Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốm diopsit CaO.MgO.2SiO2 và nghiên cứu ảnh hưởng của ZrO2 đến cấu trúc, tính chất của vật liệu

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ạ Ọ

Ộ Ố Đ I H C QU C GIA HÀ N I

ƯỜ

Ọ Ự

Ạ Ọ

TR

NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN

Ầ

Ả

Ị

TR N TH TH O

Ợ

Ứ Ổ NGHIÊN C U T NG H P

Ố

Ậ

Ệ

V T LI U G M DIOPSIT CaO.MgO.2SiO

ƯỞ

Ả VÀ NH H

Ủ NG C A ZrO

Ủ

Ấ

Ậ

Ế

Ệ

Đ N C U TRÚC, TÍNH CH T C A V T LI U

Ọ Ậ Ạ LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ

Hà N i – Năm 2013

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ạ Ọ

Ộ Ố Đ I H C QU C GIA HÀ N I

ƯỜ

Ọ Ự

Ạ Ọ

TR

NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN

ầ

ả

ị

Tr n Th Th o

Ứ Ổ

Ố

Ệ

Ợ Ậ NGHIÊN C U T NG H P V T LI U G M DIOPSIT

Ả

ƯỞ

Ế

Ủ NG C A ZrO

CaO.MgO.2SiO2 VÀ NH H

Ấ 2 Đ N C U TRÚC,

Ấ

Ậ

Ệ

Ủ TÍNH CH T C A V T LI U

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

ố

Mã s : 60440113

Ọ Ậ Ạ LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C

Ọ Ẫ NG ƯỜ ƯỚ I H NG D N KHOA H C: PGS.TS NGHIÊM XUÂN THUNG

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ

Hà N i – Năm 2013

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ờ Ả Ơ L I C M N

ớ ế ơ ả ơ ắ V i lòng bi t n sâu s c, em xin chân thành c m n PGS.TS Nghiêm Xuân

ậ ướ ề Thung đã giao đ tài và t n tình h ng ẫ d n, giúp ố ỡ đ em trong su t quá trình làm

ậ lu n văn.

ả ơ ệ ầ ậ ơ ị Em xin c m n các th y cô giáo, các anh ch trong phòng V t Li u Vô C –

ọ ườ ự ọ ố ộ Khoa Hóa h c – Tr ạ ng ĐH Khoa h c T nhiên – ĐH Qu c gia Hà N i đã t o

ề ệ ậ đi u ki n cho em hoàn thành lu n văn .

ả ơ ầ ọ ườ Em cũng xin c m n th y cô giáo Khoa Hóa h c – Tr ọ ng ĐH Khoa h c

ự ề ệ ạ ậ ố ộ T nhiên – ĐH Qu c gia Hà N i đã t o đi u ki n cho em hoàn thành lu n văn t ố t

nghi p.ệ

ử ờ ả ơ ế ạ ố ộ Cu i cùng em xin g i l i c m n đ n gia đình và b n bè đã đ ng viên tinh

Em xin chân thành

ỡ ể ủ ậ ầ th n và giúp đ đ em hoàn thành lu n văn c a mình.

ả ơ c m n!

ộ Hà N i, tháng 12 năm 2013

ọ H c viên

ị

ả ầ Tr n Th Th o

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ơ Ị Ữ Ế Ụ Ệ Ắ DANH M C CH VI T T T, KÍ HI U, Đ N V ĐO

ạ ố ươ a: Thông s ô m ng theo ph ng OX

ạ ố ươ b: Thông s ô m ng theo ph ng OY

ạ ố ươ c: Thông s ô m ng theo ph ng OZ

ộ ọ ữ ặ ả dhkl: Kho ng cách gi a các m t thu c h (hkl)

ệ DTA: Phân tích nhi t vi sai

ệ ử ể SEM: Kính hi n vi đi n t quét (Scanning Electron Microscope)

ố ượ ườ TG: Đ ng kh i l ng

ệ ử ể ề TEM: Kính hi n vi đi n t truy n qua (Tranmission Electron Microscope)

ạ ễ XRD: Nhi u x tia X

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ụ Ụ M C L C

Trang

ộ

ộ ườ

ồ ị ể

ễ ự ụ

ng đ pha diopsit vào

ượ

ụ

ướ

ễ ộ

ồ ị ể

ượ

ộ c ph thu c vào hàm l

ng

ả

ệ

ầ

ẫ

ộ

ả

ị

ng 1 T NG QUAN Ớ

Ổ Ệ

Hình 3.20: Đ th bi u di n s ph thu c c hàm l ng ziriconi (IV) oxit 48.....................................................................................................................12 Hình 3.25: Đ th bi u di n đ hút n ZrO2 52...........................................................................................12 B ng 2.2: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ZrO2 28.....................................................................................................................13 ế ẫ ............................14 ả ủ B ng 3.5: K t qu xác đ nh đ co ngót c a các m u ượ ớ ng ZrO2 khác nhau v i hàm l 51.....................................................................................................................14 ươ ............................................................................16 Ch Ệ Ố .................................................16 Ề Ậ 1.1. GI I THI U CHUNG V V T LI U G M ậ ệ ố .................................................................................16 1.1.1. V t li u g m [10]

ộ ứ

Đ c ng thang Mohs

.......................................................................................17

9.......................................................................................................................17

7.......................................................................................................................17

56....................................................................................................................17

ồ

ở

Môđun đàn h i E

20oC (kg/cm2)

..................................................................17

2,9.106.............................................................................................................17

α

ệ ố

ở

ệ

ả

H s giãn n nhi

t

trong kho ng 201000oC (1/oC)

..................................17

ươ

ợ ố

ổ

1.1.2. Các ph

ng pháp t ng h p g m [10]

....................................................17

Ớ Ệ

Ề Ệ Ậ I THI U CHUNG V H B C BA CaOMgOSiO2 ệ

ề

1.2. GI 1.2.1. Khái quát v các oxit trong h CaOMgOSiO2 ...............................20 ....................................20

ề ố

ệ

1.2.2. Khái quát v g m h CaOMgOSiO2 [17]

...........................................23

Ệ

Ề Ố Ớ I THI U V G M DIOPSIT ấ 1.3. GI ủ 1.3.1. C u trúc c a Diopsit [3, 29] ...................................................................25 ...................................................................25

ấ ủ ố 1.3.2. Tính ch t c a g m Diopsit [30]

.............................................................26

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ứ ụ

ủ ố

1.3.3. ng d ng c a g m Diopsit

...................................................................27

ế ố ả

ưở

ả ứ

ữ

ế

1.4.2. Các y u t

nh h

ng đ n ph n ng gi a các pha r n

ắ .......................28

ả ứ

ủ

ệ ộ

ử

1.4.3. Ph n ng phân h y nhi

t n i phân t

[10]

...........................................31

ễ ạ

ệ ử

ể

ả

Hình 1.6. Nhi u x tia X theo mô hình Bragg ằ 1.5.3. Hình nh quét b ng kính hi n vi đi n t

...........................................34 ..............................34

SEM [27]

ơ ồ ố

ộ ậ ủ

ệ ử

ể

quét

ế ị

ườ

ộ

ng đ kháng nén

t b đo c

Ự

ươ ng 2. TH C NGHI M Ụ

Ủ Ậ

ụ

ủ

........35 Hình 1.7. S đ kh i các b ph n c a kính hi n vi đi n t .............................................................................37 Hình 1.8. Mô hình thi .................................37 Ệ .......................................................................39 Ch Ộ 2.1. M C TIÊU VÀ N I DUNG C A LU N VĂN ..............................................39 ậ ..........................................................................39 2.1.1. M c tiêu c a lu n văn

ợ ố

ứ ổ

ả

ưở

Nghiên c u t ng h p g m Diopsit CaO.MgO.2SiO2 và nh h

ủ ng c a

ế ấ

Ziriconi (IV) oxit đ n c u trúc và tính ch t c a g m.

ấ ủ ố .....................................40

ứ ủ

ậ

ộ

2.1.2. Các n i dung nghiên c u c a lu n văn

.................................................40

Ụ Ụ Ị

Ấ ..........................................................40 Ế 2.2. D NG C , THI T B VÀ HÓA CH T 2.2.1. Hóa ch tấ ................................................................................................40

2.2.2. D ng cụ

ụ.................................................................................................40

Ự

2.3. TH C NGHI M 2.3.1. Chu n b m u Ệ .............................................................................................41 ẩ ị ẫ ........................................................................................41

2.3.2. Cách làm................................................................................................41

ệ ủ

2.3.3. Phân tích nhi

ẫ t c a các m u nghiên c u

ứ ................................................42

ả

ẫ

ầ ưở

ượ

ủ

ả

ấ

B ng 2.2: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ZrO2 ế ả 2.3.7. Kh o sát nh h

..................45 ng Ziriconi (IV) oxit đ n các tính ch t

ệ ng c a hàm l

ủ ậ ệ .....................................................................................................45 c a v t li u

Ế

Ả

Ả ầ ộ

ươ ng 3 K T QU VÀ TH O LU N ế ế ế

ẫ ỗ ợ

ệ ộ ệ ủ ượ ả ả ả ưở ủ

ng c a hàm l ả

Ch 3.1. K t qu phân tích thành ph n b t talc 3.2. K t qu phân tích nhi t b t talc 3.3. K t qu phân tích nhi t c a m u h n h p (talc, SiO2, canxi cacbonat) Ả ng Ziriconi (IV) oxit đ n s hình thành diopsit 3.6. nh h ễ ạ ế 3.6.1. K t qu phân tích nhi u x tia X ( X Ray)

Ậ .................................................47 ............................................................47 ......................................................................48 ........50 ế ự .......61 ...........................................61

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ễ ự ụ

ộ ườ

ng đ pha diopsit

ồ ị ể Hình 3.20: Đ th bi u di n s ph thu c c ượ ng ziriconi (IV) oxit. vào hàm l ả ả ế 3.6.2. K t qu nh SEM

ộ ........65 ................................................................65 .................................................................................66

ưở

ủ

Ả 3.7. nh h

ế ng c a Ziriconi (IV) oxit đ n các tính ch t c a v t li u

ấ ủ ậ ệ ...........68

ị

ả

ủ

ộ

ế ượ ng ZrO2 khác nhau. ễ ộ ồ ị ể

ượ

ướ

ụ

ẫ ...........................69 ................................................................69 ộ c ph thu c vào hàm l

ng

ả B ng 3.5. K t qu xác đ nh đ co ngót c a các m u ớ v i hàm l Hình 3.25: Đ th bi u di n đ hút n ZrO2...............................................................................................................70

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ụ ụ

M c l c các hình

ươ ể ả ệ ề ấ ậ ố ố Hình 1.1: Ph ố ng pháp g m truy n th ng đ s n xu t v t li u g m

ồ ế ạ ổ ể ủ Hình 1.2: ơ S đ bi n đ i d ng tinh th c a SiO

ệ Hình 1.3: H ậ b c ba CaO – MgO – SiO

2O6

Hình ấ C u trúc ủ c a diopside, CaMgSi 1.3:

ơ ồ ị Hình 1.5: S đ ố kh i ủ c a thi ế t b phân tích nhi ệ t

ạ Hình 1.6: ễ Nhi u x tia X theo mô hình Bragg

ủ ể ệ ậ ồ ố ơ ộ ử Hình 1.7: S đ kh i các b ph n c a kính hi n vi đi n t quét

ị ườ ộ Hình 1.8: Mô hình thi ế t b đo c ng đ kháng nén

ả ồ ạ ủ ẫ Hình 3.1: Gi n đ ễ nhi u x ộ tia X c a m u b t talc

ả ồ ệ ẫ Hình 3.2: Gi n đ phân tích nhi t DTATG m u talc Phú Th ọ

ồ ẫ ỗ Hình 3.3: ả Gi n đ phân tích nhi ệ t ợ m u h n h p

ủ ễ ạ ẫ ấ ả ồ Hình 3.4: Gi n đ nhi u x tia X c a m u không có ch t khoáng hóa

3COOLi

ủ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.5: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

3COONa

ủ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.6: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

3COOK

ủ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.7: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

3COONa

ễ ồ ạ ủ ứ ả Hình 3.8: Gi n đ nhi u x ẫ tia X c a m u ch a 1% CH

3COONa

ễ ồ ạ ủ ứ ả Hình 3.9: Gi n đ nhi u x ẫ tia X c a m u ch a 2% CH

3COONa

ứ ủ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.10: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 3% CH

3COONa

ủ ứ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.11: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 4% CH

3COONa

ủ ứ ễ ạ ẫ ả ồ Hình 3.12: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 5% CH

ễ ự ụ ồ ị ể ộ ườ ộ Hình 3.13: Đ th bi u di n s ph thu c c ng đ pha diopsit

3COONa

ượ vào hàm l ng ấ ch t khoáng hóa CH

ễ ạ ủ ứ ẫ ả ồ Hình 3.14: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 0,5% ZrO

ễ ạ ủ ứ ẫ ả ồ Hình 3.15: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 1% ZrO

ễ ạ ủ ứ ẫ ả ồ Hình 3.16: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 1,5%

ễ ạ ủ ứ ẫ ả ồ Hình 3.17: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 2% ZrO

ễ ạ ủ ứ ẫ ả ồ Hình 3.18: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 2,5% ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ễ ạ ứ ủ ẫ ả ồ Hình 3.19: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 3% ZrO

ễ ự ụ ồ ị ể ộ ườ ộ ượ Hình 3.20: Đ th bi u di n s ph thu c c ng đ pha diopsit vào hàm l ng

ziriconi (IV) oxit

Ả ủ ẫ Hình 3.21: nh SEM c a m u M20

Ả ủ ẫ Hình 3.22: nh SEM c a m u M23

Ả ủ ẫ Hình 3.23: nh SEM c a m u M26

ồ ị ể ụ ễ ộ ượ ộ Hình 3.24: Đ th bi u di n đ co ngót ph thu c vào hàm l ng ZrO

ễ ộ ướ ụ ượ ồ ị ể Hình 3.25: Đ th bi u di n đ hút n ộ c ph thu c vào hàm l ng ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ụ ụ

ả

M c l c các b ng

ộ ố ố ả ả ơ ấ ơ ả ủ B ng 1.1: B ng tính ch t c b n c a m t s g m đ n oxit

ệ ẫ ấ ả ầ B ng 2.1: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ch t khoáng hóa

ệ ẫ ả ầ B ng 2.2: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ZrO

ọ ủ ả ầ B ng 3.1: Thành ph n hóa h c c a khoáng talc

ư ủ ể ấ ẫ ả ặ B ng 3.2: Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th trong các m u có ch t khoáng

ấ hóa và không có ch t khoáng hóa

ả ủ ư ặ B ng 3.3 : Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th ể trong các m uẫ

3COONa 42

ấ có ch t khoáng hóa CH

ả ư ủ ặ ẫ ượ B ng 3. 4: Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th ể trong các m u có hàm l ng

ZrO2 khác nhau 47

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ủ ế ẫ ả ả ộ ị B ng 3.5: K t qu xác đ nh đ co ngót c a các m u

ượ ớ v i hàm l ng ZrO2 khác nhau

ế ả ả ộ ướ B ng 3.6: K t qu đo đ hút n c

2 khác nhau

ỉ ố ủ ộ ố ẫ ả ượ B ng 3.7: Đ x p và t kh i c a các m u có hàm l ng ZrO

ế ả ả ườ ộ B ng 3.8: K t qu đo c ng đ nén

ệ ố ả ả ở ệ ủ ẫ B ng 3.9: H s gi n n nhi t c a các m u

ộ ề ố ế ả ệ ả B ng 3.10. K t qu đo đ b n x c nhi t

ộ ị ử ế ả ả B ng 3.11. K t qu đo đ ch u l a

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

M Đ UỞ Ầ

ệ ề ố ữ ứ ệ ấ ộ ố Vi t Nam là m t trong nh ng qu c gia có ngh g m s xu t hi n khá

ổ ố ệ ở ứ ệ ấ ệ ừ ộ ạ ớ s m. Theo các tài li u c , g m s đã xu t hi n Vi t Nam t m t v n năm

ướ ượ ườ ế ế ớ ự tr c đây, đ c con ng i bi t đ n và s d ng ể ử ụ . Ngày nay cùng v i s phát tri n

ậ ọ ố ỹ ượ ử ụ ậ ệ ủ c a khoa h c k thu t, v t li u g m càng ngày càng đ ặ ộ c s d ng r ng rãi, đ c

ệ ự ạ ố ớ ớ ờ ủ ư ề ề ặ ệ bi t s ra đ i c a nhi u lo i g m m i v i nhi u đ c tính u vi ở t đang tr thành

ượ ấ ế ớ ề ọ ướ ề đ tài đ c r t nhi u nhà khoa h c trên th gi i và trong n c quan tâm nghiên

c u.ứ

ố ạ ố ữ ộ ớ G m diopsit ( ề CaO.MgO.2SiO2) là m t trong nh ng lo i g m m i có nhi u

ấ ượ ộ ề ơ ọ ệ ố ư ộ ồ tính ch t v t tr i: nh có đ b n c h c cao, có tính đàn h i, h s giãn n ở

ệ ả ứ ạ ấ ớ nhi ơ ớ t th p, không ph n ng v i axit, baz , v i tác nhân oxi hóa, có ho t tính sinh

ớ ự ủ ế ể ộ ặ ớ ọ h c, không có tính đ c v i s phát tri n c a t ữ bào…V i nh ng đ c tính nh ư

ượ ử ụ ự ề ệ ố ậ v y nên g m diopsit đ c s d ng trong nhi u lĩnh v c công ngh khác nhau:

ệ ệ ệ ử ự ệ công ngh xây d ng, công ngh đi n, đi n t ọ , sinh h c…

ứ ổ ự ệ ẽ ầ ậ ợ ố Do v y, vi c nghiên c u t ng h p g m diopsit s góp ph n vào s phát

ệ ậ ệ ể ủ ố tri n c a ngành công ngh v t li u g m.

ệ ề ấ ươ ợ ổ ố ươ Hi n nay có r t nhi u ph ng pháp t ng h p g m diopsit: Ph ng pháp

ề ố ươ ế ủ ồ ươ ươ truy n th ng, ph ng pháp đ ng k t t a, ph ng pháp solgel, ph ng pháp

ế ắ ỏ ươ ề ố ố khu ch tán pha r n vào pha l ng…Trong đó, ph ng pháp g m truy n th ng có

ế ự ồ ố ộ ề ư ể ề ệ ẫ ầ ấ nhi u u đi m v cách ph i tr n nguyên li u ban đ u d n đ n s đ ng nh t cao

ế ệ ữ ế ẩ ườ ổ ợ ề ả v s n ph m. Không nh ng th , xu th hi n nay, ng ố i ta đi t ng h p g m

ừ ẵ ự ư diopsit t ấ các khoáng ch t có s n trong t ạ nhiên nh : đá vôi, khoáng talc, th ch

ượ ẻ ẫ ữ ể anh…đ thu đ c diopsit có giá thành r mà v n gi ữ ượ đ ặ c nh ng đ c tính quan

ọ tr ng.

ử ụ ụ ủ ệ ả ẵ ớ ồ V i m c đích s d ng ngu n nguyên li u khoáng s n s n có c a Vi ệ t

ậ ệ ể ả ụ ụ ự ể ấ ố ế ủ Nam đ s n xu t các v t li u g m ph c v cho s phát tri n kinh t ấ c a đ t

ậ ọ ậ ệ ổ ợ ướ n ề c, chúng tôi ch n đ tài cho lu n văn: “ ố Nghiên c uứ t ng h p v t li u g m

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

2 đ n c u trúc, tính

ứ ả ưở ế ấ ủ ng c a ZrO diopsit CaO.MgO.2SiO2 và nghiên c u nh h

ch t c a v t li u ấ ủ ậ ệ ”.

ươ Ổ Ch ng 1 T NG QUAN

Ớ Ề Ậ Ố Ệ Ệ 1.1. GI I THI U CHUNG V V T LI U G M

ậ ệ ố 1.1.1. V t li u g m [10]

ạ ậ ệ ữ ể ấ ấ ố ồ ợ G m là lo i v t li u có c u trúc tinh th bao g m các h p ch t gi a kim

ạ ớ ạ ớ ư ạ ơ lo i và á kim nh : kim lo i v i oxi (các oxit), kim lo i v i nit (các nitrua), kim

ạ ớ ạ ớ ư ạ ớ lo i v i cacbon (các cacbua), kim lo i v i silic (các silixua), kim lo i v i l u

ậ ệ ủ ế ế ế ố ỳ hu nh (các sunfua)… Liên k t ch y u trong v t li u g m là liên k t ion, tuy

ườ ế ộ ợ ị nhiên cũng có tr ng h p liên k t c ng hóa tr đóng vai trò chính.

ậ ệ ề ơ ề ặ ố ệ ừ V t li u g m có nhi u đ c tính quí v c , nhi ệ t, đi n, t , quang… do đó

ế ệ ọ ầ đóng vai trò quan tr ng trong h u h t các ngành công nghi p.

