Nghiên cứu tổng hợp gốm Cordierite và Composite Mullite - Cordierite từ Cao Lanh A Lưới - Thừa Thiên Huế163534

Mục Lục

Trang
Mục lục 1
Danh mục các chữ viết tắt 5
Danh mục các bảng 6
Danh mục các hình 7
Mở ĐầU
10
Chơng 1. TổNG QUAN lý thuyết
13
1.1. Giới thiệu về cordierite 13
1.1.1. Cordierite và cấu trúc của nó 13
1.1.2. Một số tính chất quan trọng của gốm cordierite 16
1.1.2.1. Tính chất nhiệt 16
1.1.2.2. Tính chất điện môi 18
1.1.3. Một số ứng dụng của gốm cordierite 22
1.1.3.1. Chất mang xúc tác xử lý khí thải 22
1.1.3.2. Tổng hợp composite MC 23
1.1.3.3. Vật liệu cách điện 25
1.1.4. Tình hình nghiên cứu tổng hợp gốm cordierite 25
1.1.4.1. Phơng pháp gốm truyền thống 25
1.1.4.2. Phơng pháp phân tán rắn - lỏng 27
1.1.4.3. Phơng pháp sol-gel 28
1.1.4.4. Tổng hợp cordierite từ khoáng aluminosilicate 32
1.2. Giới thiệu về mullite và một số phơng pháp tổng hợp composite
mullite-cordierite 36
1.2.1. Giới thiệu về mullite 36
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tổng hợp composite MC 40
1.2.2.1. Tổng hợp composite MC từ mullite và cordierite thiêu kết 40
1.2.2.2. Tổng hợp composite MC bằng phơng pháp sol-gel 41

1
1.2.2.3. Tổng hợp composite MC từ cao lanh và mullite thiêu kết 46
1.3. Giới thiệu về phản ứng giữa các pha rắn 47
1.3.1. Giai đoạn tạo mầm tinh thể sản phẩm 47
1.3.2. Giai đoạn phát triển tinh thể sản phẩm 48
Chơng 2. NộI DUNG Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU
50
2.1. Nội dung nghiên cứu 50
2.2. Phơng pháp nghiên cứu 51
2.2.1. Chuẩn bị mẫu 51
2.2.2. Phơng pháp phân tích thành phần hoá học 53
2.2.2.1. Xác định lợng hàm SiO
2
54
2.2.2.2. Xác định hàm lợng Fe
2
O
3
và Al
2
O
3
54
2.2.2.3. Xác định hàm lợng CaO và MgO 55
2.2.2.4. Xác định hàm lợng K
2
O và Na
2
O 55

2.2.2.5. Xác định hàm lợng MKN 56
2.2.3. Phơng pháp nhiễu xạ tia X 57
2.2.4. Phơng pháp phân tích nhiệt 60
2.2.5. Phơng pháp quan sát vi cấu trúc bằng hiển vi điện tử quét 61
2.2.6. Phơng pháp phân tích thành phần cấp hạt 61
2.2.7. Phơng pháp xác định độ chịu lửa 62
2.2.8. Xác định hệ số giãn nở nhiệt 63
2.2.9. Xác định hằng số điện môi và góc tổn thất điện môi 63
2.3. Chuẩn bị hoá chất 63
Chơng 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận
65
3.1. Thành phần hoá học, thành phần khoáng, cấp hạt và khảo sát một số
tính chất của cao lanh A Lới
65
3.1.1. Thành phần hóa học của cao lanh A Lới 65
3.1.2. Thành phần khoáng của cao lanh A Lới 66
3.1.3. Thành phần cấp hạt của cao lanh A Lới 67
3.1.4. Các quá trình chuyển hoá xảy ra khi nung cao lanh A Lới 69

2
3.1.5. Định lợng thành phần khoáng của cao lanh A Lới 71
3.1.6. Xác định một số tính chất của cao lanh A Lới sau khi nung 73
3.2. Tổng hợp gốm cordierite từ cao lanh A Lới 76
3.2.1. Chuẩn bị precursor cordierite 76
3.2.1.1. Chọn tác nhân kết tủa 76
3.2.1.2.
ảnh hởng tỷ lệ mol NH
3
/Mg
2+

đến % số mol Mg
2+
kết tủa
77
3.2.1.3.
ảnh hởng tỷ lệ mol NH
3
/Al
3+
đến % số mol Al
3+
kết tủa
79
3.2.1.4. Mối quan hệ giữa tỷ lệ mol MgO/SiO
2
và Al
2
O
3
/SiO
2
trong hỗn hợp đầu và trong kết tủa 80
3.2.2. Các đặc tính của precursor cordierite 83
3.2.2.1. Hình thái học của precursor cordierite 83
3.2.2.2. Thành phần khoáng của precursor cordierite 84
3.2.2.3. Các quá trình chuyển hoá xảy ra khi nung precursor
cordierite 85
3.2.3.
ảnh hởng của nhiệt độ nung đến quá trình tạo pha cordierite
87

3.2.4.
ảnh hởng của quá trình nghiền đến nhiệt độ tạo pha cordierite
90
3.2.5. Xác định một số tính chất của gốm cordierite 100
3.2.5.1. Hệ số giãn nở nhiệt 100
3.2.5.2. Hằng số điện môi và góc tổn thất điện môi 101
3.2.5.3. Vi cấu trúc của gốm cordierite 103
3.2.5.4. Khối lợng thể tích, độ co, độ hút nớc của gốm
cordierite 104
3.2.5.5. Xác định các thông số mạng của cordierite 105
3.3. Tổng hợp composite mullite - cordierite 109
3.3.1. Tổng hợp gốm mullite từ cao lanh A Lới 109
3.3.1.1. Chuẩn bị precursor mullite 110
3.3.1.2. Thành phần pha của precursor MA 111
3.3.1.3. Các quá trình chuyển hoá xảy ra khi nung precursor MA 112

3
3.3.1.4. Khảo sát quá trình tạo pha mullite 113
3.3.1.5. Một số tính chất của gốm mullite tổng hợp từ cao lanh A
Lới 117
3.3.2. Tổng hợp composite MC từ mullite và cordierite thiêu kết 118
3.3.2.1. Thành phần phối liệu composite MC 119
3.3.2.2. Thành phần pha của các mẫu RA sau khi nung thiêu kết 119
3.3.2.3. Độ chịu lửa của các mẫu RA 122
3.3.2.4. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu RA 123
kết luận 127
danh mục các công trình khoa học đã công bố liên
quan đến luận án 129
tài liệu tham khảo 130
phụ lục 139

