Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GỐM CORDIERITE TỪ CAO LANH LÂM ĐỒNG VÀ TALC PHÚ THỌ" ppsx

177
TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008



NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GỐM CORDIERITE
T
Ừ CAO LANH LÂM ĐỒNG VÀ TALC PHÚ THỌ
Trần Ngọc Tuyền
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
TÓM TẮT
Gốm cordierite được tổng hợp từ các nguyên liệu tự nhiên là cao lanh, talc và bột nhôm
hidroxit thương mại. Phối liệu đúng tỷ lệ hợp thức cordierite (2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
) được chun
bị theo phương pháp gốm truyền thống. Sau khi nghiền bi ướt bằng máy nghiền hành tinh trong
thời gian 3 giờ với tốc độ nghiền 180 vòng/phút, phối liệu có cấp hạt mịn (
Φ
< 10
µ
m chiếm
hơn 50%), thành phần đồng nhất. Mẫu sau khi nung ở 1250
o
C có mức độ thiêu kết tốt, thành
phần pha tinh thể chủ yếu là
α
-cordierite, có hệ số giãn nở nhiệt thấp (

α
= 4,1
×
10
-6
/
o
C), đạt yêu
cầu làm vật liệu chịu lửa bền nhiệt.

1. Mở đầu
Cordierite (2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
) là loại vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt rất bé, độ
b
ền nhiệt, bền cơ và bền hoá cao. Vì thế, nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau [3,4]. Trong các bài báo tr
ước đây [1.2], chúng tôi đã giới thiệu kết quả nghiên cứu
t
ổng hợp cordierite bằng phương pháp phân tán rắn - lỏng trên nền khoáng alumosilicate
t
ự nhiên. Ưu điểm của phương pháp này là các cấu tử phản ứng phân tán đồng đều, cấp
h
ạt phối liệu nhỏ đã làm giảm đáng kể nhiệt độ nung thiêu kết của gốm cordierite (<
1200
o

C). Tuy nhiên, do quá trình chuNn bị phối liệu khá phức tạp, đặc biệt là giai đoạn
đồng kết tủa để đảm bảo tỷ lệ hợp thức của gốm cordierite [3], nên phương pháp này
g
ặp khó khăn khi áp dụng trong thực tế.
Để làm giảm nhiệt độ nung thiêu kết, thuận lợi trong việc chuNn bị phối liệu,
trong bài báo này chúng tôi nghiên c
ứu tổng hợp gốm cordierite theo phương pháp gốm
truy
ền thống đi từ các nguyên liệu tự nhiên: cao lanh và talc, khảo sát ảnh hưởng của
c
ấp hạt phối liệu, chế độ nung đến quá trình tạo pha cordierite, đồng thời xác định một
s
ố tính chất cơ lý quan trọng của gốm điều chế được để đánh giá khả năng ứng dụng của
nó.
2. Th
ực nghiệm
Thành ph
ần hoá học của nguyên liệu cao lanh, talc và hidroxit nhôm được phân
tích theo TCVN 7131:2002.
178
Phối liệu cordierite hợp thức được chuNn bị theo phương pháp gốm truyền thống
đi từ nguyên liệu đầu là cao lanh Lâm Đồng, bột talc Phú Thọ và bột Al(OH)
3
thương
m
ại.
Để khảo sát ảnh hưởng của cấp hạt đến nhiệt độ tạo pha cordierite, phối liệu
được nghiền trong máy nghiền hành tinh (Planetary Ball Mills) với bi corundum, dung
môi n
ước, tốc độ nghiền 180 vòng/phút, thời gian nghiền tương ứng là 1, 2, 3 và 4 giờ.

