Advertisement

Clays and Clay Minerals

, Volume 26, Issue 6, pp 384–396 | Cite as

Effects of Micro-Sized Mixtures of Kaolin Minerals on Properties of Kaolinites

  • W. D. Keller
  • R. P. Haenni
Article

Abstract

“Kaolinites” from classic, large deposits of kaolin are shown commonly in scanning electron micrographs to be mixtures, at least in part, in microdimensions, of kaolin-mineral polymorphs.

Artificial mixtures of selected kaolin polymorphs simulating the natural mixtures, also micrographed, show crystallinities intermediate between the crystallinities of the end members in X-ray powder diffractograms. Thus, apparent crystallinity interpreted from diffractograms of a kaolin specimen may be a product of kaolin-mineral mixture in microdimensions as well as from ordering in the crystals. Evaluation of the crystallinity of a kaolin from powder diffraction may be suspect if independent means, such as SEM, are not used to assess the monomineralic character of that kaolin specimen.

Analogous to the apparent crystallinity of a “kaolinite” being the product of a mixture, so may other widely ranging properties of “kaolinite” be products of kaolin-mineral mixtures in microdimensions. These properties include DTA, IR, chemical composition, free energies of formation, and industrial applications.

Specifications for a monomineralic, nearly ideal kaolinite are considered—the Keokuk geode variety possesses desired crystallographic and chemical properties.

Key Words

Crystallinity Halloysite Kaolin Kaolinite 

Абстракция

“Каолиниты” из классических, больших месторождений каолина, на микро-снимках, сделанных с помощью развертывающего электронного микроскопа, обычно выглядят как смеси, по крайней мере частично, в микро-размерах, каолин-минеральных полиморфных веществ.

Искусственные смеси выбранных каолиновых полиморфных веществ, моделирующих естественные смеси, на микроснимках также выявляют кристалличность, промежуточную между конечными членами на дифрактограммах, полученных порошковым методом рентгеноструктурного анализа. Таким образом кажущаяся кристалличность, определяемая по дифрактограмме образца каолина, может быть результатом каолин-минеральной смеси в микро-размерах, а также следствием упорядочения в кристаллах. Оценка кристалличности каолина по данным порошковой дифракции может быть сомнительной,если не использовать независимые средства, такие как РЕМ, чтобы оценить мономинеральный характер данного образца каолина. Аналогично кажущейся кристалличности “каолинита”, которая на самом деле является продуктом смеси, другие многочисленные свойства “каолинита” могут быть продуктами каолин-минеральных смесей в микро-размерах. Эти свойства включают ДТА, ИКС, химический состав, свободные энергии формирования и особенности промышленных применений.

Рассматриваются характерные особенности образца мономинерального, близкого к идеальному, каолинита-разновидности жеоды Кеокук, имеющей требуемые кристаллографические и химические свойства.

Zusammenfassung

Es kann gezeigt werden durch SEM Messungen, daß ‘Kaoliniten’ aus klasischen, großen Kaolinablagerungen im allgemeinen, wenigstens zum Teil in Mikrodimensionen aus Mischungen von Kaolinmineralpolymorphen bestehen. Künstliche Mischungen von ausgesuchten Kaolinpolymorphen, welche die natürlichen Mischungen simulierten, zeigten in SEM Kristallinitäten, welche zwischen den Kristallinitäten der Endmitglieder in Röntgenpulverdiagrammen liegen. Daher kann es sein, daß die scheinbare Kristallinität,die von Pulverdiagrammen eines Kaolins interpretiert wurden, ein Produkt einer Kaolinmineralmischung, sowohl von Mikrodimensionen wie auch von der Ordnung in den Kristallen her gesehen, ist. Auswertung der Kristallinitäten eines Kaolins durch Pulverdiagramme kann verdächtig sein, falls unabhängige Messungen wie SEM nicht benutzt werden, um den monomineralischen Charakter der Kaolinprobe zu bestimmen. In Analogie zu der scheinbaren Kristallinität eines Kaoliniten, das ein Produkt einer Mischung ist, kann es sein, daß andere weitreichende Eigenschaften von Kaolinit Produkte von Kaolinmineralmischungen sind. Diese Eigenschaften umfassen DTA,IR, chemische Zusammensetzung, Freie Energien der Formation und industrielle Anwendungen. Spezifizierung für eine Probe eines monomineralischen, fast idealen Kaoliniten werden berücksichtigt—die Keokuk-geodenart besitzt die gewünschten kristallographischen und chemischen Eigenschaften.