4
danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t

ASB Aluminum sec-butoxide Al[-O-CH(CH
3
)-C
2
H
5
)]
3

DTA Differential Thermal Analysis (Ph©n tÝch nhiÖt vi sai)
MC Mullite-Cordierite
MKN MÊt khi nung

Na
2
H
2
Y Ethylenediaminetetraacetic acid, disodium salt
(NaOOC-CH
2
)
2
N-CH
2
-CH
2
-N(CH
2
-COOH)
2

PA Precursor cordierite
RA Composite mullite-cordierite
SEM Scanning Electron Microscopy (HiÓn vi ®iÖn tö quÐt)
TCVN Tiªu chuÈn ViÖt Nam
TEOS Tetraethoxysilane (C
2
H
5
O)
4
Si
TG Thermogravimetry (Ph©n tÝch nhiÖt träng l−îng)

XRD X-ray Diffraction (NhiÔu x¹ tia X)










5
Danh mục các bảng
Trang
Bảng 1.1. Một số tính chất kỹ thuật của gốm cordierite và mullite 22
Bảng 1.2. Thành phần hoá học của nguyên liệu tổng hợp cordierite
theo phơng pháp gốm truyền thống của J.R. Gonzalez 34
Bảng 2. Các pic nhiễu xạ đặc trng của một số khoáng 59
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của cao lanh A Lới 65
Bảng 3.2. Thành phần cấp hạt của cao lanh A Lới sau lọc 67
Bảng 3.3. Thành phần khoáng, hoá của cao lanh A Lới sau lọc 72
Bảng 3.4. Một số tính chất của cao lanh A Lới sau khi nung 74
Bảng 3.5. ảnh hởng tỷ lệ mol NH
3
/Mg
2+
đến % số mol Mg
2+
kết tủa 78
Bảng 3.6. ảnh hởng tỷ lệ mol NH

3
/Al
3+
đến % số mol Al
3+
kết tủa 80
Bảng 3.7. Tỷ lệ mol MgO/SiO
2
và Al
2
O
3
/SiO
2
trong hỗn hợp đầu và trong
kết tủa 81
Bảng 3.8. Thành phần hoá học của mẫu precursor PA 83
Bảng 3.9. Thành phần cấp hạt của các mẫu PA trớc và sau khi nghiền 92
Bảng 3.10. Độ co, độ hút nớc, khối lợng thể tích của gốm cordierite 104
Bảng 3.11. Mối liên hệ giữa giá trị d
hkl
với các thông số mạng 105
Bảng 3.12. Thông số mạng của khoáng cordierite trong mẫu
PA1200(180) 106
Bảng 3.13. Thành phần hoá học của precursor mullite MA 111
Bảng 3.14. Một số tính chất của gốm mullite nung ở các nhiệt độ khác
nhau 117
Bảng 3.15. Thành phần phối liệu của các mẫu RA 119
Bảng 3.16. Độ chịu lửa của các mẫu PA1200, MA1500 và RA 122
Bảng 3.17. Hệ số giãn nở nhiệt trung bình của các mẫu RA 124

6
Danh mục các hình
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc của khoáng cordierite 14
Hình 1.2. Giản đồ trạng thái hệ 3 cấu tử MgO-Al
2
O
3
-SiO
2
15
Hình 1.3. Cấu tạo của tụ điện phẳng 18
Hình 1.4. Mối quan hệ giữa điện áp (U) và cờng độ dòng (I) qua tụ điện 20
Hình 1.5. Gốm cordierite dạng tổ ong làm chất mang xúc tác xử lý khí thải 24
Hình 1.6. Vật liệu chịu lửa composite mullite-cordierite làm giá đỡ, tấm
kê trong lò nung gốm sứ 24
Hình 1.7. Vật liệu cách điện từ gốm cordierite 24
Hình 1.8. Sơ đồ quá trình tổng hợp gốm cordierite theo phơng pháp
gốm truyền thống 26
Hình 1.9. Sơ đồ quá trình tổng hợp vật liệu gốm theo phơng pháp sol-gel 29
Hình 1.10. Sơ đồ tổng hợp gốm cordierite bằng phơng pháp sol-gel theo
M.A. Einarsrud 31
Hình 1.11. Đơn vị cấu trúc của khoáng aluminosilicate 32
Hình 1.12. Giản đồ XRD của các mẫu gốm cordierite tổng hợp theo
phơng pháp gốm truyền thống của J.R. Gonzalez 35
Hình 1.13. Giản đồ trạng thái hệ 2 cấu tử Al
2
O

3
- SiO
2
36
Hình 1.14. Cấu trúc của khoáng kaolinite 38
Hình 1.15. Cấu trúc của metakaolinite 39
Hình 1.16. Quy trình tổng hợp composite MC bằng phơng pháp sol-gel
theo T. Ebadzadeh 44
Hình 1.17. Quy trình tổng hợp composite MC bằng phơng pháp sol-gel
theo G.M.U. Ismail 45
Hình 1.18. Quá trình tạo mầm và phát triển tinh thể sản phẩm MgAl
2
O
4
49
Hình 2.1. Vị trí lấy mẫu ở mỏ cao lanh Bốt Đỏ, A Lới 52
Hình 2.2. Sơ đồ sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể 57

7
Hình 3.1. Giản đồ XRD của cao lanh A Lới sau lọc 67
Hình 3.2. Giản đồ phân bố cấp hạt của cao lanh A Lới sau lọc 68
Hình 3.3.
ảnh SEM của cao lanh A Lới
68
Hình 3.4. Giản đồ TG-DTA của cao lanh A Lới 70
Hình 3.5. Chỉ số đối xứng I của hiệu ứng mất nớc cấu trúc cao lanh A Lới 71
Hình 3.6. Giản đồ XRD của cao lanh A Lới nung ở các nhiệt độ khác nhau 75
Hình 3.7.
ảnh hởng của tỷ lệ mol NH
3