M
ẫu sau khi nghiền được ký hiệu tương ứng là LP1, LP2, LP3 và LP4. Cấp hạt của phối
li
ệu sau khi nghiền được xác định trên thiết bị LS Particle Size Analyzer 3.00.40 (Mỹ).
Các quá trình chuy
ển hoá xảy ra trong mẫu khi nung được xác định bằng
ph
ương pháp phân tích nhiệt (TG-DTA) trên thiết bị Labsys TG/DSC SETARAM
(Pháp), nhi
ệt độ nung cực đại: 1200
o
C, tốc độ nâng nhiệt: 10
o
C/phút, môi trường: không
khí.
Mẫu được nung ở các nhiệt độ: 1000
o
C, 1100
o
C, 1200
o
C, 1250
o
C và 1300
o
C
trong lò
điện (LENTON, Mỹ), tốc độ nâng nhiệt: 10
o
C/phút, thời gian lưu: 3 giờ. Thành

ph
ần pha của mẫu sau khi nung được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X trên
thi
ết bị SIEMENS D5005 (Đức) với Cu Kα, λ = 1,5412 Å.
Để xác định hệ số giãn nở nhiệt (α), mẫu gốm cordierite thiêu kết được cắt viên
hình h
ộp với kích thước (2 cm × 0,4 cm × 0,4 cm). Giá trị α của mẫu được đo trên thiết
b
ị Dilatometer L75/N1 (LINSEIS, Đức) trong khoảng nhiệt độ từ 25
o
C ÷ 1000
o
C.
3. K
ết quả và thảo luận
3.1. Thành ph
ần khoáng, hoá của nguyên liệu
Cao lanh Lâm
Đồng và talc Phú Thọ được nghiền mịn qua rây 10.000 lỗ/cm
2
.
Thành ph
ần hoá học của các nguyên liệu được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Thành phần hóa học của các nguyên liệu

Nguyên liệu
Thành ph
ần (%) khối lượng
SiO
2

Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO CaO MKN
Cao lanh Lâm Đồng 46,02 31,66 0,75 0,12 0,11 19,54
Talc Phú Thọ 59,4 1,02 0,32 27,57 0,28 3,56
Al(OH)
3
- 64,33 - - - 34,62
- Kết quả bảng 1 cho thấy cao lanh Lâm Đồng có hàm lượng Al
2
O
3
khá cao
(>31%), SiO
2
nhỏ (46%), chứng tỏ hàm lượng khoáng sét của nó khá lớn và khoáng phi
sét (quartz, felspat, muscovite ) nh
ỏ. Kết quả này phù hợp với việc phân tích XRD
(hình 1), thành ph
ần khoáng của cao lanh Lâm Đồng chủ yếu là kaolinite
(Al
2
O

3
.2SiO
2
.2H
2
O), ngoài ra chứa một lượng rất nhỏ SiO
2
ở dạng tự do (α-quartz).
Đặc biệt, tỷ lệ mol Al
2
O
3
/SiO
2
của cao lanh Lâm Đồng bằng 0,4 (đúng bằng tỷ lệ mol
Al
2
O
3
/SiO
2
của khoáng cordierite). Đây là nguyên liệu tự nhiên lý tưởng để tổng hợp
g
ốm cordierite trong công nghiệp [ ].
179
Hình 1. Giản đồ XRD của mẫu cao lanh Lâm Đồng
Hình 2. Giản đồ XRD của talc Phú Thọ
- Talc Phú Thọ có hàm lượng MgO khá cao (>27%), hàm lượng Fe
2
O

3
rất nhỏ
nên có
độ trắng cao, giản đồ XRD của nó (hình 2) cho thấy khoáng talc
(3MgO.4SiO
2
.H
2
O) gần như tinh khiết. Đây là một loại talc có chất lượng tốt, thích hợp
trong công nghi
ệp gốm sứ.
3.2. Chu
n bị phối liệu
T
ừ thành phần hoá học của các nguyên liệu, để thu được phối liệu đúng tỷ lệ hợp
th
ức của gốm cordierite (tỷ lệ mol Al
2
O
3
/SiO
2
= 0,4 và MgO/SiO
2
= 0,4), chúng tôi phối
tr
ộn các nguyên liệu theo tỷ lệ khối lượng: cao lanh (33,1%), bột talc (38,9%) và bột
Al(OH)
3
(28%).

