Hóa lý silicat: Tổng quan về khoáng sét

Tiểu luận khống sét  Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm  MƠN HĨA LÝ SILICAT  Thành viên nhóm Trần Huỳnh Thanh Lam Lê Huỳnh Thanh Trúc Lê Huỳnh Minh Hồng Nguyễn Thị Xn Thùy Khống sét gì? Khống sét gì? • • Khống vật sét khống vật thuộc nhóm Silicat lớp khống vật định tính dẻo sét, đồng thời làm cho sét trở nên cứng bị khô, sấy nung Khống vật hình thành tự nhiên từ q trình phong hóa chỗ khống vật Silicat nhơm silicat mác ma đá biến chất hình thành từ sản phẩm phong hóa trơi dạt đến khu vực lắng đọng để tạo trầm tích Tên gọi cụ thể khống vật sét đất sét.  KHỐNG SÉT  I CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN CẤU TẠO II TỒN TẠI III.TÍNH CHẤT IV.ỨNG DỤNG I Cấu trúc thành phần cấu tạo khống vật sét • • Các phương pháp phân tích đại tìm cấu trúc tinh thể kết tinh dạng phiến khoáng sét Các đơn vị cấu trúc tinh thể khoáng sét phiến silic ơxít (khối mặt) phiến gipxit (khối mặt).  • • Mỗi vi phiến silic ơxít bao gồm ion Si+4 nằm ion O−2bao quanh • Các khối đơn vị liên kết với tạo thành dạng phiến mỏng (vi phiến) theo cấu trúc mạng chiều.  Mỗi phiến gipxit gồm ion Al+3 ion Mg+2 (ở cầu bruxit-Mg(OH)2) ion âm bao quanh O−2 và/hoặc nhóm OH- I Cấu trúc thành phần cấu tạo khoáng vật sét • Mạng vi phiến khối tứ diện SiO4 liên kết với thông qua nguyên tử oxy gọi vi phiến tứ diện (tetrahedral sheet) mạng vi phiến khối bát diện MO6 gọi vi phiến bát diện • Khống vật sét có đặc tính vật lý trội khả thay cation lớp xen cation phân tử khác có khả tương tác với nước Do diện tích bề mặt lớp diện tích bề mặt hạt liên kết lực tnh điện.  Một số loại khoáng sét đặc trưng • • • • Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O Hầu không trương nở Độ dẻo Khả trao đổi ion yếu Nhóm Montmorillonit: (Na;Ca)0.33(Al;Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O Hấp thụ nước mạnh dễ trương nở Độ phân tán cao, hạt mịn, độ dẻo lớn Nhóm mơntmơrilơnit: Al2O3.4SiO2.H2O+nH2O Do có thay đồng hình nên môntmôrilônit thường chứa cation Fe Mg 2+ , Fe 3+ , Ca 2+ 2+ với hàm lượng lớn Hấp thụ nước mạnh, dễ trương nở Độ phân tán cao, hạt mịn, độ dẻo lớn , Nhóm khống chứa alkali (còn gọi illit hay mica) Illit hay mica ngậm nước khống nhiều loại đất sét Các dạng mica ngậm nước thường gặp là: Muscôvit: K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O Biôtit: K2O.4MgO.2Al2O3.6SiO2.H2O Sự biến đổi đất sét nung  Đất sét hệ đa khoáng nên gia nhiệt xảy nhiều q trình hóa lý phức tạp Khi nung nóng xảy hiên tượng sau đây: • • Biến đổi thể tích kèm theo nước lý học Biến đổi thành phần khoáng bao gồm nước hoá học, biến đổi cấu trúc tinh thể khoáng cũ (kể biến đổi thù hình) • Các cấu tử phản ứng với để tạo pha •Hiện tượng kết khối Diễn biến tượng xảy nung đất sét: • • • 130oC nước bay đất sét co lại 200÷450oC :Fe2O3 -> FeO tạo mơi trường khử 500÷550oC: nước hóa hợp chất, kaolinit chuyển thành metakaolinit (Al2O3.2SiO2 ) làm t sột mt tớnh ã 550ữ880oC : metakaolinit b phõn hy thnh Al2O3v SiO2 Lm gim cng ã920ữ980oC α Al2O3 + SiO2 -> Al2O3 SiO2 CaCO3 -> CaO + CO2 ã1000ữ 1200oC: Chuyn khoỏng silimanit thnh khoỏng mulit: Al2O3 + SiO2 -> 3Al2O3 SiO2 Sự tương tác hạt sét: • Sự kết hợp khoáng vật sét lớp nước hấp phụ bề mặt hạt tạo nên đặc trưng vật lý cấu trúc đất • Hạt sét đẩy nhau, phụ thuộc vào nồng độ ion, khoảng cách hạt số nhân tố khác • Hình dán đường cong điện phụ thuộc vào hóa trị, nồng độ ion hịa tan chất lực liên kết IV Ứng dụng • Với cấu trúc trình bày trên, khống vật sét thường có độ cứng thấp, diện tích bề mặt lớn, khả hấp phụ từ thấp đến cao, độ lưu biến cao, độ dẻo cao, v.v Vì vậy, chúng sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp khác Kaolinit có màu trắng gần trắng diện tích bề mặt lớn (-10 m 2/g, diện tích bề mặt thạch anh -200 mm 2/g) • Kaolin sử dụng làm chất độn chất phủ công