/Mg
2+
đến % số mol Mg
2+
kết tủa
78
Hình 3.8. Sự phụ thuộc giữa tỷ lệ mol MgO/SiO
2
trong hỗn hợp đầu và
trong kết tủa 82
Hình 3.9.
ảnh SEM của mẫu precursor cordierite PA
84
Hình 3.10. Giản đồ XRD của mẫu precursor cordierite PA 85
Hình 3.11. Giản đồ DTA-TG của precursor cordierite PA 86
Hình 3.12. Giản đồ XRD các mẫu PA nung ở các nhiệt độ khác nhau 88
Hình 3.13.
ảnh hởng của thời gian nghiền đến phân bố cấp hạt của các
mẫu PA
93
Hình 3.14.
ảnh SEM của các mẫu PA sau khi nghiền ở các thời gian khác
nhau
94
Hình 3.15. Giản đồ XRD của các mẫu PA sau khi nghiền ở các thời gian
khác nhau và nung ở 1100
o
C 95
Hình 3.16. Giản đồ XRD của các mẫu PA sau khi nghiền ở các thời gian
khác nhau và nung ở 1200

o
C 96
Hình 3.17. Giản đồ XRD của các mẫu PA sau khi nghiền ở các thời gian
khác nhau và nung ở 1250
o
C 97
Hình 3.18. Giản đồ XRD của các mẫu cordierite (a) nghiền ở các thời gian
khác nhau và nung ở 1350
o
C; (b) nghiền trong 32 giờ và nung ở
các nhiệt độ khác nhau trong nghiên cứu của S.J. Kim 99
Hình 3.19. Hệ số giãn nở nhiệt của gốm cordierite ở các nhiệt độ khác
nhau 100

8
Hình 3.20.
Biến thiên theo tần số của gốm cordierite tổng hợp từ cao lanh
A Lới
101
Hình 3.21.
Biến thiên tg theo tần số của gốm cordierite tổng hợp từ cao lanh
A Lới
102
Hình 3.22.
ảnh SEM của mẫu PA1200(180) sau khi mài nhẵn bề mặt
(hình A) và sau khi xử lý bề mặt bằng HF (hình B)
103
Hình 3.23.
ảnh SEM của gốm cordierite đã mài nhẵn bề mặt và đã xử lý
bề mặt bằng HF trong nghiên cứu của Y. Kobayashi

104
Hình 3.24. Quy trình tổng hợp gốm cordierite từ cao lanh A Lới bằng
phơng pháp phân tán rắn-lỏng 108
Hình 3.25. Giản đồ XRD mẫu precursor mullite MA 111
Hình 3.26. Giản đồ TG-DTA của mẫu precursor mullite MA 112
Hình 3.27. Giản đồ XRD của mẫu MA nung ở các nhiệt độ khác nhau 114
Hình 3.28.
ảnh SEM của mẫu precursor mullite MA
116
Hình 3.29. Giản đồ XRD của các mẫu composite RA 120
Hình 3.30.
ảnh SEM của mẫu RA3 sau khi xử lý bề mặt bằng HF
121
Hình 3.31. Quan hệ tuyến tính giữa hàm lợng mullite trong phối liệu
composite và độ chịu lửa của các mẫu RA 123
Hình 3.32. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu PA1300, MA1500 và RA
theo nhiệt độ 124
Hình 3.33. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu RA theo lý thuyết và thực
nghiệm 125
Hình 3.34. Quan hệ tuyến tính giữa hàm lợng mullite trong phối liệu
composite và hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu RA 126



9
Mở ĐầU

Gốm cordierite (2MgO.2Al
2
O

3
.5SiO
2
) là loại vật liệu có hệ số giãn nở
nhiệt rất bé, có độ bền nhiệt cao, chịu đợc sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, có
độ bền cơ và bền hoá cao. Đặc biệt, gốm cordierite có điện trở suất lớn, có hằng
số điện môi và tổn hao điện môi rất bé trong vùng tần số cao.
Nhờ có nhiều tính chất quý nh vậy nên gốm cordierite đợc sử dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong công nghiệp gốm sứ, cordierite đợc
sử dụng để chế tạo vật liệu composite mullite-cordierite có độ chịu lửa cao, có hệ
số giãn nở nhiệt bé, dùng làm gạch lót lò nung, làm bao nung, tấm kê, giá đỡ
trong lò nung gốm sứ. Trong công nghiệp điện và điện tử, gốm cordierite đợc sử
dụng làm sứ cách điện cao thế, làm bugi (spark plugs) cho động cơ đốt trong,
làm vật liệu nền (substrate), vật liệu bao bọc (packing materials) nhằm thay thế
vật liệu oxit nhôm Al
2
O
3
truyền thống [23, 58]. Đặc biệt, trong những năm gần
đây, gốm cordierite đợc nghiên cứu sử dụng làm chất mang xúc tác dạng tổ ong
(cordierite monolithic honeycomb) để xử lý khí thải động cơ nhằm chuyển hóa
các hydrocacbon (HC), cacbon monoxit (CO), các oxit nitơ (NO
x
) tạo thành H
2
O,
CO
2
, N
2

để bảo vệ môi trờng [36, 77, 92]. Ngoài ra, gốm cordierite còn đợc
sử dụng để chế tạo bộ phận trao đổi nhiệt trong các tuabin khí, màng lọc ở nhiệt
độ cao [33].
Do có vai trò to lớn nh vậy nên việc nghiên cứu các phơng pháp tổng
hợp cordierite là một yêu cầu cấp thiết và đang đợc các nhà khoa học rất quan
tâm. Trớc đây, gốm cordierite đợc tổng hợp chủ yếu bằng phơng pháp gốm
truyền thống đi từ các đơn oxit nh MgO, Al
2
O
3
, SiO
2
hoặc từ các hợp chất có
chứa MgO, Al
2
O
3
, SiO
2
nh talc, kyanite, kaolinite Phơng pháp này có u
điểm là dễ đảm bảo tỷ lệ hợp thức của gốm, độ tinh khiết của sản phẩm cao và
đặc biệt dễ dàng tự động hóa quá trình sản xuất. Tuy nhiên do cấp hạt phối liệu
lớn, mức độ phân tán của các cấu tử phản ứng trong pha rắn kém, nên nhiệt độ
tạo pha cordierite rất cao.

