Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốm thủy tinh hệ bậc ba mgo cao sio2 từ nguồn khoáng tự nhiên talc và dolomit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHCN
TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐM THỦY TINH HỆ BẬC
BAMg0-Ca0-Si02 TỪ NGUỒN KHOÁNG T ự NHIÊN TALC VÀ

DOLOMIT

MÃ SỐ: QG.11.10

CHỦ TRÌ Đầ TÀI: PGS.TS. NGHIÊM XUÂN THUNG
CÁC CÁN Bộ THAM GIA :
Ths: Nguyễn Đức Thọ
Ths: Hoàng Thị Hương Huế
Ths: Phạm Thị Hà Thanh
Cử nhân: Bùi Hoàng Hải

HÀ NỘI 8-2013


Lời cảm ơn

Đ ể tà i Q G .l 1 .1 0 đ ư ợ c th ự c h iệ n b ằ n g n g u ồ n k in h p h ỉ N C K H th u ộ c n g â n
sá ch ĩh à n ư ớ c , đ ư ợ c G iá m đ ố c Đ ạ i h ọ c Q u ố c g ia H à N ộ i p h ê d u y ệ t v à c ấ p
kỉnh phỉ, T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n c h ủ trì. Đ ể tà i n à y đ ư ợ c th ự c
hiện ạ i p h ị n g th í n g h iệ m V ật liệ u v ô cơ, th u ộ c B ộ m ô n H ó a v ơ c ơ - K h o a
H óa

IOC- T r ư ờ n g

Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n - Đ ạ i h ọ c Q u ố c g i a H à N ộ i.

C h ĩn g tô i x i n c h â n th à n h c ả m ơ n Đ ạ i h ọ c Q u ố c g ia H à N ộ i v à T r ư ờ n g
Đ ạ i }ọc K h o a h ọ c T ự n h iê n đ ã p h ê d u y ệ t đ ề tà i v à c ắ p k in h p h í v à c h ỉ đ ả o
thực liên .
C h ìn g tơ i c ũ n g x i n c h â n th à n h c ả m ơ n P h ò n g K h o a h ọ c - C ô n g ng h ệ,
B C N k h o a h ó a - T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n v à c á c c á n b ộ th u ộ c
B ộ m ìn H ỏ a v ỏ c ơ - K h o a H ó a h o c - T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n
đ ã g ũ p đờ, tạ o đ iề u k iệ n h ỗ tr ợ c h ú n g tô i h o à n th à n h đ ề tà i này.

H à N ộ i, th á n g 8 n ă m 2 0 1 3
T h a y m ặ t tậ p th ể th ự c h iệ n đ ề tà i Q G . 1 1 .1 0

Chủ trì đề tài

PGS.TS. Nghiêm Xuân Thung


Mục lục

1. B á c á o tó m tắ t đề tà i n g h iê n c ứ u k h o a h ọ c v à c ô n g n g h ệ Q G . 1 1.1 0
2. B á) c á o ch i tiế t đ ề tà i n g h iê n c ứ u k h o a h ọ c v à c ô n g n g h ệ Q G .l 1.10
3. P h i lụ c b á o c á o
4. D ín h m ụ c c á c lu ậ n án th ạ c sỹ th u ộ c n ộ i d u n g đ ề tài
5. D ín h m ụ c v à to à n v ă n c á c c ô n g trìn h n g h iê n c ứ u đ ã c ô n g bô
6. S c e n tiíĩc p r o je c t
7. Ben đ ề c ư ơ n g đ ă n g k í đ ề tà i Q G . 11.10
8. P h ế u đ ă n g k í k ế t q u ả n g h iê n c ứ u k h o a h ọ c c ô n g n g h ệ đ ề tài
Q G .1 1 .1 0

5


T Ó M T Ắ T K Ế T Q U Ả N G H IÊ N

cứu

Đ Ề T À I N G H IÊ N C Ứ U K H O A H Ọ C V À C Ô N G N G H Ệ
T ê n đề-ài: N ghiên cứu tổng hợp vật liệu gốm thủy tinh hệ bậc ba M gO -C aO -

S i0 2 tỉ nguồn khoáng tự nhiên talc và dolomit
M ã ố: Q G .1 1 .1 0
C h ủ rì đề tài: PG S. TS. N g h iêm X u ân T hung
C ác á n bộ th am gia: T hs. N g u y ễn Đ ứ c T họ
Ths. H o àn g T hị H ư ơ ng H uế
Ths. P hạm T hị H à T hanh
C ử nhân: B ùi H oàng H ải
C ơ (Uant h am g ia đề tài:
V iện k h o a học V ật liệu-V iện hàn lâm k h o a học V iệt n am

_ Mic tiêu v à nội d u n g ngh iên cứu:
+ Vạc tiêu
* N ,hiên c ứ u th à n h phần, cấu trúc, tín h chất các ngu y ên liệu k h o án g ,
* N ;hiên cứ u đ iều chế vật liệu g ố m th ủ y tinh trê n cơ sở hệ p h ản ứ n g b ậc ba
M g O C aO - S i 0 2 từ k h o án g talc, dolom it.
* Gảm n h iệ t độ tổ n g hợ p vật liệu.
* T o đ ư ợ c v ật liệu g ố m th u ỷ tin h bền nhiệt, bền cơ, hệ số g iãn n ở n h iệ t thấp.