nghiệp giấy, chất độn cho sơn, nguyên liệu cho ngành gốm sứ (bao gồm gốm sứ, sứ cách điện, đồ gia dụng, vật liệu chịu lửa), chất độn cho sản xuất cao su trắng, phụ gia cho sản xuất chất dẻo, làm chất xúc tác Cao lanh dùng để làm chất độn sản xuất giấy • Cao lanh sử dụng làm chất độn tạo cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng thêm độ kín, giảm bớt độ thấu quang làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt • Loại giấy thơng thường chứa 20 % cao lanh, có loại chứa tới 40 % Thơng thường, giấy địi hỏi 250-300 kg cao lanh • Chất lượng cao lanh dùng làm giấy xác định độ trắng, độ phân tán mức độ đồng nhóm hạt Cao lanh dùng làm chất tạo huyền phù cho sơn • Trong cơng nghiệp sơn tường, người ta dùng cao lanh làm chất bột độn, chất huyền phù (thuộc nhóm chất phụ trợ) • • Cao lanh sử dụng ngành sản xuất sơn hai dạng: cao lanh sống meta cao lanh Tính chất loại quy định theo tiêu chuẩn ISO 3262-8 ISO 3262-9 bao gồm thông số: độ sót sàng; sấy; nung; kích thước hạt, độ pH Cao lanh dùng làm phân bón nơng nghiệp • • Trong nơng nghiệp, cao lanh đóng góp vào làm nguyên liệu để làm phân bón gốc tạo dung dịch phun lên Đối với cao lanh ứng dụng lĩnh vực cần yêu cầu hàm lượng khoáng caolinit cao cỡ hạt nghiền mịn kèm sấy khô đến độ ẩm 1-3% Cao lanh dùng làm nguyên liệu sản xuất gạch chịu lửa cho lị nung •  Các tiêu đòi hỏi cao lanh sản xuất gạch samôt Al2O3 = 36-39 %; hàm lượng Fe2O3 < • Ngồi ra, kaolin cịn sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất mực, sợi thủy tinh, xi măng portland nhiều ngành công nghiệp khác 1,5-2 %, độ chịu lửa 1730-1780oC Smectit nhóm khống vật có kích thước hạt nhỏ với diện tích bề mặt lớn (thường 600 m 2/g) • Khả trương nở cao, hấp thu lớn, khả trao đổi ion từ trung bình đến lớn, độ dẻo cao, tính lưu biến cao, độ thấm cực thấp • Với tính chất đặc biệt này, bentonit (là đá chứa chủ yếu khống vật thuộc nhóm smectit) sử dụng nhiều lĩnh vực khác Bentonite Nông nghiệp • Bentonite loại sét khống có tính trương nở có độ nhớt cao chủ yếu hình thành sét montmorillonite Do cấu tạo đặc biệt hàm lượng silic dioxit cao nên có khả hấp thu độc tố, diệt nấm mốc cao làm tăng hiệu sử dụng thức ăn chăn ni • Bentonite nước phát triển giới sử dụng làm chất độn, chất kết dính (binding), chất tạo viên ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi, sử dụng bentonite vừa có tác dụng kết dính vừa nhằm bổ sung khả chống nấm mộc, khử độc tô tăng cường khống chất cho vật ni Bentonite Cơng nghiệp • Dùng ngành xây dựng thăm dị dầu khí với chức năng: bơi trơn mũi khoan; giảm mơmen xoắn; làm đơng cứng đóng thành, lấp hang khơ, khe nứt lịng đất q trình khoan cọc nhồi Bentonite Mơi trường • Bentonite giúp cải tạo đất tăng khả giữ ẩm cho đất vào mùa khơ Ngồi ra, cịn làm tăng độ bền học, tăng tính dẻo làm cho cấu trúc đất tăng tính trương giữ dưỡng chất cần thiết đất; hạn chế chống lại rửa trôi chất dinh dưỡng mùa mưa… Phụ gia sản xuất gạch khơng nung • Nhờ đặc tính mà Bentonite ứng dụng làm chất kết dính cơng nghệ sản xuất gạch không nung từ nguồn nguyên liệu đất đồi, đất nghèo v.v Trong trình sản xuất,  Bentonite xem phụ gia quan trọng nhằm tăng chất lượng gạch không nung chúng dùng dạng vật liệu rời chứa trong silo bồn chứa liệu ... Nền đất sét nứt Sự biến đổi đất sét nung  Đất sét hệ đa khoáng nên gia nhiệt xảy nhiều trình hóa lý phức tạp Khi nung nóng xảy hiên tượng sau đây: • • Biến đổi thể tích kèm theo nước lý học Biến... silimanit thành khoáng mulit: Al2O3 + SiO2 -> 3Al2O3 SiO2 Sự tương tác hạt sét: • Sự kết hợp khoáng vật sét lớp nước hấp phụ bề mặt hạt tạo nên đặc trưng vật lý cấu trúc đất • Hạt sét đẩy nhau,... Chlorit Khống sét Việt Nam Kaolin, sét chịu lửa, sét gốm sứ, bentonit, pyrophylit khống sán sét điển hình khai thác Việt Nam • • • • • Các mỏ kaolin chia thành nhóm : Có nguồn gốc phong hóa tử thân