Hydrothermal Kinetics and Mechanisms of Lime and Quartz Used Solid State Reaction Equations

고상반응식을 이용한 석회-석영의 수열반응속도와 반응메카니즘

The kinetic and mechanism of the hydrothermal reaction between lime and quartz used solid state reaction equations have been investigated. Hydrothermal reaction on the starting materials was carried out in an autoclave that quartz mixed with calcium hydroxide in CaO/$SiO_2$ ratio of 0.8-1.0 for 0.5-8 hour at saturated steam pressure of $180-200^{\circ}C$. The rate of reaction was given from the ratio of uncombined lime and quartz content to the total lime and quartz content. The rate of reaction was obtained the results by the Jander's equation $[1-(1-\alpha)^{1/3}]^N=Kt$. The reaction of lime is controlled mainly by the dissolution such as N=1, and the reaction of quartz is controlled mostly by the diffusion such as $N\risingdotseq2$. The rate of hydrothermal reaction in the calcium silicate hydrates system is suggested to be determined generally by the mass transfer through the product laver formed around the reactant particles. The rate equation for whole hydrothermal reaction is shown that it is converted into the rate determining step by the diffusion from the boundary reaction such as approximately $N=1-2$.

고상반응식을 이용한 석회와 석영과의 수열반응속도 및 반응메카니즘에 관하여 연구하였다. 출발물질로 석영과 수산화칼슘 CaO/$SiO_2$몰비 0.8-1.0로 혼합하고 $180-200^{\circ}C$, 0.5-8시간동안 포화증기압하에서 오토클레이브로 수열반응을 행하였다. 수열반응속도는 총 석회의 양과 총 석영의 양에 대한 미반응 석회의 양과 미반응 석영의 양의 비로 구하였다. 반응속도는 Jander의 식 $[1-(1-\alpha)^{1/3}]^N=Kt$를 이용하여 얻은 결과, 석회의 반응속도는 N=1로서 주로 용해속도에 의해 지배되고 석영의 반응속도는 $N\risingdotseq2$로서 확산에 의해 주로 지배된다. 규산칼슘수화물계의 수열반응속도는 반응물 입자주위에 형성된 생성물층을 통한 물질전달에 의해 율속되는 것으로 추정되고 전체 수열반응의 속도식은 대략 $N=1-2$로서 경계층으로부터 확산에 의해 율속과정으로 전환된다.