10
Để hạ thấp nhiệt độ nung thiêu kết gốm cordierite, trong những năm gần
đây có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp cordierite bằng phơng pháp sol-gel
trên cơ sở sử dụng các alkoxide: tetraethoxysilane Si(OC
2

H
5
)
4
, aluminum sec-
butoxide Al(OC
4
H
9
)
3
Phơng pháp này có u điểm là mức độ phân tán của các
cấu tử phản ứng rất cao nên nhiệt độ tạo pha cordierite rất thấp, gốm có độ chắc
đặc cao. Tuy nhiên, do nguyên liệu đầu là các alkoxide rất đắt tiền, đồng thời quá
trình tổng hợp phức tạp, nên phần nào đã hạn chế khả năng ứng dụng của phơng
pháp này trong thực tiễn [31].
Một xu hớng tổng hợp cordierite đợc các nhà khoa học quan tâm hiện
nay là sử dụng nguyên liệu cao lanh, một loại khoáng aluminosilicate tự nhiên có
chứa sẵn Al
2
O
3
và SiO
2
trong mạng lới tinh thể, tiến hành bổ sung thêm các hợp
chất chứa magie nh MgO, Mg(OH)
2
, bột talc sao cho phối liệu có thành phần
ứng với tỷ lệ hợp thức của gốm cordierite. Phơng pháp này có u điểm là nhiệt
độ nung tạo pha cordierite thấp hơn đáng kể so với phơng pháp gốm truyền

thống đi từ các oxit MgO, Al
2
O
3
, SiO
2
. Mặt khác, cao lanh là nguồn nguyên liệu
phổ biến và rẻ tiền, nên giá thành sản phẩm thấp.
ở Việt Nam, trong khi nguồn nguyên liệu cao lanh rất phong phú, nhu cầu
sử dụng gốm cordierite trong các lĩnh vực vật liệu chịu lửa, vật liệu cách điện,
chất mang xúc tác rất lớn, nhng việc nghiên cứu tổng hợp gốm cordierite bằng
các phơng pháp khác nhau, đặc biệt đi từ nguyên liệu cao lanh cha đợc các
nhà khoa học quan tâm đúng mức.
Mỏ cao lanh A Lới - Thừa Thiên Huế có trữ lợng khá lớn (khoảng 2
triệu tấn [7]), chất lợng tốt, độ trắng tự nhiên rất cao, nhng hớng ứng dụng
còn hạn chế. Hiện nay, cao lanh A Lới đợc khai thác chủ yếu để làm xơng
gạch ốp-lát, gạch granite, sản xuất men frit nên hiệu quả kinh tế cha cao. Do
vậy, những nghiên cứu tìm hớng sử dụng một cách có hiệu quả nguồn cao lanh
A Lới là rất cần thiết.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài này đợc thực hiện nhằm mục đích
tổng hợp gốm cordierite có chất lợng đạt yêu cầu kỹ thuật từ cao lanh A Lới-

11
loại cao lanh có hàm lợng Al
2
O
3
thấp và qua đó, góp phần mở rộng hớng
hớng sử dụng của cao lanh tại địa phơng. Để đạt đợc mục đích đó, các nhiệm
vụ cần giải quyết của luận án bao gồm:

Tìm các điều kiện thí nghiệm thích hợp để tổng hợp gốm cordierite và mullite
ở nhiệt độ nung thiêu kết thấp, có các tính chất cơ lý đạt yêu cầu kỹ thuật trên
cơ sở bổ sung MgO và Al
2
O
3
vào cao lanh A Lới theo phơng pháp phân tán
rắn - lỏng.
Nghiên cứu tổng hợp composite mullite - cordierite nhằm tạo ra loại vật liệu
vừa có độ chịu lửa cao, vừa có hệ số giãn nở nhiệt bé, có thể sử dụng làm vật
liệu chịu lửa bền nhiệt trong công nghiệp sản xuất gốm sứ.

12
Chơng 1
TổNG QUAN lý thuyết

1.1. Giới thiệu về cordierite
1.1.1. Cordierite và cấu trúc của nó
Khoáng cordierite trong tự nhiên lần đầu tiên đợc phát hiện bởi nhà địa
chất ngời Pháp tên là P.L. Cordier vào thế kỷ XVIII. Đây là loại đá quý nổi
tiếng đợc các nhà su tập a chuộng nhờ tính đa màu của nó. Cordierite có
nhiều màu sắc nh xanh nhạt, màu tím, xám, hơi nâu , trong đó đẹp nhất là màu
xanh tím, nó đợc sánh với màu xanh sáng có sắc tía của ngọc saphia. Vì vậy mà
ngời ta còn gọi cordierite là saphia nớc [47].
Cordierite tự nhiên đợc hình thành nhờ quá trình biến hình
(metamorphism) của đá sét (argillaceous rocks) dới tác dụng của nhiệt độ và áp
suất cao [44]. Đến nay, ngời ta đã xác định đợc hai dạng tồn tại chủ yếu của
cordierite là -cordierite (còn gọi là indialite) và à-cordierite. Trong đó, dạng à-
cordierite kém bền, chỉ tồn tại trong những điều kiện đặc biệt; -cordierite là
dạng bền ở nhiệt độ cao, nó có thể đợc tìm thấy trong tự nhiên và là pha chính
trong các loại vật liệu bền sốc nhiệt [36].
Cordierite là loại khoáng magnesium aluminosilicate với công thức hoá
học 2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
, thành phần % về khối lợng của các oxit là: MgO =
13,8%; Al
2

O
3
= 34,8%; SiO
2
= 51,4%. Tinh thể cordierite thuộc hệ trực thoi
(orthorhombic) với các thông số mạng: a = 9,739 , b = 17,080 , c = 9,345 ,
= = = 90
o
[26].
Cordierite là loại khoáng thuộc nhóm silicate vòng (cyclosilicates), có cấu
trúc tơng tự nh khoáng beryl (Al
2
Be
3
[Si
6
O
18
]), gồm các nhóm tứ diện đồng
phẳng liên kết với nhau thành những vòng lục giác, mỗi vòng gồm bốn nhóm tứ
diện SiO
4
và hai nhóm tứ diện AlO
4
, do đó công thức của khoáng có thể viết dới
dạng: Mg
2
Al
2
Si[Al

2
Si
4
O
18
].

13
Các vòng lục giác này liên kết với nhau thông qua các nhóm tứ diện SiO
4
và các
nhóm bát diện MgO
6
và AlO
6
. Các nhóm này đợc hình thành ở bên trong các
hốc tự do của đơn vị cấu trúc. Một đơn vị cấu trúc đợc hình thành bởi ba vòng
tứ diện chồng lên nhau và hai hốc giữa chúng (hình 1.1) [36, 62].