+ >ội d u n g

* ĩg h iê n cứ u th àn h p h ần hoá, th àn h p h ần p h a và cấu trú c tin h th ể của talc,
d o lo n t.
* b ịh iên cứ u các điều kiện tro n g quá trình tổng hợ p gốm th u ỷ tin h


* N giiên cứ u cấu trúc, tín h ch ất của vật liệu gốm
* N giiên cứ u k h ả n ăn g ứ n g dụng của sản p h ẩm gốm th u ỷ tin h làm m àng phủ
cho chcvật liệu
+ C á sản p h ẩ m đã d ăn g kí:
- Sữĩ p h a m kh o a học:
i Đ ă n g 2 bài báo tro n g tạp chí chuyên n g h àn h
*T h a m g ia hội nghị k h o a học Q uốc g ia 2 báo cáo
-

lán p h â m c ô n g n g h ệ / k h ả n ă n g ím g d ụ n g th ự c tiên:
0,5 k g g ố m th u ỷ tin h , ứ n g dụng làm m en p h ủ ceram ic
* X â y d ự n g qui trìn h đ iều chế g ố m qui m ơ p h ị n g th í nghiệm

-

làn p h ấ m đ à o tạo:
Đ ào tạ o T iến sỹ v à th ạc sỹ : 2 thạc sĩ
" Đ à o tạ o 3 -4 cử n h ân H o á học
* H ư ớ n g d ẫn n g h iê n cứ u k h o a học cho sinh viên

_ Cc k ế t q u ả đ ạ t được:

+ K t q u ả k h o a học: Đ ă n g đư ợc 4 bài báo tro n g các tập

chí ch u y ên nghành: T ạp

chí h ó h ọ c v à tạ p chí p h ân tích hóa, lí v à sinh học v à th a m g ia hội n g h ị h ó a học vơ
cơ p h n b ó n .
1.

ĩghiêm X uân Thung, N gô Thế Kế, Nghiêm M ai Phương, Phạm Thị H à Thanh

Khảo át ảnh hưởng cua N a 20 , B 20 3, P 2O 5, CaF 2 đến sự hình thành pha tinh thể gốm
thủy tih hệ C a 0 -M g 0 -S i0 2. Tạp chí phân tich Hố, lý và sinh học, T-17, số 2/2012, tr
8- 1 2 .


2. Nghiêm Xuân Thung, N guyễn Trường Sơn, N ghiêm Mai Phương .Nghiên cứu
tổng hjp gốm thủy tinh diopsit Ca 0 .Mg 0 2 Si0 2 từ Talc (Thanh Sơn-Phú Thọ), Tạp chí
phân tch Hố, lý và sinh học, T-17 , số 3/2012, tr 73 - 77.
3. Nghiêm Xuân Thung, Phạm Thị Hà Thanh, Bùi Hoàng Hải, Vũ Thị Mai Anh,
Nghiéi cứu ảnh hưởng của MgO đến tính chất cơ lý của gốm thủy tinh hệ CaO-M gOSĨ02,T.C H óa Học, 5B -50-2012,Tr 233-237.
4. Nghiêm Xuân Thung,Nguyễn Thu Hiền, Bùi Hoàng Hải, Nghiêm Mai Phương,
Lươnỉ Viết Cường, N ghiên cứu tổng hợp chất màu gốm trên cơ sở tinh thể monticellit
tronghệ M g 0 -C a 0 -S i0 2 từ khóang talc

+ l ế t quả ứ n g dụng:
* Xây d ự n g qui trìn h đ iều chế gốm th ủ y tin h q u i m ơ p h ị n g thí nghiệm .
* 0,5 k g g ố m th u ỷ tin h , ứ n g d ụng làm m en p h ủ ceram ic v à m ỹ n g h ệ tran g sức

+ -Cết quả đào tạo:
* 4 thạc sĩ, 3 cử n h â n v à 3 sinh viên n g h iên cứ u k h o a học.

Dẫ ỉào tạo được 3 thạc sỹ và 1 đang thực hiện thuộc nội dung của đề tài
. V ũ T h ị M ai A nh: N g h iê n cứu tổng hợp g ố m a k erm an it 2 C a 0 M g 0 2 S i 0 2 và

ản h h ư ở n g c ủ a o x y t T ĨƠ 2 , Z r 0 2 đ ến cấu trtu cs v à tín h ch ất củ a gốm . Đ ã b ảo
vệ th à n h cô n g th á n g 12 n ăm 2011.
I. N g u y ễ n T h u H iền : N g h iê n cứ u tổ n g hợp gốm m o n ticellite C aO M g O S iƠ 2
v à ản h h ư ở n g c ủ a o x y t F e 2 0

3

, C Ĩ 2 Ơ 3 đến cấu trú c v à tín h chất của gốm . Đ ã

b ảo vệ th à n h c ô n g th án g 1 2 năm 2 0 1 1 .
3. L ư ơ n g V iết C ư ờ n g : N g h iên cứu tổ n g hợ p v ật liệu gốm th ủ y tin h hệ

C aO -

M g 0-Si 02 từ talc Phú Thọ và ảnh hưởng của B2O3, AI2O3 kích thước nano
đ ến cấu trú c v à tín h ch ất c ủ a vật liệu. Đ ã bảo vệ th àn h cô n g th á n g 12 n ăm
2012.
4. T rần T hị T h ảo : N g h iê n cứ u tổng hợ p g ố m d io p ssit C a 0 M g 0 2 S i 0 2 v à ảnh
h ư ở n g củ a Z r 0 2, C r2Ơ 3 đ ến cấu trúc và tín h ch ất củ a v ậ t liệu. Đ an g th ự c
h iện sẽ b ảo vệ v ào th á n g 12 năm 2013.


+ K in h phí đ ã đ ư ợ c cấp: 170.000.000d (M ột trăm bảy m ươi triệu đồng)
+ K in h phí đ ã chi tiêu: 170.000.000đ (M ột trăm bảy m ươi triệu đồng) đã
q u y ết tốn xong.

KHOA QUẢN LÝ

CHỦ TRÌ ĐẺ TÀI

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

/

(4ỈẠIHỌC GDOC GIA HÀ NỘỉ ị

JRlKMfMilttKKHflftMOC TƯNHÌN Ị

.1

ÍHỐHOA HỌC ị
PG S.T S. Nghiêm X uân Thung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN


Đ Ạ I H Ọ C Q U Ó C G IA H À N Ộ I
T R Ư Ờ N G Đ Ạ• I H Ọ• C K H O A H Ọ• C T ự• N H IÊ N
*********

BÁO CÁO TỎNG KÉT ĐÈ TÀI KHCN
T Ê N Đ Ê T À I:
V G H IÊ N C Ứ U T Ổ N G H Ợ P V Ậ T L IỆ U G Ố M T H Ủ Y T IN H H Ệ
Bậ : b a M g 0 - C a 0 - S i 0 2 T Ừ N G Ứ Ồ N K H O Á N G T ự N H IÊ N T A L C
V À D O L O M IT

M Ã SỐ : Q G .1 1 .1 0

CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: PGS.TS. Nghiêm Xuân Thung
CÁC CÁN B ộ THAM GIA: Ths. Nguyễn Đức Thọ
Ths. Hoàng Thị Hương Huế
Ths. Phạm Thị Hà Thanh
Cử nhân: Bùi Hoàng Hải

H À N Ờa___________
I - 2013
________
2


Mục lục
Trang
M ở đầu ................................................................................................................

