Nghiên cứu phản ứng xảy ra trong hệ MgO – CoO – Cao lanh ở 1250OC

T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (2), Tr. 196 - 198, 2004<br /> <br /> <br /> <br /> NGHI£N CøU PH¶N øNG X¶Y RA TRONG HÖ<br /> MgO – CoO – Cao lanh ë 1250OC<br /> §Õn Tßa so¹n 30-9-2003<br /> Phan V¨n T êng1, Lª §×nh Quý S¬n2, NguyÔn Ngäc ThÞnh2<br /> 1<br /> Khoa Hãa häc, Tr!êng §¹i häc Khoa häc tù nhiªn, §HQG H* Néi<br /> 2<br /> Khoa Hãa häc, Tr!êng §¹i häc S! ph¹m HuÕ<br /> <br /> <br /> Summary<br /> By X-ray diffraction (XRD) method, the reactions of (2-x)MgO + xCoO + kaolinite at<br /> 1250oC were carrier out. The results show that: With x at 0 to 0.5 the product of reaction is<br /> cordierite (Mg2-xCox)O2. 2Al2O3.5SiO2. With x at 1.5 to 2 the product of reaction is mixture of<br /> 2 phases: spinel Co1-x MgxAl2O4 and cristobalite. With x at 0.5 to 1.5 the product of reaction<br /> is mixture of 3 phases: cordierite, spinel and cristobalite.<br /> <br /> <br /> ChÊt m u trªn c¬ së m¹ng l íi cordierite cordierite b»ng 2,5, do ®ã trong phèi liÖu chóng<br /> 2MgO.2Al2O3.5SiO2 víi ion g©y m u l Co2+ cã t«i ph¶i bæ sung Al2O3.<br /> nhiÒu tÝnh chÊt ®Æc biÖt nh ®é bÒn nhiÖt cao, Tõ cao lanh A L íi, MgSO4, CoSO4, v<br /> m u s¾c thay ®æi khi thay ®æi c¸ch chiÕu s¸ng Al2O3 chóng t«i tÝnh to¸n ®Ó chuÈn bÞ 9 mÉu cã<br /> (nhãm kho¸ng vËt alecxandrit).<br /> th nh phÇn thay ®æi nh trong b¶ng 2.<br /> Víi môc ®Ých l m s¸ng râ c¸c ph¶n øng x¶y<br /> ra trong hÖ MgO – CoO – cao lanh, chóng t«i Phèi liÖu ® îc trén nghiÒn kü råi nung s¬<br /> sö dông ph ¬ng ph¸p ghi phæ XRD cña c¸c bé ë 700oC trong 2 giê ®Ó kÕt thóc c¸c qu¸ tr×nh<br /> mÉu cã th nh phÇn kh¸c nhau. ph©n hñy chÊt ban ®Çu v chuyÓn th nh d¹ng<br /> oxit ho¹t ®éng hãa häc h¬n.<br /> I - Nguyªn liÖu v& ph ¬ng ph¸p Sau khi nung s¬ bé xong, phèi liÖu ® îc<br /> nghiªn cøu nghiÒn kü b»ng m¸y nghiÒn bi cao nh«m råi<br /> tiÕn h nh nung víi tèc ®é 5oC/phót cho tíi<br /> Chóng t«i sö dông cao lanh A L íi ®L läc 1250oC v l u ë nhiÖt ®é ®ã trong 2 giê.<br /> cã th nh phÇn ghi trong b¶ng 1. S¶n phÈm sau khi nung ® îc tiÕn h nh ghi<br /> KÕt qu¶ ghi phæ XRD v phæ DTA cho thÊy phæ XRD trªn m¸y SIEMEN D5005 víi èng<br /> cao lanh A L íi gåm caolinit, haloyzit, ngo i ra ph¸t tia X b»ng Cu; K = 1,54056 Å, ®iÖn ¸p<br /> cßn lÉn th¹ch anh, muscovit. Tû lÖ mol SiO2/ 40 kV, c êng ®é dßng 30 mA, gãc quÐt 2 tõ 5<br /> Al2O3 b»ng 2,917 trong khi ®ã tû lÖ n y cña ®Õn 70o.