Mở đầu về vật liệu silicat

Mở đầu về vật liệu silicat
Giới thiệu về Silic
Khoáng vật silicat
Thuật ngữ “khoáng”
•
Khoáng vật là chất khoáng vô cơ, tồn tại ở dạng rắn có cấu trúc tinh thể ở nhiệt độ thường và là thành phần
cấu tạo nên các loại đá trong lớp vỏ Trái Đất
•
Hiệp hội Khoáng vật Quốc tế vào năm 1995 đã chấp nhận một định nghĩa mới:
Một khoáng vật là một nguyên tố hay một hợp chất hóa học thông thường kết tinh và được tạo ra như là kết
quả của các quá trình địa chất
(A mineral is an element or chemical compound that is normally crystalline and that has been formed as a result
of geological processes)
Thành phần hóa học có thể thay đổi giữa các thành viên đầu-cuối của hệ khoáng vật.

4
Đơn vị cấu trúc cơ bản
•
Là các đa diện phối trí của cation [SiO4
]
4-
Al
3+
có thể thay thế một phần Si
4+
tạo aluminosilicat
•
Tứ diện [SiO4]
4-
có khả năng liên kết với nhau và với các cation khác
•

Các tứ diện [SiO4]
4-
liên kết với nhau qua 1,2, 3 hoặc 4 đỉnh => có thể tạo cấu trúc vòng, chuỗi,
lớp, khung => hợp chất silicat là rất phong phú đa dạng
Cấu trúc hợp chất silicat
và aluminosilicat
Công thức cấu trúc
•
Cấu trúc tinh thể nhọn
•
Silicat có nhóm kích thước giới hạn
•
Silicat có nhóm tạo nên mạng lưới hình xích đơn và xích kép
•
Silicat có cấu trúc lớp tấm
•
Silicat có nhóm tạo nên cấu trúc khung
Vật liệu silicat
•
Là vật liệu vô cơ thu được bằng quá trình xử lý nhiệt các nguyên liệu thiên nhiên hay
nhân tạo có chứa các hợp chất silic
Các ứng dụng
Nguyên liệu
•
Xác định độ ẩm và lượng mất khi nung
•
Xác định kích thước hạt
•
Xác định diện tích bề mặt hạt
•

Tính toán đơn phối liệu
Xác định độ ẩm và lượng mất khi nung
•
Với các nguyên liệu đất sét – cao lanh, để xác định độ ẩm của nguyên liệu, nta thường
sấy mẫu ở nhiệt độ 105
o
C – 110
o
C. (Mẫu chứa boxit sấy ở nhiệt độ cao hơn, khoảng
125
o
C – 140
o
C.
•
Sau khi sấy, cho mẫu vào bình thủy tinh kín.
•
Để xác định lượng MKN, nta đưa mẫu đã sấy khô vào chén nung platin hoặc chén
gốm. Nung trong lò điện ở 1000
o
C tới khối lượng không đổi. (Thường 1g nung 20
phút)
VD: Mẫu ban đầu có khối lượng 10g, sau khi sấy có khối lượng là 9,3g. Tiếp tục đem
nung ở 1000
o
C tới khối lượng không đổi thu được 8,7g rắn.
Xác định độ ẩm và lượng mất khi nung (MKN) của mẫu?
Độ ẩm: tỉ số lượng nước mất khi sấy so với khối lượng mẫu ban đầu.
Lượng MKN: tỉ số giữa khối lượng bị mất đi sau khi nung so với khối lượng mẫu sau khi đã sấy
khô

Xác định kích thước hạt và diện :ch bề
mặt hạt
•
Phân tích cỡ hạt bằng sàng, bằng phương pháp lắng, hoặc bằng tia lase
•
Xác định diện tích bề mặt hạt bằng phương pháp thấu khí, hấp phụ, BET, sắc ký
Tính toán đơn phối liệu
•
Là việc căn cứ vào nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm để tính ra % từng loại nguyên liệu ban
đầu
VD: Tính đơn phối liệu cho thủy tinh có thành phần sau: SiO2 71%, Al2O3 1,5%, CaO 8,5% , MgO 3,5% , Na2O 15,5%
Cho thành phần hóa của các nguyên liệu:
SiO
2
Na
2
O Al
2
O
3
CaO MgO MKN
Cát 97,8 0,5 0,2 1 0,5
Đá vôi 2 53 45
Đôlômit 2 28 22 48
Soda 58 42
Oxit nhôm 0,5 97,5 0,5 1,5
CTHH các hợp chất silicat
•
Nguyên tắc:
- muối coi như là hợp chất của oxit axit với oxit bazo

-
CTHH silicat = oxit tạo thành silicat theo thứ tự từ thấp lên cao, ở giữa chúng là
dấu chấm, cuối cùng là SiO2, các oxit được viết cùng một hàng.
-
Công thức Seger: Viết theo thứ tự nhóm:[oxit kim loại kiềm + kiềm thổ] (quy về
1) + oxit trung tính + oxit axit
CT Seger
aR2O cR2O3 d RO2
bRO
Với a + b =1
VD 0.8 K2O 0.7Al2O3 0,6 SiO2
0.2 CaO
Quy về công thức Seger cho thủy nh có thành
phần sau: SiO
2
71%, Al
2
O
3
1,5%, CaO 8,5% , MgO
3,5% , Na
2
O 15,5%
Quy về công thức Seger
Cho công thức Seger như sau
Hãy tính thành phần % về khối lượng các nguyên liệu sử dụng:
Lithage: PbO
Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2O
Đá phấn: CaCO3
Cát: SiO2

Fensfat: K2O.Al2O3.6SiO2