1

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN

2

...................................................................

1.1. Giới thiệu chung về gốm thuỷ tinh............................................................................ 2
1.1.1. Gốm thuỷ tinh........................................................................................................... 2
1.1.1.1. Tính chất của thuỷ tinh......................................................................................2
1.1.1.2. ứ n g dụng của gốm thuỷ tin h .................................. ............................................3
1.1.2. Quá trình kết tinh của thuỷ tinh............................ .............................................. 3
1.1.2.1. Quá trình tự kết tinh..............................................................................................4

1.1.2.2. Quá trình kết tinh định hướng..............................................................................6
1.1.3. Các phương pháp điều chế gốm thuỷ tinh............................................................. 7
1.1.3.1. Phương pháp thông thường..................................................................................7
1.1.3.2. Phương pháp cải tiến (một giai đoạn)................................................ ................ 7
1.1.3.3. Phương pháp petrurgic................................................................................. ...... 8
1.1.3.4. Phương pháp bột.................................................................................................... 8
1.2. Giới thiệu chung về hệ bậc ba: CaO - MgO - S i0 2....;.......................................9
1.2.1. Khái quát về các ôxit trong hệ:............................................................................... 9
1.2.1 . 1 . Silic điôxit (S i02).................................................................................................. 9
1.2.1.2. Canxi oxit (CaO).................................................................................................. 11
1.2.1.3. Magie oxit (MgO)................................................................................................ 11
1.2.2. Giới thiệu về Talc....................................................................................................12
1.2.3. Giới thiệu về đolomit.............................................................................................. 17
6


.2.4. Khái quát về hệ gốm thuỷ tinh CaO - MgO - S 1O 2 ...........................................18
.2.4.1. Vật liệu gốm- gốm thuỷ tinh............................................................................. 18
.2.4.2. Tính chất vật liệu gốm- gốm thuỷtinh.............................................................19
.2.4.3. ứ n g dụng vật liệu gốm-gốm thuỷ tinh........... , .........................................

21

.3. G iớ i th i ệ u v ề các p h ả n ứ n g g iữ a các p h a r ắ n ..................................................................... 23

.3.1. Các phản ứng giữa các pha rắn............................................................................ 23
.3.2. Các yếu tổ ảnh hicởng đến tốc độ phản ứng giữa các pha rắn.........................26
:HƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM- VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u .........29
!. 1. Mục tiêu và nội dung của đề tài............................................................................... 29
ỉ. 1.1. Mục tiêu của đề t à i ............................................................................................... 29

ì. 1.2. Các nội dung nghiên cứu của đề tà i .....................................................................29
1.2. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất.................................................................................... 29
2.2.1 Hoá chất......................................................................:..............................................29
2.2.2. Các dụng cụ................... .......................................................................................... 30
2. 3. Thực nghiệm...............................................................................................................30
2.3.1. Nghiên cứu thành phần hóa của nguyên liệu đầu............................................... 30
2.3.1.1 Phân tích thành phần khống talc.......................................................................30
2.3.1.2. Khảo sát sự phân hủy nhiệt của talc..................................................................31
2.3.1.3. Phân tích thành phần khoáng đolomit................................................................31
2.3.1.4. Khảo sát sự phân hủy nhiệt của đolomit................. ......................................... 31
2.3.2. Chuẩn bị hỗn hợp mẫu từ nguyên liệu đầu là talc và đolomit........................... 31
2.3.3. Cách tiến hành...........................................................................................................33
2.3.4. Phân tích nhiệt mẫu nghiên cứu.............................................................................. 33
2.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành........................33
gốm thuỷ tinh
7


23.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành................................. 34
;ốm thủy tinh bằng phương pháp XRD.
23.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến cấu trúc tinh th ể ................................... 34
pm thủy tinh
13.5.3. Khảo sát ảnh hường của nhiệt độ đến các tính c h ấ t.............................................34
(ơ lý của vật liệu
'.3.5.3.1. Hệ số giãn nở nhiệt................................................................................................35
;.3.5.3.2. Cường độ................................................................................................................ 35
1.3.5.3.3. Độ rỗng................................................................................................................ 36
'..3.5.3.4. Xác định khối lượng riêng bằng phương pháp Acsimet................................... 36
1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của Na20 , B 20 3, P2O5, CaF 2 đến s ự ............... ................... 37
lình thành cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm thuỷ tinh

!.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của MgO đến sự hình thành tinh thể,................................... 38
ính chất của gốm thuỷ tinh hệ bậc 3: CaO - MgO - S 1O2
2.5.. 1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MgO đến sự.............................................. 38
hình thành tinh thể bằng phương pháp XRD
2.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của MgO đến sự hình thành........................................... 39
tinh thể diopside bằng phương pháp SEM.
2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng MgO đến các tính chất của vật liệu........39
2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của AI2O 3, B2O3 Fe20 3 Cr20 3 đến sự..................................39
hình thành tinh thể, tính chất gốm thuỷ tinh hệ bậc 3: CaO - MgO - S 1O2
2.6.. 1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng AI2O3, B2O3 , Fe 20 3j Cr20 3 ................... 39
đến sự hình thành tinh thể bằng phương pháp XRD
2.6.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của AI2O3, B2O3, Fe 203 Cr2Ơ 3 đến s ự .......................... 40
hình thành tinh thể diopside bằng phương pháp SEM.

8


2.).3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng AI2O 3, B2O3 Fe2C>3, Cr20 3 đến............

40

ac tính chất của vật liệu
CĨƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................41
31. Ket quả nghiên cứu nguyên liệu:.............................................................. ................ 41
31.1 Kết quả phân tích nguyên liệu talc và đolomit.......................................................41
31.1.1 Kết quả phân tích khống talc....................................:..................................
31.1.2. Nghiên cứu khống dolomit.