ặ ậ ệ ộ ắ ố ượ ậ ệ Đ c tính c ơ: v t li u g m có đ r n cao nên đ c dùng làm v t li u mài,

ỡ ậ ệ v t li u giá đ …

ặ ậ ệ ố ệ ộ ặ ệ Đ c tính nhi ệ : v t li u g m có nhi t ả t đ nóng ch y cao, đ c bi t là h s ệ ố

ệ ấ ượ ế ị ộ ề ỏ ệ ị ở giãn n nhi t th p nên đ c dùng làm các thi t b đòi h i có đ b n nhi t, ch u

ệ ớ ụ ượ đ c các xung nhi ọ t l n (lót lò, b c tàu vũ tr …).

ậ ệ ộ ẫ ủ ệ ạ ặ ổ ộ Đ c tính đi n ố ệ : đ d n đi n c a v t li u g m thay đ i trong m t ph m vi

1.cm1 đ n 10

12 (cid:0)

1.cm1. Có lo i v t li u g m trong đó

(cid:0) ế ạ ậ ệ ố ộ khá r ng t ừ ướ d i 10

ầ ử ẫ ạ ậ ệ ư ệ ạ ố ph n t d n đi n là electron nh trong kim lo i, cũng có lo i v t li u g m trong

ầ ử ẫ ể ổ ệ ề ợ đó ion đóng vai trò là ph n t ạ ậ d n đi n. Do đó ta có th t ng h p nhi u lo i v t

ư ố ệ ệ ẫ ậ ố ố ố ẫ li u g m kĩ thu t khác nhau nh g m cách đi n, g m bán d n, g m siêu d n

đi n…ệ

ặ ừ ủ ậ ệ ể ổ ấ ố ợ ượ Đ c tính t ạ c a v t li u g m r t đa d ng. Ta có th t ng h p đ ố c g m

ừ ố ậ ừ ố ắ ừ ố ả ắ ừ ớ ộ ừ ả ị ngh ch t , g m thu n t , g m s t t , g m ph n s t t v i đ t c m thay đ i t ổ ừ

ụ ế ạ ệ ộ ộ ấ 0 đ n 10 ph thu c r t đa d ng vào nhi t đ cũng nh t ư ừ ườ tr ng ngoài.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ặ ể ổ ợ ượ ạ ậ ệ Đ c tính quang : có th t ng h p đ ấ c các lo i v t li u có các tính ch t

ư ậ ệ ọ ướ ụ ủ ệ quang h c khác nhau nh v t li u phát quang d ấ i tác d ng c a dòng đi n (ch t

ệ ệ ướ ủ ụ ấ ậ đi n phát quang), v t li u phát quang d i tác d ng c a ánh sáng (ch t lân

ử ụ ặ ế ị ạ ố quang) ho c các lo i g m s d ng trong thi t b phát tia laze.

ậ ệ ặ ầ ố ệ ể ọ V t li u g m đã góp ph n đ c bi ủ ố ớ ự t quan tr ng đ i v i s phát tri n c a

m iọ

ế ỉ ư ệ ậ ọ ố ỹ ệ ậ ệ ngành khoa h c k thu t và công nghi p cu i th k XX nh công ngh v t li u

ậ ả ự ệ ế ạ xây d ng, công ngh ch t o máy, giao thông v n t ệ i, công ngh thông tin, k ỹ

ệ ậ ừ ụ ụ ệ thu t đi n, t , quang, công ngh chinh ph c vũ tr …

ấ ơ ả ủ ộ ố ố ơ ả ả B ng 1.1: B ng tính ch t c b n c a m t s g m đ n oxit [7]

2O3)

Corinđon Zircon Manhedi Tính ch tấ Alα ( (MgO) (ZrO2)

nc (oC)

2050 25002600 2830 to

3,994 5,6 3,58 d (g/cm3)

ộ ứ 9 7 56 Đ c ng thang Mohs

ồ ầ 3,8.106 G n 1,7.10 2,9.106 Môđun đàn h i E ở oC (kg/cm2) 20

α ệ ố ở ệ H s giãn n nhi t ả trong kho ng 8.106 (810)106 14,2.106 201000oC (1/oC)

oC (kcal/mh đ )ộ

ộ ẫ 26,9 1,5 29,5 Đ d n nhi ệ ở t 100

ươ ợ ố ổ 1.1.2. Các ph ng pháp t ng h p g m [10]

ươ 1.1.2.1. Ph ng pháp solgel

ươ ờ ừ ữ ượ ể Ph ng pháp solgel ra đ i t nh ng năm 19501960 và đ c phát tri n khá

ề ư ể nhanh chóng do có nhi u u đi m nh ưng

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ợ ượ ướ ạ ộ ớ ấ ạ ỡ ể ổ Có th t ng h p đ ố c g m d i d ng b t v i c p h t c micromet,

nanomet.

ể ổ ố ợ ướ ạ ỏ ướ ạ ợ ườ Có th t ng h p g m d i d ng màng m ng, d i d ng s i đ ng kính

<1mm.

ệ ộ ổ ầ ợ Nhi t đ t ng h p không c n cao.

ươ ượ ề ả ử ụ ợ ậ Vì v y ph ng pháp này đã đ c nhi u tác gi ậ ể ổ s d ng đ t ng h p v t

ệ ấ ợ ố li u g m và các h p ch t silicat.

ắ ủ ươ ạ ị Nguyên t c c a ph ng pháp là t o ra các dung d ch theo đúng t l ỉ ệ ợ h p

ứ ủ ả ộ ẫ ệ ạ ẩ ớ th c c a s n ph m và tr n l n v i nhau t o thành h sol, sau đó chuy n t ể ừ ạ d ng

sol thành

ồ ấ ể ượ ả ẩ gel r i s y khô đ thu đ c s n ph m.

ươ ộ ố ị ả ắ ả ưở Ph ng pháp này cũng m c ph i m t s khó khăn đó là ch u nh h ủ ng c a

ế ố ề ự ư ứ ệ ệ ầ ầ nhi u y u t nh thành ph n nguyên li u ban đ u, cách th c th c hi n quá trình

ấ ủ ủ ữ ạ ả ấ ợ ớ ổ th y phân các h p ch t c a Si, Ca và Al r t nh y c m v i nh ng thay đ i (xúc

ơ ử ụ ệ ủ ủ ờ tác axitbaz , s d ng nhi t duy trì trong quá trình th y phân, th i gian th y phân,

ấ ấ ố ụ ch t phân tán, ch t ch ng keo t ...).

ả ử ụ ợ ấ ể ủ ứ ạ ổ Là quá trình t ng h p r t ph c t p, ph i s d ng dung môi đ th y phân

ấ ơ ợ ườ ấ ắ ề ế ầ ạ các h p ch t c kim (th ng là các alkoxide) r t đ t ti n, nên h n ch ph n nào

ứ ụ ủ ng d ng c a nó trong th c t ự ế .

ươ ế ủ 1.1.2.2. Ph ồ ng pháp đ ng k t t a

ấ ở ạ ồ ế ế ủ ả ẩ ờ ồ ị Các ch t d ng dung d ch r i ti n hành k t t a đ ng th i, s n ph m thu

ử ồ ấ ế ọ ươ ế ượ đ c ti n hành l c, r a r i s y, nung. Ph ng pháp này cho phép khu ch tán các

ả ứ ấ ố ề ặ ế ể ệ ủ ch t tham gia ph n ng khá t t, tăng đáng k di n tích b m t ti p xúc c a các

ả ứ ư ấ ớ ươ ả ả ặ ch t ph n ng. Nh ng v i ph ng pháp này g p khó khăn là ph i đ m b o t l ả ỉ ệ

ớ ả ế ủ ứ ủ ẩ ấ ỗ ợ ố ợ h p th c c a các ch t trong h n h p k t t a đúng v i s n ph m g m mong

mu n.ố

ươ ỏ ắ 1.1.2.3. Ph ng pháp phân tán r n l ng

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ắ ủ ươ ắ ầ ỏ Nguyên t c c a ph ng pháp này là phân tán pha r n ban đ u vào pha l ng,

ế ủ ẽ ế ủ ứ ạ ắ ồ ế r i ti n hành k t t a pha r n th hai. Khi đó, các h t pha k t t a s bám xung

ố ủ ề ạ ắ ầ ồ ộ ơ ứ quanh h t pha r n ban đ u, làm cho m c đ phân b c a chúng đ ng đ u h n,

ả ứ ủ ư ế ệ ấ ạ tăng di n tích ti p xúc cũng nh tăng ho t tính c a các ch t tham gia ph n ng,

ả ệ ộ ả ứ ề ơ ớ ố ươ do đó làm gi m nhi ấ t đ ph n ng xu ng th p h n nhi u so v i ph ng pháp

ề ậ ươ ượ ử ụ ề ố ố g m truy n th ng. Vì v y, ph ng pháp này đ c s d ng khá nhi u trong k ỹ

ậ ổ ợ ượ ớ ủ ể ươ ấ ậ ệ thu t t ng h p v t li u. Tuy nhiên nh c đi m l n c a ph ng pháp này r t khó

ệ ả ẩ khăn trong vi c đ m b o t ả ỷ ệ ợ l ứ ủ ả h p th c c a s n ph m.

ươ ố ề ề 1.1.2.4. Ph ế ố ng pháp đi u ch g m truy n th ng

ơ ồ ề ạ ố ể Có th mô t ả ươ ph ố ng pháp g m truy n th ng theo d ng s đ sau:

ị

Chu n bẩ

Nghi nề

Ép viên

Nung

S n ả ph mẩ

ố ệ Ph i li u

Tr nộ

ươ ấ ậ ệ ố ể ả ố ố ề Hình 1.1: Ph ng pháp g m truy n th ng đ s n xu t v t li u g m

ơ ồ Trong s đ :

ầ ủ ố ệ ệ ạ ẩ ị ầ Giai đo n chu n b ph i li u: tính toán thành ph n c a nguyêu li u ban đ u

ừ ặ ố ơ (đi t các ôxit, hiđroxit, ho c các mu i vô c ...) sao cho đ t t ạ ỷ ệ ợ l ứ ủ h p th c c a

ề ẩ ế ố ả s n ph m mu n đi u ch .

ề ề ệ ể ệ ế ạ ộ ị Giai đo n nghi n, tr n: nghi n m n nguyên li u đ tăng di n tích ti p xúc

ả ứ ữ ế ề ấ ấ ồ ỗ ợ gi a các ch t ph n ng và khuy ch tán đ ng đ u các ch t trong h n h p. Khi

ộ ượ ề ể ề ả ọ nghi n ta có th cho m t l ạ ễ ng ít dung môi vào cho d nghi n. Ph i ch n lo i

ố ệ ể ề ễ ể ỏ dung môi nào đ trong quá trình nghi n d thoát ra kh i ph i li u (có th dùng

ượ r u etylic, axeton…).

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ ế ả ứ ữ ằ ấ ạ Giai đo n ép viên: nh m tăng đ ti p xúc gi a các ch t ph n ng. Kích

ướ ộ ẫ ủ ứ ẫ ộ th ộ c và đ dày c a viên m u tùy thu c vào khuôn và m c đ d n nhi ệ ủ t c a

ố ệ ự ề ệ ộ ế ị ể ạ ớ ph i li u. Áp l c nén tùy thu c vào đi u ki n thi t b có th đ t t ấ i vài t n/cm

ế ị ớ ố ệ ứ ả ấ ẫ Dùng thi t b nén t i hàng trăm t n thì trong viên ph i li u v n ch a kho ng 20%

ể ỗ ố ể ả ượ ố ệ ộ ố ẫ th tích là l x p và các mao qu n. Đ thu đ ấ c m u ph i li u có đ x p th p

ươ ừ ừ ứ ệ ả ử ụ ầ c n ph i s d ng ph ng pháp nén nóng (t c là v a nén v a gia nhi ệ t). Vi c tác

ờ ả ồ ệ ộ ể ả ấ ỏ ờ ượ ộ đ ng đ ng th i c nhi t đ và áp su t đòi h i ph i có th i gian đ thu đ ẫ c m u

ộ ắ ặ ố ệ ph i li u có đ ch c đ c cao.

ả ứ ữ ự ệ ắ ạ ạ Giai đo n nung: là th c hi n ph n ng gi a các pha r n đây là công đo n

ể ự ả ứ ữ ấ ắ ọ ượ đ ệ c xem là quan tr ng nh t. Ph n ng gi a các pha r n không th th c hi n

ả ứ ư ấ ầ ẫ ặ ả ẩ ế hoàn toàn, nghĩa là s n ph m v n còn có m t ch t ban đ u ch a ph n ng h t

ườ ả ế ộ ạ ồ ề ạ ầ nên th ng ph i ti n hành nghi n tr n l i r i ép viên, nung l i l n hai. Đôi lúc

ả ế ư ậ ầ còn ph i ti n hành nung vài l n nh v y.

ạ ươ ổ ở Bên c nh các ph ợ ng pháp t ng h p đã trình bày trên còn có m t s ộ ố

ươ ư ế ợ ổ ừ ệ ị ự ố ph ng pháp t ng h p khác nh : k t tinh t dung d ch, đi n hoá, t b c cháy,

ủ ệ th y nhi t …

ươ ậ ợ ố ố ố ệ ậ ộ Ph ề ng pháp g m truy n th ng thu n l i trong khâu tr n ph i li u. Vì v y

ọ ươ ể ổ ề ợ ố ố ố ự chúng tôi l a ch n ph ng pháp g m truy n th ng đ t ng h p g m diopsi t từ

ạ talc, th ch anh và canxi cacbonat.

Ớ Ệ 1.2. GI Ề Ệ Ậ I THI U CHUNG V H B C BA CaOMgOSiO

ệ ề 1.2.1. Khái quát v các oxit trong h CaO MgOSiO2

1.2.1.1. Canxi oxit (CaO) [30]

ử Phân t gam : 56,08 g/mol.

ỷ ọ T tr ng : 3,35 g/cm

ể ả Đi m nóng ch y : 2572

ể Đi m sôi : 2850

ộ ướ ớ ướ Đ tan trong n ả ứ c : có ph n ng v i n c.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ấ ắ ể ậ ạ ắ ươ ặ Canxi oxit là ch t r n màu tr ng, d ng tinh th l p ph ng tâm m t. V ề

ể ị ề ạ ặ ọ ộ ơ m t hóa h c canxi oxit là m t oxit baz , có th b kim lo i ki m, nhôm, silic kh ử

3) b ngằ

ủ ế ạ ượ ế ừ ề ề v kim lo i. Canxi oxit ch y u đ c đi u ch t canxi cacbonat (CaCO

oC.

ủ ả cách phân h y nhi ệ ở t kho ng 900

CaCO3 CaO + CO2

1.2.1.2. Magie oxit (MgO) [30]

ử Phân t gam : 40,30 g/mol

ỷ ọ T tr ng : 1,5 g/cm

ể ả Đi m nóng ch y : 2852

ể Đi m sôi : 3600

ặ ụ ấ ộ ư ắ ố ạ Cũng gi ng nh canxi ôxit, magiê ôxit là ch t b t ho c c c màu tr ng, d ng

ậ ấ ướ ồ ộ b t tan ít và tan r t ch m trong n c. Ngu n MgO là khoáng talc, đôlômit,

ể ậ ấ ươ cacbonat magiê…Magie oxit có c u trúc tinh th l p ph ặ ng tâm m t, có nhi ệ t

ễ ạ ả ơ ớ ộ đ nóng ch y cao. Tuy nhiên MgO d dàng t o pha tecti v i các ôxít khác và

ả ở ệ ộ ấ ấ ộ ở ệ ấ ả ố nóng ch y nhi t đ r t th p. Đ giãn n nhi ạ t th p và kh năng ch ng r n

ủ ặ ọ men là hai đ c tính quan tr ng c a ôxít magiê.

1.2.1.3. Silic oxit (SiO2) [4, 30]

2 th

Ở ề ệ ườ ườ ồ ạ ở ạ đi u ki n th ng, SiO ng t n t i ạ các d ng thù hình là: th ch

anh,

(cid:0) ộ ạ ạ ạ ỗ tridimit và cristobalit. M i m t d ng thù hình này l ạ i có hai d ng: d ng b n ề ở

2 đ

(cid:0) ệ ộ ấ ạ ề ở ệ ộ ự ế ủ nhi t đ th p và d ng b n nhi ổ t đ cao. S bi n đ i thù hình c a SiO cượ

trình bày trên hình 1.2.

tridimit

117oC

ạ th ch anh β β tridimit β cristobalit

573oC 163oC 253oC

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ạ α th ch anh 870oC α tridimit 1470oC α cristobalit 1728oC

1050oC

ơ ồ ế ổ ạ ể ủ Hình 1.2: S đ bi n đ i d ng tinh th c a SiO

2 còn phụ

ự ế ệ ộ ủ ể Trong th c t nhi ạ t đ chuy n hóa các d ng thù hình c a SiO

ế ố ề ộ ặ ủ ế ộ ư ự thu c vào nhi u y u t ấ nh s có m t c a các ch t khoáng hóa, ch đ nâng

ệ ấ nhi t, áp su t.

ấ ả ề ể ạ ồ ứ ệ T t c các d ng tinh th này đ u bao g m các nhóm t di n SiO ố ớ 4 n i v i

4, nguyên t

ử ứ ệ ử ằ ở nhau qua nguyên t oxi chung. Trong t di n SiO Si n m tâm t ứ

ị ớ ố ế ộ ệ ử ằ ở ỉ ủ ứ ệ di n liên k t c ng hóa tr v i b n nguyên t oxi n m đ nh c a t di n.

ổ ạ ủ ế ạ Vì quá trình bi n đ i d ng thù hình này sang d ng thù hình khác c a SiO

ậ ầ ượ ạ ạ ả x y ra ch m và c n năng l ng ho t hóa cao, cho nên th ch anh, cristobalit,

ề ồ ạ ự tridimit đ u t n t i trong t nhiên.

Ở ệ ộ ườ ạ ỉ ề ể ấ t đ th nhi ng ch có th ch anh α b n nh t còn các tinh th khác là gi ả

oC nhi

ả ở ạ ệ ộ ề b n. Th ch anh nóng ch y 16001670 ả ủ t đ nóng ch y c a nó không th ể

ị ượ ự ế ữ ầ ạ ộ xác đ nh chính xác đ c vì s bi n hóa m t ph n sang nh ng d ng đa hình khác

ề ệ ớ ỉ ệ v i t l khác nhau tùy theo đi u ki n bên ngoài.

2 r t tr , nó không tác d ng v i oxi, clo, brom và các

ề ặ ọ ụ ấ ớ ơ V m t hóa h c SiO

ể ả ụ ớ ỉ ở ề ệ ườ axit k c khi đun nóng. Nó ch tác d ng v i flo và HF đi u ki n th ng, SiO

tan

ề ề ả ạ

(cid:0) (cid:0) trong ki m hay cacbonat kim lo i ki m nóng ch y. SiO2 + 2NaOH (cid:0) Na2SiO3 + H2O

(cid:0) (cid:0) (cid:0) SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

2 sôi khi

ả ứ ữ ậ ả ở ị Nh ng ph n ng này x y ra ch m, trong dung d ch SiO ở ạ d ng

ị ộ b t m n.

ổ ế ể ậ ạ ạ ộ Th ch anh thu c lo i khoáng v t ph bi n, tinh th tinh khi ế ượ t đ c dùng

ể ế ủ ứ ấ ể đ làm th u kính, lăng kính, đ ch th y tinh, s và xi măng.

2 [17]

ề ố ệ 1.2.2. Khái quát v g m h CaOMgOSiO

2 v i nh ng tính ch t t

ệ ố ấ ố ề ặ ơ ọ ữ ặ ớ G m h CaO.MgO.SiO t v m t c h c và m t hóa

ộ ề ơ ọ ệ ố ư ố ở ị ệ ọ h c nh : trong su t, đ b n c h c cao, ch u mài mòn, h s giãn n nhi ấ t th p,

ườ ụ ơ ọ ề b n trong môi tr ố ề ứ ng axit và baz do đó có nhi u ng d ng trong y h c, g m

ủ ỏ ệ ộ ổ ợ ươ ố ệ ph …Tuy nhiên h này đòi h i nhi t đ t ng h p t ng đ i cao (hình 1.3). Đ ể

ượ ệ ộ ổ ợ ướ ế ệ ầ ầ ả gi m đ c nhi t đ t ng h p tr c h t thành ph n nguyên li u c n ph i đ ả ượ c

ể ơ ầ ớ ủ ệ ố ư t i u hóa sao cho g n v i đi m tecti c a h

ệ ậ Hình 1.3: H b c ba CaO – MgO – SiO

ấ ả ồ Nhìn vào gi n đ pha ta th y:

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ấ ử ệ ả ệ Các pha x y ra trong ba h hai c u t ề chính cũng có mi n trong h ba c u t ấ ử

là: (1) Cristobalite (SiO2), (2) tridymite (SiO2), (3) pseudowollastonite ((cid:0)

CaO.SiO2), (4) tricalcium disilicat (3CaO. 2SiO2), (5) (cid:0) canxi orthosilicate ((cid:0)

2CaO.SiO2), (6) vôi (CaO), (7) periclase (MgO), (8) forsterit (2MgO.SiO2).