<br /> <br /> B¶ng 1: Th nh phÇn cao lanh A L íi (% khèi l îng)<br /> Oxit SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Mn2O3 TiO2 Na2O K2O MKN<br /> % 52,86 30,75 0,43 0,13 0,25 0,02 0,18 0,25 2,53 10,78<br /> <br /> <br /> 196<br />  B¶ng 2: Th nh phÇn c¸c mÉu (tÝnh theo mol)<br /> MÉu CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 CT8 CT9<br /> MgO 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00<br /> CoO 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00<br /> Al2O3 2 2 2 2 2 2 2 2 2<br /> SiO2 5 5 5 5 5 5 5 5 5<br /> <br /> II - KÕt qu¶ v& th¶o luËn<br /> D íi ®©y l phæ XRD cña mét sè mÉu ®¹i diÖn. C¸c mÉu CT1, CT2, v CT3 cã phæ XRD gièng<br /> nhau, gåm tÊt c¶ c¸c pic ®Æc tr ng cho cordierite, pic cã d = 4.106 Å cã gi¸ trÞ gÇn trïng víi pic cña<br /> cristobalite. C¸c mÉu CT7, CT8, CT9 cã phæ XRD gièng nhau, gåm tÊt c¶ c¸c pic ®Æc tr ng cho spinel<br /> v pic cã d = 4.085 Å ®Æc tr ng cho pha cristobalite. C¸c mÉu CT4, CT5 v CT6 cã c¸c pic gièng nhau,<br /> chØ kh¸c nhau vÒ c êng ®é, gåm tÊt c¶ c¸c pic ®Æc tr ng cho cordierite, spinel v cristobalite.<br /> <br /> <br /> <br /> Mau CT1<br /> <br /> <br /> Cordierite<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 197<br />  Tõ CT1 ®Õn CT3 s¶n phÈm ph¶n øng chØ cã III - KÕt luËn<br /> pha duy nhÊt l cordierite, tóc l ph¶n øng t¹o<br /> th nh cordierit trong ®ã cã sù thay thÕ Mg2+ Khi nung hçn hîp cao lanh A L íi, MgO,<br /> b»ng Co2+ CoO, Al2O3 lªn 1250oC sÏ t¹o th nh cordierit<br /> 2MgO.2Al2O3.5SiO2 trong ®ã cã sù thay thÕ Mg2+<br /> (2-x) MgO + x CoO + 2Al2O3 + 5 SiO2<br /> 1250oC<br /> b»ng Co2+ (nÕu tû lÖ mol cña CoO so víi MgO<br /> Mg 2-xCoxO2.2Al2O3.5SiO2 d íi 1/3). NÕu tû lÖ mol cña MgO so víi CoO thay<br /> víi gi¸ trÞ x thay ®æi tõ 0 ®Õn 0.5. ®æi tõ 0 ®Õn 1/3 th× s¶n phÈm ph¶n øng l spinel<br /> CoAl2O4 trong ®ã cã sù thay thÕ Co2+ b»ng Mg2+.<br /> Tõ CT7 ®Õn CT9 s¶n phÈm ph¶n øng gåm<br /> 2 pha l spinel CoAl2O4 (trong ®ã cã sù thay T&i liÖu tham kh¶o<br /> thÕ Co b»ng Mg) v cristobalite<br /> (2-x) MgO + x CoO + 2Al2O3 + 5 SiO2 1. I. V. Pich, G. N. Maslenicova. Keramiches-<br /> o<br /> 1250 C kie pigment , Minsk (1987).<br /> Co2-xMgxAl4O8 + 5SiO2<br /> 2. D. U. Tulyaganov, M. E. Tukhtave, J. I.<br /> víi gi¸ trÞ x thay ®æi tõ 1.5 ®Õn 2. Eskalante... Journal of the European Ceramic<br /> Tõ CT4 ®Õn CT6 s¶n phÈm ph¶n øng gåm Society, Vol. 22, P. 1775 - 1782 (2002).<br /> 3 pha l : cordierite Mg2-xCoxO2.2Al2O3.5SiO2, 3. Y. I. Hu, H. T. Tsai. Journal of Non-<br /> spinel Co2-xMgxAl4O8, v cristobalite. Crystalline Solids, P. 286, P. 51 - 57 (2001).<br /> <br /> 198<br />