41

.....................................................................43

31.2. Ket quả phân tích nhiệt của mẫu Mo:..................................................................46
31.5. Ket quả phân tích nhiễu xạ tia X cùa

mẫu Mo và Ao :................................... 47

32. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành gốm thuỷ tinh.............49
lệ CaO - MgO - S1O2
32.1. Ket quả phân tích nhiễu xạ tia X ...........................................................................49
32.2. Kết quả ảnh SEM...............................................................................................„...49
32.3. Ảnh hường của nhiệt độ nungđến tính nhất của vật liệu................................. 50
32.3. Khảo sát quá trình ủ của gốm thủy..................................................................51
33. Ảnh hưởng của Na 20 , B 2O3, P 2O 5, CaF 2 đến sự hình thành cấu trúc.................. 58
'à tính chất của vật liệu gốm thuỷ tinh
23.1. Ket quả nghiên cứu nhiễu xạ tia X .......................................................................58
'3.2. Kết quả ảnh SEM....................................................................................................62
'.4. Ảnh hưởng của hàm lượng MgO đến sự hình thành cấu trúc v à ........................63
tnh chất của vật liệu gốm thuỷ tinh
.4.1. Kết quả phân tích XRD.......................................................................................63
'..4.2 Kết quả ảnh SEM............................................................ ..................... ............... 64
.4.3. Một số tính chất cơ lí của mẫu sản phẩm......................................................... 65
.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tạo pha tinh thể.......................66


3 .'.5. Ảnh hưởng hàm lượng khoáng talc đến quá trình tạo pha tinh th ể ................66
3 .'.6 . Tính chất của vật liệu gốm thủy tinh................................................................. 68

31. Ảnh hưởng cùa hàm lượng AI2O3, B2O3 Fe2Ơ3 Cr2Ơ3 đến sự...........................70
hih thành cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm thuỷ tinh

31.1. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu M4 (talc, MgO, CaCƠ 3, Cr20 3) ..................70
V M 9 (talc, MgO, C aC 03,
3k 2. Ảnh hưởng của hàm lượng Q 2O3 và Fe2C>3 đến sự hình th àn h ........í........... 72
tih thể và tính chất của gốm thủy tinh
3ị. 2.1. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X ................................................................76
31.3 . Kết quả ảnh S E M ...............................................................................................80
31.4. Ảnh hưởng của AI2O3, B2O3 Fe20 3, Cr20 3 đến tính chất của.........................82
pm thủy tinh
35. Qui trình điều chế gốm thủy tin h ..........................................................................85
36. Kết luận..................................................................................................................... 86
lũ liệu tham khảo............................................................................ ............................. 87

10


MỎ ĐẦU
Gôm sứ và thuỷ tinh là những vật liệu rất gần gũi với cuộc sống của con người.
Chúng được con người sử dụng và phát triển rất sớm. Ngày nay cùng với sự phát triển
cùa khoa học kỹ thuật đã xuất hiện nhiều loại vật liệu mới với nhiều tính chất ưu việt,
lơi trội nhưng gốm sứ và thuỷ tinh vẫn là những loại vật liệu không thể thiếu, hơn nữa
Igày càng được phát triển và ứng dụng rộng rãi. Trong vài thập niên trở lại đây, người ta
lãt đầu nghiên cứu một loại vật liệu mới bắt nguồn từ thuỷ tinh nhưng có cấu trúc tinh
tiê. Đây là một vật liệu khá mới và đang trở thành đề tài được rất nhiều nhà khoa học
tên thế giới và trong nước quan tâm.
Gốm thuỷ tinh là những vật liệu đa tinh thể có cấu trúc vi mơ mà được tạo thành bởi
Í Ị kết tinh kiểm sốt'của thuỷ tinh. Nó là những vật liệu đa tinh thể có hạt nhỏ được tạo
tiành khi thuỷ tinh với thành phần thích hợp được xừ lý nhiệt và trải qua sự kết tinh
liêm sốt để có năng lượng thấp hơn. Thơng thường, gốm thuỷ tinh khơng phải là tinh
tie hồn tồn tiêu biểu cấu trúc là 50% đến 95% tinh thể với phần còn lại là thuỷ tinh.
Ilột hoặc nhiều pha tinh thể có thể được hình thành trong khi xử lý nhiệt. Những tính

óất cơ học của gốm th tinh là cao hon của thuỷ tinh ban đầu. Ngoài ra, gốm thuỷ tinh
ỏ n thể hiện các tính chất khác biệt có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
ihau.
Gốm thủy tinh hệ CaO - MgO - S1O2 có những tính chất cơ học, hố học nỗi trội như
ức bên, chịu mài mịn, hệ số giản nở nhiệt thấp, có những đặc điểm về mặt thẩm mĩ vì
tiê có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp tổng
lợp hệ gốm thuỷ tinh bậc 3: C a0-M g0-S i0 2 như là: phương pháp taiyền thống, phương
{háp Sol-gel, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp khuếch tán pha rắn vào pha
bng... Trong đó, phương pháp gốm truyền thống có nhiều ưu điểm về cách trộn phối
lệu ban đầu dẫn đến sự đồng nhất cao về sản phẩm. Khơng những thế xu thế hiện nay
Ìgười ta đi tơng hợp gốm thuỷ tinh từ các khống chất có sẵn trong tự nhiên: Talc, đá
’ơi, thạch anh, quazt, ... để thu được gốm thuỷ tinh giá rẻ mà vẫn giữ được những tính
(hất quan trọng.
Với mục đích sử dụng nguồn ngun liệu khống sản sẵn có ở Việt Nam để sản xuất
ác vật liệu gốm phục vụ cho sự phát triển kinh tế đất nước, chúng tôi chọn đề tài:

" Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốm thuỷ tinh hệ bậc ba C a0-M g0-.S i02 từ nguồn

thoảng tựnhiên talc và dolomỉt. "