ấ ử ợ ề ấ Các h p ch t hai c u t ệ ậ không có mi n trong h b c ba là: (1) Tricalcium

silicat, 3CaO.SiO2, (2) clinoenstatite (MgO.SiO2).

ấ ấ ợ ử ệ ề ấ ử H p ch t ba c u t có mi n trong h ba c u t là: (1) diopsit

(CaO.MgO.2SiO2), (2) 2CaO.MgO.2SiO2.

ấ ử ệ ề ổ ố ị ầ ợ Các pha b sung có mi n trong h ba c u t không có h p ph n c đ nh

ề ặ ấ ử ư nh ng v đ c tính là ba c u t . Đó là:

ị ồ ị ắ + Dung d ch r n wollastonit ( (cid:0) CaO.SiO2), bao g m c hai dãy dung d ch r n ắ ả

ứ ớ ự ể ắ ộ ộ ị ầ hay m t khu v c dung d ch r n. M t dãy có th ch a t i 18 ph n trăm mol

diopsit

ớ ầ ợ (CaO.MgO.2SiO2) và dãy khác lên t i 44 ph n trăm mol h p ch t ấ

ắ ồ ạ ự ế ị ể ẽ ở ộ 2CaO.MgO.2SiO2. N u khu v c dung d ch r n t n t i, nó có th s m r ng t ừ

ớ ớ ỉ ự ạ ợ ộ dãy này t i dãy khác t o thành m t khu v c hình tam giác v i đ nh là h p ph n ầ

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ự ể CaO.SiO2. S chuy n pha wollastonitpseudowollastonit, (cid:0) CaO.SiO2(cid:0)

ườ ở ư ệ ộ ượ (cid:0) CaO.SiO2 th ả ng x y ra 1200°C. Nh ng nhi ể t đ chuy n pha này đ c nâng

oC v i dãy diopsit và

ạ ự ạ ằ ấ ớ lên b ng cách thêm vào ch t hòa tan và đ t c c đ i 1343

ớ 1365oC v i dãy 2CaO.MgO.2SiO

ụ ạ ầ ắ ộ ớ ỗ ị ố + Dung d ch r n pyroxen t o thành m t chu i liên t c v i các ph n cu i

ấ ả ả cùng, diopsit (CaO.MgO.2SiO2) và clinoenstatit (MgO.SiO2), t ư t c x y ra nh là

pha chính.

2) ch a t

ắ ị ứ ớ + Dung d ch r n monticellit (CaO.MgO.SiO i 11% forsterit

ượ ư ể ễ ộ (2MgO.SiO2) đ ầ c bi u di n m t ph n nh là pha chính.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

2 đi m d nóng ch y nh t ng v i thành ph n %

ệ ấ ứ ễ ể ầ ả ớ Trong h CaO. MgO.SiO

2; 30,6 CaO

oC. Trong hệ

ư ở ệ ộ ề ố v s mol nh sau: 0,8 MgO; 61,4 SiO nhi t đ 1320

ấ ợ ố có b n h p ch t 3 c u t ấ ử :

Diopsit: CaO.MgO.2SiO2

Monticellit: CaO.MgO.SiO2

Merwinit: 3CaO.MgO.2SiO2

Akermanit: 2CaO.MgO.2SiO2

ậ ệ ế ậ ổ ợ ố Trong lu n văn này chúng tôi ti n hành t ng h p v t li u g m diopsit

(CaO.MgO.2SiO2).

Ớ Ệ 1.3. GI Ề Ố I THI U V G M DIOPSIT

ấ ủ 1.3.1. C u trúc c a Diopsit [3, 29]

ứ Diopsit có công th c CaO.MgO.2SiO ế ồ 2 hay CaMg[Si2O6]. Theo lý thuy t g m

ố ượ ề ể ơ có 18,51% MgO; 25,93% CaO và 55,55% SiO2 v kh i l ng. Tinh th đ n tà.

ủ ọ ạ ấ ộ ỗ ứ ệ Thu c nhóm pyroxen c a h inosilicat. Có c u trúc d ng chu i, các t di n SiO

2 t o thành m ch dài, gi a các m ch đó phân b các

ữ ạ ạ ạ ố ố ớ n i v i nhau qua hai ion O

ượ ể ệ ể ượ cation Ca2+, Mg2+, đ c th hi n trên hình 1.4. Các ion này có th đ ế c thay th

2+, Fe3+, Cr3+,… Công th c khung có th vi

ư ở ứ ồ đ ng hình b i các ion khác nh Co ể ế t

2O6]4.

ặ [SiO3]2 ho c [Si

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

2O6 :

ủ ấ Hình 1.4: C u trúc c a diopsit, CaMgSi

ế ơ ị ụ ố ế ế ơ ị ụ ố (a) t bào đ n v chi u xu ng tr c b; (b) t ế bào đ n v chi u xu ng tr c c.

ộ ệ ố ạ ể ụ ắ Diopsit thu c h tinh th lăng tr ng n, có thông s m ng a=9,5848Å,

b=8,6365Å, c=5,1355Å, (cid:0) = 90o, (cid:0) = 103,98o, (cid:0) =90o, Z=4.

2+ n m

ấ ạ ướ ể ề ằ ở ị C u trúc m ng l i tinh th diopsit đ u có ion Mg ệ v trí bát di n

ằ ở ị ứ ệ ể ậ còn Ca2+ và Si4+ n m v trí t ế ồ di n là chính. Vì v y diopsit có th thay th đ ng

ạ ướ ấ ủ ị hình các ion M2+, M3+, M4+ vào m ng l ạ i c u trúc c a nó t o nên các dung d ch

ế ồ ế ắ ậ ớ ắ r n thay th hay xâm nh p. Theo nguyên t c thay th đ ng hình Goldsmit, v i

2+, Ca2+ và Si4+, b ng nh ng cation có bán

ủ ể ế ữ ằ ấ c u trúc c a diopsit có th thay th Mg

ệ ệ ệ ơ ị kính ion chênh l ch không quá 15% và đi n tích chênh l ch không quá 1 đ n v .

ắ ượ ế ậ ằ ị Các dung d ch r n thu đ ổ c b ng các thay th hay xâm nh p làm thay đ i

ạ ướ ạ ỗ ố ậ ệ ấ ặ ữ ấ c u trúc m ng l i, t o ra l tr ng làm cho v t li u có nh ng tính ch t đ c bi ệ t

ượ ứ ụ ự ề ộ và đ c ng d ng r ng rãi trong nhi u lĩnh v c khác nhau.

ứ ự ả ề ưở ế Trong đ tài này chúng tôi nghiên c u s nh h ủ ng c a ZrO ệ ố 2 đ n h g m

2xZrxO6 đ thuể

ơ ở ắ ạ ằ ị CaO.MgO.2SiO2 nh m t o ra dung d ch r n trên c s CaMgSi

ấ ặ ố ệ ượ ậ ệ đ ữ c v t li u g m có nh ng tính ch t đ c bi t.

ấ ủ ố 1.3.2. Tính ch t c a g m Diopsit [30]

2O6 th

ứ ọ ườ Diopsit công th c hóa h c CaMgSi ng t n t ồ ạ ở ạ i d ng đá quý trong

ộ ứ ư ọ ượ ủ nh pha lê. Đ c ng: 56, khá giòn, tr ng l ng riêng c a diopsit là 3,40 g/cm

ề ặ ố ệ ơ ề ề ớ ườ G m diopsit có đ c tính b n nhi t, b n c , b n v i môi tr ử ng oxy hóa kh ,

ệ ố ề ấ ớ ạ ọ ề b n v i axit, ki m, tính ch t cách đi n t t, có ho t tính sinh h c …

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ủ ố Ứ ụ 1.3.3. ng d ng c a g m Diopsit

ự ứ ề ề ề ố ố ụ ủ Diopsit d a trên n n g m và g m th y tinh có nhi u ti m năng ng d ng

ủ ố ự ư ệ ệ ọ ố trong các lĩnh v c công ngh khác nhau nh y h c, g m ph , g m cách đi n, bán

ị ệ ệ ự ậ ệ ọ ố ẫ d n, ch u nhi ặ t….Đ c bi t là trong lĩnh v c v t li u sinh h c, g m diopsit đ ượ c

ươ ử ụ s d ng làm x ạ ng nhân t o… [16]

ượ ử ụ ự Diopsit (CaO.MgO.2SiO2) đôi khi đ c s d ng trong lĩnh v c đá quý nh ư

ầ ủ ạ ẫ ậ ả ộ ộ ộ ả là m t m u v t khoáng s n. Diopsit là m t ph n c a m t lo t gi ắ i pháp r n quan

ủ ọ tr ng c a nhóm đá pyroxen.

ặ ệ ấ ẹ ị ế Đ c bi t crome diopsit màu xanh lá cây r t đ p có giá tr kinh t trong

ứ ngành đá quý trang s c. [30]

Ế Ố Ằ Ề ƯƠ Ố Ề 1.4. ĐI U CH G M DIOPSIT B NG PH NG PHÁP TRUY N TH NG

ứ ổ ợ ố ế Trong nghiên c u này chúng tôi ti n hành t ng h p g m diopsit theo

ươ ử ụ ề ệ ầ ố ố ph ng pháp g m truy n th ng, s d ng các nguyên li u đ u là các ch t ấ ở ạ tr ng

ắ ở ạ ộ thái r n d ng b t.

ơ ế ả ứ ữ ắ 1.4.1. C ch ph n ng gi a các pha r n [10]

ả ứ ữ ữ ấ ấ ị ấ Ph n ng gi a các ch t khí, gi a các ch t tan trong dung d ch do các ch t

ả ứ ế ấ ở ứ ộ ử ở ộ ph n ng r t linh đ ng và khu ch tán m c đ phân t , ion ủ ể toàn th tích c a

ể ệ ạ ạ ớ ố ộ ấ ả ứ ằ ả ệ h ph n ng trên x y ra v i t c đ r t nhanh đ h đ t tr ng thái cân b ng.

ả ứ ả ứ ữ ấ ắ ề Ph n ng gi a pha r n hoàn toàn khác, đó là ch t tham gia ph n ng đ u

ị ạ ả ứ ể ủ ỉ ả ầ ạ ị ằ n m đ nh v t ấ i các nút m ng tinh th c a ch t ban đ u. Ph n ng ch x y ra t ạ i

ả ứ ủ ữ ấ ả ắ ố ộ ề ặ ế b m t ti p xúc gi a hai pha r n c a ch t tham gia, t c đ ph n ng x y ra

ạ ạ ả ứ ụ ằ ắ ậ ộ ự ắ ch m và không đ t tr ng thái cân b ng. Ph n ng pha r n ph thu c vào s s p

ấ ử ủ ả ứ ạ ướ ể ể ấ ế x p c a các c u t ph n ng trong m ng l i tinh th . C u trúc tinh th và

ế ậ ướ ưở ả ứ ế ị ủ ế ả khuy t t ạ t m ng l ả i có nh h ấ ng quy t đ nh đ n kh năng ph n ng c a ch t

ả ứ ạ ồ ắ r n. Ph n ng bao g m hai giai đo n:

ạ ạ ầ + Giai đo n t o m m

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ ố ả ứ ứ ế ấ ỏ Quá trình này đòi h i làm đ t m t s liên k t cũ trong các ch t ph n ng,

ộ ố ể ả ế ề ẩ ả ớ ỉ hình thành m t s liên k t m i trong s n ph m. Đi u này ch có th x y ra khi có

ố ạ ở ỗ ế ự s phân b l i các ion ch ti p xúc.

ể ả ể ẩ ạ ầ + Giai đo n phát tri n m m tinh th s n ph m

ộ ớ ế ẩ ạ ầ ể ể ả Sau khi đã có m t l p m m tinh th s n ph m thì đ n giai đo n phát tri n

ể ự ự ệ ẽ ế ể ượ ớ l p tinh th đó. Đ th c hi n quá trình này s có s khu ch tán ng ề c chi u các

ọ ơ ế cation hay g i c ch C.Wagner.

2O3 đ t o thành Spinel có

ả ứ ụ ữ ắ ể ạ Ví d : trong ph n ng pha r n gi a MgO và Al

2O3

ề ặ ế ự s khu ch tán các cation qua b m t phân cách MgO/Spinel/Al

ạ ề ặ ả T i b m t phân cách MgO/Spinel x y ra quá trình:

2O4

→ 2Al3+ 3Mg2+ + 4MgO MgAl

2O3 x y ra quá trình:

ạ ề ặ ả T i b m t phân cách Spinel/Al

2O4

→ 3Mg2+ 2Al3+ + 4Al2O3 3MgAl

2O3

2O4

→ ả ứ ộ C ng 2 ph n ng: 4MgO + 4Al 4MgAl

ấ ả ừ ể ề ề ấ ầ ả ẩ T đây ta th y s n ph m phát tri n v phía ph i nhanh g p 3 l n v phía

3+sang trái thì ph i có 3 cation Mg ả

2+ khu ch tán sang ph i đ

ứ ế trái, c 2 cation Al ả ể

ề ệ trung hòa v đi n.

ế ố ả ưở ả ứ ữ ế ắ 1.4.2. Các y u t nh h ng đ n ph n ng gi a các pha r n

ấ ắ ả ứ ữ ự ệ ồ ướ ẩ Quá trình th c hi n ph n ng gi a các ch t r n g m các b c: chu n b ị

ả ứ ở ấ ắ ệ ộ ể ế ch t r n đa tinh th , ti n hành ph n ng nhi t đ cao.

ữ ộ ươ ượ ử ụ ấ ể ổ ế ẩ M t trong nh ng ph ng pháp đ c s d ng ph bi n nh t đ chu n b ị

ể ạ ấ ắ ả ứ ự ự ế ệ ợ ộ ỗ ch t r n đa tinh th (d ng b t) là th c hi n ph n ng tr c ti p h n h p các

nguyên li u ệ

ậ ố ộ ả ứ ế ị ế ắ ầ ớ ả ứ ban đ u v i pha r n. Vì v y t c đ ph n ng quy t đ nh đ n quá trình ph n ng.

Hai

ề ị ế ố y u t ố ở này b chi ph i b i nhi u y u t ế ố .

ệ ộ + Nhi t đ nung:

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ấ ắ ườ ớ ở ệ ộ ườ Các ch t r n th ả ứ ng không ph n ng v i nhau nhi t đ th ỉ ng, ch khi

ở ệ ộ ấ ử ớ ủ ượ ể ế ớ nhi t đ cao các c u t m i có đ năng l ả ng đ khu ch tán qua l p s n

ế ẩ ph m đ n

ạ ể ả ứ ữ ướ ủ ộ ề ặ ế b m t ti p xúc gi a các h t đ ph n ng. Ngoài ra, d i tác đ ng c a nhi ệ ộ t đ ,

ướ ấ ỡ ầ ạ ữ ề ệ ấ ị ạ m ng l ầ i c u trúc pha gi a các ch t ban đ u b phá v d n t o đi u ki n cho

ể ạ ủ ế ế ắ ớ ậ ự s khu ch tán, s p x p c a các ion trong pha cũ đ t o thành pha m i. Do v y

ộ ấ ớ ả ứ ụ ắ ộ ệ ộ ố t c đ ph n ng pha r n ph thu c r t l n vào nhi ả t đ nung. Nói chung ph n

ứ ể ạ ượ ệ ộ ạ ế ủ ể ả ng có th đ t đ ế c n u nhi ộ t đ nung đ t đ n 2/3 đi m nóng ch y c a m t

ả ứ ấ trong các ch t tham gia ph n ng.

ề ặ ế ả ứ ữ ệ ấ + Di n tích b m t ti p xúc gi a các ch t ph n ng

ề ặ ế ả ứ ệ ấ ả ưở ế ị ữ Di n tích b m t ti p xúc gi a các ch t ph n ng, nh h ng quy t đ nh

ả ứ ủ ệ ế ấ ậ ầ ả ế đ n kh năng ph n ng c a các ch t. Chính vì v y c n tăng di n tích ti p xúc

ố ệ ả ứ ữ ẩ ấ ằ ị ướ ạ gi a các ch t ph n ng b ng cách chu n b ph i li u có kích th c h t càng nh ỏ

ố ươ ố ệ ể ầ ố ố càng t ớ t. V i ph ng pháp g m truy n th ng, ph i li u ban đ u có th đ ể ượ c

ị ồ ạ ề ề ặ ị ặ ạ nghi n m n, ép ch t, nung, sau đó nghi n m n r i l i nung và l p l ề ầ i nhi u l n

ư ế ụ ủ ụ ữ ề ầ ị nh th . Tác d ng c a quá trình nghi n m n liên t c gi a các l n nung không ch ỉ

ề ặ ế ả ứ ữ ấ ạ ỗ ợ tăng b m t ti p xúc gi a h n h p các ch t ph n ng mà còn t o thêm các b ề

ế ậ ấ ả ứ ư ế ằ ặ ớ m t m i cũng nh các khuy t t ẩ t c u trúc nh m thúc đ y ph n ng đ n cùng.

ủ ể ấ ầ ặ ấ + Đ c đi m c u trúc c a các ch t ban đ u

ả ứ ắ ượ ả ứ ự ự ệ ế ấ ở Ph n ng pha r n đ ữ c th c hi n tr c ti p gi a các ch t ph n ng pha

ấ ắ ủ ả ấ ưở ế ị ầ ắ r n nên c u trúc ban đ u c a ch t r n có nh h ữ ng quy t đ nh không nh ng

ả ưở ế ơ ế ủ ả ứ ấ ả ứ ế ố ộ đ n t c đ ph n ng mà còn nh h ng đ n c ch c a ph n ng. Các ch t ban

ế ậ ề ể ề ấ ặ ầ đ u có c u trúc kém b n, ho c tinh th có nhi u khuy t t ơ ạ t thì có ho t tính h n,

ả ứ ơ ề d tham gia ph n ng h n.

ả ứ ụ ữ ớ ườ ườ ầ ọ Ví d : V i ph n ng gi a các oxit, ng i ta th ấ ng ch n ch t ban đ u là

ố ễ ủ ở ủ ệ ả ứ các mu i d phân h y và phân h y vùng nhi ớ t ph n ng. Lúc này các oxit m i

ạ ướ ư ễ ạ ơ ỉ ấ hình thành có c u trúc m ng l i ch a hoàn ch nh (ho t tính h n) nên d tham

ả ứ ề ượ ơ ớ ố ệ ầ gia ph n ng h n so v i các oxit b n đ c dùng làm ph i li u ban đ u.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ắ ẽ ả ả ứ ậ ợ ề ặ ượ Ngoài ra, ph n ng pha r n s x y ra thu n l i v m t năng l ơ ng h n khi

các

ớ ả ả ứ ể ấ ẩ ấ ườ ch t ph n ng có cùng ki u c u trúc v i s n ph m hình thành và th ng đ ượ c

ệ ở ả ứ ả ứ ạ phân bi ầ t b i hai lo i ph n ng: epitaxit và topotaxit. Ph n ng epitaxit yêu c u

ự ố ề ấ ở ớ ả ứ ủ ế ấ ả có s gi ng nhau v c u trúc ẩ l p ti p xúc c a ch t ph n ng và s n ph m.

ầ ự ố ả ứ ề ấ ố Còn ph n ng topotaxit thì yêu c u s gi ng nhau v c u trúc trong toàn kh i.

ể ả ề ấ ự ị ạ ố ướ ạ Tuy nhiên, bên c nh gi ng nhau v c u trúc, đ x y ra s đ nh h ầ ng t o m m

ậ ợ ẩ ư ạ ả ộ ả s n ph m m t cách thu n l i thì kích th ướ ế c t bào m ng cũng nh kho ng cách

ữ ử ả ầ ệ ố ướ gi a các nguyên t cũng ph i g n gi ng nhau (chênh l ch d i 15%).

ấ + Ch t khoáng hóa

ấ ườ ượ ư ớ ượ Ch t khoáng hóa [11] th ng đ ố ệ c đ a vào ph i li u v i hàm l ấ ng khá th p

ấ ướ ấ ả ằ ạ ộ ớ ỏ (kho ng vài %) nh m t o pha l ng có đ nh t th p, giúp th m ạ ắ t các h t r n

ả ứ ả ứ ủ ế ả ấ ấ ẫ ủ c a các ch t ph n ng d n đ n x y ra quá trình hoà tan c a các ch t ph n ng.