Vi
ệc chuNn bị phối liệu theo phương pháp gốm truyền thống có ưu điểm là dễ
đảm bảo tỷ lệ hợp thức nhưng cấp hạt phối liệu lớn nên nhiệt độ tạo pha cordierite sẽ
Mau Talc(PT)
01-089-8935 (C) - Qua rtz alpha - SiO2 - Y: 3 2.27 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92090 - b 4.9 2090 - c 5 .40910 - alpha 90.000 - beta 90.000 - ga mm a 120.000 - Primi tive - P3221 (154) - 3 - 113
01-080-0885 (C) - Kaolinite 1A - Al2(Si2O5)(OH)4 - Y : 96.92 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Tric linic - a 5.15550 - b 8.94380 - c 7.40510 - alpha 91.700 - beta 104.840 - gamm a 89.830 - B ase-cen tered - C1 (0)
File: Dung m au CL (LD).raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0 .030 ° - Step time: 0.6 s - Tem p.: 25 °C (Room) - Tim e Started: 12 s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0.00 ° -
Lin (Counts)
0
10
20
30
40
50
60
70
2-Theta - Scale
5 10 20 30 40 50 60
d=7.212
d=4.461
d=4.217
d=3.578
d=3.349
d=2.565
d=2.502
d=3.887
d=2.340
d=1.537
d=1.489
d=1.983

d=2.291
d=1.661
d=1.785
d=2.140
Mau CL(LD)

00-013-05 58 (I) - Talc-2M - Mg3Si4O10(OH) 2 - Y: 13.54 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 5.287 00 - b 9.15800 - c 18.95000 - alpha 90.000 - beta 99.500 - gamma 90.000 - Base-c entered - C2/c (1
File: Dung mau Talc(PT).r aw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step tim e: 0.6 s - Temp.: 25 °C (Room) - Tim e Started: 12 s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0.00 °
Lin (Counts)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
5 10 20 30 40 50 60
70
d=9.408
d=4.682
d=4.560
d=3.119
d=2.603
d=2.472
d=2.338
d=1.870
d=1.558

d=1.529
d=1.509
180
cao. Mặt khác, do sự phân bố không đồng đều giữa các nguyên liệu nên phối liệu khó
đồng nhất về thành phần hoá học, sản phNm thu được sau khi nung thiêu kết không đơn
pha. Trong nghiên c
ứu này, để làm giảm cấp hạt, đồng nhất thành phần phối liệu, chúng
tôi ti
ến hành nghiền phối liệu trong máy nghiền hành tinh. Kết quả xác định thành phần
c
ấp hạt của phối liệu sau khi nghiền ở các thời gian khác nhau (bảng 2) cho thấy: khi
t
ăng thời gian nghiền từ 1 đến 3 giờ, cấp hạt giảm đáng kể, hàm lượng hạt có đường
kính < 10µm chi
ếm 57%. Khi tăng thời gian nghiền từ 3 đến 4 giờ, cấp hạt giảm chậm.
Để tránh sự mài mòn vật liệu nghiền và nhiễm bNn phối liệu, chúng tôi chọn thời gian
nghi
ền là 3 giờ (mẫu LP3).
Bảng 2. Thành phần cấp hạt của mẫu LP sau khi nghiền ở các thời gian khác nhau
Ký hiệu
mẫu
Hàm l
ượng (%)
Φ
ΦΦ
Φ
< 1
(µ
µµ
µm)

Φ
ΦΦ
Φ
= 1
÷
÷÷
÷
5
(µ
µµ
µm)
Φ
ΦΦ
Φ
= 5
÷
÷÷
÷
10
(µ
µµ
µm)
Φ
ΦΦ
Φ
= 10
÷
÷÷
÷
20