CHƯONG 1: TỖNG QUAN
1.1. Giói thiệu chung về gốm thuỷ tinh

1.1.1. Gốm íhuỷ tinh
Thuỷ tinh có xu hướng đạt đến trạng thái thấp hơn về mặt năng lượng khi phải chịu
một q trình nhiệt luyện nào đó. Sự hố mờ trong quá trình sản xuất thuỷ tinh là một
khuyết điểm. Tuy nhiên tính chất này có thể được sử dụng để sản xuất một loại vật liệu
mới là gốm thuỷ tinh.
Gốm thuỷ tinh là những vật liệu đa tinh thể được tạo thành khi những thành phần thuỷ

tinh thích hợp được nhiệt luyện và điều chỉnh quá trình kết tinh. Trong gốm thuỷ tinh
thường tồn tại 50% - 95% thể tích là tinh thể cịn lại là pha thuỷ tinh còn dư
[1,6,9,13.21,23,25,29,32], Một hoặc nhiều hơn những pha tinh thể có thể tạo thành trong
q trình nhiệt luyện và thành phần của chúng khác với thuỷ tinh cho trước và do đó
thành phần của thuỷ tinh cịn dư cũng khác trước.
ỉ. 1.1.1. Tính chất của gốm thuỷ tỉnh 1 6,9,26 ]
Gốm thuỷ tinh có những tính chất quan trọng như:
- Độ bền cao đối với các lực va đập và lực biến dạng, nên ống thuỷ tinh thường có độ
bền gãy là: 210 - 270 kg/cm 2 thì vật liệu gốm thuỷ tinh có kích thước tương đương có độ
bền gãy là 2800 - 4200 kg/cm2. Gốm thuỷ tinh cũng có độ chịu mài mịn cao hơn nhiều
so với thuỷ tinh thường.
- Có thể điều ch ỉn h thành phần hoá học của gốm thuỷ tinh một cách dễ dàng để thay
đôi hệ số giãn nở nhiệt theo mong muốn từ giá trị thấp nhất (gần bằng không) đến cao
nhất ( 2.10° K '1). Do đó có khả năng chọn hệ số giãn nờ nhiệt của vật liệu gốm thuỷ tinh
cũng như của vật liệu kim loại. Điều này quan trọng khi chế tạo các khớp nối kín của
kim loại với linh kiện bằng gốm thuỷ tinh. Các mẫu gốm thuỷ tinh có hệ số giãn nở nhiệt
bé hoặc âm rất bền đối với xung nhiệt.
- Vật liệu gốm thuỷ tinh bền nhiệt hơn vật liệu thuỷ tinh có cùng thành phần.
- Vật liệu gốm thuỷ tinh có đặc tính cách nhiệt tốt, đặc biệt khi thành phần không
chứa kiềm.


- Tính chất quang của vật liệu gốm thuỷ tinh phụ thuộc vào pha tinh thể có trong đó,
nó có thể trong suốt hoặc không trong suốt đối với ánh sáng tuỳ thuộc vào kích thước
ti nil thể.
- Khác với vật liệu gốm sản xuất theo phương pháp nén ép thơng thường gốm thuỷ
tinh có độ rồng bằng khơng.

. . . . ửng dụng củagốmthuỷ tinh

1 1 1 2

Gốm thuỷ tinh vẫn bền khi giảm nhiệt độ một cách đột ngột nên được sử dụng để sản
xuất các bộ phận để xử lý nhiệt độ cao của vật liệu, ví dụ như các vị lị có sợi đốt ở bên
trong.
Độ chống mài mòn của gốm thuỷ tinh cao hơn nhiều lần so với kim loại nên vật liệu
gốm thuỷ tinh được sử dụng để làm các bộ phận chịu lực hoặc để phủ lên kim loại làm
các khớp nối kin của kim loại và gốm.
Vật liệu gốm thuỷ tinh có độ bền nhiệt cao, đặc biệt là đối với các xung nhiệt nên
được sử dụng để làm lớp vỏ bảo vệ đầu mũi tên lửa,....'
Ngồi ra với chi phí sản xuất thấp và kỹ thuật đơn giản gốm thuỷ tinh cũng có thể sử
dụng để sản xuất các đồ dân dụng chất lượng cao như nồi nấu, mặt bếp từ.

1.1.2. Q trình kết tinh của íhuỷ tinh
Sự kết tinh hay hoá mờ của thuỷ tinh để tạo thành gốm thuỷ tinh là một sự biến đổi
hỗn tạp và gồm hai giai đoạn: giai đoạn tạo mầm và giai đoạn mầm phát triển thành tinh
thế. Trong giai đoạn tạo mầm nhỏ, thể tích ổn định của pha sản phẩm (tinh thể) được tạo
thành, thường tại các vị trí ưu tiên trong thuỷ tinh ban đầu. Những vị trí được ưu tiên là
các mặt tiếp xúc bên trong thuỷ tinh ban đầu hoặc bề mặt tự.do. Sau cùng là thường
không mong muốn như kết quả vi cấu trúc gốm thuỷ tinh thựờng chứa những tinh thể
định hựớng lớn là có hại đến các tính chất cơ học.
Tuy nhiên, trong một ít lĩnh vực một cấu trúc định hướng là có Ịợi, ví dụ cho các thiết
bị hoả điện và áp điện, và có thể gia cơng gốm. thuỷ tinh trên máy. Trong đa số trường
hợp sự tạo mầm bên trong, cùng biết có sự tạo mầm lớn, được yêu cầu và thành phần

3


thuỷ tinh ban đầu được chọn để chứa dạng tăng cường cho dạng này của sự tạo mầm.
Các dạng này có quan hệ với các chất tạo mầm và có thể là kim loại (vd: Au, Ag, Pt, và

Pd) hoặc phi kim loại (Vd: T i0 2, P 2O5 và những muối Florua). Tốc độ của sự tạo mầm
phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ. Một khi mầm đã được hình thành ổn định thì sự phát
triển tinh thể bắt đầu. Sự phát triển kéo theo sự chuyển động của các nguyên từ các phân
tử từ thuỷ tinh, ngang qua bề mặt tinh thể thuỷ tinh và vào trong tinh thể. Việc điều kiển
quá trình này là do sự khác nhau trong thể tích hoặc năng lượng hố học tự do AGVgiữa
thuỷ tinh và trạng thái tinh thể.
Một quá trình kết tinh thơng thường gồm hai giai đoạn:
• Giai đoạn tạo mầm
• Giai đoạn mầm phát triển thành tinh thể
Căn cứ vào cơ chế tạo mầm có thể chia làm hai loại kết tinh:
• Ket tinh tự phát hay tự kết tinh
• Ket tinh cưỡng bức hay kết tinh định hướng