ả ứ ừ ự ụ ế ễ ấ ơ ẩ T đó giúp s khu ch tán ch t ph n ng d dàng h n nên có tác d ng thúc đ y

ả ứ ư ế ả ẩ ộ ỗ ợ ặ ố t c đ ph n ng cũng nh quá trình tái k t tinh s n ph m trong h n h p. M t

ỏ khác, pha l ng có

ậ ộ ủ ả ạ ắ ụ ữ ấ ầ ả ố ẩ tác d ng l p đ y kho ng tr ng gi a các h t r n, làm tăng m t đ c a s n ph m

ố ả ả ứ ế ở ệ ộ ấ ph n ng, nghĩa là giúp cho quá trình k t kh i x y ra nhanh nhi t đ th p. Đôi

ả ứ ể ấ ấ ộ ớ ả ứ lúc ch t khoáng hóa có th tham gia ph n ng v i m t trong các ch t ph n ng

ả ứ ự ữ ể ệ ể ấ ể đ chuy n thành pha khí, s xu t hi n pha khí đã chuy n ph n ng gi a các pha

ế ậ ế ể ộ ơ ơ ơ ướ ắ r n theo m t c ch khácc ch v n chuy n h i n c (chemical vapor

ấ ủ ử ụ ế ấ ổ ợ transport). Các ch t khoáng hóa s d ng ph bi n là: Các h p ch t c a Bo

ố ủ ề ạ ợ ấ ủ (H3BO3, Na2B4O7, 10H2O, B2O3), các mu i c a kim lo i ki m, các h p ch t c a

ặ flo, clo (NaF, NaCl, CaF2, BaF2, AlF3, Na2SiF6, Na3AlF6…) ho c có khi là các oxit

ứ ề ả ễ d ch y (oxit vanadi, oxit lantan…). Trong đ tài nghiên c u này chúng tôi đã s ử

3COOLi, CH3COONa,

ố ủ ề ạ ấ ụ d ng ch t khoáng hóa là các mu i c a kim lo i ki m: CH

CH3COOK.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ả ứ ủ ệ ộ ử 1.4.3. Ph n ng phân h y nhi t n i phân t [10]

ớ ả ể ỉ ả ứ ệ ắ ổ ợ ộ Khái ni m này dùng đ ch cho ph n ng t ng h p m t pha r n m i x y ra

ủ ệ ầ ầ ứ ắ ầ ộ ợ ế khi phân h y nhi t m t pha r n ban đ u có ch a các h p ph n c n thi t cho pha

ớ ắ r n m i.

ả ứ ả ứ ữ ủ ả ắ ẳ ớ Khác h n v i ph n ng x y ra gi a các pha r n, ph n ng phân h y nhi ệ t

nôi

ử ả ở ệ ộ ấ ề ơ phân t x y ra nhi t đ th p h n nhi u.

ụ ể ổ ả ứ ữ ằ ợ Ví d : đ t ng h p mulit b ng ph n ng gi a các oxit silic và oxit nhôm

ườ ừ ấ ầ ế trong tr ợ ng h p đi t các ch t ban đ u tinh khi ấ t hoàn toàn không có ch t

2O3SiO2 ta th y ít nh t ph i nung

ồ ệ ậ ả ấ ấ ả khoáng hóa, thì nhìn trên gi n đ h b c hai Al

0C (nhi

ệ ộ ắ ầ ệ ấ ỏ ế lên đ n 1585 t đ b t đ u xu t hi n pha l ng). Trong đó khi ta nung

0C đã b t đ u xu t hi n pha mulit. ấ

ế ắ ầ ệ caolinit lên đ n 1000

oC là có s hình thành pha g m ố

ả ự Hay khi nung serpentin lên kho ng 800

ồ ạ ự ả ầ forsterit Mg2SiO4, trong khi đó d a vào gi n đ tr ng thái thì tùy theo thành ph n

2 và MgO s hình thành forsterit đòi h i ít nh t cũng ph i nung

ữ ầ ự ấ ả ỏ ban đ u gi a SiO

oC. Có r t nhi u ví d nh v y cho ta th y vi c s d ng ph n ả

ệ ử ụ ư ậ ụ ề ấ ấ ệ h lên trên 1557

ứ ủ ệ ộ ử ể ế ợ ượ ổ ố ở ng phân h y nhi t n i phân t có th ti n hành t ng h p đ c pha g m nhi ệ t

ể ả ượ ộ ấ đ th p, gi m đáng k năng l ng.

ươ ử ụ ủ ệ ộ ử ổ ỉ Ph ng pháp s d ng phân h y nhi t n i phân t ợ không ch giúp t ng h p

ể ử ụ ệ ậ ể ổ ậ ợ ố ơ ố g m h b c hai mà còn có th s d ng đ t ng h p g m b c cao h n, Ví d ụ

ợ ể ử ụ ả ứ ổ t ng h p cordierit 2MgO.2Al ủ 2O3.5SiO2 ta có th s d ng ph n ng phân h y

ệ ủ ề ạ ằ ộ nhi ế ậ t m ng caolinit và b ng m t th thu t có thêm oxit magie vào. V lý thuy t

ủ ấ ệ ấ ợ chúng ta th y trong quá trình phân h y nhi t thì các oxit có trong h p ch t ban

ượ ố ử ặ ầ đ u đã đ c phân b hoàn toàn có tr t t ậ ự ở ứ ộ m c đ nguyên t ả , m t khác s n

ừ ủ ẩ ớ ở ạ ạ ộ ả ứ ấ ph m v a m i phân h y đang tr ng thái r t ho t đ ng do đó ph n ng hình

ể ả ể ả ầ ẩ ộ thành m m tinh th s n ph m có th x y ra m t cách nhanh chóng.

ả ứ ậ ả ộ ử ả ệ ộ V y là do x y ra ph n ng n i phân t đã làm gi m nhi ả ứ t đ ph n ng

ấ ố ữ ệ ả ắ ượ ệ ộ ế ả gi a các pha r n.Trong s n xu t g m vi c gi m đ c nhi t đ nung thiêu k t là

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ứ ế ậ ọ ổ ợ ố ấ r t quan tr ng vì v y, trong nghiên c u này chúng tôi ti n hành t ng h p g m

ừ diopsit t khoáng talc.

ƯƠ Ứ 1.5. CÁC PH NG PHÁP NGHIÊN C U

ươ ệ 1.5.1. Ph ng pháp phân tích nhi t [7]

ươ ệ ệ ứ ị ệ ự Ph ng pháp phân tích nhi t giúp xác đ nh các hi u ng nhi ổ t, s thay đ i

ố ượ ứ ứ ủ ế ả ẫ kh i l ớ ng c a m u nghiên c u ng v i các quá trình bi n hóa x y ra ở ộ m t

nhi tệ

ơ ở ị ườ ị ượ ẫ ả ộ đ xác đ nh. Trên c s đó ng i ta xác đ nh đ ứ c m u nghiên c u đã x y ra quá

ọ Ở ệ ộ ế trình hóa h c gì? ứ ộ ạ t đ nào và m c đ m nh hay y u? nhi

ệ ứ ướ ạ ườ ạ ố Hi u ng nhi ệ ượ t đ c ghi d i d ng đ ặ ng đ t nóng ho c các d ng khác

ư ườ ườ ị nh đ ố ng vi phân DTA... Đ ng đ t nóng cho phép xác đ nh nhi ệ ộ ạ t đ t i đó có

hi uệ

ứ ệ ệ ứ ư ệ ng nhi ị ủ t, cũng nh giá tr c a hi u ng nhi ấ ủ t và d u c a nó.

ệ ườ ườ ườ Trong phân tích nhi ủ ế t, ch y u ng i ta dùng đ ng DTA. Đ ng DTA

ướ ạ ồ ị ự ụ ệ ệ ộ ữ ẫ ượ đ c ghi d i d ng đ th : s ph thu c c a ộ ủ (cid:0) T (hi u nhi t đ gi a m u và

ặ ấ ẩ ờ ệ ộ ạ ủ ườ ộ ch t chu n) vào th i gian t ho c nhi t đ T. Đ nh y c a đ ng vi phân (DTA)

ớ ườ ấ ầ ệ ộ ườ ấ ớ r t l n g p 1015 l n so v i đ ng nhi t đ . Do đó đ ng DTA cho phép quan

ượ ệ ứ ệ ấ ỏ ủ ứ sát đ c hi u ng nhi ẫ t r t nh c a m u nghiên c u.

ằ ế ị ệ ụ ể ượ ự ổ B ng thi t b phân tích nhi t chuyên d ng có th ghi đ ố c s thay đ i kh i

ấ ố ướ ạ ườ ố ượ ườ ượ l ng ch t khi đ t nóng d i d ng đ ng kh i l ng (TG) hay đ ng vi phân

ố ượ ố ượ ườ ễ ự ụ ồ ị ể kh i l ng (DTG). Đ ng kh i l ộ ủ ng (TG) là đ th bi u di n s ph thu c c a

ố ượ ứ ẫ ệ ộ ườ ờ ỉ kh i l ng m u nghiên c u vào nhi t đ T hay th i gian t. Đ ng TG ch ra s ự

ố ượ ứ ừ ầ ừ ườ ế ệ ấ ố ổ thay đ i kh i l ng ch t nghiên c u t đ u đ n cu i thí nghi m. T đ ng TG

ượ ầ ủ ấ ắ ứ ề ể có th thu đ ộ ề ủ c các thông tin v thành ph n c a ch t r n nghiên c u, đ b n c a

ề ẩ ượ ạ ế ợ ủ ả nó, v các s n ph m đ c t o thành trong quá trình phân h y, k t h p cũng nh ư

ả ề ơ ế ệ ộ ọ ủ ả ứ ừ gi thi ế ượ t đ c v c ch và nhi ạ t đ ng h c c a ph n ng theo t ng giai đo n

ộ hay toàn b quá trình.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

T 1

ử ậ L p Lò nung Ghi thông tin X lý thông tin

T ng trình

ươ Ch

ấ Ch t so sánh M u ẫ nghiên c uứ

T DTA

ơ ồ ố ủ ế ị ệ Hình 1.5. S đ kh i c a thi t b phân tích nhi t

ươ ễ ạ 1.5.2. Ph ng pháp phân tích nhi u x tia X [1]

2 r t tr , nó không tác d ng v i oxi, clo, brom và các

ề ặ ọ ấ ơ ụ ớ V m t hóa h c SiO

axit

2 tan.

ụ ớ ỉ ở ề ệ ườ ể ả k c khi đun nóng. Nó ch tác d ng v i flo và HF đi u ki n th ng, SiO

ươ ữ ễ ạ ộ ươ ệ Ph ng pháp nhi u x tia X (XRD) là m t trong nh ng ph ạ ng pháp hi n đ i

ậ ệ ể ủ ể ầ ị ươ dùng đ xác đ nh thành ph n pha tinh th c a v t li u. Ph ng pháp này cho

phép xác

ố ạ ể ạ ướ ướ ạ ị đ nh thông s m ng, ki u m ng l i, kích th c h t...

ươ ự ễ ắ ạ Ph ng pháp nhi u x tia X d a trên nguyên t c sau:

ơ ắ ậ ệ ế ấ ộ Khi chi u m t chùm tia X song song, đ n s c vào v t li u có c u trúc tinh

ệ ượ ể ệ ế ườ ủ ớ ả th thì x y ra hi n t ng khu ch tán tia X. Đi n tr ng c a chùm tia t i làm

ệ ử ủ ử ự ể ạ ộ ộ đi n t c a nguyên t ồ trong m ng tinh th dao đ ng, s dao đ ng này là ngu n

ầ ố ớ ứ ạ ứ ấ ớ phát tia th c p phát ra b c x cùng t n s v i tia X. Do đó chúng giao thoa v i

ạ ướ ữ ể ặ ạ ẳ nhau. Trong m ng l i tinh th chúng t o thành nh ng m t ph ng nút. S ự

ư ự ạ ừ ế ả ẳ ặ ể khu ch tán tia X có th xem nh s ph n x t ế các m t ph ng nút đó. Khi chi u

ơ ắ ộ ướ ộ ệ ể ị m t chùm tia X đ n s c có b c sóng xác đ nh đi qua m t h tinh th , trong tinh

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

hkl, góc h pợ

ể ả ặ ẳ ọ ớ th ta ch n hai m t ph ng nút song song v i nhau có kho ng cách là d

(cid:0) ớ ớ ặ ẳ ệ ộ ế ớ ả ở b i tia t i v i m t ph ng nút là . N u hi u l ủ trình c a tia t i và tia ph n x ạ

ộ ố ầ ướ ệ ượ ễ ạ ằ b ng m t s nguyên l n b ả c sóng thì x y ra hi n t ng nhi u x tia X.

ễ ạ Hình 1.6. Nhi u x tia X theo mô hình Bragg

ạ ừ ả ệ ạ ạ ặ Các tia X ph n x t hai m t m ng c nh nhau có hi u quang trình

∆ = M2QN2 – M1PN1 = 2dsinθ

ẽ ớ ượ ạ ỏ ự ạ Khi các tia này giao thoa v i nhau ta s thu đ ễ c c c đ i nhi u x th a mãn

ươ ph ng trình VulfBragg:

λ θ M2QN2 – M1PN1 = n = 2dsin

Trong đó:

ữ ạ ặ ả d: Kho ng cách gi a hai m t m ng song song.

θ ữ ế ẳ ặ : Góc gi a tia X và m t ph ng pháp tuy n.

ố ậ ạ ả n: S b c ph n x (n=1,2,3,4…).

ướ λ: Đ dài b ộ c sóng.

ệ ử ể ả ằ 1.5.3. Hình nh quét b ng kính hi n vi đi n t SEM [27]

ệ ạ ả ậ ượ ủ ẫ ự ệ ệ ậ Vi c t o nh c a m u v t đ c th c hi n thông qua vi c ghi nh n và phân

ệ ử ớ ề ặ ủ ậ ẫ ứ ạ tích các b c x phát ra t ừ ươ t ng tác c a chùm đi n t v i b m t m u v t.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ ậ ủ ơ ồ ố ệ ử ể Hình 1.7. S đ kh i các b ph n c a kính hi n vi đi n t quét

ươ ượ ử ụ ể ạ ấ ị Ph ng pháp SEM đ ề ặ c s d ng đ xác đ nh hình d ng và c u trúc b m t

ủ ươ ể ươ ữ ủ ậ ệ Ư ể c a v t li u. u đi m c a ph ng pháp SEM là có th thu đ ứ ả c nh ng b c nh

ấ ượ ề ẩ ỏ 3 chi u ch t l ị ẫ ứ ạ ng cao và không đòi h i ph c t p trong khâu chu n b m u.

ươ ặ ệ ữ ụ ể ạ ở ộ Ph ng phép SEM đ c bi t h u d ng, b i vì nó cho đ phóng đ i có th thay

ế ể ề ả ầ ớ ợ ị ổ ừ đ i t ệ 10 đ n 100000 l n v i hình nh rõ nét, hi n th ba chi u phù h p cho vi c

ề ặ ạ ấ phân tích hình d ng và c u trúc b m t.

ươ ấ ậ ị 1.5.4. Ph ng pháp xác đ nh các tính ch t v t lí

ị ộ 1.5.4.1. Xác đ nh đ co ngót khi nung

ượ ụ ấ ướ ượ ẫ M u đ c ép viên (hình tr ) s y khô tr c khi nung đ ề c đo chi u cao,

0, D0. H, D t

ươ ứ ươ ứ ề ườ ườ đ ng kính t ng ng là H ng ng là chi u cao và đ ủ ng kính c a

ẫ m u sau

ộ ề ế ệ ộ khi nung thiêu k t đã làm ngu i v nhi t đ phòng.

ứ Ta có công th c sau:

.100%

H D H D 0 + H D 0 0

- - ộ Đ co ngót

ộ ị 1.5.4.2. Xác đ nh đ hút n ướ c

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ ướ ủ ậ ệ ả ữ ướ ủ ở ề Đ hút n c c a v t li u là kh năng hút và gi c c a nó n ệ đi u ki n

bình

ườ ướ ố ượ ỉ ố ố ượ ữ ầ th ộ ng. Đ hút n c theo kh i l ng là t s ph n trăm gi a kh i l ng n ướ c

ượ ớ ố ượ ủ ậ ệ ở ạ ậ ệ mà v t li u hút đ c v i kh i l ng c a v t li u tr ng thái khô.

ướ ư ế Các b c ti n hành nh sau:

oC110oC đ n kh i l

ẫ ở ấ ệ ộ ố ượ ế ổ S y m u nhi t đ 105 ng không đ i.

0).

ể ẫ ộ Đ ngu i, cân m u khô (m

ế ẫ ướ Ngâm m u đã cân đ n bão hòa n c.

ớ ướ ọ ả ẩ ằ ẫ ẫ ặ ồ ẫ V t m u ra, lau n c đ ng trên m t m u b ng v i m r i cân m u bão

ướ ừ ẫ ớ ượ hòa n ờ c (m). Th i gian t ế khi v t m u ra đ n khi cân không v t quá 3 phút.

ộ ướ ủ ẫ ượ ứ ị Đ hút n c c a m u đ c xác đ nh theo công th c:

.100%

m m m

- ộ ướ Đ hút n c

ố ượ ị ằ ươ 1.5.4.3. Xác đ nh kh i l ng riêng b ng ph ng pháp Acsimet

0 đ

ể ự ủ ố ượ ằ ị Th tích t nhiên c a viên g m V c xác đ nh b ng cách: sau khi ngâm

ố ướ ể ị ươ bão hòa viên g m trong n c ta đem xách đ nh th tích thông qua ph ng pháp

ướ ể ể ự ủ ố ị ẩ đ y n c. Th tích dâng lên chính là th tích t nhiên c a viên g m. Xác đ nh

ặ ủ ố ố ể ể ằ ạ ố ị ộ ằ th tích toàn đ c c a kh i g m b ng cách xác đ nh th tích g m d ng b t b ng

a. Khi đó đ x p c a g m đ

ươ ẩ ướ ượ ể ố ộ ố ủ ố ph ng pháp đ y n c ta đ c th tích g m là V ượ c

ư tính nh sau :

.100

V V a 0 V 0

ố ượ ủ ố ượ ố ượ Cân kh i l ng c a viên g m đ c m(g). Khi đó kh i l ng riêng đ ượ c

tính theo công th c:ứ

d = m/ Vo

ị ườ ộ 1.5.4.4. Xác đ nh c ng đ nén [4]

ấ ủ ậ ệ ườ ả ộ ố ạ ự ạ ớ C ng đ nén là kh năng l n nh t c a v t li u ch ng l i s phá ho i do

iả t

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ọ ượ ấ ớ ạ ậ ệ ứ ẫ ị ị tr ng gây ra và đ ằ c xác đ nh b ng ng su t t i h n khi m u v t li u b phá

h y.ủ

ủ ả ộ ế ườ ứ ẩ ả ộ ố ậ ộ ủ C ng đ nén c a s n ph m ph n ánh m c đ k t kh i hay m t đ c a

s nả

ậ ộ ộ ề ư ư ẩ ả ẩ ph m. Tuy nhiên s n ph m có cùng m t đ nh nhau nh ng đ b n nén có th ể

ứ ỏ ư ạ ụ ấ ộ ề khác nhau. Đi u đó ch ng t ế chúng ph thu c vào c u trúc cũng nh lo i liên k t

ộ ề ấ ượ ậ ả ẩ ỉ ả trong s n ph m.Vì v y đ b n nén là ch tiêu đánh giá ch t l ẩ ng s n ph m

ệ ả ư ả ấ ẩ ả nhanh chóng cũng nh đánh giá c quy trình công ngh s n xu t ra s n ph m đó.

ộ ề ể ị ườ ẫ ặ Đ xác đ nh đ b n nén theo TCVN 65301:1999 ng i ta đ t m u trên

ủ ự ủ ự ể ẩ ặ ơ ị máy ép th y l c ho c máy ép c tiêu chu n đ xác đ nh l c phá h y.

ự L c nén

Mẫu đo

ế ị ườ ộ Hình 1.8. Mô hình thi t b đo c ng đ kháng nén

n đ

n=Pmax/F

ườ ộ ượ ứ C ng đ kháng nén R c tính theo công th c: R

ả ọ ẫ ạ Trong đó: Pmax T i tr ng nén phá ho i m u (N,KN)

2,cm2, m2)

ế ị ự ủ ệ ẫ F Ti t di n ch u l c c a m u (mm

ệ ố ả ở ệ 1.5.4.5. H s gi n n nhi t [4]

ậ ệ ị ử ẽ ậ ượ Khi v t li u b nung nóng, các nguyên t s nh n thêm năng l ng và dao

ữ ế ả ằ ị ộ đ ng quanh v trí cân b ng. Vì th , kho ng cách trung bình gi a các nguyên t ử

ướ ủ ậ ệ ậ ệ ị ở ư cũng nh kích th c c a v t li u tăng lên. Nói cách khác, v t li u b n ra khi

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ả ệ ượ ượ ạ ố đ t nóng và khi làm l nh x y ra quá trình ng ượ ạ c l i. Hi n t ng đó đ ọ c g i là

ở ệ ủ ậ ệ ự ề ổ ệ ộ ủ ự s giãn n nhi t c a v t li u, s thay đ i chi u dài theo nhi ậ ệ t đ c a v t li u

a =

l (

)

l t 0 l T T t 0 0

- ễ ể ở ắ ượ r n đ ứ c bi u di n b i công th c:

Trong đó:

ươ ứ ề ề ầ ố lt và l0 t ng ng là chi u dài ban đ u và chi u dài cu i cùng khi tăng

nhi tệ

ộ ủ ậ ệ ừ 0 đ n Tế đ c a v t li u t T

oC1)

α ệ ố ở ệ ề : h s giãn n nhi t theo chi u dài (

ậ ệ ở ệ ớ ổ ệ ộ ự ệ ố V t li u có h s giãn n nhi t càng l n thì khi thay đ i nhi t đ , s co

ị ứ ỡ ậ ệ ậ ệ ệ ố ủ ậ ớ giãn c a v t li u càng l n làm cho v t li u b n t v . Vì v y, h s giãn n ở

ệ ộ ề ố ậ ư ặ ệ ủ ậ ệ nhi t là thông s v t lí đ c tr ng cho đ b n nhi t c a v t li u.

