کائولینیت

 

واکنشهای گرمائی کائولینیت و

محاسبة پرت حرارتی آن 


دگرگونیهای ساختاری کائولینیت

رس های از نوع کائولن مجموعه ای از دگرگونی های فازی را در هنگام عملیات حرارتی در هوا و در فشار اتمسفریک از خود نشان می دهند.

دِهیدروکسیلاسیون گرماگیر (Endothermic dehydroxylation) یا به بیان دیگر آب زدائی (dehydration) در گسترة دمائی ۶۰۰-۵۵۰ درجه سلسیوس آغاز می شود تا متاکائولن نامنظم (Al2Si2O7) را به وجود آورد. مشاهده شده است که از دست رفتنِ هیدروکسیل (-OH) تا دمای ۹۰۰˚C ادامه می یابد و به اُگزولاسیون (oxolation) تدریجی متاکائولن نسبت داده می شود (منبع شمارة 1 را ببینید). به دلیل عدم توافق تاریخی که در مورد طبیعتِ فاز متاکائولن وجود دارد، بررسی وسیع منجر به این توافق عمومی شده است که متاکائولن آمیختة ساده ای از سیلیس بی ریخت (SiO2 آمورف) و آلومینا (Al2O3) نیست؛ بلکه یک ساختار بی شکل پیچیده است که در نتیجة انباشتن لایه های شش گوش (هگزاگونال) خود، یک نظم با دامنة کمی بلندتر را برقرار می دارد (منبع شمارة 1 را ببینید).

2 Al2Si2O5(OH)4 → 2 Al2Si2O7 + 4 H2O

 

گرم کردن بـیـشتر تا ˚C ۹۵۰-۹۲۵متـاکـائولن را به یک اسپـینل آلـومینیوم-سیلیسیوم ناقص (Si3Al4O12) تبدیل می کند که گاهی اوقات نیز به عنوان یک ساختار نوع آلومینای گاما به آن اشاره می شود.

2 Al2Si2O7 → Si3Al4O12 + SiO2

 

بر اثر تکلیس (کلسیناسیون) تا حدود ˚C ۱۰۵۰ فاز اسپینل (Si3Al4O12) جوانه می زند و مطابق واکنش زیر به مولایت (mullite, 3Al2O3·2SiO2) و کریستوبالیت بسیار بلوری (SiO2) استحاله می یابد:

3 Si3Al4O12 → 2 Si2Al6O13 + 5 SiO2

 

 

پرت حرارتی کائولینیت خالص چه قدر است؟

ساختار کائولینیت را می توان به صورت Al2Si2O5(OH)4 یا Al2O3∙2SiO2∙2H2O با جرم مولی ۱۴/۲۱۰ gr/mol نشان داد. بر اثر گرما دادن تا ˚C ۶۰۰ آب شیمیائی (پیوندی و نه آب فیزیکی یا آزاد که به آسانی بر اثر تبخیر خارج می شود و در فرمول شیمیائی در نظر گرفته نمی شود) به صورت دو مولکول آب (با جرمی حدود gr ۳۶) خارج می شود و متاکائولن نامنظم تشکیل می گردد. چون کائولینیت ترکیب دیگری در ساختار خود ندارد تا با از دست دادنِ آن کاهش وزن پیدا کند، پس پرت حرارتی (Loss of ignition, L.O.I.) کائولینیت خالص برابر خواهد بود با:

13/17 = 100 × (14/210 / (14/174 14/210) = L.O.I. Pure Kaolinite

 

بنابراین، هر چه پرت حرارتیِ یک مادة معدنی رسی بالاتر باشد و تا دمای حدود ˚C۱۲۵۰پدیدة انبساط (به جای انقباض در اثر پخت) رخ دهد، محتوای کائولینیت آن مادة اولیه بالاتر است؛ به شرطی که کربناتها و سولفاتها در آن حضور نداشته باشند

 

فیروز رضائی ; ۳:۱۳ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/۳/٩