5 .Трикомпонентна система СаО—а12о3—SiО2

Система CaO—A1₂O₃—SiO₂ була вперше детально досліджено Г. Ранкіним і Ф. Райтом. Надалі в запропоновану ними діаграму стану цієї системи були внесені деякі уточнення і зміни. Уточнена діаграма стану системи СаО—А1₂O₃—SiO_2, по Э. Осборну та М. Муану, представлена на рис. 11. В системі СаО—А1₂O₃—SiO₂ існує багато хімічних сполук, у тому числі кілька бінарних і два потрійних.

Бінарні сполуки представлені силікатами кальцію — 3CaOSiO₂, 2CaO-SiO₂, 3CaO-2SiO₂ и CaOSiO₂, алюмосилікатом

SiO

Рис. 11. . Діаграма стану системи СаО — А1₂O₃ — SiO,

3Ai₂O₃-2SiO₂, які розглядалися раніше при описі подвійних систем СаО—SiO₂ та А1₂O₃—SiO₂, та алюмінатами кальція — 3СаО-Al₂O₃ (плавиться інконгруентно при 1535°С), 12СаО • 7Al2O3 (за деякими даними, це з'єднання має склад, який виражається формулою 5СаО-3А1₂O₃) (плавится конгруэнтно при 1455°), СаО-А1₂O₃ (плавится конгруэнтно при 1600°С), СаО-2А1₂O₃ (раніше приписувалась формула 3СаО-5А1₂O₃) (плавится конгруэнтно при 1730°С, однак існують данні і про інконгруентний плавленні цього з'єднання при 1765°С) і СаО-6А1₂O₃ (плавится інконгруент­но при 1850°С).

Потрійні з'єднання в цій системі представлені анортітом (вапняним польових шпатів) CaO-Al₂O₃-2SiO₂ і геленитом 2СаО-А1₂O₃-SiO₂. Обидва ці з'єднання плавляться без розкладання: перше за 1550 і друге при 1590 ° С. Існують дані про трьох поліморфних модифікаціях анортіта - трикліній, ромбічної і гексагональної, причому гексагональний анортіт стабільний до 300 ° С, при якій він переходить в трикліній анортіт, стабільне аж до температури плавлення (1550 ° С), а ромбічний анортіт метастабільний при всіх температурах. За іншими даними, стабільною є тільки Триклінна форма анортіта, а ромбічна і гексагональний форми - метастабільних. Анортіт широко розповсюджений у природі переважно у вигляді безперервних твердих розчинів з альбітом Na2O · Аl2O3 · 6SiO2, називаємих плагіоклазами і відносяться до одних з головних породоутворюючих мінералів.

Гелен не має поліморфних різновидів. Цей мінерал зустрічається в природі зазвичай у вигляді необмежених твердих розчинів з окерманіто 2CaO-MgO-2SiO₂, на­зиваємих мелилитами.

Слід зазначити, що в розглянутій системі при високих тисках існують ще два потрійних з'єднання — 3CaO-Al2O3-3SiO2 (гроссуляр) і піроксен состава СаО-А12O3-SiO2, які при звичайному тиску не мають на діаграмі областей стабільного існування і на діаграмі (мал. 5.2.) не представлені.

Система СаО—А1₂O₃—SiO₂ відіграє важливу роль в технології отримання портландцементу, глиноземистого цементу, динасові, шамотних та високоглиноземисті вогнетривів, скла, тонкої кераміки, у вивченні процесів утворення і властивостей кислих і основних доменних шлаків і пр. На мал. представлений трикутник складів цієї системи, на якому виділено області, відповідні вживаним в техніці складів різних технічних продуктів.

Рис. 12. Області складів технічних продуктів в системі СаО —- А1₂0₃ — Si0₂

25