कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट

क्लिंकर (सीमेंट) पॉलिश अनुभाग का फोटोमाइक्रोग्राफ (0.11 मिमी) टेट्रा-कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट (C
₄AF) (सफ़ेद) और ट्राइकैल्शियम एलुमिनाईट (C
₃A) (ग्रे) एलीट (C
₃S) (नीला) और बेलीट (C
₂S) (नारंगी) क्रिस्टल। ये झूठे (हस्तक्षेप) रंग हैं।

कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट (Ca
₂(Al,Fe)
₂O
₅) एक गहरे भूरे रंग का क्रिस्टलीय चरण है जो सामान्यतः सीमेंट्स में पाया जाता है। सीमेंट उद्योग में इसे टेट्रा-कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट या फेराइट कहा जाता है। सीमेंट केमिस्ट नोटेशन (CCN) में, इसे संक्षिप्त रूप में लिखा जाता है C
₄AF अर्थ 4CaO·Al
₂O
₃·Fe
₂O
₃ ऑक्साइड संकेतन में। यह प्रकृति में दुर्लभ खनिज फ़ॉलो करें के रूप में भी सम्मिलित है।

शुद्ध चरण के गुण

कैल्शियम, अल्युमीनियम, आयरन और ऑक्सीजन के अतिरिक्त अन्य तत्वों की अनुपस्थिति में, कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट सूत्र की एक ठोस विलयन श्रृंखला बनाता है Ca
₂(Al
_xFe
_1–x)
₂O
₅ 0–0.7 की श्रेणी में x के सभी मानों के लिए। x> 0.7 वाली रचनाएं सामान्य दबावों पर सम्मिलित नहीं होती हैं (कैल्शियम एल्युमिनेट करता है देखें)। क्रिस्टल orthorhombic है, और सामान्यतः तख़्त जैसा होता है। इसका घनत्व 4026 kg·m से भिन्न होता है⁻³ (x = 0) से 3614 kg⋅m⁻³ (x = 0.7)। पिघलने वाली सभी रचनाएँ 1400−1450 °C की सीमा में असंगत पिघलती हैं। वे लौह-चुंबकीय होते हैं, उत्तरोत्तर अधिक होते हैं इसलिए जैसे-जैसे आयरन की मात्रा बढ़ती है। ये चरण ऑक्साइड से आसानी से तैयार हो जाते हैं।

== पोर्टलैंड सीमेंट क्लिंकर == में चरण पोर्टलैंड सीमेंट क्लिंकर (सीमेंट) में, कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट (C
₄AF) एक अंतरालीय चरण के रूप में होता है, सिरेमिक प्रवाह घटकों के प्रतिक्रिया अंत-उत्पाद के रूप में पिघल से क्रिस्टलीकरण होता है (Al
₂O
₃ और Fe
₂O
₃) ऑक्साइड मिश्रण CaO- के उच्च गलनांक को कम करने के लिए कच्चे माल में जोड़ा गयाSiO
₂. क्लिंकर में इसकी उपस्थिति पूरी तरह से चरम सीमेंट भट्ठा प्रसंस्करण तापमान (1400−1450 डिग्री सेल्सियस) पर तरल प्राप्त करने की आवश्यकता के कारण है, वांछित सिलिकेट चरणों के गठन की सुविधा। इस लाभ के अतिरिक्त, सीमेंट के गुणों पर इसका प्रभाव तनुकारक की तुलना में थोड़ा अधिक होता है। यह एक अशुद्ध ठोस घोल बनाता है जो सरल रासायनिक सूत्र से संरचना में स्पष्ट रूप से विचलित होता है। क्लिंकर में कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट चरण कई छोटे तत्वों के लिए भंडार के रूप में कार्य करता है। सीमेंट में अधिकांश संक्रमण धातुएँ फेराइट चरण में पाई जाती हैं, विशेष रूप से टाइटेनियम, मैंगनीज और जस्ता। इसमें पर्याप्त मात्रा में मैगनीशियम और सिलिकॉन भी होता है, और इस वजह से, CaO के अतिरिक्त अन्य ऑक्साइड, Al
₂O
₃ और Fe
₂O
₃ अधिकांशतः कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट के द्रव्यमान का 15% बनाते हैं। यह प्रतिस्थापन इसके गलनांक को लगभग 1350 °C तक कम कर देता है।

कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट की विशिष्ट रासायनिक संरचना (C
₄AF) तीन अलग-अलग क्लिंकर बल्क के लिए Fe
₂O
₃ सामग्री अगली सूची में दी गई है।^, कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट माध्य संरचना स्पष्ट रूप से CaO (43.7 wt।%) का प्रभुत्व है, Al
₂O
₃ (19.3 भार%), और Fe
₂O
₃ (25.4 भार%)। में औसत सामग्री SiO
₂ (4.2 wt.%) और अन्य ऑक्साइड सीमांत हैं।

Chemical composition of calcium aluminoferrite (C
₄AF) as a function of the bulk concentration (mass %, or wt. %) of Fe
₂O
₃ in the clinker

आक्साइड	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %
Bulk Fe 2O 3 in clinker	0.29	2.88	4.87
SiO 2	4.0	2.6	6.1
Al 2O 3	20.2	20.8	17.0
Fe 2O 3	24.5	23.9	27.7
CaO	44.6	46.4	40.2
MgO	3.7	3.1	4.9
Na 2O	0.1	0.1	0.1
K 2O	0.1	0.1	0.1
TiO 2	1.9	2.7	1.7
Mn 2O 3	0.1	0.3	1.5
ZnO	1.1	0.1	0.9

ध्यान दें कि का योग Al
₂O
₃ और Fe
₂O
₃ कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट में सामग्री (C
₄AF) ऊपर दी गई सूची में 44.7 द्रव्यमान% पर स्थिर रहता है जैसा कि नीचे दी गई सूची में दिखाया गया है।

Al
₂O
₃ और Fe
₂O
₃ का C
₄AF में कुल योग इस सारणी के अनुसार

आक्साइड	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %
Bulk Fe 2O 3 in clinker	0.29	2.88	4.87
Al 2O 3	20.2	20.8	17.0
Fe 2O 3	24.5	23.9	27.7
योग	44.7	44.7	44.7

सीमेंट्स में व्यवहार

कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट (C
₄AF) का सीमेंट के भौतिक गुणों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। खनिज जलयोजन पर यह बनता है हाइड्रोगार्नेट (4 CaO·Al
₂O
₃· n H
₂O) और आयरन (IIIलोहा (III) ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड जेल। सिद्धांत रूप में, यह एक तेज़ और ऊर्जावान एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है, लेकिन कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट क्रिस्टल की सतह पर हाइड्रेटेड आयरन ऑक्साइड की अघुलनशील परत की वर्षा आगे की प्रतिक्रिया के लिए एक अवरोध बनाती है। पोर्टलैंड सीमेंट के मामले में, विघटित सल्फेट के साथ बाद की धीमी प्रतिक्रिया एक AFm चरण बनाती है, जिसमें नगण्य यांत्रिक शक्ति देने वाले गुण होते हैं। कैल्शियम एल्युमिनेट सीमेंट्स (CAC) के मामले में, स्थिति कम स्पष्ट है, लेकिन प्रारंभिक मजबूती में बहुत कम योगदान है। कैल्शियम सल्फोएलुमिनेट (सीएसए) सीमेंट में कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट भी सम्मिलित होता है, और फिर से कोई शक्ति नहीं देता है।

यह भी देखें

पोर्टलैंड सीमेंट क्लिंकर के तीन अन्य मुख्य खनिज चरण हैं:

• एलीट, C
  ₃S, या {{Chem|3CaO·SiO|2}गोरे C
  ₂S, या 2CaO·SiO
  ₂
• ट्राईकैल्शियम एलुमिनेट, C
  ₃A, या 3CaO·Al
  ₂O
  ₃

अग्रिम पठन

• Taylor, Harry F. W. (1997). Cement Chemistry. Thomas Telford. ISBN 978-0-7277-2592-9.
• Peter Hewlett; Martin Liska (2019). Lea's Chemistry of Cement and Concrete. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-100795-2.