(µ
µµ
µm)
Φ
ΦΦ
Φ
= 20
÷
÷÷
÷
30

(µ
µµ
µm)
Φ
ΦΦ
Φ
> 30
(µ
µµ
µm)
LP1 4,40 23,06 20,43 26,78 9,14 16,19
LP2 5,09 26,32 22,25 26,25 7,96 12,13
LP3 5,35 28,36 23,47 25,38 9,15 12,29
LP4 5,74 29,89 23,69 24,93 8,35 7,4
Thành phần pha của mẫu LP3 (hình 3) bao gồm các khoáng chủ yếu là: talc
(3MgO.4SiO
2

.H
2
O), gibbsite (Al(OH)
3
), kaolinite (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O), quartz (SiO
2
).
K
ết quả này cho thấy: mặc dù các nguyên liệu được phối trộn theo phương pháp gốm
truy
ền thống, nhưng quá quá trình xử lý phối liệu bằng máy nghiền hành tinh, phối liệu
thu
được ckhông chỉ có cấp hạt nhỏ, mà thành phần của chúng khá đồng nhất. Điều này
s
ẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng giữa các pha rắn.
Hình 3. Giản đồ XRD của mẫu LP3


03-065-0466 (C) - Quartz low, syn - SiO2 - Y: 15.95 % - d x by: 1 . - WL: 1.5406 - He xagonal - a 4 .914 10 - b 4.91410 - c 5.40600 - a lpha 90.000 - beta 90.000 - gam ma 120.0 00 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 1
00-029-1493 (N) - Talc -2M - Mg3Si4O10(OH)2 - Y: 17.03 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 5.31900 - b 9.12600 - c 18.97500 - alpha 90.000 - beta 99.750 - g amma 90.000 - Base-centered - C2/c (1
00-007-0324 (D) - Gibbsite - Al(OH)3 - Y: 44.17 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Monocli nic - a 8.65900 - b 5.07700 - c 9.70300 - alpha 90.000 - beta 94.200 - gamm a 90.000 - Primitiv e - P21/n (14) - 8 - 425.415
01-072-2206 (C) - Nacr ite 2M2 - A l2Si2O5(OH)4 - Y : 7.81 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Monoclinic - a 8.90000 - b 5.14000 - c 14.59000 - a lpha 90.000 - b eta 100 .500 - g amma 90.000 - Base-ce nte re d - Cc (9

File: Dung mau LP3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.0 00 ° - End : 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Roo m) - Time Starte d: 12 s - 2-Theta: 5.0 00 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0 .00 ° - Ph
Lin (Counts)
0
100
200
300
2-Theta - Scale
5 10 20 30 40 50 60
70
d=9.434
d=7.223
d=4.858
d=4.36 7
d=3.582
d=3.340
d=3.119
d=2.600
d=2.485
d=2.385
d=2.049
d=2.000
d=1.528
d=4.651
d=4.563
181
Hình 4. Giản đồ TG-DTA của mẫu LP3
Để xác định nhiệt độ nung sơ bộ và nung thiêu kết của vật liệu, chúng tôi ghi
gi
ản đồ phân tích nhiệt TG-DTA của mẫu LP3. Kết quả (hình 4) cho thấy: trong khoảng
nhi

ệt độ nung từ 250 ÷ 350
o
C, trên đường DTA xuất hiện hiệu ứng thu nhiệt rất rõ rệt
v
ới cực đại ở 295
o
C. Hiệu ứng này ứng với quá trình mất nước của tinh thể gibbsite
Al(OH)
3
tạo thành nhôm metahydroxit AlO(OH):
Al(OH)
3
→ AlO(OH) + H
2
O
Trong kho
ảng nhiệt độ từ 450 ÷ 650
o
C đường DTA xuất hiện hiệu ứng thu nhiệt
ứng với quá trình mất nước cấu trúc của các khoáng kaolinite. Khi đó, kaolinite chuyển
hóa thành d
ạng metakaolinite vô định hình, còn nhôm metahidroxit AlO(OH) phân hủy
thành d
ạng γ-Al
2
O
3
có hoạt tính cao:
Al
2