a
b
Al
Al
Si
Mg
Mg
Mg
O
O
Mg
Al
Si
Al
Si
Hình 1.1. Cấu trúc của khoáng cordierite [62]
Cordierite nhân tạo lần đầu tiên đợc tổng hợp thành công vào năm 1918
bởi các nhà khoa học G.A. Rankin, H.E. Merwin [92]. Đây là hợp chất bậc ba
đợc tạo ra từ hệ 3 cấu tử MgO - Al
2
O
3
- SiO
2
. Hình 1.2 trình bày giản đồ trạng
thái hệ 3 cấu tử MgO - Al
2
O

3
- SiO
2
. Theo đó, cordierite thuộc loại hợp chất bậc
ba nóng chảy không tơng hợp (incongruence), điểm biểu diễn thành phần của
cordierite không nằm trong vùng kết tinh của nó mà nằm trong vùng kết tinh của
mullite. Vì thế, khi trộn nguyên liệu ban đầu là các oxit MgO, Al
2
O
3
và SiO
2
với
tỷ lệ đúng với công thức phân tử của cordierite là 2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2
, rồi nung
nóng chảy hoàn toàn hỗn hợp, thì điểm biểu diễn thành phần pha lỏng ứng với vị
trí M ở trên giản đồ cũng trùng với điểm biểu diễn thành phần của cordierite

14
(MgO = 13,7%; Al
2
O
3
= 34,9%; SiO
2

= 51,4%). Khi làm nguội lạnh từ từ pha
lỏng thì pha rắn kết tinh đầu tiên sẽ là tinh thể mullite. Điểm biểu diễn thành
phần pha rắn ứng với vị trí A trùng với điểm biểu diễn thành phần của mullite
(Al
2
O
3
= 71,8%; SiO
2
= 28,2%). Khi tiếp tục làm nguội từ từ hỗn hợp nóng chảy,
mullite sẽ tiếp tục tách ra, do pha lỏng ngày càng nghèo Al
2
O
3
và giàu SiO
2
, nên
điểm biểu diễn thành phần pha lỏng di chuyển từ vị trí M sang B.

Periclase: MgO
Forsterite: 2MgO.SiO
2

Spinel: MgO.Al
2
O
3

Protoenstatite: MgO.SiO
2

Sapphirine: 4MgO.5Al
2
O
3
.2SiO
2

Cordierite: 2MgO.2Al
2
O
3
.5SiO
2

Mullite: 3Al
2
O
3
.2SiO
2

Corundum: -Al
2
O
3

Cristobalite: SiO
2

Hình 1.2. Giản đồ trạng thái hệ 3 cấu tử MgO-Al
2
O
3
-SiO
2
[14]
Khi điểm biểu diễn thành phần pha lỏng đạt vị trí B nằm ở biên giới phân chia
giữa hai pha mullite và cordierite, thì pha rắn mullite sẽ bị tan trở lại vào pha
lỏng để tạo thành cordierite, điểm biểu diễn thành phần pha rắn di chuyển từ vị
trí A sang vị trí M. Khi điểm biểu diễn thành phần pha rắn đạt vị trí M, chất rắn
thu đợc là cordierite tinh khiết [14].

15
Từ giản đồ hệ 3 cấu tử MgO-Al
2
O
3
-SiO
2
, có thể thấy rằng quá trình hình
thành tinh thể cordierite bằng phơng pháp kết tinh từ pha lỏng nóng chảy đi từ
nguyên liệu là các oxit MgO, Al
2
O
3
và SiO
2
xảy ra rất khó khăn. Nhiệt độ nóng
chảy của hỗn hợp MgO, Al

2
O
3
và SiO
2
có thành phần ứng với tỷ lệ hợp thức của
cordierite khá cao (khoảng 1460
o
C). Quá trình nguội lạnh của pha lỏng phải đợc
thực hiện rất chậm để tạo thuận lợi cho mullite tan hoàn toàn vào pha lỏng, tạo
thành cordierite và nh vậy thành phần pha tinh thể của sản phẩm sẽ là đơn pha
-cordierite. Nếu quá trình nguội lạnh xảy ra nhanh chóng, pha rắn thu đợc sẽ
đa pha và thành phần của nó sẽ bao gồm cordierite, mullite, spinel
Vì thế, hớng nghiên cứu các phơng pháp tổng hợp khác nhau nhằm làm
giảm nhiệt độ tạo pha của cordierite, cải thiện quá trình thiêu kết của nó đang
đợc các nhà khoa học trên thế giới quan tâm trong những năm gần đây. Nhiều
công trình nghiên cứu sử dụng các loại nguyên liệu đầu khác nhau nh cao lanh,
bột talc, bột Mg(OH)
2
siêu mịn để làm giảm nhiệt độ tạo pha cordierite [35, 37,
54, 55, 80, 89]. Một số tác giả đã nghiên cứu các phơng pháp chuẩn bị phối liệu
khác nhau nh phơng pháp sol-gel, đồng kết tủa, phân tán rắn-lỏng để tăng
mức độ phân bố đồng đều của các cấu tử phản ứng, hoặc sử dụng phụ gia khoáng
hoá (nh B
2
O
3
, P
2
O

5
, AlF
3
, Na
2
SiF
6
, Na
3
AlF
6
) nhằm làm tăng tốc độ phản ứng
pha rắn, cải thiện quá trình thiêu kết, thúc đẩy quá trình hình thành tinh thể
cordierite [38, 59, 60, 61, 78].
1.1.2. Một số tính chất quan trọng của gốm cordierite
1.1.2.1. Tính chất nhiệt [32]
- Hệ số giãn nở nhiệt
Khi vật liệu bị nung nóng, các nguyên tử sẽ nhận thêm năng lợng và dao
động quanh vị trí cân bằng. Vì thế, khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử
cũng nh kích thớc của vật liệu tăng lên, nói cách khác vật liệu bị nở ra khi đốt
nóng, khi làm lạnh thì quá trình xảy ra ngợc lại. Hiện tợng đó đợc gọi là sự
giãn nở nhiệt của vật liệu. Sự thay đổi chiều dài theo nhiệt độ của vật liệu rắn
đợc biểu diễn bởi công thức 1.1:

16

)TT(l
)ll(
0t0
0t

= (1.1)
Trong đó: l
0
và l
t
tơng ứng là chiều dài ban đầu và chiều dài cuối cùng khi tăng
nhiệt độ của vật liệu từ T
o
đến T
t

: hệ số giãn nở nhiệt theo chiều dài (
o
C

1
)
Vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt () càng lớn thì khi thay đổi nhiệt độ, sự co
giãn của vật liệu càng lớn làm cho vật liệu bị nứt vỡ. Vì vậy, hệ số giãn nở nhiệt
là thông số vật lý đặc trng cho độ bền nhiệt của vật liệu.
- Độ bền sốc nhiệt
Khi bị nung nóng hoặc làm nguội, sự phân bố nhiệt độ bên trong vật liệu
phụ thuộc vào kích thớc, hình dạng, độ dẫn nhiệt của nó.
ứng suất nhiệt hình
thành do gradient nhiệt độ gây ra bởi sự nung nóng hoặc làm nguội nhanh và làm
cho phần ngoài của vật liệu thay đổi nhiệt độ nhanh hơn phần phía trong. Khi
nung nóng, phần ngoài của vật liệu sẽ nóng hơn, và do đó sẽ giãn nở mạnh hơn
vùng phía trong. Lúc này, ứng suất ở bề mặt thuộc dạng ứng suất nén, còn ở bên

trong vật liệu là ứng suất kéo. Ngợc lại, khi làm nguội nhanh thì mối tơng
quan ứng suất bên trong và ngoài sẽ đảo lại, bề mặt sẽ chịu ứng suất kéo. Đối với
đa số vật liệu gốm đều có đặc tính giòn, cờng độ bền uốn kém, vì thế chúng dễ
bị phá huỷ do ứng suất nhiệt. Thông thờng, quá trình làm nguội nhanh dễ gây ra
hiện tợng nứt vỡ do sốc nhiệt hơn khi nung nóng, bởi vì trên bề mặt vật liệu xuất
hiện ứng suất kéo, làm cho các vết nứt xuất hiện dễ dàng hơn. Khả năng của vật
liệu chống lại loại phá huỷ này đợc gọi là độ bền sốc nhiệt.
Gốm cordierite là loại vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt rất bé: trong khoảng
nhiệt độ từ 25 ữ 1000
o
C, hệ số giãn nở nhiệt trung bình của nó chỉ dao động
trong khoảng từ 2,2 ữ 3,0.10
-6
/
o
C [75]. Do đó, gốm cordierite có độ bền sốc nhiệt
rất cao, chịu đợc sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Vì thế, cordierite đợc sử
dụng phổ biến để làm vật liệu chịu lửa bền nhiệt trong công nghiệp gốm sứ, làm
bugi cho động cơ đốt trong, làm chất mang xúc tác xử lý khí thải động cơ,

17
1.1.2.2. Tính chất điện môi [14, 32]
Khái niệm chất điện môi (dielectric) do Faraday đa ra đầu tiên để chỉ các
chất không dẫn điện. Đặc điểm của vật liệu điện môi là có khoảng trống năng
lợng lớn giữa vùng dẫn và vùng hóa trị nên các electron ở trong vùng hóa trị
không thể nhảy vào vùng dẫn làm cho điện trở suất của các vật liệu này rất cao.
Đa số các sản phẩm gốm sứ đều là vật liệu điện môi, cấu trúc của chúng có sự
pha trộn giữa liên kết cộng hóa trị và liên kết ion.
Các đại lợng vật lý quan trọng nhất đặc trng cho vật liệu điện môi là:
hằng số điện môi, tổn thất điện môi và điện thế đánh thủng.

- Hằng số điện môi (

) [32]
Đối với tụ điện phẳng thì điện dung của nó tỷ lệ thuận với diện tích của
bản điện cực và tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa 2 điện cực. Trong chân không,
điện dung của tụ điện đợc tính theo công thức 1.2:

d
S
00
=
C
(1.2)
Trong đó, C
o
: điện dung của tụ điện (F)

o
: hằng số điện môi của chân không (
o
= 8,845.10
-10
F/cm)
S: là diện tích của bản điện cực (cm
2
)
d: là khoảng cách giữa 2 bản điện cực (cm)
Điện dung của tụ điện nh vậy chỉ phụ thuộc vào kích thớc hình học.
Nếu ta đặt một điện áp V giữa 2 bản điện cực thì điện tích tụ điện tích luỹ đợc
tính theo công thức 1.3:

Q
o
= C
o
V (1.3)

d
Bản c
ự
c âm
Chất di
ệ
n môi
Bản c
ự
c dơn
g




Hình 1.3. Cấu tạo của tụ điện phẳng

18
Nếu ta đặt vật liệu điện môi (ví dụ sứ cách điện, gốm cordierite ) vào
giữa 2 bản điện cực của tụ điện phẳng (hình 1.3) và vẫn giữ nguyên điện áp V thì
điện tích của tụ điện sẽ tăng lên đến giá trị Q, còn điện dung tăng lên đến giá trị
là C. Khi đó điện tích của tụ điện đợc tính theo công thức 1.4:
Q = CV (1.4)
Điện dung (C) của tụ điện đợc xác định theo công thức 1.5:

C
0
C

=
hay
0
C
C
= (1.5)
Trong đó: đợc gọi là hằng số điện môi tơng đối của vật liệu. Điều này có
nghĩa là khi đa một vật liệu điện môi vào giữa 2 bản điện cực của tụ điện thì
điện dung của tụ điện tăng lên một đại lợng là .
Kết hợp 1.2 và 1.5, sẽ xác định đợc hằng số điện môi tơng đối của vật
liệu () theo 1.6:

C
S
d1
0
ìì

= (1.6)
Trong đó, C: giá trị điện dung của tụ điện (F)

o
, S và d nh ở biểu thức 1.2
Trong thực tế, để xác định hằng số điện môi tơng đối của vật liệu, ta cần
tạo 2 điện cực bằng lớp phủ Ag lên hai mặt song phẳng của vật liệu, khi đó vật

liệu trở thành một tụ điện phẳng. Xác định các giá trị điện dung (C), chiều dày
(d) và diện tích bề mặt của điện cực (S) của vật liệu, từ đó tính đợc .
Gốm cordierite là loại vật liệu có hằng số điện môi rất bé: ở vùng tần số
cao từ 1 KHz ữ 1 MHz, giá trị của nó dao động trong khoảng từ 5,0 ữ 6,5 [32].
Do vậy, gốm cordierite có khả năng cách điện rất tốt và thờng đợc sử dụng để
làm sứ cách điện cao thế, cao tần.
- Tổn thất điện môi
Khi đặt vật liệu điện môi vào điện trờng, trong vật liệu xảy ra quá trình dịch
chuyển các điện tích tự do và điện tích ràng buộc. Nh vậy, trong vật liệu điện

19
môi xuất hiện dòng điện dẫn và dòng điện phân cực, chúng tác động vào chất
điện môi làm cho vật liệu nóng lên, toả nhiệt và truyền nhiệt vào môi trờng.
Phần năng lợng nhiệt này không sinh công, nên ngời ta thờng gọi đó là tổn
hao điện môi.
Khi áp một điện thế xoay chiều với tần số góc = 2f (f là tần số của điện áp
xoay chiều) vào tụ điện chứa vật liệu điện môi, sẽ xảy ra sự mất mát năng lợng liên
quan đến các quá trình phân cực. Trong tụ điện, mối quan hệ giữa điện thế (U) và
điện tích (Q) đợc biểu diễn bởi phơng trình 1.7:


== Idt
C
1
C
Q
U (1.7)
Dòng đi qua tụ điện là
dt
dU

CI = (1.8)
Điện thế xoay chiều đợc tính theo 1.9 và 1.10:
U = U
o
sint (1.9)
I = U
o
C cost (1.10)


I
R

U
I
A





I





Hình 1.4. Mối quan hệ giữa điện áp (U) và cờng độ dòng (I) qua tụ điện
Giữa dòng điện I và điện áp U lệch pha một góc là . Góc phụ với là , trong
đó góc là mức độ tổn thất năng lợng điện môi (hình 1.4). Sự mất mát năng

lợng trong vật liệu điện môi (W) đợc tính theo 1.11:
W = CU
2
tg = 2fCU
2
tg (1.11)
Trong đó, U: điện áp (V)
f: tần số của điện áp xoay chiều (Hz)

20
: tần số góc (rad/s)
C: điện dung của tụ điện (C)
tg: là tỷ số giữa dòng thực hiện (I
A
) và dòng h kháng (I
R
)
Trong trờng hợp chất điện môi lý tởng thì vectơ dòng điện sẽ vợt trớc
vectơ điện áp một góc 90
o
. Khi đó = 0 và năng lợng tổn hao điện môi W = 0.
Sự mất mát năng lợng do quá trình toả nhiệt càng lớn khi góc lệch pha
giữa dòng điện I và điện áp U càng bé, nghĩa là càng lớn. Trong kỹ thuật ngời
ta gọi tg là tang của góc tổn thất của chất điện môi. Thông thờng, ngời ta
không sử dụng giá trị tuyệt đối của sự mất mát năng lợng điện môi mà dùng giá
trị tg.
- Điện áp đánh thủng (dielectric strength) [14]
Có thể hiểu một cách gần đúng, điện áp đánh thủng là điện áp cần đặt vào
vật liệu điện môi có độ dày xác định, sao cho xảy ra hiện tợng phóng điện. Nói
cách khác, điện áp đánh thủng là điện áp cực đại mà một vật liệu điện môi có thể

chịu đựng đợc trớc khi bị đánh thủng. Trong tụ điện phẳng, điện áp đánh thủng
đợc xác định theo công thức 1.12:
E
t
=
d
V
(1.12)
Trong đó, E
t
: điện áp đánh thủng (V/cm)
V: điện áp cực đại trớc khi vật liệu bị đánh thủng (V)
d: khoảng cách giữa 2 bản tụ điện (cm)
Thông thờng, vật liệu điện môi bị đánh thủng do cơ chế phóng điện.
Đánh thủng do phóng điện xảy ra khi các chất khí ở bên trong chất điện môi bị
ion hóa bởi điện trờng. Các ion khí đợc tăng tốc bởi điện trờng và sự va chạm
trên bề mặt của lỗ trống gây nên sự phá hủy và làm gia tăng sự ion hóa. Sự đánh
thủng điện môi cũng có thể do sự nóng chảy, sự đốt nóng, hoặc bay hơi ở bên
trong [32].
Ngoài các thông số kỹ thuật trên, để đánh giá chất lợng của gốm
cordierite ngời ta còn dựa vào một số tính chất khác nh: khối lợng thể tích, độ

21
dẫn nhiệt, cờng độ bền nén, bền uốn, độ chịu lửa Các tính chất kỹ thuật đặc
trng của gốm cordierite do các Công ty Gốm kỹ thuật hàng đầu thế giới sản
xuất nh Ferro-Ceramic Grinding Inc. (Mỹ), Morgan Advanced Ceramics (Anh)
đợc nêu ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Một số tính chất kỹ thuật của gốm cordierite và mullite [45, 48]
Vật liệu
Tính chất Đơn vị

Cordierite Mullite
Khối lợng thể tích g/cm
3
2,60 2,80
Hệ số giãn nở nhiệt
o
C
-1

2,2 ữ 3,0.10
-6

5,3.10
-6

Độ bền sốc nhiệt

T(
o
C) 500 300
Độ chịu lửa
o
C 1370 >1700
Độ dẫn nhiệt W/m. K 3,0 3,5
Nhiệt dung riêng Cal/g.
o
C 0,35 0,23
Độ hút nớc % 0,02
ữ
3,2 0,0

Độ cứng Mohr 7,0 8,0
Cờng độ bền nén MPa 350 551
Cờng độ bền kéo MPa 25,5 130
Hằng số điện môi -
5 ữ 6,5
6,0
Điện áp đánh thủng KV/mm 5,11 9,8
Điện trở suất

cm 10
14
10
13
1.1.3. Một số ứng dụng của gốm cordierite
Hiện nay, gốm cordierite đợc sử dụng chủ yếu làm chất mang xúc tác,
vật liệu cách điện, vật liệu chịu lửa
1.1.3.1. Chất mang xúc tác xử lý khí thải
Quá trình đốt cháy nhiên liệu diesel, xăng trong động cơ đốt trong
thờng thải ra các chất làm ô nhiễm không khí cacbon monoxit (CO), các oxit
của nitơ (NO
x
), các hydrocacbon (HC) Vì thế, nghiên cứu xử lý khí thải động
cơ là vấn đề cấp thiết đợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong nhiều
năm qua. Hớng nghiên cứu chính hiện nay là gắn các tâm xúc tác (các kim loại