Résumé

Les “kaolinites” provenant de larges dépôts classiques de kaolin apparaissent souvent dans les micrographes électroniques comme des mélanges, du moins en partie, en micro-dimensions, de polymorphes du minerai kaolin. Des mélanges artificiels de polymorphes de kaolin séléctionnés simulant les mélanges naturels, également micrographiés, montrent des cri-stallinités intermédiaires entre les cristallinités des termes extrêmes des diffractogrammes aux rayons-X. Ainsi la cristallinité apparente interpretée des diffractogrammes d’un échantillon de kaolin peut être le produit d’un mélange de minerai de kaolin en micro-dimensions,de même que d’un rangement dans les cristaux. L’évaluation de la cristallinité d’un kaolin par diffraction poudrée peut être suspecte si une méthode indépendante, telle le microscope électronique, n’est pas utilisée pour assurer le caractère monominéral de cet échantillon de kaolin. De même que la cristallinité d’une “kaolinite” peut être le produit d’un mélange, d’autres propriétés très variées de la “kaolinite” peuvent être les produits de mélanges du minerai kaolin en micro-dimensions. Ces propriétés comprennent l’analyse thermique differentielle (D T A), I R, la composition chimique, les énergies libres de formation et les applications industrielles. Des spécifications pour un spécimen d’une kaolinite monominérale, quasi idéale, sont considérées —l’espèce de la géode Keokuk possède les propriétés cristallographiques et chimiques voulues.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. API Reference Clay Minerals (1949) Research Project 49, Reference clay localities, United States, 2, 103 pp.Google Scholar
  2. Brindley, G. W. (1961) Kaolin, serpentine, and kindred minerals. In The X-ray Identification and Crystal Structures of Clay Minerals (Edited by Brown, G.), pp. 51–131. Mineral. Soc, London.Google Scholar
  3. Brindley, G. W., de Souza Santos, P. and de Souza Santos, H. (1963) Mineralogical studies of kaolinite-halloysite clays: Part I, Identification problems: Am. Mineral. 48, 897–910. Part II: Am. Mineral. 49, 1543–1548.Google Scholar
  4. Brindley, G. W. and Robinson, K. (1946) Randomness in the structures of kaolinic clay minerals: Trans. Faraday Soc. 42B, 198–205.CrossRefGoogle Scholar
  5. Hayes, J. B. (1963) Kaolinite from Warsaw geodes, Keokuk region, Iowa: Iowa Acad. Sci. Proc. 70, 261–272.Google Scholar
  6. Hinckley, D.N. (1963) Variability in “crystallinity” values among the kaolin deposits of the coastal plain of Georgia and South Carolina: Clays & Clay Minerals, 11th Nat. Conf. pp. 229–235, Pergamon Press, Oxford.Google Scholar
  7. Keller, W. D. (1977a) Scan electron micrographs of kaolins collected from diverse environments of origin—IV. Georgia kaolin and kaolinizing source rocks: Clays & Clay Minerals 25, 311–346.CrossRefGoogle Scholar
  8. Keller, W. D. (1977b) Scan electron micrographs of kaolins collected from diverse environments of origin—V. Kaolins collected in Australia and Japan on field trips of the Sixth and Seventh Clay Conferences: Clays & Clay Minerals 25, 347–364.CrossRefGoogle Scholar
  9. Keller, W. D. and Hanson, R. F. (1968) Hydrothermal alteration of a rhyolite flow breccia near San Luis Potosí, Mexico, to refractory kaolin: Clays & Clay Minerals 16, 223–229.CrossRefGoogle Scholar
  10. Keller, W. D. and Hanson, R. F. (1969) Hydrothermal argillation of volcanic pipes in Mexico: Clays & Clay Minerals 17, 9–12.CrossRefGoogle Scholar
  11. Keller, W. D. and Hanson, R. F. (1975) Dissimilar fabrics by scan electron microscopy of sedimentary versus hydrothermal kaolins in Mexico: Clays & Clay Minerals 23, 201–204.CrossRefGoogle Scholar
  12. Keller, W. D., Pickett, E. E. and Reesman, A. L. (1966) Elevated dehydroxylation temperature of the Keokuk geode kaolinite—a possible reference mineral: Proc. Int. Clay Conf., Jerusalem 1, 75–85.Google Scholar
  13. Murray, H. H. and Lyons, S. C. (1956) Correlation of paper-coating quality with degree of crystal perfection of kaolinite: Proc. 4th Clay Conf., NAS-NRC Pub. 456, 31–40.Google Scholar
  14. Murray, H. H., Partridge, P. and Post, J. L. (1974) Residual kaolin formation on the Island of Belitung, Indonesia: Abstr. 23rd Annu. Clay Minerals Conf., p. 49.Google Scholar
  15. Nagasawa, K., Tsuzaki, Y., Takeshi, H. and Togashi, Y. (1976) Geology of the Seto, Shokozan, and Itaya Kaolin Deposits, A Guide to Field Investigations, 7th Symp. on Genesis of Kaolin: Mimeographed Field Guide distributed by H. Minato, 31 pp.Google Scholar
  16. Plancon, A. and Tchoubar, C. (1977) Determination of structural defects in phyllosilicates by X-ray powder diffraction—I. Principle of calculation of the diffraction phenomena—II. Nature and proportion of defects in natural kaolinites: Clays & Clay Minerals, 25, 430–450.CrossRefGoogle Scholar
  17. Reesman, A. L. (1966) A study of clay mineral dissolution: Ph.D. Thesis, University of Missouri-Columbia.Google Scholar
  18. Reesman, A. L. and Keller, W. D. (1968) Aqueous solubility studies of high-alumina and clay minerals: Am. Mineral. 53, 929–942.Google Scholar
  19. Van der Marel, H. W. and Beutelspacher, H. (1976) Atlas of infrared spectroscopy of clay minerals and their mixtures: Elsevier, Amsterdam, 396 pp.Google Scholar
  20. Weaver, C. E. and Pollard, L. D. (1973) The chemistry of clay minerals: Elsevier, Amsterdam, 213 pp.Google Scholar

Copyright information

© The Clay Minerals Society 1978

Authors and Affiliations

  • W. D. Keller
    • 1
  • R. P. Haenni
    • 1
  1. 1.University of MissouriColumbiaUSA

Personalised recommendations