O
3
.2SiO
2
.2H
2
O → Al
2
O
3
.2SiO
2
+ 2H
2
O
AlO(OH) → γ-Al
2
O
3
+ 2H
2
O
Khi nhi
ệt độ nung đạt khoảng gần 1000
o
C, trên đường DTA xuất hiện hiệu ứng
t
ỏa nhiệt nhỏ. Kết quả phân tích XRD của mẫu LP3 nung ở 1000
o
C thấy xuất hiện pic

nhi
ễu xạ đặc trưng của mullite, mặt khác trên đường TG khối lượng của mẫu giảm
(1,8%) trong kho
ảng nhiệt độ từ 950 - 1050
o
C. Vì thế, chúng tôi cho rằng hiệu ứng này
ứng với quá trình tạo thành pha tinh thể mullite, đồng thời tại khoảng nhiệt độ này xảy
Furnace temperature /°C0 200 400 600 800 1000
TG/%
-12
-8
-4
0
4
8
12
d TG/% /min
-9
-6
-3
HeatFlow/µV
-10
0
10
Mass variation: -7.167 %
Mass variation: -3.832 %
Mass variation: -1.828 %
Peak :295.5294 °C
Peak :515.1480 °C
Peak :986.3791 °C

Figure:
10/10/2007
Mass (mg):
19.39
Crucible:
PT 100 µl
Atmosphere:
Air
Experiment:
LP3
Procedure:
30 >1250 (5C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo
182
ra quá trình mất nước cấu trúc của khoáng talc, nhưng hiệu ứng thu nhiệt của khoáng
talc b
ị trùng với hiệu ứng toả nhiệt của mullite:
3(Al
2
O
3
.2SiO
2
) → 3Al
2
O
3
.2SiO
2

+ 4SiO
2

3MgO.4SiO
2
.H
2
O → 3MgO + 4SiO
2
+ H
2
O
Các k
ết quả từ giản đồ phân tích nhiệt cho thấy, muốn hoạt hóa phối liệu cần
ph
ải nung sơ bộ ở nhiệt độ khoảng 700
o
C. Khi tăng nhiệt độ lên 1100
o
C vẫn chưa thấy
s
ự xuất hiện pic toả nhiệt của quá trình tạo pha cordierite nên để khảo sát quá trình tạo
thành pha cordierite thì nhi
ệt độ khảo sát phải trên 1100
o
C.
3.3.
Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tạo pha cordierite
Để khảo sát quá trình hình thành pha cordierite, phối liệu được nung sơ bộ ở
700

o
C trong thời gian 3 giờ để phân hủy hoàn toàn các khoáng trong cao lanh, talc và
Al(OH)
3
tạo thành các hợp chất mới sinh có hoạt tính cao là metakaolinite
(Al
2
O
3
.2SiO
2
), MgO, SiO
2
và γ-Al
2
O
3
. Quá trình hoạt hóa bằng xử lý nhiệt trước khi
nung thiêu k
ết như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng pha rắn. Sau khi nung sơ
b
ộ, mẫu được ép viên hình đĩa với đường kính (φ) bằng 12 mm, chiều dày (h) = 1 mm
b
ằng máy ép thuỷ lực DANIR (Đan Mạch) với lực ép 500 KG/cm
2
.
Hình 5. Giản đồ XRD của mẫu LP3 nung ở các nhiệt độ khác nhau
Kết quả phân tích thành phần pha tinh thể của mẫu LP3 nung ở các nhiệt độ
khác nhau (hình 5) cho th
ấy: mẫu sau khi nung ở 1100