22
quý Pt, Rh, Pd hoặc các oxit CeO
2
, TiO
2

, ZrO
2
dạng nano) lên chất mang xúc
tác làm bằng vật liệu gốm, rồi đa vào ống xả của động cơ để chuyển hoá CO,
NO
x
, HC thành CO
2
, N
2
, H
2
O. Do hoạt động trong môi trờng khắc nghiệt nên
vật liệu làm chất mang xúc tác đòi hỏi phải có hệ số giãn nở nhiệt bé, độ bền
nhiệt cao, chịu đợc sốc nhiệt, đồng thời phải có độ bền cơ học và hoá học cao.
Gốm cordierite là loại vật liệu đáp ứng đầy đủ những yêu cầu này và do đó, nó
đợc sử dụng phổ biến để làm chất mang xúc tác xử lý khí thải động cơ.
Hiện nay, bằng công nghệ hiện đại, ngời ta chế tạo đợc loại gốm
cordierite dạng tổ ong (cordierite monolithic honeycomb) làm chất mang xúc tác,
nên diện tích tiếp xúc giữa chất xúc tác và khí thải tăng lên rất lớn, làm tăng cao
hiệu quả của quá trình xử lý (hình 1.5). Một số kết quả nghiên cứu gần đây cho
thấy: dùng gốm cordierite dạng tổ ong làm chất mang xúc tác đã loại đợc 78%
khí CO và 82% khí HC trong khí thải động cơ diesel [37, 77, 92].
1.1.3.2. Tổng hợp composite MC
Composite MC trên cơ sở gốm cordierite là loại vật liệu có độ chịu lửa cao,
có hệ số giãn nở nhiệt bé, có thể sử dụng để sản xuất gạch chịu lửa bền sốc nhiệt để
xây lò nung, làm bao nung, giá đỡ, tấm kê trong lò nung gốm sứ (hình 1.6), ống
chịu nhiệt, màng lọc nhiệt độ cao, sử dụng làm bộ phận trao đổi nhiệt trong tuabin
khí, lò đốt khí gas [27, 33, 49].
Một số công trình nghiên cứu gần đây cho thấy việc thay đổi thành phần

phối liệu của composite MC, sẽ làm thay đổi hệ số giãn nhiệt của chúng. Bằng
cách này, ngời ta đã tạo ra loại vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt (bằng 3,2.10
-6
/
o
C)
đúng bằng hệ số giãn nở nhiệt của tinh thể silic trong chip điện tử [23, 81]. Mặt
khác, composite MC có hằng số điện môi bé trong vùng tần số cao. Vì thế, hiện
nay nhiều công trình nghiên cứu sử dụng composite MC làm vật liệu thay thế
Al
2
O
3
, một loại vật liệu đắt tiền đợc sử dụng để làm chất nền (substrate), chất
bao bọc (packing materials) trong ngành công nghiệp điện tử [23, 58].

23










Chất
xúc tác
Chất mang

xúc tác

Hình 1.5. Gốm cordierite dạng tổ ong làm chất mang xúc tác xử lý khí thải














Hình 1.6. Vật liệu chịu lửa composite mullite-cordierite làm giá đỡ, tấm kê trong
lò nung gốm sứ



Hình 1.7. Vật liệu cách điện từ gốm cordierite

24
1.1.3.3. Vật liệu cách điện
Gốm cordierite có hằng số điện môi bé trong vùng tần số cao ( = 5 ữ 6 ở
tần số 1MHz), điện trở suất rất cao ( > 10
12
cm), điện áp đánh thủng lớn (V =

4 ữ 5KV/mm), nên chúng đợc sử dụng rộng rãi làm vật liệu cách điện. Các loại
sứ cách điện với điện áp từ hàng chục đến hàng trăm KV chế tạo từ gốm
cordierite của các Công ty gốm kỹ thuật Ferro-Ceramic Grinding Inc., Morgan
Advanced Ceramics đợc trình bày ở hình 1.7.
1.1.4. Tình hình nghiên cứu tổng hợp gốm cordierite
Nhằm mục đích làm giảm nhiệt độ nung tạo pha, cải thiện quá trình thiêu
kết của cordierite, trong thời gian qua các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên
cứu nhiều phơng pháp tổng hợp gốm cordierite khác nhau.
Nguyên tắc chung để làm giảm nhiệt độ tạo pha cordierite là giảm kích
thớc hạt phối liệu, tăng mức độ phân bố đồng đều giữa các cấu tử phản ứng
MgO, Al
2
O
3
và SiO
2
. Để thực hiện điều này, các công trình nghiên cứu gần đây
chủ yếu tập trung vào các phơng pháp tổng hợp hiện đại nh: sol-gel, đồng kết
tủa, phân tán rắn-lỏng
1.1.4.1. Phơng pháp gốm truyền thống
Đây là phơng pháp lâu đời nhất và hiện nay vẫn đang đợc sử dụng để
tổng hợp vật liệu nói chung và gốm cordierite nói riêng. Nguyên liệu đầu để tổng
hợp gốm cordierite là các oxit MgO, Al
2
O
3
, SiO
2
tinh khiết hoặc các hợp chất
chứa các oxit đó nh kaolinite (Al

2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O), kyanite (Al
2
O
3
.SiO
2
),
pyrophilite (Al
2
O
3
.2SiO
2
.H
2
O), talc (3MgO.4SiO
2
.H
2
O) Chúng đợc trộn với
nhau sao cho phối liệu có thành phần đúng với tỷ lệ hợp thức của cordierite. Các
giai đoạn cơ bản của quá trình tổng hợp vật liệu theo phơng gốm truyền thống
đợc nêu ở hình 1.8.

Trớc hết, nguyên liệu đợc phối trộn sao cho đạt tỷ lệ hợp thức mong muốn của
vật liệu. Tiếp theo, nghiền trộn phối liệu để làm giảm cấp hạt, tăng diện tích tiếp
xúc, đảm bảo phân bố đồng đều các cấu tử phản ứng. Sau đó, phối liệu đợc ép

25