ộ ề ố ệ 1.5.4.6. Đ b n s c nhi t [4]

ố ạ ự ộ ệ ộ ị ấ ủ ậ ệ Tính ch t c a v t li u ch ng l i s dao đ ng nhi ủ t đ không b phá h y

g i làọ

ố ệ ỡ ả ẩ ộ ệ ộ ộ ề đ b n s c nhi t. Nguyên nhân v s n ph m do dao đ ng nhi ứ t đ là các ng

su tấ

ệ ệ ấ ẩ ả ệ ộ ộ ố xu t hi n trong s n ph m do chênh l ch nhi t đ khi đ t nóng và làm ngu i.

ộ ề ố ị ệ ườ ể Theo TCVN 65307:2000, đ xác đ nh đ b n s c nhi t, ng i ta nung

o1200oC, sau đó l y m u ra đ t vào ấ

ế ẫ ệ ộ ẫ ặ m u 75x50x50mm đ n khi nhi t đ 1000

ự ể ầ ẩ ỡ ươ khung đ và dùng l c b y đ nâng đ u khung kia cao lên theo ph ng pháp

ớ ự ẩ ươ ứ ẳ ư ậ ứ ẫ ượ th ng đ ng v i l c đ y t ng ng 20N. Nh v y m u đ ộ ằ c làm ngu i b ng

ị ự ẩ ẩ ẫ ố ượ không khí và ch u l c u n khi b y. Sau khi b y, m u đ c nung và l ạ ế ụ i ti p t c

ị ỡ ố ầ ế ượ ọ ẫ quy trình trên cho đ n khi m u b v . S l n quy trình đó đ ộ ề ố c g i là đ b n s c

ệ ể ừ ộ ề ư ế ẫ ỳ nhi ố ỡ t. N u sau 30 chu k mà m u ch a v thì có th d ng và coi đ b n s c

ệ ớ ầ nhi ơ t l n h n 30 l n.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ ề ố ề ệ ệ ố ị Đi u ki n xác đ nh đ b n s c nhi ệ ử ụ ư ề t không gi ng nh đi u ki n s d ng

ộ ề ố ố ệ ữ ậ ệ ấ ầ ể ỉ vì v y nh ng s li u đo đ b n s c nhi t ch có tính ch t g n đúng và đ so sánh

ữ ớ ậ ệ gi a các v t li u v i nhau.

ộ ị ử 1.5.4.7. Đ ch u l a [4]

ấ ặ ị ử ủ ộ ị ư Theo đ nh nghĩa c a ISO 8362001 thì đ ch u l a là tính ch t đ c tr ng

cho

ữ ề ở ệ ộ ườ ệ ị ử ậ ệ v t li u ch u l a b n v ng nhi t đ cao trong môi tr ề ng và đi u ki n s ử

ủ ậ ệ ụ d ng c a v t li u.

ị ử ủ ậ ệ ể ẩ ộ ị ệ Đ xác đ nh đ ch u l a c a v t li u, theo tiêu chu n Vi t Nam TCVN

ươ ứ ớ ườ ể ạ ẫ 65304:1999 t ng ng v i ISO 528 1983, ng i ta t o m u thành côn đ đo.

ụ ề ạ ặ ố Côn này là kh i chóp c t, hai đáy là tam giác đ u có c nh 8,5 và 3mm đ t trên đ ế

o ±1o.

ị ử ớ ộ ch u l a sao cho nghiêng v i đáy m t góc 8

ệ ộ ệ ấ ượ ỏ ộ Khi nâng nhi ỏ t đ có pha l ng xu t hi n, l ớ ng pha l ng tăng lên, đ nh t

ủ ế ạ ạ ấ ầ ạ ặ ầ ờ ầ ủ c a chúng h th p, đ u côn cong d n d n ch m vào m t ngang c a đ . T i th i

ể ọ ệ ộ ụ ủ ế ầ ộ đi m đó g i là nhi ị ử t đ g c c a côn hay đ ch u l a. N u đ u côn dính dài trên

ặ ế ứ ượ ị ử ộ ế ầ m t đ , nhi ệ ộ ươ t đ t ng ng đã v t quá đ ch u l a. Ng ượ ạ c l i, n u đ u côn

ư ế ạ ệ ộ ươ ứ ế ế ch a ch m đ n đ thì nhi t đ t ng ng s d ẽ ướ ộ ị ử N u tăng nhi i đ ch u l a. ệ ộ t đ

ệ ệ ộ ụ ủ ế ườ ự nâng nhi ẽ t trong lò s tăng nhi t đ g c c a côn. Vì th ng i ta th c hi n t c đ ệ ố ộ

oC/phút b t đ u t

ệ ắ ầ ừ ệ ộ ế ố ả ẩ nâng nhi ị t quy đ nh 46 nhi t đ k t kh i s n ph m.

ươ Ự Ệ Ch ng 2. TH C NGHI M

Ộ Ụ Ủ Ậ 2.1. M C TIÊU VÀ N I DUNG C A LU N VĂN

ụ ủ ậ 2.1.1. M c tiêu c a lu n văn

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ứ ổ ợ ố ưở Nghiên c u t ng h p g m Diopsit CaO.MgO.2SiO ả 2 và nh h ủ ng c a

ấ ủ ố ế ấ Ziriconi (IV) oxit đ n c u trúc và tính ch t c a g m.

ứ ủ ộ ậ 2.1.2. Các n i dung nghiên c u c a lu n văn

ế ố ả ứ ưở ế ố ề ế nh h ng đ n đi u ch g m Diopsit. ả * Nghiên c u kh o sát các y u t

ấ Ch t khoáng hóa.

ượ ấ Hàm l ng ch t khoáng hóa.

ấ ủ ố ứ ấ * Nghiên c u c u trúc, tính ch t c a g m.

ứ ả ưở ủ ấ Nghiên c u nh h ấ ủ ế ng c a Ziriconi (IV) oxit đ n c u trúc, tính ch t c a

g m.ố

ụ ươ ể Sử d ng các ph ứ ng pháp: DTA, TG, TMA, XRD, SEM đ nghiên c u

ấ ủ ố ầ ấ c u trúc, thành ph n và tính ch t c a g m.

Ụ Ụ Ấ Ị Ế 2.2. D NG C , THI T B VÀ HÓA CH T

2.2.1. Hóa ch tấ

ộ ọ B t talc đ ượ ấ ừ c l y t ơ Thanh S n Phú Th

Silic đioxit SiO2

Canxi cacbonat CaCO3

Liti axetat CH3COOLi

Natri axetat CH3COONa

Kali axetat CH3COOK

Ziriconi (IV) oxit ZrO2

ấ ế Ch t k t dính PVA

ấ ượ ử ụ ạ ế ủ ố Các hóa ch t đ c s d ng là lo i tinh khi t c a Trung Qu c.

ụ 2.2.2. D ng cụ

ủ ẫ ố ủ C c th y tinh, đũa th y tinh, khay nung m u.

1, 102), cân phân tích chính xác

ủ ấ Lò nung, t ậ s y, cân kĩ thu t (chính xác 10

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ướ ậ 103, th c đo kĩ thu t chính xác 0,02 mm.

ứ ề Máy nghi n bi ( Fristch, Đ c).

ứ ễ ạ Máy nhi u x tia X SIEMEN D 5005 (Đ c).

ệ ạ ọ ộ Máy phân tích nhi t DTA/TG Đ i h c Bách Khoa Hà N i.

ậ ệ ụ ả ậ ọ Máy ch p nh SEM (Trung tâm Khoa h c V t li u Khoa V t lý – Tr ườ ng

ạ ọ ọ ự Đ i h c Khoa h c T Nhiên ĐHQGHN).

ườ ủ ổ ụ ộ Máy đo c ng đ kháng nén IBERTEST (European) c a t ng c c đo

ấ ượ ệ ườ l ng ch t l ng Vi t Nam.

Ự Ệ 2.3. TH C NGHI M

ị ẫ ẩ 2.3.1. Chu n b m u

ệ ậ ế ạ ứ ự ằ ố Nghiên c u này nh m ch t o g m Diopsit d a trên h b c ba CaO MgO

ử ụ ả ượ ụ ế ấ SiO2 có s d ng các ch t khoáng hóa và ph gia. Các k t qu đ ớ c so sánh v i

ả ủ ệ ế ố ế ạ ể ự các k t qu c a g m d a trên h CaOMgOSiO ả 2 đ tìm ra cách ch t o s n

ấ ượ ẩ ạ ượ ph m có ch t l ng mà l ố i ít tiêu t n năng l ng.

2 = 1 : 1 : 2 và

ẫ ượ ẩ ị Các m u đ c chu n b theo t ỷ ệ l mol CaO : MgO : SiO

ụ ấ thêm ch t khoáng hóa và ph gia ZrO

2.3.2. Cách làm

2, CaCO3, ch t khoáng hóa và ch t ph gia theo

ụ ấ ấ ố ệ Cân các ph i li u talc, SiO

ầ ẫ ượ thành ph n các m u đã đ ọ c ch n.

ệ ượ ề ộ Các nguyên li u đ ề c tr n đ u trong máy nghi n hành tinh trong 30 phút

ớ ố ộ v i t c đ 200 vòng/ phút.

ệ ượ ề ề ộ ị ượ ạ Các nguyên li u sau khi đ c tr n đ u và nghi n m n, đ ộ ế c t o đ k t

Φ ằ ồ ủ ộ ụ dính b ng PVA, r i đem m t ngày, sau đó đem ra ép viên hình tr ( = 3,59 cm,

≈ ủ ự ằ l 1cm) b ng máy nén th y l c.

oC v i th i gian

ẫ ồ ế ở ấ ệ ộ ờ ớ S y khô m u r i đem nung thiêu k t các nhi t đ 1200

ộ ờ ẩ ả ượ ế ầ ư l u là m t gi [2]. Các s n ph m thu đ ấ ị c ti n hành xác đ nh thành ph n, c u

trúc và tính ch t.ấ

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ệ ủ ứ 2.3.3. Phân tích nhi ẫ t c a các m u nghiên c u

ầ ủ 2.3.3.1. Phân tích thành ph n c a khoáng talc

ề ế ầ ẫ ị M u talc sau khi nghi n m n chúng tôi ti n hành phân tích thành ph n hóa

ạ ậ ệ ự ệ ễ ạ ọ ủ h c c a khoáng talc t i Vi n V t li u xây d ng và phân tích nhi u x XRD trên

o, b c x CuK

(cid:0) t

(cid:0) (cid:0) ứ ừ ứ ạ máy D8 ADVANCE BRUKERLB Đ c, góc quay 2 t 5 70 iạ

ọ ườ khoa Hóa h c tr ng ĐHKHTN.

ủ ự ả ệ ủ 2.3.3.2. Kh o sát s phân h y nhi t c a talc

ủ ế ả ệ ủ ằ Chúng tôi ti n hành kh o sát quá trình phân h y nhi t c a talc b ng ph ươ ng

o/phút, môi tr

ệ ộ ệ ườ pháp phân tích nhi ớ ố t (DTA,TG) v i t c đ nâng nhi t: 10 ng:

oC, t

ệ ộ ự ạ ạ ạ ọ ộ không khí, nhi t đ c c đ i 1200 i Đ i h c Bách Khoa Hà N i.

ệ ẫ ỗ ợ 2.2.3.3. Phân tích nhi ạ t m u h n h p (talc, th ch anh, canxi cacbonat)

ạ ầ ẫ ỗ ợ ộ ớ M u h n h p b t talc, th ch anh, canxi cacbonat v i thành ph n: 47,42%

2 = 1 :

ạ talc, 15,03% th ch anh, 37,55% canxi cacbonat (t ỷ ệ l mol CaO : MgO : SiO

ượ ề ồ ế ộ ệ ớ ố ộ 1 : 2) đ c tr n đ u r i ti n hành phân tích nhi t DTA/TG v i t c đ nâng nhi ệ t:

oC, t

ườ ệ ộ ự ạ ạ ạ ọ 10o/phút, môi tr ng: không khí, nhi t đ c c đ i 1200 i Đ i h c Bách Khoa

Hà N i.ộ

ả ả ưở ế ự ủ ấ 2.3.4. Kh o sát nh h ng c a ch t khoáng hóa đ n s hình thành pha tinh

th g mể ố

ư ấ ụ ẩ ấ Ch t khoáng hóa có vai trò nh ch t xúc tác, có tác d ng thúc đ y quá tình

ủ ủ ế ệ ổ bi n đ i thù hình, phân h y các khoáng c a nguyên li u làm tăng quá trình

ố ệ ở ạ ế ệ ế ắ ả ả ậ ể khu ch tán v t th trong ph i li u tr ng thái r n, c i thi n kh năng k t tinh

ể ớ ạ ượ ủ c a pha tinh th m i t o thành trong lúc nung, làm tăng hàm l ng hay kích

ướ ủ ể ả ả ưở ủ ự ấ ộ th c c a nó. Đ kh o sát nh h ng c a m t vài ch t khoáng hóa lên s hình

ẫ ớ ế ấ thành pha c a v t li u ủ ậ ệ chúng tôi ti n hành khoáng hóa m u v i các ch t khoáng hóa:

CH3COOLi, CH3COONa, CH3COOK

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ượ ệ ạ Cân hàm l ầ ng nguyên li u talc, th ch anh, canxi cacbonat theo thành ph n

ố ượ ạ kh i l ầ ng: 47,42% talc, 15,03% th ch anh, 37,55% canxi cacbonat, sau đó l n

ớ ượ ượ ế l t ti n hành khoáng hóa v i hàm l ng:

ố ượ ổ ố ệ ế + CH3COOLi (chi m 2% t ng kh i l ng ph i li u).

ố ượ ổ ố ệ ế + CH3COONa (chi m 2% t ng kh i l ng ph i li u).

ố ượ ổ ố ệ ế + CH3COOK (chi m 2% t ng kh i l ng ph i li u).

oC trong 1h,

ấ ẫ ượ ế ở Các m u sau khi ép viên, s y khô đ c nung thiêu k t 1200

ễ ể ạ ầ ị ồ ế r i ti n hành phân tích nhi u x tia X đ xác đ nh thành ph n pha.

3COONa

ả ả ưở ủ ượ ấ 2.3.5. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng ch t khoáng hóa CH

ế ự đ n s hình thành diopsit

3COONa thay đ iổ

ẩ ẫ ớ ị ượ ấ Chu n b các m u v i hàm l ng ch t khoáng hóa CH

ư ả nh trong b ng 2.1.

ệ ẫ ầ ấ ả B ng 2.1: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ch t khoáng hóa

% CaCO3 % CH3COONa

ộ % B t talc 47,42 47,42 47,42 47,42 47,42 47,42 ạ % Th ch anh 15,03 15,03 15,03 15,03 15,03 15,03 37,55 37,55 37,55 37,55 37,55 37,55 0 1 2 3 4 5 M uẫ M0 M1 M2 M3 M4 M5

ế ẫ ượ ị ồ ế ề Các m u sau khi nung thiêu k t, đ c nghi n m n r i ti n hành phân tích

ể ễ ầ ạ ị nhi u x tia X đ xác đ nh thành ph n pha.

ứ ả ưở ủ ượ ế ự 2.3.6. Nghiên c u nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n s hình

thành Diopsit.

ứ ả ưở ế ự ủ 2.3.6.1. Nghiên c u nh h ng c a Ziriconi (IV) oxit đ n s hình thành

ằ ươ Diopsit b ng ph ng pháp XRD

ẫ ẩ ớ ị ượ ư ổ Chu n b các m u v i hàm l ả ng Ziriconi (IV) oxit thay đ i nh trong b ng

2.2.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ệ ẫ ầ ả B ng 2.2: Thành ph n nguyên li u trong các m u có ZrO

ộ ạ Mẫ B t talc Th ch anh CaCO3 CH3COONa ZrO2

% 47,42 47,42 47,42 47,42 47,42 47,42 47,42 % 15,03 15,03 15,03 15,03 15,03 15,03 15,03 % 2 2 2 2 2 2 2 % 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 % 37,55 37,55 37,55 37,55 37,55 37,55 37,55 u M20 M21 M22 M23 M24 M25 M26

ẫ ượ ễ Các m u sau khi nung đ ạ c phân tích nhi u x XRD trên máy D

o, b c x CuK ạ

(cid:0) t

(cid:0) (cid:0) ứ ừ ứ ạ ADVANCE BRUKERLB Đ c, góc quay 2 t 5 70 i khoa

ọ ườ Hóa h c tr ng ĐHKHTN.

ứ ả ưở ế ự ủ 2.3.6.2. Nghiên c u nh h ng c a Ziriconi (IV) oxit đ n s hình thành

ằ ươ Diopsit b ng ph ng pháp SEM

ừ ế ả ị ượ ự T k t qu phân tích XRD chúng tôi xác đ nh đ c s hình thành pha tinh

ể ừ ẫ ọ th , t đó chúng tôi ch n các m u M20, M23, M26 ể ế đi nể hình đ ti n hành xác

ằ ọ ươ ạ ườ ị đ nh hình thái h c b ng ph ng pháp SEM t ậ i khoa V t LýTr ọ ạ ng Đ i H c

ự ọ Khoa H c T NhiênĐHQGHN.

ả ưở ủ ượ ế ả 2.3.7. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n các tính

ấ ủ ậ ệ ch t c a v t li u

ả ưở ủ ượ ế ộ ả 2.3.7.1. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n đ co ngót

ủ ậ ệ c a v t li u

ủ ế ẫ ộ ị Ti n hành xác đ nh đ co ngót c a các m u M20, M21, M22, M23, M24,

ụ M25, M26 theo m c 1.5.4.1.

ả ưở ủ ượ ộ ế ả 2.3.7.2. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n đ hút

ướ ủ ậ ệ n c c a v t li u

ẫ ứ ớ ượ Các m u ng v i hàm l ng Ziriconi (IV) oxit khác nhau M20, M21, M22,

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

oC l u trong m t gi

ế ở ư ộ ế M23, M24, M25, M26 nung thiêu k t 1200 ờ ượ đ c ti n hành

ộ ị ướ xác đ nh đ hút n ụ c theo m c 1.5.4.2

ả ưở ủ ượ ế ả 2.3.7.3. Kh o sát nh h ng c a hàm l ố ng Ziriconi (IV) oxit đ n kh i

ộ ố ủ ậ ệ ượ l ng riêng và đ x p c a v t li u

ẫ ượ ế ị Các m u M20, M21, M22, M23, M24, M25, M26 đ ố c ti n hành xác đ nh kh i

ộ ố ằ ươ ụ ượ l ng riêng và đ x p b ng ph ng pháp Ascimet theo m c 1.5.4.3

ả ưở ủ ượ ế ườ ả 2.3.7.4. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n c ng đ ộ

ủ ậ ệ kháng nén c a v t li u

ượ ế Các m u ẫ M20, M21, M22, M23, M24, M25, M26 đ c ti n hành đo c ườ ng

ụ ộ ạ ụ ườ ấ ượ ệ đ kháng nén theo m c 1.5.4.4 t i c c đo l ng ch t l ng Vi t Nam.

ả ưở ủ ượ ệ ố ế ả 2.3.7.5. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n h s giãn

ở ệ ủ ậ ệ n nhi t c a v t li u

ẫ ượ ệ ố ế ở ệ Các m u M20, M23, M26 đ c ti n hành đo h s giãn n nhi ụ t theo m c

ạ ạ ọ ộ 1.5.4.5 t i Đ i h c Bách Khoa Hà N i.

ả ưở ủ ượ ế ả 2.3.7.6. Kh o sát nh h ng c a hàm l ộ ề ng Ziriconi (IV) oxit đ n đ b n

ệ ủ ậ ệ ố s c nhi t c a v t li u

ẫ ượ ộ ề ế ố ệ Các m u M20, M23, M26 đ c ti n hành đo đ b n s c nhi ụ t theo m c

ạ ự ệ ậ 1.5.4.6 t ệ i Vi n V t Li u Xây d ng.

