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) गहरे भूरे रंग का क्रिस्टलीय रूप होता 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 C
₄AF 4CaO·Al
₂O
₃·Fe
₂O
₃ ऑक्साइड के संकेतन के लिए लिखा जाता है। यह प्रकृति में दुर्लभ खनिजों के रूप में भी सम्मिलित होता हैं।

शुद्ध रूप के गुण

कैल्शियम, अल्युमीनियम, आयरन और ऑक्सीजन के अतिरिक्त अन्य तत्वों की अनुपस्थिति में, कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट सूत्र की एक ठोस विलयन श्रृंखला बनाता है, इस प्रकार Ca
₂(Al
_xFe
_1–x)
₂O
₅ 0–0.7 की श्रेणी में x के सभी मानों के लिए इसका उपयोग करते हैं।

x> 0.7 वाली रचनाएं सामान्य दबावों पर सम्मिलित नहीं होती हैं (इसके लिए कैल्शियम एल्युमिनेट करता है )। इसका क्रिस्टलीय रूप और्थोरोम्बिक कहा जाता हैं, और सामान्यतः कठोर रूप में पाया जाता है। इसका घनत्व 4026 kg·m⁻³ (x = 0) से 3614 kg⋅m⁻³ (x = 0.7) से भिन्न होता है। इस प्रकार पिघलने वाली सभी रचनाएँ 1400−1450 °C की सीमा में असंगत पिघलती हैं। ये लौह-चुंबकीय होती हैं, इसका उत्तरोत्तर अधिक होता हैं इसलिए जैसे-जैसे आयरन की मात्रा बढ़ती है। ये चरण ऑक्साइड से सरलता से तैयार हो जाते हैं।

पोर्टलैंड सीमेंट क्लिंकर में रूप

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 SiO
₂ में जोड़ा जाता हैं। क्लिंकर में इसकी उपस्थिति पूर्ण रूप से उच्चतम सीमेंट भट्ठा प्रसंस्करण तापमान (1400−1450 डिग्री सेल्सियस) पर तरल प्राप्त करने की आवश्यकता के कारण है, वांछित सिलिकेट चरणों के गठन की सुविधा प्रदान की जाती हैं। 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 रूप विशेष रूप से टाइटेनियम, मैंगनीज और जस्ता में पाई जाती हैं। इसमें पर्याप्त मात्रा में मैगनीशियम और सिलिकॉन भी होता है, और इसके कारण 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 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।

कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट की रासायनिक संरचना(C
₄AF)की थोक सांद्रता (द्रव्यमान %, या wt.%) के फलन के रूप में क्लिंकर में Fe
₂O
₃

आक्साइड	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %	द्रव्यमान %
एकत्रित मात्रा Fe 2O 3 में क्लिंकर	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 इसका योग Al
₂O
₃ और Fe
₂O
₃ कैल्शियम एल्युमिनोफेराइट में प्राप्त सामग्री (C
₄AF) के लिए ऊपर सूची में दिया गया हैं कि लगभग 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 इस प्रकार बनता है हाइड्रोगार्नेट (4 CaO·Al
₂O
₃· n H
₂O) और आयरन (IIIलोहा (III) ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड क्रिस्टल के रूप में प्राप्त होता है। इस प्रकार सैद्धांतिक रूप से यह 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 AFm प्रारूप बनाती है, जिसमें नगण्य यांत्रिक शक्ति देने वाले गुण होते हैं। कैल्शियम एल्युमिनेट सीमेंट्स (CAC) की स्थिति में, यह स्थिति कम स्पष्ट रहती है, लेकिन प्रारंभिक मजबूती में बहुत कम योगदान है। इस प्रकार 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} 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.