화산재의 일종인 메타카올린은 소성 과정에서 에너지 소비가 적고 환경 오염이 적으며, 혼합 시멘트로 제조했을 때 포틀랜드 시멘트의 강도와 내구성 등의 특정 특성을 향상시키는 능력이 있어 시멘트 대체재로 탁월한 소재입니다. 최근 많은 학자들이 카올린의 화산재 활성에 대한 연구에 매진하고 있습니다. 본 논문에서는 카올린의 최적 소성 온도 및 시간, 활성에 영향을 미치는 요인, 그리고 카올린의 특성 및 활성 측정 방법에 대해 설명합니다. 기존 연구에 따르면 카올린의 최적 소성 온도 및 시간은 광물 조성, 결정성, 카올린 함량 등의 요인에 의해 영향을 받으며, 그중에서도 카올린 구조의 결정성이 소성 후 활성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 원광석의 특성 분석에는 XRD, TG-DTA, IR 등의 방법을 사용하였고, 카올린의 활성은 프란티니 시험, 전도도 시험, 강도 활성 지수 등의 방법을 통해 측정하였습니다. 프란티니 시험과 강도 활성 지수 시험이 가장 정확한 방법으로 나타났습니다.
메타카올린(약칭 MK)은 카올린(Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O, AS2H2)이 적절한 온도(600~900℃)에서 탈수되어 생성되는 무수 알루미늄 실리케이트(Al2O3 • 2SiO2, AS2)입니다. 카올린은 층상 실리케이트 구조를 가지며, 각 층은 반데르발스 결합으로 연결되어 있고, OH- 이온이 내부에 단단히 결합되어 있습니다. 카올린을 공기 중에서 가열하면 여러 구조적 변화가 일어납니다. 약 600℃까지 가열하면 탈수 반응으로 인해 카올린의 층상 구조가 파괴되고, 결정성이 낮은 전이상인 메타카올린이 생성됩니다.
메타카올린은 불규칙한 분자 구조로 인해 열역학적으로 준안정 상태를 나타내며, 적절한 자극을 받으면 시멘트와 유사한 성질을 보인다. 메타카올린은 Ca(OH)₂(CH₄)₂ 및 물과 반응하여 시멘트와 유사한 수화 생성물을 생성하는 고활성 인공 화산재이다. 이러한 특성을 활용하여 시멘트 혼화제로 사용할 경우, 시멘트 수화 과정에서 생성되는 CH₄와 반응하여 시멘트의 특정 물성을 향상시킬 수 있다.
메타카올린(MK)은 카올린을 고온에서 탈수시켜 생성되는 제품이며, 소성 온도는 제품의 활성에 영향을 미칠 수 있습니다.
온도가 950℃ 이상으로 올라가면 생성물은 결정화되기 시작하여 멀라이트와 크리스토발라이트로 변환됩니다.
수분 흡수 능력을 잃게 될 것입니다.
소성 카올린은 고무, 플라스틱, 코팅제와 같은 고분자 재료 제조 산업에서 흔히 사용되는 무기 충전재입니다. 이러한 제품의 비용을 절감할 뿐만 아니라, 특히 재료의 물리적 및 화학적 특성을 향상시키는 데 효과적입니다.