o
C và 1150
o
C chứa chủ yếu là
quartz (α-SiO
2
), đây là dạng SiO
2
tự do trong thành phần của cao lanh ban đầu. Các pic
nhi
ễu xạ đặc trưng của kaolinite, talc và Al(OH)
3
trong nguyên liệu đầu đã biến mất,
183
chứng tỏ chúng bị phân huỷ hoàn toàn thành dạng vô định hình. Trong mẫu xuất hiện
pic nhi
ễu xạ đặc trưng của mullite (3Al
2
O
3
.2SiO
2
), protoenstatite (MgO.SiO
2
) và spinel
(MgO.Al
2
O
3
) với cường độ bé. Đây là những khoáng trung gian được tạo ra do tương

tác gi
ữa các oxit Al
2
O
3
, SiO
2
và MgO mới sinh từ sự phân huỷ nguyên liệu đầu:
MgO + SiO
2
→ MgO.SiO
2

MgO + Al
2
O
3
→ MgO.Al
2
O
3

Khi nhi
ệt độ nung đạt 1200
o
C, các pha quartz và protoenstatite đã biến mất, thay
vào
đó, pic nhiễu xạ đặc trưng của α-cordierite đã xuất hiện với cường độ rất mạnh,
ch
ứng tỏ có sự chuyển hoá mãnh liệt từ mullite, protoenstatite và spinel thành α-

cordierite:
MgO.SiO
2
+ MgO.Al
2
O
3
+ Al
2
O
3
+ SiO
2
→ 2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2

Nh
ư vậy, xuất phát từ nguyên liệu đầu đã chứa sẵn các oxit MgO, Al
2
O
3
và SiO
2

được phân bố một cách đều đặn trong mạng lưới tinh thể, kết hợp với quá trình nghiền
v

ới năng lượng cao đã làm giảm nhiệt độ tạo pha cordierite xuống hơn 200
o
C so với đi
t
ừ nguyên liệu đầu là các oxit theo công bố của S. J. Kim và cộng sự [4 ]. Quá trình hình
thành pha α-cordierite theo ph
ương pháp này có đi qua giai đoạn tạo thành các pha
trung gian là protoenstatite và spinel. K
ết quả này cũng trùng với công bố của I. V.
Patino và c
ộng sự [5] khi tổng hợp gốm cordierite từ talc và khoáng sét là kyanite.
M
ẫu sau khi nung 1250
o
C có thành phần pha tương tự như mẫu nung ở 1200
o
C,
ch
ủ yếu là α-cordierite với cường độ rất mạnh, chứng tỏ khi tăng nhiệt độ nung ở giai
đoạn này xảy ra quá trình tinh thể hoá α-cordierite. Tuy nhiên, trong mẫu vẫn còn có mặt
c
ủa một lượng nhỏ spinel, để sản phNm đơn pha α-cordierite, cần kéo dài thời gian lưu
m
ẫu ở nhiệt độ thiêu kết (1250
o
C).
3.4. M
ột số tính chất cơ lý của gốm cordierite
Bảng 3. Một số tính chất cơ lý của mẫu gốm cordierite thiêu kết
Mẫu

H
ệ số giãn nở nhiệt
trung bình (×10
-6
/
o
C)

K
h
ối l
ư
ợng
riêng (g/cm
3
)

Đ
ộ hút n
ư
ớc
(%)
Đ
ộ co ngót

(%)
LP3(1250)

