Характеристика и термическое поведение некоторых видов каолина различного происхождения из Северного Вьетнама

Каолин (состоящий в основном из каолинита, химическая формула которого Al₂Si₂O₅(OH)₄) служит универсальным сырьем, широко используется в различных отраслях промышленности, включая производство керамики, бумаги, красок, косметики, пневматики, строительных материалов и хранение опасных отходов. В северной части Вьетнама благодаря благоприятным геологическим условиям находятся разнообразные месторождения высококачественного каолина различного происхождения и масштаба. Хотя в ряде работ изучены качество, потенциал, распространение и происхождение типов каолина в Северном Вьетнаме, исследования различий между каолинами из разных источников весьма ограничены. Целью данного исследования было определение характеристик трех различных типов каолина, полученных из различных источников в Северном Вьетнаме (из выветренных пегматитов, выветренных изверженных магматических пород кислого состава и гидротермально-метасоматических измененных пород). Основное внимание было уделено анализу термического поведения этих проб в ходе прокаливания в диапазоне температур от 300 до 1100°C. Всесторонняя характеризация проводилась методами рентгеноструктурного анализа (XRD), Фурье-ИК-спектроскопии (FT-IR), термического анализа (термогравиметрия / дифференциальная термогравиметрия (TG/DTG)) и сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (SEM-EDS). Результаты показали, что во всех пробах был обнаружен каолинит с размером частиц менее 2 мкм. В отдельных пробах присутствуют незначительные количества мусковита и монтмориллонита, а в пробе из гидротермально измененных пород – пирофиллита. Морфология каолинита во всех пробах проявлялась в типичных формах, включая гексагональную и псевдогексагональную. Основными химическими компонентами являются SiO₂ и Al₂O₃; помимо них, в меньших количествах присутствуют K₂O + Na₂O, TiO₂ и общее железо. Термический анализ выявил образование метакаолинитовой фазы при температурах около 494 и 507 °C в двух изученных пробах из выветренных пород, а пирофиллитсодержащая проба претерпевает этот переход при более высокой температуре – 653,8 °C. Начало метакаолинизации наблюдалось при температуре около 500 °C для проб из выветренных пород и около 700 °C – для пирофиллитсодержащей пробы. Кроме того, при 1100 °C проявилась муллитизация, приводящая к образованию муллита. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности применения этих проб каолина в традиционном производстве керамики.

1. Laraba M. Enrichment of Algerian kaolin using froth flotation method. Mining Science and Technology (Russia). 2023;8(3):215–222. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2023-04-112

2. Muller J. P., Calas G. Genetic significance of paramagnetic centers in kaolinites. In: Murray H.H., Bundy W., Harvey C. (Eds.) Kaolin, Genesis and Utilization. Special Publication 1. Boulder, Colorado: The Clay Mineral Society; 1993. Pp. 261–290.

3. Fuentes I., Martínez F., Reátegui K., Bastos V. Physical, mineralogical and chemical characterization of Venezuelan kaolins for use as calcined clays in cement and concrete calcined. In: Calcined Clays for Sustainable Concrete. Proceedings of the 1st International Conference on Calcined Clays for Sustainable Concrete. 2015;10:565–566. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9939-3_70

4. Milošević M., Logar M., Kaluđerović L., Jelić I. Characterization of clays from Slatina (Ub, Serbia) for potential uses in the ceramic industry. Energy Procedia. 2017;125:650–655. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.08.270

5. Hernández A. C., Sánchez-Espejo R., Meléndez W., et al. Characterization of Venezuelan kaolins as health care ingredients. Applied Clay Science. 2019;175:30–39. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.01.003

6. Cam D. H., Phuong N. Types of formation origin and division of mine groups for exploration of kaolin mines in the Northeastern region of Vietnam. Journal of Mining and Earth Sciences. 2005;10:15–19. (In Vietnamese)

7. Bui H. B., Dung N. T., Khang L. Q., et al. Distribution and characteristics of nanotubular halloysites in the Thach Khoan area, Phu Tho, Vietnam. Minerals. 2018;8(7):290. https://doi.org/10.3390/min8070290

8. Cam D. H., Phuong N., Tri L. D. Potential of kaolin in the Northeast region and its use in industries. Journal of Geology. 2006;A/297:30–37. (In Vietnamese)

9. Tri L. Đ., Phuong N., Toan N .T. Vietnam’s kaolin potential and orientation for exploration and exploitation to serve socio-economic. Journal of Geology. 2008;A/307:7–8. (In Vietnamese)

10. Luat T. (ed.), Boi L. V., Nhieu L. V., et al. Report on preliminary exploration results of kaolin and felspar in Son Man area, Hoang Lien Son. Geological Department of Vietnam, Hanoi; 1981. (In Vietnamese)

11. Giua K. V. (ed.), et al. Report on the results of geological exploration of Minh Tan kaolin mine, Hai Duong. Geological Department of Vietnam, Hanoi; 1966. (In Vietnamese)

12. Duy T., Boc Đ. Đ., Thach N. V., et al. Report on results of kaolin prospecting and exploration in northern Quang Ninh. Geological Department of Vietnam, Hanoi. 1966. (In Vietnamese)

13. Fadil-Djenabou S., Ndjigui P. D., Mbey J. A. Mineralogical and physicochemical characterization of Ngaye alluvial clays (Northern Cameroon) and assessment of its suitability in ceramic production. Journal of Asian Ceramic Societies. 2015;3(1):50–58. https://doi.org/10.1016/j.jascer.2014.10.008

14. Ruiz Cruz M. D., Morata D., Puga E., et al. Microstructures and interlayering in pyrophyllite from the Coastal Range of central Chile: evidence of a disequilibrium assemblage. Clay Minerals. 2004;39(4):439–452. https://doi.org/10.1180/0009855043940146

15. Nallis K., Katsumata K., Isobe T., et al. Preparation and UV-shielding property of Zr0.7Ce0.3O2-kaolinite nanocomposites. Applied Clay Science. 2013;80–81:147–153. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.06.004

16. Volzone C., Ortiga J. Removal of gases by thermal-acid leached kaolinitic clays: Influence of mineralogical composition. Applied Clay Science. 2006;32(1–2):87–93. https://doi.org/10.1016/j.clay.2005.11.001

17. Caponi N., Collazzo C. C., Janh S. L., et al. Use of Brazilian kaolin as a potential low-cost adsorbent for the removal of malachite green from colored effluents. Materials Research. 2017;20(2):14–22. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-0673

18. Chen Y. F., Wang M. C., Hon M. H. Phase transformation and growth of mullite in kaolin ceramics. Journal of the European Ceramic Society. 2004;24(8):2389–2397. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00631-9

19. Nguyen T. T. T., Bui H. B. Characterization of some natural materials with different morphologies and their mullitization in ceramic preparation. Journal of Ceramic Processing Research. 2023;24(3):471–477. https://doi.org/10.36410/jcpr.2023.24.3.471