1.1.2.1. Quá trình tự kết tinh [1, 7Ị
Qúa trình tự kết tinh xảy ra kèm theo hiệu ứng toả nhiệt do đó sau khi kết tinh hệ trở
nên bền vững hơn. Trong quá trình này mầm tinh thể được tạo thành do bản thân chuyển
đôi nội tại của hệ tạo thuỷ tinh từ trạng thái ít ổn định nhiệt động trạng thái ổn định horn.
Khả năng kết tinh được xác định, đánh giá, và khảo sát thông qua hai dữ liệu tốc độ
tạo mầm (Vtm) và tốc độ phát triển tinh thể (vft) ứng với hai giai đoạn tạo mầm và phát
triển mầm.
Với một hệ cho trước, khi làm lạnh nếu ta xét đến khả năng kết tinh nghĩa là xét đến
tốc độ tạo mầm và tốc độ phát triển tinh thể của nó ta sẽ thấy có 5 trường hợp có thể xảy
ra như:

4


V
V

V, ' ,

\

Trường hợp 1: Cực đại tạo mầm nằm
ờ nhiệt độ cao ibfcni cực đại phát triển
tinh thể. Khi làm lạnh hệ này sẽ thường
bị kết tinh đủ tốc độ làm lạnh lớn bao
nhiêu cũng vậy.

“

(IU

\

'

V , ,

v „

^

Trường hợp 2: Ngược lại, l u ô n c h o
thuỷ tinh vi tinh thể trong vùng nhiệt độ
có khả nặng tạo mầm thì tốc độ phát
triển tinh thể đằ ~ 0. Trong thực tế hay
gặp hai vùng nhiệt độ tạo mầm và phát
triển tinh thể phủ màu (trường hợp

\

im

3,4,5).
v »

\

Trường hợp 3: Khi làm lạnh chậm sẽ
có các tinh thể nhỏ mịn. Neu làm lạnh
nhanh trong vùng nhiệt độ tạo mầm
không đủ mầm nên xuất hiện trong thuỷ

Vn
v ,„
/

NN

tinh một ít tinh thể riêng biệt.

Trường hợp 4: Khi làm lạnh nhanh hệ sẽ tạo thuỷ tinh. Vì khả năng tạo mầm xảy ra
khi Vft đã quá bé. Neu làm lạnh chậm thì trong thuỷ tinh sẽ có một lượng nhỏ tinh thể.
Trường họp 5: Khi làm lạnh nhanh sẽ tạo các tinh thể thô. Nếu làm lạnh chậm lượng
mầm xuất hiện đáng kể chịu v ft bé, không đủ thời gian và vật chất để phát triển nên cho
các tinh thể nhỏ mịn.
Ngồi ra, q trình ngược lại - q trình đốt nóng thuỷ tinh và sự kết tinh cũng rất
quan trọng. Khi đốt nóng (chiều ngược lại với làm lạnh) nếu giữ hệ lâu ở nhiệt độ tạo

mầm cực đại sẽ xuất hiện một lượng mầm đáng kể mà khi đốt nóng tiếp lên nhiệt độ có
vận tốc phát triển cực đại sẽ cho nhiều tinh thể nhỏ mịn. Ngược lại nếu đốt nóng qua
vùng nhiệt độ tạo mầm nhanh sẽ xuất hiện các tinh thể nhỏ.

5


1.1.2.2. Quá trình kết tinh định hưởng

Khi quá trình tự kết tinh xảy ra thường sẽ thu được sản phẩm gom thuỷ tinh cỏ những
tính chất khơng mong muốn do các ti nil thể hình thành định hướng tự do, do đó hầu hết
các tính chất của thuỷ tinh đều giảm.
Để tiến hành làm đục mờ thuỷ tinh trong điều kiện có kiểm tra cần phải tạo một nồng
độ mầm tinh thể cao ( 1 0 12 - ÌO13 mầm/cm3) và phân bố thật đồng đều trong toàn bộ khối
mẫu. Điều quan trọng là loại bỏ sự kết tinh của một số mầm trên bề mặt. Ta có thể tạo
mầm tinh thể bằng một số phương pháp như sau [2,7,18]:
Chuẩn bị một dung dịch keo của các kim loại như Cu, Ag, Au, Pt đưa vào khối nóng
chảy. Các phân tử keo đó khơng hồ tan hồn tồn do đó. có thể dùng làm tâm kết tinh
khi tơi thuỷ tinh ở nhiệt độ thấp.
Thêm các cấu tử như T i0 2, P2O5, ZrC>2 vào phối liệu ban đầu để nấu thuỷ tinh. Ở nhiệt
độ cao các ơxit này hồ tan vào khối chất nóng chảy, nhưng ở nhiệt độ thấp khi tơi thì
lắng kết thành kết tủa biến thành tâm kết tinh.
Tạo mầm đồng thể bằng cách tôi ở nhiệt độ gần nhiệt độ hố thuỷ tinh. Lúc đó, sẽ
phát sinh ra mầm tinh thể trong toàn khối thuỷ tinh.
Hai phương pháp đầu là sự thực hiện tạo mầm dị thể, chỉ đạt kết quả tốt khi đảm bảo
hai yếu tố:
+ Sức căng giữa pha mầm và pha kết tinh phải rất bé.
+ Cấu trúc tinh thể của pha mầm và của pha kết tinh phải tương tự nhau, đặc biệt là
giá trị khoảng cách giữa các mặt d với các chỉ số hkl bé cùa hai pha đó gần giống nhau.
Trong trường họp này có thể phát triển tinh thể theo kiểu epitaxit nếu kích thước của các

tế bào tinh thể mầm và của tinh thể kết tinh khác nhau dưới 15%.
Sau giai đoạn tạo mầm ở nhiệt độ gần nhiệt độ hoá thuỷ tinh khi mà độ nhớt của hệ
khác cao còn tốc độ lớn của tinh thể thì bé thì phải đun nóng thuỷ tinh lên nhiệt độ cao
hơn. Lúc này độ lớn của thuỷ tinh tăng lên trên bề mặt của mầm. Do nồng độ của mầm
rất cao nên tinh thể được phân bố đồng đều trong toàn bộ khối thuỷ tinh. Mỗi tinh thể
lớn lên với tốc độ chậm chạp và va chạm với mầm bên cạnh, làm cho kích thước của
tinh thể trong vật liệu có giá trị rất bé (10‘7 - 10'6m). Nhiệt độ phát triển tinh thể thường
cao hon nhiệt độ tạo mầm.
6