ả ưở ủ ượ ộ ị ế ả 2.3.7.7. Kh o sát nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n đ ch u

ử ủ ậ ệ l a c a v t li u

ẫ ượ ị ử ế ộ ệ Các m u M20, M23, M26 đ c ti n hành đo đ ch u l a nhi ụ t theo m c

ạ ự ệ ậ 1.5.4.7 t ệ i Vi n V t Li u Xây d ng.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ươ Ả Ậ Ả Ế Ch ng 3 K T QU VÀ TH O LU N

ầ ộ ế ả 3.1. K t qu phân tích thành ph n b t talc

ọ ủ ộ ế ầ ả ả B ng 3.1 trình bày k t qu phân tích thành ph n hóa h c c a b t talc (hàm

ấ ượ ố ượ ề ầ ượ l ng các ch t đ c tính theo ph n trăm v kh i l ng) [2].

ọ ủ ả ầ B ng 3.1: Thành ph n hóa h c c a khoáng talc

ả

ỉ Ch tiêu MKN SiO2 MgO CaO Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O K t quế 4,51% 60,82% 32,16% 0,22% 0,19% 0,15% 0,02% 0,15% STT 1 2 3 4 5 6 7 8

ừ ế ả ả ủ ầ ấ ậ T k t qu b ng 3.1 ta nh n th y thành ph n chính c a khoáng talc ch ủ

2) chi m 60,82% và Magie oxit (MgO) chi m 32,16% . Bên

ế ế ế y u là silic đioxit (SiO

2O3 (0,19%); Fe2O3(0,15%) …

ộ ố ư ạ c nh đó còn m t s oxit khác nh : CaO (0,22%); Al

ế ả ả ớ ợ ồ K t qu này phù h p v i phân tích XRD (hình 3.1). Tuy nhiên trên gi n đ XRD

2O3, FeO,

ậ ủ ủ ệ ặ ấ ấ ư không th y xu t hi n các pic đ c tr ng c a các khoáng v t c a CaO, Al

2+, Ca2+ thay th v trí Mg

2+,

ộ ậ ằ ậ ế ị K2O, Na2O…đ c l p. Vì v y chúng tôi cho r ng Fe

4+ trong m ng tinh th talc. Các cation Na ể

+, K+ s xâmẽ

ế ị ạ còn Al3+ thay th v trí Si

ậ ạ ướ ể ề ệ ả ả ấ nh p các m ng l ể ủ i đ trung hòa đi n, đ m b o tính b n c u trúc tinh th c a

talc.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Talc

9 0 1

4000

3 = d

3000

) s p C

(

2000

n L

1000

7 6 8

6 4 4

3 3 3

1 = d

3 3 5 3 = d

7 5 5 1 = d

3 = d

8 2 8 2 = d

2 = d

7 8 4 2 = d

6 8 3 1 = d

2-Theta - Scale File: Hanh K19 mau Talc.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0. 00-013-0558 (I) - Talc-2M - Mg3Si4O10(OH)2 - Y: 3.42 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 5.28700 - b 9.15800 - c 18.95000 - alpha 90.000 - beta 99.500 - gamma 90.000 - Base-centered - C2/c (15)

cơ

ẫ ộ ả ồ ủ ễ ạ Hình 3.1: Gi n đ nhi u x tia X c a m u b t talc

ớ ế ế ế ậ ả ơ V i k t qu phân tích trên chúng tôi đi đ n k t lu n: talc Thanh S n Phú

ọ ượ ả ấ ồ Th có hàm l ng MgO và SiO ủ 2 cao, gi n đ XRD c a nó cũng cho th y talc

(cid:0) ư ầ ế ớ ư ở (3MgO.4SiO2.H2O) g n nh tinh khi ặ t v i pic đ c tr ng góc 2 = 28,8o;

ườ ệ ộ ộ d = 3,109Å; c ng đ pic I = 3700, nhóm không gian C2/c, h m t nghiêng. Đây

ố ệ ố ợ ạ là lo i talc t ứ t thích h p cho công ngh g m s .

ủ ầ ớ ọ ậ ấ V i thành ph n hóa h c c a diopsit: CaO.MgO.2SiO ằ 2 nh n th y r ng

ệ ự ưở ể ổ ợ khoáng talc là nguyên li u t nhiên lý t ậ ố ng đ t ng h p g m diopsit. Vì v y

ứ ổ ợ ố ừ trong nghiên c u này chúng tôi t ng h p g m diopsit đi t khoáng talc.

ế ả ệ ộ 3.2. K t qu phân tích nhi t b t talc

ế ả ệ ẫ ả ồ ệ K t qu phân tích nhi ấ t m u talc [2] cho th y trên gi n đ nhi t (hình 3.2)

ệ ứ ệ ấ có xu t hi n các hi u ng sau:

oC và kèm theo s m t kh i ố

ệ ứ ệ ấ ộ ệ ỏ ở ự ấ Xu t hi n m t hi u ng thu nhi t nh 830

oC đ n 860 ế

oC. Chúng tôi cho r ng ằ

ả ượ l ng 0,26% trong kho ng nhi ệ ừ t t 800 ở

ả ệ ắ ầ ầ ướ ấ ủ ấ ả ộ kho ng nhi t này b t đ u x y ra quá trình m t m t ph n n c c u trúc c a talc.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

oC đ n 1100 ế

oC liên t c có s m t kh i l

ả ừ ự ấ ố ượ ụ Trong kho ng t 830 ạ ng m nh,

ố ượ ấ ả ố ượ ệ ứ m t kho ng 4,32% kh i l ự ấ ng. S m t kh i l ớ ng này đi kèm v i hi u ng thu

0C. Chúng tôi cho r ng

ằ ở ệ ộ ự ấ ố ượ nhi ệ ở t 996 ả kho ng nhi t đ này s m t kh i l ng là

ả ướ ấ ủ ủ ớ ự ự ề do gi i phóng n c c u trúc đi kèm v i s phân h y c a talc. S đ hyđroxyl hóa

3) r i chuy n thành protoentatit và silic

ự ế ể ồ ẫ d n đ n s hình thành enstatit (MgSiO

ị đioxit vô đ nh hình.

(cid:0) (cid:0) Mg3[(OH)2Si4O10] (cid:0) 3(MgO.SiO2) + SiO2 +H2O

ớ ấ ể ủ ấ ị ấ ấ ầ C u trúc tinh th c a protoenstatit r t g n v i c u trúc talc. Khi talc b m t

2 còn l

ạ ộ ư ướ n c hai nhóm hydroxyl t o thành m t phân t ử ướ n c, nh ng ion O iạ

ế ể ầ ạ ỗ chi m ch trong m ng tinh th hình thành c u SiOSi. Do đó hình thành chu i t ỗ ứ

4]4 chuy n c u trúc l p c a talc thành c u trúc chu i protoenstatit.

ệ ớ ủ ể ấ ấ ỗ di n [SiO

ệ ọ ả ồ Hình 3.2: Gi n đ phân tích nhi ẫ t DTATG m u talc Phú Th

ủ ế ả ợ ớ ứ K t qu trên phù h p v i nghiên c u c a Ewell, Avgustinik, Kronert [30]

ứ ề và nhi u nghiên c u khác.

ậ ự ề ừ ế ủ ế ế ẫ T k t phân tích trên chúng tôi đi đ n k t lu n s đ hyđroxyl c a m u talc

oC và s phân h y talc x y ra

ắ ầ ở ứ ả ự ủ ả nghiên c u trong không khí b t đ u kho ng 800

oC – 1050oC. T 800

oC đ n 1100 ế

oC talc m t 4,58% kh i ố

ở ả ừ ấ nhanh kho ng 900

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ớ ế ế ả ầ ả ợ ộ ở ụ ượ l ng, k t qu này phù h p v i k t qu phân tích thành ph n b t talc m c 3.1.

oC tr lên g n nh không th y s m t kh i l

ừ ấ ự ấ ố ượ ư ầ ở ể ế ậ T 1100 ậ ng v y có th k t lu n

ế ằ r ng đ n

oC talc b phân h y g n nh hoàn toàn và trên kho ng nhi

ả ủ ư ầ ả ị ệ ộ kho ng 1100 t đ này

chỉ

ả ứ ự ữ ể ắ ả x y ra s chuy n pha và ph n ng gi a các pha r n.

oC protoenstatit chuy nể

ủ ứ Theo nghiên c u c a Lindemann [28] thì trên 1400

ế ở ạ thành clinoentatit trong khi silic đioxit k t tinh d ng cristobalit.

2, canxi cacbonat)

ế ả ệ ủ ẫ ỗ ợ 3.3. K t qu phân tích nhi t c a m u h n h p (talc, SiO

ế ệ ượ ồ ả K t qu phân tích nhi t DTA/TG thu đ ả c trên gi n đ 3.3.

ả ồ Hình 3.3: Gi n đ phân tích nhi ệ ẫ ỗ ợ t m u h n h p

oC m t 0,22%

ấ ả ả ồ ừ ấ Trên gi n đ hình 3.3 cho th y trong kho ng t ế 400 đ n 500

ố ượ ằ ở ệ ộ ự ấ ướ kh i l ng. Chúng tôi cho r ng ả kho ng nhi t đ này có s m t n ấ c h p ph ụ

ủ c a talc.

oC có s m t kh i l ự ấ

ả ừ ố ượ ạ Trong kho ng t ế 700 đ n 900 ng m nh 23,19% và

oC. Hi u ng này ng v i ớ

ệ ứ ệ ấ ệ ệ ớ ự ạ ở ệ ứ ứ xu t hi n hi u ng thu nhi t rõ r t v i c c đ i 874,9

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ự ấ ướ ấ ắ ầ ủ ả quá trình phân h y canxi cacbonat, và b t đ u x y ra s m t n ủ c c u trúc c a

khoáng talc.

CaCO3 (cid:0) CaO + CO2

oC th y có s m t 1,63% kh i l ự ấ

ả ừ ố ượ ấ Trong kho ng t ế 900 đ n 1070 ng và ở

ấ ả ệ ộ 997oC xu t hi n pic thu nhi ệ ằ ệ Chúng tôi cho r ng trong kho ng nhi t. t đ này có

sự

ướ ấ ủ ủ ủ ự ả ấ m t n c c u trúc c a talc và x y ra s phân h y c a talc.

(cid:0) (cid:0) Mg3[(OH)2Si4O10] (cid:0) 3(MgO.SiO2) + SiO2 +H2O

ườ ố ượ ả ư ầ ổ ở Trên 1050oC đ ng gi m kh i l ng g n nh không đ i có nghĩa là trên

ệ ộ ự ấ ố ượ ằ ệ ộ nhi ả t đ này không x y ra s m t kh i l ng. Chúng tôi cho r ng nhi t đ trên

ả 10500C các ch t t n t ấ ồ ạ ướ ạ i d ớ ả ứ i d ng oxit và x y ra ph n ng hình thành pha m i

ả ứ ể ặ ộ ử ủ ả ứ ữ ho c chuy n pha. Do có ph n ng n i phân t c a talc nên ph n ng gi a pha

ở ệ ộ ấ ể ơ ộ ử ả ắ r n x y ra nhi ự t đ th p h n. S chuy n n i phân t talc thành metasilicat

ả ứ ữ ế ả magie (MgO.SiO2) ,(MgO.2SiO2) ti p đó x y ra ph n ng gi a metasilicat magie

2) hay akermanit (2CaO.

ể ạ ớ v i CaO có th t o thành monticellite (CaO.MgO.SiO

2 v i CaO đ

ả ứ ữ ớ ể ạ MgO.SiO2), ph n ng gi a MgO.2SiO t o diopsit

(CaO.MgO.2SiO2)...

(cid:0) (cid:0) MgSi2O5 + CaO (cid:0) CaMgSi2O6

ưở ủ ậ ệ ế ự ủ ấ Ả 3.4. nh h ng c a ch t khoáng hóa đ n s hình thành pha c a v t li u

2, canxi cacbonat) đ

ẫ ỗ ượ ở ợ M u h n h p (talc, SiO ố c khoáng hóa b i các mu i

ượ ế ế CH3COOLi, CH3COONa, CH3COOK đ c ti n hành phân tích XRD. K t qu ả

cượ đ

trình bày trên các hình 3.4, 3.5, 3.6 và 3.7.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 0

400

6 8 9 2 = d

300

) s p C

200

(

3 1 5 2 = d

n L

4 8 8 2 = d

1 3 9 2 = d

100

8 5 5 2 = d

6 1 2 3 = d

0 2 6 1 = d

6 6 1 3 = d

1 0 2 2 = d

4 6 4 2 = d

6 3 0 2 = d

8 9 2 3 = d

6 2 1 2 = 8d 4 1 2 = d

1 0 5 1 = d

9 0 4 1 = d

8 1 4 1 = d

7 7 8 3 = d

2 2 5 1 = d

0 9 2 2 = d

0 8 3 1 = d

5 2 8 1 = d

0 7 6 1 = d

3 6 3 1 = d

8 7 4 1 = d

3 3 4 2 = d

6 5 7 2 = d

7 2 0 4 = d

6 6 4 3 = d

6 4 7 1 = 0 9 d 7 8 7 7 1 1 = = d d

0 0 7 1 = d

6 6 5 1 = d

8 6 6 2 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 0.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - 01-075-1092 (C) - Diopside - CaMgSi2O6 - Y: 49.86 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.74100 - b 8.91900 - c 5.25700 - alpha 90.000 - beta 105.970 - gamma 90.000 - Base-centered - C2/c (15) - 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 6.26 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 29 00-019-0769 (D) - Clinoenstatite, syn - MgSiO3 - Y: 15.86 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.60650 - b 8.81460 - c 5.16880 - alpha 90.000 - beta 108.300 - gamma 90.000 - Primitive - P21/a (14) -

cơ

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 1

700

600

9 8 9 2 = d

500

400

) s p C

(

9 0 5 2 = d

n L

300

6 3 9 2 = d

0 9 8 2 = d

200

1 2 2 3 = d

3 6 5 2 = d

2 2 6 1 = d

2 3 1 2 = d

1 3 3 3 = d

0 5 7 1 = d

100

7 5 4 2 = d

8 6 7 2 = d

7 3 0 2 = d

0 8 2 2 = d

9 1 0 2 = d

0 0 5 1 = d

2 1 4 1 = d

5 9 1 2 = d

8 7 8 3 = d

8 4 1 2 = d

5 0 1 2 = d

8 4 2 2 = d

1 9 9 1 = d

3 6 1 3 = d

3 2 8 1 = d

8 6 6 1 = d

4 6 9 1 = d

2 8 4 1 = d

5 9 4 3 = d

2 1 7 3 = d

2 0 8 1 = d

9 4 5 1 = d

1 3 6 3 = d

9 2 5 1 = d

4 9 3 1 = d

5 4 4 1 = d

0 9 8 1 = d

0 8 3 2 = d

1 6 4 1 = d

2 5 3 1 = d

0 0 7 1 = d

2 7 2 4 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 1(2).raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.0 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 52.70 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 11.48 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2

ễ ạ ả ồ ẫ ấ ủ Hình 3.4: Gi n đ nhi u x tia X c a m u không có ch t khoáng hóa

3COOLi

ả ồ ễ ạ ủ ẫ Hình 3.5: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 2

700

600

3 9 9 2 = d

500

400

) s p C

(

n L

1 1 5 2 = d

300

5 9 8 2 = d

4 3 9 2 = d

200

1 2 2 3 = d

2 6 5 2 = d

2 2 6 1 = d

3 3 1 2 = d

8 5 4 2 = d

0 5 7 1 = d

100

6 3 0 2 = d

6 6 7 2 = d

8 9 1 2 = d

9 7 8 3 = d

2 1 4 1 = d

7 7 2 2 = d

8 1 0 2 = d

7 0 1 2 = d

0 0 5 1 = d

3 1 7 3 = d

9 6 6 1 = d

6 3 3 3 = 7 d 8 4 3 = d

4 2 8 1 = d

6 4 2 2 = d

5 6 9 1 = d

0 5 3 1 = d

0 9 9 1 = d

8 7 3 1 = d

1 1 3 4 = d

0 3 5 1 = d

6 4 3 2 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 40.81 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 9.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 29

cơ

3COONa

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 3

500

400

2 9 9 2 = d

300

) s p C

2 1 5 2 = d

(

n L

200

5 9 8

2 = d

9 3 9 2 = d

5 6 5 2 = d

8 2 2 3 = d

100

4 2 6 1 = d

8 5 4 2 = d

5 6 7 2 = d

9 4 7 1 = d

7 3 3 3 = d

9 7 8 3 = d

9 3 0 2 = d

7 9 1 2 = d

4 3 1 2 = 4d 5 1 2 = d

8 2 8

0 2 0 2 = d

1 1 4 1 = d

6 4 5

0 7 6 1 = d

1 0 5 1 = d

6 0 1 2 = d

1 = d

6 2 7 3 = d

8 8 4 3 = d

6 1 8 1 = d

9 3 2 4 = d

6 5 5 1 = d

1 = d

8 6 9 1 = d

7 4 3 1 = d

5 6 4 1 = d

8 7 4 1 = d

0 9 3 1 = d

3 5 8 1 = d

0 7 2 2 = 7 d 4 3 2 = d

2 5 6 3 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 50.52 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 19.52 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2

ả ồ ễ ạ ủ ẫ Hình 3.6: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

3COOK

ễ ạ ả ồ ủ ẫ Hình 3.7: Gi n đ nhi u x tia X c a m u khoáng hóa CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ễ ề ạ ấ ẫ ấ ả ả ồ ệ Nhìn vào gi n đ nhi u x tia X chúng ta th y c 4 m u đ u xu t hi n

ủ ế ệ ấ ấ ẫ pha diopsit. M u không có ch t khoáng hóa xu t hi n ch y u pha diopsit, ngoài

ườ ộ ấ ế ấ ra còn 2 pha forsterit và clinoenstatit có c ệ ng đ r t y u. Pha diopsit xu t hi n

ườ ộ ấ ấ ặ ớ ơ ẫ trong m u này có c ẫ ng đ th p h n so v i các m u có m t ch t khoáng hóa.

ấ ẫ ặ ự ủ ấ Các m u có m t ch t khoáng hóa không có s ệ xu t hi n c a pha

ứ ư ấ ớ ườ ộ clinoenstatit nh ng ng v i các ch t khoáng hóa khác nhau thì c ng đ các pic

ượ thu đ c khác nhau.

ườ ư ủ ấ ẫ ặ ộ C ng đ pic đ c tr ng c a các pha trong các m u có ch t khoáng hóa và

ấ ượ ả không có ch t khoáng hóa đ c trình bày trong b ng 3.2.

ặ ư ủ ể ả ẫ B ng 3.2. Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th trong các m u

ấ ấ có ch t khoáng hóa và không có ch t khoáng hóa

M uẫ Diopsit d I Pha tinh thể Forsterit d I Clinoenstatit d I 2(cid:0) 2(cid:0) 2(cid:0)

(Å) (Cps) (Å) (Cps) (o) (o)

Không có (Å) 2,986 (Cps) 300 (o) 29,9

35,5 2,513 36,5 2,433 30 31,2 2,884 70 170 ch tấ

khoáng hóa

56,5 29,9 1,620 2,989 60 530 Khoáng hóa 35,5 2,509 290 36.5 2,457 75 CH3COOLi

56,5 29,9 1,622 2,993 125 560 36,5 2,458 80 Khoáng hóa

35,5 2.511 270 CH3COONa

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

56,5 29,9 2,622 2,992 120 350 Khoáng hóa 35,5 2,512 230 36,5 2,458 80 CH3COOK 56,5 1,624 80

ậ ệ ấ ả ấ ố ượ B ng 3.2 cho th y khi có ch t khoáng hóa thì v t li u g m thu đ c có pha

ớ ườ ộ ạ ủ ấ ơ ị diopsit v i c ng đ m nh h n khi không có ch t khoáng hóa. Giá tr d c a pha

ẫ ượ ị ớ ơ diopsit trong m u đ c khoáng hóa có giá tr l n h n.

ừ ế ế ấ ậ ả ế T k t qu trên chúng tôi đi đ n k t lu n: Khi có các ch t khoáng hóa

ấ ộ ớ ỏ ấ ạ CH3COOLi, CH3COONa và CH3COOK t o pha l ng có đ nh t th p, giúp th m

ướ ạ ắ ủ ả ứ ủ ế ả ấ ẫ t các h t r n c a các ch t ph n ng d n đ n x y ra quá trình hoà tan c a các

ả ứ ả ứ ự ừ ễ ế ấ ấ ơ ch t ph n ng. T đó giúp s khu ch tán ch t ph n ng d dàng h n nên có tác

ẩ ố ả ứ ư ế ả ẩ ộ ụ d ng thúc đ y t c đ ph n ng cũng nh quá trình tái k t tinh s n ph m trong

ụ ữ ấ ầ ả ặ ợ ỏ ố ạ ắ ỗ h n h p. M t khác, pha l ng có tác d ng l p đ y kho ng tr ng gi a các h t r n,

làm tăng m t ậ

ố ả ả ứ ế ẩ ở ộ ủ ả đ c a s n ph m ph n ng, nghĩa là giúp cho quá trình k t kh i x y ra nhanh

ệ ộ ấ nhi t đ th p [13].