4,1

2,59

14,41

1,97

Kết quả xác định một số tính chất cơ lý quan trọng nhất của gốm cordierite thu
được (bảng 3) cho thấy: hệ số giãn nở nhiệt trung bình của mẫu trong khoảng nhiệt độ
t
ừ 25 ÷ 1000
o
C khoảng 4,1.10
-6
/
o
C, cao hơn so với gốm cordierite tổng hợp bằng các
ph
ương pháp sol-gel, đồng kết tủa (2,5.10
-6
/
o
C - 3,0.10
-6
/
o
C) Điều này có thể do trong
thành ph
ần pha của gốm cordierite có chứa một lượng nhỏ spinel (có hệ số giãn nở nhiệt
cao).
Để làm giảm hệ số giãn nở nhiệt cần kéo dài thời gian nung thiêu kết để chuyển

hoá tri
ệt để spinel thành cordierite. Tuy vậy, các giá trị hệ số giãn nở nhiệt, khối lượng
riêng,
độ hút nước, độ co ngót tương đương với một số kết quả nghiên cứu tổng hợp
cordierite t
ừ cao lanh và talc đã công bố [4,5], đạt yêu cầu sử dụng làm vật liệu chịu lửa
b
ền nhiệt.
184
4. Kết luận
Ph
ối liệu đúng tỷ lệ hợp thức của gốm cordierite được chuNn bị theo phương
pháp g
ốm truyền thống đi từ các nguyên liệu tự nhiên là cao lanh, talc. Quá trình nghiền
b
ằng máy nghiền hành tinh trong thời gian 3 giờ đã làm cấp hạt phối liệu giảm mạnh,
thành ph
ần nguyên liệu đồng nhất nên nhiệt độ tạo pha cordierite thấp (1200
o
C), giảm
h
ơn 200
o
C so với phương pháp đi từ oxit. Mẫu sau khi nung ở 1250
o
C có mức độ thiêu
k
ết tốt, thành phần pha tinh thể chủ yếu là α-cordierite, có hệ số giãn nở nhiệt thấp (α =
4,1×10
-6

/K), đạt yêu cầu làm vật liệu chịu lửa bền nhiệt.
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO
1. Phan Van Tuong, Ngo Sy Luong, Tran Ngoc Tuyen, Phan Thi Hoang Oanh,
Preparation of low temperature cordierite ceramics by co-precipitation
process and its electronic properties, The 2
nd
International Symposium on
Advanced Materials in Asia-Pacific Rim [ISAMAP’05], (2005).
2. Phan V
ăn Tường, Ngô Sỹ Lương, Trần Ngọc Tuyền, Phan Thị Hoàng Oanh,
T
ổng hợp precursor cordierite từ cao lanh A Lưới bằng phương pháp đồng
k
ết tủa, Tạp chí Hoá học, T.43, 6, (2005).
3. Tr
ần Ngọc Tuyền, Phan Văn Tường, Ngô Sỹ Lương, Tổng hợp cordierite từ
cao lanh A L
ưới bằng phương pháp đồng kết tủa có sự hỗ trợ của phương
pháp c
ơ hoá, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, Số 35, (2007).
4. S. J. Kim, H. G. Bang, S. Y. Park , Synthesis of cordierite using high energy
ball milling, Materials Science Forum, Vols. 486-487, (2005), 476-480.
5. I. V. Patino, H. Balmori-Ramirez, R. C. Bradt, Thermal analysis and
evolution of phases during the synthesis of cordierite with kyanite and talc,
Materials Science Forum, Vol. 509, (2006), 199-204.

SYNTHESIS OF CORDIERITE CERAMICS
FROM LAMDONG KAOLIN AND PHUTHO TALC
Tran Ngoc Tuyen

College of Sciences, Hue University

SUMMARY

The synthesis of cordierite ceramics from the standard raw materials of kaolin, talc and
alumina was investigated. The mixture of raw materials with stoichiometric composition of
2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
was well-mixed by high energy ball milling process. The synthesizing
temperature for cordierite phases was about 1200
o
C which is significantly lower in comparison
with the temperature of 1460
o
C from the conventional synthesis process. The prepared
cordierite ceramics with an excellent sintrability and low thermal expansion coefficient of
4.1
×
10
-6
/
o
C could met the requirement of refractory materials.