1.1.3. Cácphươngpháp điều chếgốmthuỷ tinh
1.1.3.1.Phương pháp thông thường
Phương pháp thông thường để điều chế gốm thủy tinh là tiến tới làm đục mờ thủy tinh
bằng hai giai đoạn nhiệt luyện (hình 1 . 1 )
T-. — N ucteaiicn tem perature
T - M axim um crystallisation tem perature
T.J
P e a t* o f C f y s to i

growth

Rote of nucJeation

/

L
R a t& s o f n u c le o t io n a n d Qrcv.vtn

T im e

(a)

(b)

Hình 1.1. Hai giai đoạn nhiệt luyện
+ Giai đoạn đầu tiên được thực hiện tại một nhiệt độ nhiệt luyện thấp mà ở đó tốc độ
tạo mầm cao (xung quanh TN). Ở đây hình thành một mật độ cao của mầm ở khắp bên
trong thuỷ tinh. Mật độ cao của mầm là rất quan trọng để kích thích hình thành một
lượng lớn thuỷ tinh nhỏ trong cấu trúc của gốm thuỷ tinh.
+ Giai đoạn thứ hai là giai đoạn nhiệt luyện ở nhiệt độ cao hơn, xung quanh nhiệt độ
To để mầm tinh thể lớn lên ở một tốc độ lớp lý.
Thủy tinh ngun liệu có thể được tạo thành hình trước khi nung kết, thơng thường
thuỷ tinh được tạo hình bằng các phương pháp như đúc và nặn hoặc những phương pháp
đặc biệt khác như ép. Sản phẩm thuỷ tinh và sự nhiệt luyện su đó tiêu tốn nhiều năng
lượng do đó thường tốn kém.

1.1.3.2. Phươngpháp cải tiến (một giai đoạn)
Do nhiệt độ tạo mầm và phát triển mầm thường cách xa nhau và do đó đường cong
tốc độ tạo mầm và phát triển mầm cách xa nhau (hình 1). Nếu có một vùng rộng chồng
lên nhau của chúng thì ta có thể thực hiện một giai đoạn nhiệt luyện nhiệt độ TNG như ở
hình 1 .2 .
7


R o le

I jf i:r > ĩi!O i

g ro w tn

T...J

R a te o f n u c ie a tio n

ễ ĩ

T im *

R o !•?■?■ o f n u c l ^ a t i o n on-1 g r o w t h

(b)

(a)

Hình 1.2. Một giai đoạn nhiệt luyện
Đường cong tốc độ, đặc biệt là đường cong tạo mầm nhạy cảm với thành phần và do
đó bằng cách tối ưu hoá thành phần trong một vài trường hợp có thể nhận được sự xen
phủ cần thiết.

1.1.3.3. Phươngpháppetrurgic
Phương pháp này dùng để sản xuất một vài loại gốm thuỷ tinh bằng cách điều chỉnh
(thường rất chậm) quá trình làm lạnh của thuỷ tinh nguyên liệu từ trạng thái nóng chảy
khơng qua giai đoạn lưu giữ ở nhiệt độ trung gian. Với phương pháp này, cả sự hình
thành mầm và phát triển tinh thể đều có thể giữ cùng một vị trí trong q trình làm lạnh.
Phương pháp petrurgic và phương pháp truyền thống cải tạo (một giai đoạn) đều tiết
kiệm hơn phương pháp truyền thống về mặt năng lượng.

1.1.3.4. Phươngpháp bột
Việc tạo hình bằng cách ép nguội bột sau đó nhiệt luyện ở nhiệt độ cao thiêu kêt khối

chắc đạt là một con đường thông thường để sản xuất gốm sứ và cũng được sử dụng cho
những sản phẩm gốm thuỷ tinh. Phương pháp này có những giới hạn trong kích thước và
hình dạng của các chi tiết sản xuất, thêm vào đó là chi phí cho việc sản xuất, phương
pháp này chỉ được sử dụng khi xác định được một lợi ích chắc chắn. Trong đa số trường
hợp chỉ có một chút lợi thế trong việc ép khối và nung kết bột bời vì sản phẩm gốm thuỷ
tinh đòi hỏi một nhiệt độ nung kết cao nhưng tính chất của thành phẩm cũng khơng khác
đáng kể so với gốm thuỷ tinh làm từ các con đường khác.

8


Thường người ta sử dụng bột thuỷ tinh nguyên liệu, để kết khối theo cơ chế dòng nhớt
ở một nhiệt độ thấp hom. Quan trọng là phải tính đến tốc độ nung kết tinh quá nhanh, kết
quả là mức độ kết tinh cao sẽ ngăn cản sự nung kết ờ nhiệt độ thấp và do đó dẫn đến một
lượng xốp không mong muốn. Mặt khác, nếu sự nung kết xảy ra hồn tồn trước khi kết
tinh thì thành phẩm khơng hứa hẹn có gì khác biệt có thể sản xuất được gốm thuỷ tinh
chăc đặc bằng một quá trình kết tụ mà trong đó cả sự kết đặc và kết tinh xảy ra đồng
thời ờ cùng nhiệt độ. Việc tối ưu hố thành phần và nhiệt độ nung kết có thể dẫn tới
những vi cấu trúc khác và thậm chí có cả những tính chất khác nhau của sản phẩm. Việc
sử dụng áp suất hỗ trợ cũng có tác dụng như của nhiệt.độ, phương pháp này cho những
sản phẩm có độ chắc đặc gần như hoàn toàn, tuy nhiên giá thành đắt và kỹ thuật phức
tạp.
Có thể mơ tả phương pháp bột theo dạng sơ đồ sau:

H ình 1.3. Phương pháp bột sản xuất gốm thủy tinh

1.2. Giới thiệu chung về hệ bậc ba: CaO - MgO - SÌO 2
1.2.1. Khái qt về các ơxit trong hệ:

1.2.1.1. Silic điơxit (SìOị)

Phân tử gam: 60.08 g/mol
Tỷ trọng: 2.2g/cm 3
Điểm nóng chảy: 1650°c (± 75°C)

9


Điểm sôi: 2230°c
Đ ộ tan tro n g n ư ớ c : 0 .0 1 2 g /m o l

Ở điều kiện thường, silic đioxit thường tồn tại ở các dạng thù hình là: thạch anh,
tridimit và cristobatlit. Mỗi một dạng thù hình này lại có hai dạng: dạng a bền ở nhiệt độ
thấp và dạng (3 bền ở nhiệt độ cao.
S ơ đ ồ b iến đổi d ạ n g tinh thể c ủ a silic đioxit:

Tridimit 7

t ị 117°c
thạch anh (3

tridimit (3

t ị 573°c
thach anh a

critobalit p

u 163°c

T ị 253°c

------ ► tridimit a ------ ► critobalit a
1470°c

870°c

f

------------------------ -------------------------------------

Trong thực tế, nhiệt độ chuyển hoá các dạng thù hình của silic đioxit cịn phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như sự có mặt của các chất khống hố, chế độ nâng nhiệt áp suất.
Tất cả các dạng tinh thể này đều bao gồm các nhóm tứ diện [S 1O 4]2' nối với nhau qua
nguyên tử oxi chung. Trong tứ diện [S 1O4]4’ nguyên tử Si nằm ở tâm tứ diện, liên kết
cộng hoá trị với bốn nguyên tử oxi nằm ở đỉnh của tứ diện.
v ề mặt hoá học S 1O2 rất trơ, nó khơng tác dụng với oxi, clo, brom và các axit kể cả
khi đun nóng. Nó chỉ tác dụng với flo và HF ở điều kiện thường, S i0 2 tan trong kiềm
hay cacbonat kim loại kiềm nóng chảy.
S i0 2 + 2NaOH -> Na 2S i0 3 + H20
S 1O2 + Na 2C 0 3 —> Na?Si03 + CO2

10


1.2.1.2. Canxì oxit (CaO)
Phân tử gam: 56.08 g/mol
Tỷ trọng: 3.35g/cm 3
Điểm nóng chảy: 2572°c
Điểm sơi: 2850°c
Độ tan trong nước: Có phản với nước.

Canxi ôxit là chất rắn màu trắng, dạng tinh thể lập phường tâm mặt. v ề mặt hoá học
canxi oxit là một oxit bazo có thể bị kim loại kiềm, nhôm, silic khử về kim loại. Canxi
oxit chủ yếu được điều chế từ canxi cacbonat (CaCƠ 3) bằng cách phân huý nhiệt ở
khoảng 900°c.
C aC 0 3 -» CaO + C 0 2

1.2.1.3. Magie oxỉt (MgO)
Phân tử gam: 40.30g/mol
Tỷ trọng: 1.5g/cm 3
Điểm nóng chảy: 2852°c
Điểm sơi: 3600°c
Cũng giống như canxi oxit, magie oxit là chất bột màu trắng .dạng bột tan ít và tan rất
chậm trong nước. Magie oxit có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt được tạo thành khi
nung Mg(OH )2 ở 400°c - 500°c, nung M gC 0 3 ở 600 - 750°c.
M g ( O H )2 - » M g O + H 20

M g C 0 3 -» MgO + C 0 2

11


1.2.2. Giới thiệu về Talc

Bột talc là một loại khoáng chất có sẵn trong tự nhiên, cơng thức hố học
Mg 3Si40 16(0 H )2 với tỷ lệ MgO= 31,9%, S i0 2 = 63,4%, và nước là 4,7% với tên gọi là
hydrous magnesium silicat.Khống talc có cấu trúc tinh thể dạng ở dạng cấu trúc dạng
lớp, được tạo thành từ lớp bát diện MgƠ 6 nằm kẹp giữa 2 lớp tứ diện S i0 2. nên talc rât
mềm , có màu trắng sáng bóng, có độ sạch cao, khối lượng riêng khoảng 2,5 - 2,8 g/cm3.
Vì vậy khống talc có nhiều ứng dụng, trong đó khống talc có thể đuợc sử dụng làm
nguyên liệu điều chế gốm ốp lát, gốm vệ sinh, gốm kỹ thuật, gơm chịu lửa...Vì thê

lượng talc được các nước trên thế giới khai thác hàng năm tăng lên ví dụ: nãm 2003 là
27,3 triệu tấn nhưng dến năm 2007 đã lên 57,5 triệu tấn. [3,16 ]

1.2.2.1. Nguồn gốc hình thành
Talc là một khống vật được hình thành từ q trình biến chất các khống vật magie
như pyroxen, amphiboli, olivin có mặt của nước và cacbon đioxit [4,16]. Quá trình này
tạo ra các đá tương ứng gọi là Talc cacbonat.
Talc ban đầu được hình thành bời sự hydrat và cacbonat hoá serpentin, theo chuỗi
phản ứng sau:
Serpentin + cacbon đioxit —» Talc + manhezite + nước
2Mg 3Si20 5(0H)4 + C 0 2 -> Mg 3Si4Oio(OH)2 + 3M gC0 3 + 3H20
Talc cũng được tạo thành từ magie chlorit và thạch anh có mặt trong đá phiến lục và
eclogit qua phản ứng biến chất.
Chlorite + thạch anh —» kyanite + Talc + H20
Trong phản ứng này, tỉ lệ talc và kyanite phụ thuộc vào hàm lượng nhôm trong đá
giàu nhơm. Q trình này xảy ra trong điêu kiện áp suât cao và nhiệt độ thâp thường tạo
ra phengite, granate, glaugophan trong tướng phiến lục. Các đá có màu trắng, dễ vỡ vụn
và dạng sợi được gọi là phiến đá trắng.

12