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

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.

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.