농도 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 이산화탄소가 지속적으로 존재하면 평형에 영향을 미쳐 탄산염이 안정화되는 방향으로 이동하고 분해 온도가 높아집니다. 이 효과는 탄산칼슘이 더 크기 때문에 탄산마그네슘보다 탄산칼슘에서 더 두드러지게 나타납니다. 깁스 형성 에너지. 결과적으로 탄산칼슘과 탄산마그네슘의 분해는 순수한 이산화탄소 분위기에서 측정할 때 명확하게 구분할 수 있습니다(그림 2 참조). 이러한 분리는 초기 단계는 MgCO3의 분해(반응 2)에 기인하고 후속 단계는 CaCO3의 분해(반응 3)에 해당할 수 있으므로 백운석의 Ca/Mg 비율을 정확하게 결정할 수 있는 기회를 제공합니다.
결론
최적의 분위기를 선택하면 열분석 측정을 통해 얻을 수 있는 정보의 질과 양에 큰 영향을 미칩니다. 이 현상의 예는 백운석 시료의 열 분석에 제시된 것입니다. 이 경우, 기존의 공기 분위기에서 조금 더 색다른 이산화탄소로 전환한 결과 분석된 백운석의 측정된 열 특성에 놀라운 영향을 미쳤습니다. 그 결과 Ca-Mg 비율과 같은 완전히 새로운 정보에 접근할 수 있게 되었습니다.