ẫ ấ ấ ườ M u có ch t khoáng hóa CH ệ 3COONa xu t hi n pha diopsit có c ng đ ộ

ố ạ ấ ạ ấ ệ ơ m nh nh t. Pha diopsit có c u trúc h đ n tà, các thông s m ng a= 9,727Å; b=

(cid:0) ư ứ ặ ớ 8,912Å; c= 5,245Å; (cid:0) = 90o; (cid:0) = 106,36o; (cid:0) = 90o. Các pic đ c tr ng ng v i: 2 =

ươ ứ 29,9o; 35,5o; 56,5o và d t ng ng là 2,993Å; 2,511Å; 1,622Å.

ể ượ ớ ườ ấ ộ ọ Đ thu đ c pha diopsit v i c ấ ng đ cao nh t chúng tôi ch n ch t

khoáng hóa CH3COONa.

3COONa đ n s hình

ưở ủ ượ ấ ế ự Ả 3.5. nh h ng c a hàm l ng ch t khoáng hóa CH

ủ ậ ệ thành pha c a v t li u

ở ở ế ả ấ ọ Trên c s k t qu thu đ ượ ở c trên chúng tôi ch n ch t khoáng hóa là

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ượ ổ ừ ấ ố ượ CH3COONa. Hàm l ng ch t khoáng hóa thay đ i t 1÷5% (kh i l ố ng ph i

ứ ự ả ệ ể ưở ủ ế li u) đ nghiên c u s nh h ng c a nó đ n quá trình hình thành pha tinh th ể

ẫ ượ ế ấ ằ diopsit. Các m u sau khi nung đ c ti n hành phân tích c u trúc b ng ph ươ ng

ả ượ ế ễ ạ pháp nhi u x tia X, k t qu đ c trình bày trên hình: 3.8, 3.9, 3.10, 3.11, 3.12.

ừ ả ễ ạ ồ ấ ả ệ ề ấ t T gi n đ nhi u x tia X cho th y t c các m u ấ ẫ đ u xu t hi n pha

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 1

500

400

2 9 9 2 = d

300

) s p C

(

n L

1 1 5 2 = d

200

0 9 8 2 = d

1 3 9 2 = d

1 2 2 3 = d

3 6 5 2 = d

3 2 6 1 = d

100

3 3 1 2 = d

7 3 0 2 = d

1 3 3 3 = d

0 5 7 1 = d

6 5 4 2 = d

1 1 4 1 = d

2 6 7 2 = d

7 1 0 2 = d

6 9 1 2 = d

7 4 1 2 = d

5 0 1 2 = d

9 9 4 1 = d

8 7 8 3 = d

1 8 2 2 = d

6 6 6 1 = d

3 2 8 1 = d

4 8 4 1 = d

5 7 4 1 = d

6 4 5 1 = d

5 1 7 3 = d

2 5 4 1 = d

8 3 4 3 = d

9 7 3 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 1(3).raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.0 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 35.40 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 7.08 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 29

ườ diopsit và forsterit: pha diopsit là pha chính, pha forsterit có c ộ ấ ế . ng đ r t y u

3COONa

ả ồ ễ ạ ủ ứ ẫ Hình 3.8: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 1% CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 2

700

600

3 9 9 2 = d

500

400

) s p C

( n L

1 1 5 2 = d

300

5 9 8 2 = d

4 3 9 2 = d

200

1 2 2 3 = d

2 6 5 2 = d

2 2 6 1 = d

3 3 1 2 = d

8 5 4 2 = d

2 1 4

0 5 7 1 = d

100

6 3 0 2 = d

6 6 7 2 = d

8 9 1 2 = d

9 7 8 3 = d

1 = d

7 7 2 2 = d

8 1 0 2 = d

7 0 1 2 = d

0 0 5 1 = d

3 1 7 3 = d

9 6 6 1 = d

6 3 3 3 = 7 d 8 4 3 = d

4 2 8 1 = d

6 4 2 2 = d

5 6 9 1 = d

0 5 3 1 = d

0 9 9 1 = d

8 7 3 1 = d

1 1 3 4 = d

0 3 5 1 = d

6 4 3 2 = d

cơ

3COONa

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 3

500

1 9 9

2 = d

400

3 1 5

2 = d

300

) s p C

(

n L

2 9 8

200

0 4 9

2 = d

5 2 2

2 = d

3 = d

2 6 5

9 5 4

3 2 6

2 = d

0 5 7

2 = d

1 = d

3 3 1

7 6 7

1 9 2

7 8 8

8 3 0

8 3 3

100

1 = d

8 6 2

5 1 0

2 = d

8 1 4

2 = d

3 = d

2 = d

2 = 4d 5 1

7 0 1

3 = d

0 0 2

0 0 5

1 7 6

0 3 7

0 3 8

2 = d

6 9 9

2 = d

1 = d

0 5 3

9 4 5

4 1 5

1 7 5

7 4 4

2 = d

8 4 2 2 = d

9 0 8

2 5 3

1 = d

6 6 9

9 2 5

6 9 9

5 8 7

7 7 8

4 8 3

3 7 3

7 8 4 3 = d

1 = d

3 = d

1 = d

0 8 4 1 = d

1 = d

9 9 2 4 = d

1 = d

2 = d

1 = d

3 = d

1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 3(2).raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.0 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 53.53 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 15.17 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2

ả ồ ễ ạ ứ ủ ẫ Hình 3.9: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 2% CH

3COONa

ễ ạ ả ồ ứ ủ ẫ Hình 3.10: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 3% CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 4

500

7 9 9 2 = d

400

300

) s p C

(

3 1 5 2 = d

n L

200

8 9 8 2 = d

7 3 9 2 = d

5 6 5 2 = d

3 2 6 1 = d

4 3 1 2 = d

100

8 5 4 2 = d

5 2 2 3 = 4 d 3 3 3 = d

0 5 7 1 = d

7 3 0 2 = d

2 7 2 2 = d

1 2 0 2 = d

8 9 1 2 = d

0 1 4 1 = d

1 0 5 1 = d

8 6 7 2 = d

0 9 8 3 = d

8 4 2 2 = d

7 0 1 2 = d

8 6 6 1 = d

7 2 8 1 = d

0 3 5 1 = d

2 5 5 1 = d

0 8 4 3 = d

9 8 9 1 = d

0 7 9 1 = d

1 5 3 1 = d

9 4 8 1 = d

5 8 3 1 = d

5 7 8 1 = d

6 9 8 1 = d

3 5 4 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 45.16 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 10.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2

cơ

3COONa

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 5

600

500

2 9 9

2 = d

400

) s p C

6 1 5 2 = d

300

(

n L

3 4 9

200

6 9 8

2 = d

8 2 2 3 = d

3 2 6

2 6 4

1 3 1

1 = d

6 6 5 2 = d

9 8 8

8 9 2

1 7 7

2 = d

0 4 0

100

1 5 7 1 = d

2 = d

3 1 0

0 2 4

3 = d

7 5 1

0 7 2

2 = d

3 0 5

2 = d

1 0 5

2 = d

1 4 3 3 = d

7 0 1

2 7 6

8 0 4

0 7 9

3 2 7

2 = d

1 = d

1 8 4

5 4 4

2 = d

3 = d

0 5 3

1 = d

8 5 4

4 0 2 2 = d

2 = d

0 3 8 1 = d

0 5 2 2 = d

1 = d

3 = d

1 = d

4 2 5 1 = d

7 8 3 1 = d

2 5 3 1 = d

2 = d

1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 5.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 00-007-0074 (D) - Forsterite - Mg2SiO4 - Y: 14.93 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75800 - b 10.20700 - c 5.98800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2 01-075-1092 (C) - Diopside - CaMgSi2O6 - Y: 87.67 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.74100 - b 8.91900 - c 5.25700 - alpha 90.000 - beta 105.970 - gamma 90.000 - Base-centered - C2/c (15) -

ả ồ ễ ạ ủ ứ ẫ Hình 3.11: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 4% CH

3COONa

ễ ạ ả ồ ủ ứ ẫ Hình 3.12: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 5% CH

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ượ ớ ườ ủ ặ ẫ ộ Các pha đ c hình thành v i c ư ng đ pic đ c tr ng c a các m u đ ượ c

ả trình bày trong b ng 3.3 và hình 3.13

ặ ư ủ ả B ng 3.3. Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th ể trong các m uẫ

3COONa

ấ có ch t khoáng hóa CH

Pha tinh thể

M uẫ Diopsit d I Forsterit d I 2(cid:0) 2(cid:0)

(Å) (Cps) (o)

(o) 29,9 (Å) 2,986 (Cps) 300

35,5 2,513 170 M0 36,5 2,433 30

56,5 29,9 1,620 2,992 60 360

35,5 2,511 200 36,5 2,456 45 M1

56,5 29,9 1,623 2,993 85 560 36.5 2,457 75 M2

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

270 2.511 35,5

120 420 2,622 2,991 56,5 29,9 36,5 2,459 95

290 2,513 35,5 M3

95 370 1,623 2,997 56,5 29,9 36,5 2,158 60

215 2,513 35,5 M4

100 410 1,623 2,992 56,5 29,9 36,5 2,462 80

290 2,516 35,5 M5

100 1,623 56,5

ễ ự ụ ồ ị ể ộ ườ ộ Hình 3.13: Đ th bi u di n s ph thu c c ng đ pha diopsit

3COONa

ượ ấ vào hàm l ng ch t khoáng hóa CH

ấ ằ ồ ị ễ ậ ườ ộ Nhìn vào đ th hình 3.13 d nh n th y r ng c ng đ pha diopsit tăng khi

3COONa tăng t

ượ ừ ố ượ ế ề hàm l ng CH 0% đ n 2% v kh i l ng. Khi hàm l ượ ng

ế ườ ộ ạ ể ả CH3COONa tăng đ n 3: 4 % thì c ng đ pha diopsit l i gi m. ả Có th gi i thích

ư ượ ấ ượ ạ ỏ ớ nh sau: khi hàm l ng ch t khoáng hóa tăng, l ả ng pha l ng t o ra l n gây nh

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ậ ệ ố ủ ườ ế ế ộ ưở h ấ ứ ng đ n quá trình k t kh i c a v t li u. C ng đ pha diopsit cao nh t ng

ượ ẫ ầ ậ ọ ớ v i hàm l ng CH ấ 3COONa là 2% vì v y chúng tôi ch n m u có thành ph n ch t

ế ố ế ả ể khoáng hóa là 2% đ đi kh o sát các y u t ti p theo.

ưở ủ ượ Ả 3.6. nh h ng c a hàm l ng Ziriconi (IV) oxit đ n s ế ự hình thành diopsit

ễ ạ ế ả 3.6.1. K t qu phân tích nhi u x tia X ( X Ray)

ừ ả ệ ề ế ễ ấ ẫ ầ ấ ạ ồ T gi n đ nhi u x tia X cho th y h u h t các m u đ u xu t hi n pha

diopsit và pha forsterit.

ượ ớ ườ ủ ẫ ặ ộ Các pha đ c hình thành v i c ư ng đ pic đ c tr ng c a các m u đ ượ c

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 21

500

2 9 9 2 = d

400

300

1 1 5 2 = d

) s p C

( n L

200

3 9 8 2 = d

8 3 9 2 = d

3 6 5 2 = d

4 2 2 3 = d

3 2 6 1 = d

5 5 4 2 = d

100

7 3 0 2 = d

9 4 7 1 = d

3 3 3 3 = d

2 6 7 2 = d

2 8 8 3 = d

1 9 2 2 = d

8 6 2 2 = d

0 0 2 2 = d

3 3 1 2 = 2d 5 1 2 = d

5 0 1 2 = d

0 1 4 1 = d

0 0 5 1 = d

6 1 0 2 = d

0 3 8 1 = d

4 4 2 2 = d

5 6 9 1 = d

9 6 6 1 = d

8 7 4 1 = d

2 1 7 3 = d

4 1 5 1 = d

4 9 9 1 = d

7 8 3 2 = d

3 8 4 3 = d

9 2 5 1 = d

0 5 5 1 = d

5 7 3 1 = d

2 4 3 2 = d

2 9 3 1 = d

1 5 3 1 = d

0 8 5 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 21.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 39.62 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 13.80 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

ả trình bày trong b ng 3.4 và hình 3.14, 3.15, 3.16, 3.17, 3.18, 3.19.

ả ồ ễ ạ ứ ủ ẫ Hình 3.14: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 0,5% ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 22

600

7 8 9

500

2 = d

400

) s p C

300

7 0 5 2 = d

( n L

1 9 8

200

2 3 9 2 = d

2 = d

9 1 2

1 6 5

3 = d

2 2 6

2 = d

1 = d

1 3 1

9 4 7

1 7 8

100

2 = d

7 2 3 3 = d

5 5 4 2 = d

7 1 0

1 = d

9 9 4

3 = d

2 1 4 1 = d

5 3 0 2 = d

1 8 2 2 = d

4 0 1

5 2 8

4 6 7 2 = d

4 6 6

4 4 2

6 1 7

6 9 1 2 = d

2 = d

5 6 9

8 7 4

9 4 4

1 = d

8 4 5

9 8 4

9 3 3

2 = d

1 = d

8 8 9 1 = d

1 = d

2 = d

3 = d

1 = d

3 = d

2 = d

6 7 5 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 22.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 58.44 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 13.57 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

cơ

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 23

600

6 8 9 2 = d

500

400

4 1 5 2 = d

) s p C

300

( n L

3 4 9 2 = d

200

2 9 8 2 = d

5 2 2 3 = d

4 6 5 2 = d

3 2 6 1 = d

1 5 7 1 = d

8 5 4 2 = d

9 2 1 2 = d

8 3 0 2 = d

9 6 7 2 = d

100

6 9 2 2 = d

0 4 3 3 = d

5 8 8 3 = d

3 1 0 2 = d

2 5 1 2 = d

0 2 4 1 = d

8 0 2 2 = d

1 0 5 1 = d

8 0 4 1 = d

6 6 9 1 = d

0 7 2 2 = d

6 0 1 2 = d

2 3 8 1 = d

1 7 6 1 = d

2 5 2 2 = d

9 8 4 3 = d

5 1 7 3 = d

7 2 5 1 = d

3 8 4 1 = d

1 6 5 1 = d

9 4 5 1 = d

6 5 6 1 = d

4 4 3 2 = d

1 5 3 1 = d

8 8 3 1 = d

0 7 3 1 = d

3 6 4 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 23.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 49.31 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 14.72 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

ễ ạ ả ồ ủ ứ ẫ Hình 3.15: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 1% ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 24

600

500

2 9 9 2 = d

400

) s p C

1 1 5 2 = d

300

(

n L

1 4 9 2 = d

200

5 9 8 2 = d

6 2 2 3 = d

3 6 5 2 = d

3 2 6 1 = d

0 6 4 2 = d

100

1 5 7 1 = d

8 8 2 2 = d

8 6 7 2 = d

5 8 8 3 = d

6 1 4 1 = d

9 9 1 2 = d

5 1 0 2 = d

1 0 5 1 = d

2 3 1 2 = 4d 5 1 2 = d

0 4 0 2 = 7 d 0 1 2 = d

8 6 2 2 = d

5 3 3 3 = 3 d 9 4 3 = d

1 8 4 1 = d

0 2 7 3 = d

0 7 6 1 = d

6 9 9 1 = d

5 6 9 1 = d

6 2 8 1 = d

8 8 3 2 = d

0 3 6 3 = d

8 4 3 2 = d

5 2 5 1 = d

2 5 4 1 = d

4 7 3 1 = d

1 5 5 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 24.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 46.98 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 16.36 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

ả ồ ễ ạ ủ ứ ẫ Hình 3.16: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 1,5% ZrO

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 25

500

5 9 9 2 = d

400

0 1 5

300

2 = d

) s p C

(

n L

200

6 3 9 2 = d

3 9 8 2 = d

2 2 2 3 = d

5 6 5

4 2 6

2 = d

0 6 4

1 = d

1 5 7

4 3 3

4 1 4

100

6 8 8

7 6 7

9 3 0

2 = d

1 = d

3 = d

0 8 2 2 = d

1 = d

4 0 1

3 = d

2 = d

1 9 4

2 9 9

5 2 8

3 3 1 2 = 7 d 9 1 2 = d

9 1 0 2 = d

1 1 5

2 2 6

1 3 5

1 5 3

2 = d

0 0 5 1 = d

9 6 6 1 = d

7 2 7 3 = d

7 6 9 1 = d

3 = d

1 = d

0 8 4 1 = d

1 = d

3 = d

1 = d

6 3 9 1 = d

8 4 4 1 = d

3 5 5 1 = d

0 7 0 2 = d

0 0 7 1 = d

1 = d

8 7 5 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 25.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 49.74 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 15.88 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

ễ ạ ả ồ ủ ứ ẫ Hình 3.17: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 2% ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 26

500

8 8 9 2 = d

400

300

) s p C

3 0 5 2 = d

(

n L

200

3 2 9 2 = d

0 9 8 2 = d

2 1 2 3 = d

9 5 5 2 = d

2 2 6 1 = d

100

0 3 1 2 = d

0 2 3 3 = d

8 4 7 1 = d

3 3 0 2 = d

3 5 4 2 = d

9 0 4 1 = d

9 6 2 2 = d

8 6 8 3 = d

9 8 1 2 = d

0 6 7 2 = d

8 1 0 2 = d

7 9 4 1 = d

3 0 1 2 = d

1 5 1 2 = d

6 0 7 3 = d

8 6 6 1 = d

1 2 8 1 = d

5 8 9 1 = d

2 6 9 1 = d

6 7 4 3 = d

8 7 4 1 = d

9 4 5 1 = d

2 3 5 1 = d

9 4 4 1 = d

7 7 3 1 = d

9 0 7 1 = d

2 6 0 2 = d

5 8 6 1 = d

6 7 8 1 = d

1 9 5 1 = d

2-Theta - Scale File: Thao K22 mau 26.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 53.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente 01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 12.37 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) -

ả ồ ễ ạ ủ ứ ẫ Hình 3.18: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 2,5% ZrO

ễ ạ ả ồ ứ ủ ẫ Hình 3.19: Gi n đ nhi u x tia X c a m u ch a 3% ZrO

ả ặ ư ủ B ng 3. 4: Các pic đ c tr ng c a các pha tinh th ể

2 khác nhau

ượ ẫ trong các m u có hàm l ng ZrO

Pha tinh thể

M uẫ

Forsterit d (Å) I (Cps) 2(cid:0) (o)

Diopsit d (Å) 2,992 I (Cps) 430 2(cid:0) (o) 29,9

36,5 2,456 85 35,5 2,511 280 M21

56,5 29,9 1,623 2,987 100 470

35,5 2,507 255 36,5 2,455 70 M22

56,5 29,9 1,622 2,986 110 520 36,5 2,458 90 M23

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

330 2,514 35,5

120 470 1,623 2,992 56,5 29,9 36,5 2,460 90

285 2,511 35,5 M24

90 445 1,623 2,995 56,5 29,9 36,5 2,460 75

265 2,510 35,5 M25

90 415 1,624 2,988 56,5 29,9 36,5 2,453 56

230 2,503 35,5 M26

95 1,622 56,5

ễ ự ụ ồ ị ể ộ ườ ộ Hình 3.20: Đ th bi u di n s ph thu c c ng đ pha diopsit

ượ vào hàm l ng ziriconi (IV) oxit.

ưở ủ ế ủ ế ế ể ả ZrO2 nh h ng ch y u đ n quá trình k t tinh c a pha tinh th diopsit.

ề ượ ả ả ộ ố ử ụ ằ Đi u này cũng đ c các tác gi [4,10] gi i thích r ng s d ng thêm m t s oxit

ể ủ ả ớ ấ ầ ấ ả ộ ẩ ố có đ nóng ch y cao, có c u trúc g n gi ng v i c u trúc tinh th c a s n ph m,

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ấ ắ ủ ẽ ể ả ẫ ầ ồ vai trò c a nó s làm m m tinh th trong quá trình nóng ch y m u ch t r n, đ ng

ể ớ ể ừ ệ ấ ờ ể ượ ầ th i làm xu t hi n m m tinh th s m đ t đó tinh th đ c hình thành và hoàn

thi n.ệ

2 đ cộ

ủ ư ệ ấ ặ ả ồ ấ Trên gi n đ XRD không th y xu t hi n các pic đ c tr ng c a ZrO

4+ có th đã thay th v trí Mg

2+, Ca2+ thay th vế ị

ậ ằ ế ị ể ậ l p. Vì v y chúng tôi cho r ng Zr

2xZrxSi2O6 ho c thay th v trí Si

ệ ạ ế ị ặ ể ể ạ trí trong m ng tinh th đ t o thành h (CaMg)

2Si2xZrxO6.

ệ ạ t o thành h (CaMg)

2 c

ấ ằ ồ ị ễ ậ ặ ườ Nhìn vào đ th hình 3.20 d nh n th y r ng khi có m t ZrO ộ ng đ pha

ủ ề ẫ ẫ ớ ườ ả diopsit c a các m u đ u gi m so v i m u không có ZrO ộ 2. C ng đ pha diopsit

ượ ừ ầ tăng khi hàm l ng Ziriconi (IV) oxit tăng t ả 0,5÷1,5% và gi m d n khi hàm

2 tăng t

ừ ượ l ng ZrO 1,5÷3%.

ơ ở ẩ ố ượ ẫ ẫ ả Trên c s các m u s n ph m g m thu đ ọ c chúng tôi ch n các m u M20,

2 để

ụ ẫ ẫ ớ ượ M23, M26 m u không có ph gia và m u v i hàm l ng 1,5% và 3% ZrO

ủ ố ọ ằ ứ ụ ả ấ nghiên c u hình thái h c b ng ch p hình nh SEM c u trúc c a g m diopsit.

ả ả ế 3.6.2. K t qu nh SEM

ụ ế ế ẫ Chúng tôi ti n hành ch p SEM các m u M20, M23, M26. K t qu đ ả ượ c

trình bày trên hình 3.21, 3.22, 3.23.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ả ủ ẫ Hình 3.21: nh SEM c a m u M20

Ả ủ ẫ Hình 3.22: nh SEM c a m u M23

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ả ủ ẫ Hình 3.23: nh SEM c a m u M26

ả ả ụ ế ấ ấ Nhìn vào k t qu nh SEM chúng ta th y khi cho thêm ch t ph gia thì kích

ướ ủ ạ ỏ ơ ụ ự ẫ ẫ ớ th c c a h t nh h n so v i m u không ph gia. Trong 3 m u thì s phân b ố

ả ỡ ạ ạ ề ắ ặ ẫ ồ ơ ạ ủ h t c a m u 26 là đ ng đ u và ch c đ c h n c , c h t đ t trung bình 13 (cid:0) m.

ể ề ạ ọ ụ ấ Và xét v hình thái h c chúng ta th y các h t tinh th có hình lăng tr .

ưở ế Ả 3.7. nh h ng c a ấ ủ ậ ệ ủ Ziriconi (IV) oxit đ n các tính ch t c a v t li u

ộ 3.7.1. Đ co ngót

ế ả ộ ượ ả ị K t qu xác đ nh đ co ngót đ c trình bày trong b ng và hình sau:

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ủ ộ ế ả ẫ ả ị B ng 3.5. K t qu xác đ nh đ co ngót c a các m u

ớ v i hàm l ng ượ ZrO2 khác nhau.

ộ Đ co ngót Tên m uẫ D (cm) H (cm) D0 (cm) H0 (cm)

3,59 3,59 3,59 3,59 3,59 3,59 3,59 3,38 3,38 3,364 3,338 3,322 3,286 3,269 0,843 0,659 0,636 0,688 0,832 0,844 0,76 0,776 0,568 0,566 0,604 0,729 0,711 0,613 (%) 6,25 6,66 7,00 7,85 8,39 9,86 10,76 M 20 M 21 M 22 M 23 M24 M25 M26

ườ ẫ ướ D0,D: đ ng kính m u tr c và sau khi nung (cm)

ề ẫ ướ H0,H: Chi u cao m u tr c và sau khu nung (cm)

ấ ả ộ Nhìn vào b ng 3.5 chúng ta th y đ co ngót nhìn chung tăng khi hàm l ượ ng

ZrO2 tăng.

ồ ị ể ễ ộ ụ ộ ượ Hình 3.24: Đ th bi u di n đ co ngót ph thu c vào hàm l ng ZrO

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ộ 3.7.2. Đ hút n ướ c

ế ộ ị ướ ủ ả ượ ế Ti n hành xác đ nh đ hút n ẫ c c a các m u, k t qu đ ỉ c ch ra d ướ i

ả b ng sau:

ộ ế ả ả B ng 3.6. K t qu đo đ hút n ướ c

ộ Đ hút n c (%)

ướ 12,13 10,01 8,32 8.23 7,14 5,53 5,16 M uẫ M20 M21 M22 M23 M24 M25 M26

ồ ị ể ễ ộ ướ ụ ượ Hình 3.25: Đ th bi u di n đ hút n ộ c ph thu c vào hàm l ng ZrO

ừ ế ấ ả ộ ướ T k t qu trên cho th y đ hút n ả c nhìn chung gi m khi tăng hàm

2. M u 26 có đ hút n

ẫ ộ ướ ấ ấ ợ ượ l ng ZrO ớ ế ề c th p nh t 5,16 %. Đi u này phù h p v i k t

ả ả qu nh

ủ ậ ệ ế ả ộ ớ ộ ộ ị SEM và k t qu xác đ nh đ co ngót c a v t li u. Đ co ngót càng l n thì đ hút

ướ ủ ậ ệ n ỏ c c a v t li u càng nh .

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ố ượ ộ ố 3.7.3. Đ x p, kh i l ng riêng

ộ ố ủ ẫ ứ ế ả ố ớ ị ỉ ượ K t qu xác đ nh t kh i và đ x p c a các m u ng v i hàm l ng ZrO

ượ ầ ượ khác nhau đ c trình bày l n l ả t trong b ng 3.7.

ố ượ ả ẫ ộ ố B ng 3.7: Đ x p và kh i l ủ ng riêng c a các m u

2 khác nhau

ượ có hàm l ng ZrO

ộ ố

d (g/cm3) 2,44 2,53 2,6 2,65 2,69 2,72 2,78 Đ x p (%) 12,24 11,48 10,08 9,98 9,54 8,78 8,34 M uẫ M20 M21 M22 M23 M24 M25 M26

2 tăng thì kh i l

ừ ả ấ ượ ố ượ T b ng 3.7 cho th y khi hàm l ng ZrO ủ ậ ng riêng c a v t

2 có kh iố

ộ ố ủ ậ ệ ể ả ệ ả li u tăng và đ x p c a v t li u gi m. Có th gi ư i thích nh sau: ZrO

ố ượ ẽ ẫ ớ ượ l ng riêng l n, khi thêm vào m u s làm tăng kh i l ậ ệ ủ ng riêng c a v t li u,

2 thêm vào càng nhi u thi kh i l

ượ ố ượ ề hàm l ng ZrO ủ ậ ệ ng riêng c a v t li u càng tăng.

ự ươ ế ả ấ ả ố ượ ữ B ng k t qu 3.7 cho th y có s t ng quan gi a kh i l ộ ố ng riêng và đ x p,

ố ượ ộ ố ướ ố ượ ả ủ khi kh i l ng riêng tăng đ x p có xu h ng gi m. Kh i l ậ ng riêng c a v t

ệ ừ ẫ ế ẫ ượ ạ ộ ố ả ừ ẫ li u tăng t m u M20 đ n m u M26 và ng i đ x p gi m t c l ế m u M20 đ n

M26.

ớ ế ả ả ề ợ ộ ắ ặ ủ ậ Đi u này cũng khá phù h p v i k t qu nh SEM, khi đ ch c đ c c a v t

ố ượ ệ ủ ậ ệ ớ li u càng cao thì kh i l ộ ố ủ ậ ệ ng riêng c a v t li u càng l n và đ x p c a v t li u

càng nh . ỏ

ườ ộ 3.7.4. C ng đ kháng nén

ế ượ ẫ ế ườ ộ Các m u sau khi nung thiêu k t đ c ti n hành đo c ng đ kháng nén,

ả ượ ướ ả ế k t qu đ c trình bày d i b ng 3.8:

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ả ả ườ ộ ế B ng 3.8: K t qu đo c ng đ kháng nén

FN (KN) 274,6 Rn (N/cm2) 31098,5 M uẫ M20

217,6 24512,7 M21

281,3 31535,8 M22

283,1 32664,1 M23

266,2 30714,2 M24

227,2 25247,2 M25

189,8 21012,8 M26

ừ ả ế ấ ườ ộ ả T b ng k t qu trên cho th y c ng đ kháng nén tăng khi hàm l ượ ng

2 tăng t

ừ ượ ừ ẫ ZrO2 tăng t ả 0÷1,5% và gi m khi hàm l ng ZrO 1,5÷3%. M u 23 có

ộ ố ớ ự ạ ế ả ấ ợ ườ c ng đ kháng nén t t nh t. K t qu này cũng phù h p v i s t o thành pha

ủ ườ ộ ớ ấ ả ẫ diopsit c a m u M23 có c ế ng đ l n nh t (theo k t qu phân tích tia X).

ệ ố ở ệ 3.7.5. H s giãn n nhi t

ệ ố ế ả ở ị ệ ủ ẫ K t qu xác đ nh h s giãn n nhi t c a các m u M21, M23, M26 đ ượ c

ự ệ ệ ạ ọ ộ th c hi n trên máy phân tích nhi ế t TA/TMA Đ i h c Bách Khoa Hà N i. K t

ả ượ ả qu đ c trình bày trong b ng 3.9.

ệ ố ả ở ả ệ ủ ẫ B ng 3.9: H s gi n n nhi t c a các m u

M20 M21 M23 M26

ệ ố M uẫ H s trung bình 4,0826 3,8794 3,5642 3,931 (106/oC)

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ụ ế ấ ẫ ấ ả ả Nhìn vào b ng k t qu trên chúng ta th y các m u có ch t ph gia có h ệ

ở ệ ỏ ơ ụ ế ả ẫ ả ố s giãn n nhi t nh h n m u không có ph gia. Qua b ng k t qu trên chúng ta

nh n ậ

6/oC, m u 26

ệ ố ấ ẫ ở ệ ấ ấ ẫ th y m u 23 có h s giãn n nhi t trung bình th p nh t 3,5642.10

có

6/oC.

ở ệ ệ ố ả h s gi n n nhi t trung bình cao 3,931.10

ộ ề ố ệ 3.7.6. Đ b n x c nhi t

ừ ế ả ượ ể ủ ẫ ấ ố T k t qu thu đ ọ c và c u trúc tinh th c a các m u g m chúng tôi ch n

ộ ề ẫ ố ị ệ ộ ể hai m u M20 và M23 đ xác đ nh đ b n s c nhi ị ử t và đ ch u l a. Chúng tôi

ộ ề ố ế ệ ủ ứ ạ ẫ ệ ệ ti n hành đo đ b n s c nhi t c a các m u nghiên c u t ậ i Vi n V t Li u Xây

ự ế ả ả D ng. k t qu trình bày b ng 3.10, 3.11.

ộ ề ố ế ả ả B ng 3.10: K t qu đo đ b n x c nhi ệ t

ẫ

S l nố ầ 20 >32 ệ Kí hi u m u M20 M23

ừ ả ộ ề ế ẫ ả ố ấ T b ng k t qu trên cho th y m u 23 có đ b n x c nhi ệ ố t t ơ ớ t và l n h n

ệ ố ụ ẫ ở ệ m u không có ph gia. Vì pha diopsit có h s giãn n nhi ỏ t nh , SiO ở ạ d ng

ệ ộ ế ả ợ ổ ề ể cristobalit ít thay đ i v th tích khi tăng nhi ớ ế t đ . K t qu này phù h p v i k t

ệ ố ả ở ệ ủ ẫ qu đo h s giãn n nhi t c a các m u.

ộ ị ử 3.7.7. Đ ch u l a

ị ử ủ ế ế ả ộ ị Chúng tôi ti n hành xác đ nh đ ch u l a c a M20 và M23, k t qu thu

ượ đ ư c nh sau:

ộ ị ử ế ả ả B ng 3.11: K t qu đo đ ch u l a

ẫ Nhi

ệ ộ oC) t đ ( 1210 1250 ệ Kí hi u m u M20 M23

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ừ ế ả ượ ộ ị ử ậ ệ ấ ố T k t qu thu đ ề c cho th y v t li u g m có đ ch u l a không cao. Đi u

ể ẩ ố ượ ớ ả này có th là do s n ph m g m thu đ c là đa pha v i pha forsterit và pha diopsit

oC khá th p nên làm gi m đ

ệ ộ ả ủ ả ấ là chính. Nhi t đ nóng ch y c a diopsit là 1392,5 ộ

ị ử ủ ậ ệ ấ ả ả ưở ố ế ộ ị ừ ế ch u l a c a v t li u. T k t qu này cho th y nh h ng không t t đ n đ ch u

ặ ồ ờ ử ủ ậ ệ l a c a v t li u khi đ ng th i có m t CaO và SiO

Ậ Ế K T LU N

ứ ượ ộ ố ế ả ư Sau quá trình nghiên c u chúng tôi đã thu đ c m t s k t qu nh sau:

ế ượ ố ừ ớ ượ ề 1. Đã đi u ch đ c g m diopsit t ệ các nguyên li u v i hàm l ng t ươ ng

(15,03%), CaCO3 (37,55%) có b sung thêm các ch t ấ

ứ ổ ng: talc (47,42%), SiO

ụ ẫ ấ ượ ệ ề ấ khoáng hóa và ch t ph gia. Các m u thu đ c đ u xu t hi n pha diopsit là pha

ườ ộ ấ ế chính, ngoài ra còn có pha forsterit và clinoenstatit có c ng đ r t y u.

3COOLi,

ượ ả ưở ủ ấ ả 2. Đã kh o sát đ c nh h ng c a ch t khoáng hóa CH

ủ ậ ệ ế ự ấ CH3COONa, CH3COOK đ n s hình thành pha c a v t li u. Ch t khoáng hóa t ố i

3COONa v i hàm l

ư ớ ượ ố ư ẫ ượ ệ ấ u là CH ng t i u là 2%. M u thu đ c xu t hi n pha

ườ ộ ạ ấ diopsit có c ng đ m nh nh t.

2 ( 0% ÷ 3%) có thành ph n pha

ấ ẫ ổ ầ 3. Các m u có b sung thêm ch t gia ZrO

ể ồ g m hai pha tinh th : diopsit và forsterit, trong đó pha diopsit là pha chính. Khi

2 tăng đ n 1,5% thì pha tinh th diopsit có c

ượ ế ể ườ ộ ớ ấ hàm l ng ZrO ng đ l n nh t. Khi

2 tăng t

ượ ừ ế ộ ộ ướ ả hàm l ng ZrO 1% đ n 3% thì đ co ngót tăng, đ hút n ố c gi m, kh i

ộ ố ả ượ l ng riêng tăng, đ x p gi m.

, CaCO3 có b sung thêm 2% ch t ấ 2

ế ừ ộ ề ố ổ 4. G m diopsit đi u ch t b t talc, SiO

ụ ấ ữ khoáng hóa CH3COONa, ( 0% ÷ 3%) ch t ph gia ZrO ơ ặ 2 có nh ng đ c tính c lý

α ệ ố ở ệ ể ử ụ ề ố ỏ ố ệ ố t t, h s giãn n nhi t nh có th s d ng làm g m b n s c nhi t hay trong

ấ ố ị ự ả s n xu t g m ch u l c.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O

Ế Ệ TI NG VI T

ộ ươ ậ Các ph ng pháp v t lý trong hóa h c [1]. Vũ Đăng Đ (2006), ạ ọ ọ , NXB Đ i h c

ộ ố Qu c Gia Hà N i.

ị ạ ậ ọ ườ ạ ọ [2]. Phan Th H nh (2010), Lu n văn cao h c, Tr ạ ọ ng Đ i h c KHTNĐ i h c

ộ ố Qu c Gia Hà N i.

ụ ế ị ơ ở ọ C s hóa h c tinh th [3]. Tr nh Hân, Ng y Tuy t Nhung (2007), ạ ọ ể,NXB Đ i h c

ộ ố Qu c Gia Hà N i.

ễ ấ ậ ệ ệ ả Công ngh s n xu t v t li u ch u l a [4].Nguy n Đăng Hùng (2006); ị ử , NXB Bách

khoaHà N i.ộ

ữ ễ ắ ạ ả ế Báo cáo k t qu tìm [5].Bùi H u L c, Nguy n văn Th ng, Hoàng Nga Đính,

ỉ ệ ế ể ọ ậ ọ ki m đánh giá tri n v ng talc t l 1/50.000 vùng Ng c L p Tà Phú , Liên đoàn

ấ ị Đ a ch t III1989.

ứ ễ ỳ ệ ố Công ngh g m s [6]. Hu nh Đ c MinhNguy n Thành Công (2009), “ ứ”, NXB

ậ ọ ỹ Khoa h c và k thu t.

ệ ệ ị ươ ề Các ph ứ ng pháp nghiên c u [7]. PGS.TS. Tri u Th Nguy t, Giáo án chuyên đ :

trong hóa vô c .ơ

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

ậ ọ ọ ườ ạ ọ [8]. Vũ Đình Ng (2004), Lu n văn cao h c, Tr ạ ọ ng Đ i h c KHTNĐ i h c

ộ ố Qu c Gia Hà N i.

ườ ậ ệ ơ V t li u vô c , giáo trình chuyên đ [9]. Phan Văn T ng (2001), ạ ọ ề, Đ i h c Khoa

ạ ọ ự ố ộ ọ h c T nhiên Đ i h c Qu c Gia Hà N i.

ườ ươ ợ ậ ệ ổ Các ph ng pháp t ng h p v t li u g m [10].Phan Văn T ng (2007), ố , NXB Đ iạ

ộ ố ọ h c qu c gia Hà N i.

ủ ễ ạ ỳ ỹ ậ ả K thu t s n ứ [11]. Ph m Xuân Yên, Hu nh Đ c Minh,Nguy n Thu Th y (1995),

ấ ố ọ ỹ xu t g m s , ậ ứ NXB Khoa h c k thu t.

Ế TI NG ANH

[12]. Bandford,A.W.,Aktas,Z.,and Woodburn, E.T., (1998) , “Powder Technology”,

vol. 98, pp.6173.

[13]. Chandra, N.et al, (2005), Journal of the European Ceramic Society, 25 (1),

pp, 8188.

[14]. J.H.Rayner and G.Brown (1972), “The crystal structure of talc”, clay and clay

mineral, vol 21, pp.103114.S

[15]. Kiyoshi Okada, et al, Journal of the European Ceramic Society, 29, 2009, pp.

20471052.

[16]. Toru nonami, Sadami Tsutsumi (1999),” Study of diopside ceramics for

biomaterials”, Journal of materials science: materials in medicine 10, pp, 475479.

[17]. J. B. Ferguson and H. E. Merwin (1918), “ The ternary system CaO – MgO –

SiO2”, Geophysical laboratory, Carnegie Institution or Washington.

[18]. K. Sugiyama. P. F. James, F. Saito, Y. Waseda, (1991), “ X ray diffiraction

study of ground talc Mg3Si4O10(OH)2”, Journal of materials science.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

[19]. Donald B. Dingwell, (1989), “ effect of fluorine on the viscosity of diopside

liquid”, American Mineralogist, volum 74, pp, 333 338.

[20]. Zichao Wang and Shaocheng Ji, Georg Dresen, (1999), “ Hydrogen

enhanced e; ectrical conductivity of diopside”, Geophysical research letters, vol.

26, pp, 799 802.

[21]. A.M. Kalinkin, A. A. Politov, E. V. Kalinkin, O. A. Zalkind and V. V.

Boldyrev, (2006), “ Mechanochemical Interaction of Calcium Carbonate with

Diopside and Amorphous Silica”, Chemistry for Sustainable Development, pp, 333

– 343.

[22]. J.Stephen Huebner, Donald E. Voigt (1988), “ Electrial conductivity of

diopside: Evidence for oxygen vacan cies”, American Mineralogist, Volum 73, pp,

1235 1254.

[23]. Xianchun Chen Jun Ou Yan Wei Zhongbin Huang Yunqing Kang

Guangfu Yin, (2010), “ Effect of MgO contents on the mechanical properties and

biological performances of bioceramics in the MgO.CaO.SiO2”, J Mater Sci: Mater

Med, pp, 1463 1471.

[24]. Yu. I. Alekseev, (1997), “ Ceramic insulating materials with a diopside

crystalline phase”, Steklo i Keramika, No 12, pp. 1519. (cid:0) [25]. M.B. Sedel nikova, V. M. Pogrebenkov and N.V. Liseenko, (2009), “ Effect of

mineralizers on the synthesis of ceramic pigments from talc”, Steklo i Keramika, No

6, pp. 28 30. (cid:0) [26]. V.M. Pogrebenkov, M. B. Sedel nikova and V. I. Vereshchangin, (1998), “

Production of ceramic pigments with diopside structure from talc”, Steklo i

Keramika, No 5, pp. 16 18.

[27]. L. Bozadjiev, L. Doncheva, (2006), “Methods for diopsdie synthesis”, Journal

of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 41,2, pp. 125 128.

[28]. Marek Wesolowski, (1984),“Thermal decomposition of talc”, Thermochimica

Acta, 78, pp. 395 421.

ậ ố ệ Lu n văn t t nghi p Hóa Vô

cơ

[29]. Masanori Matsui and William R. Busing, (1984), “ Calculation of the elastic

contants and hingh – pressure properties of diopside, CaMgSi 2O6”, Amrerican

Mineralogist, Volum 69, pp. 1090 1095.

[30]. R.Goren, C.Ozgur, H.Gocmez, Ceramics International, 2006,32, pp,5356.

[31]. http://en.wikipedia.org/wiki/