CC BY
77
ISSN 2411-3336: e-ISSN 2541-9404
ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА
Journal of Mining Institute Сайт журнала: pmi.spmi.ru
Научная статья УДК 669.712.054:553.411
Получение муллита: фазовые трансформации каолинита, термодинамика процесса
О.Б.КОТОВА1, В.А.УСТЮГОВ1 , 2 Н, ШИЕНГ САН3, А.В.ПОНАРЯДОВ1
1 Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия
2 Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина, Сыктывкар, Россия
3 Институт неметаллических полезных ископаемых, Юго-Западный университет науки и технологий, Китайская Народная Республика
Как цитировать эту статью: Котова О.Б., Устюгов В.А., Шиенг Сан, Понарядов А.В. Получение муллита: фазовые трансформации каолинита, термодинамика процесса // Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135. DOI: 10.31897/PMI.2022.43
Аннотация. Рост потребности в муллитовом сырье, соответствующем промышленным требованиям, инициирует поиск его новых и альтернативных источников, а также эффективных технологий получения целевых продуктов (нанокомпозитов). В статье апробирован метод получения муллита из каолинита экспериментальным путем (Вежаю-Ворыквинское месторождение, Россия). Изучены структурные преобразования каолинита (системы Al-Si-O-Me), трансформации минеральных фаз и термодинамика процесса. На основе оценки термодинамики протекания реакций определена предпочтительная реакция образования муллита. Показано, что образование целевого продукта - муллитового нанокомпозита - имеет ряд промежуточных фаз (метакаолинит, псевдомуллит). Преобразования структуры исходного каолинита включают удаление структурной воды с разделением кремнекислородного тетраэдрического и алюмокислородного октаэдрического слоев, распад на свободные оксиды, разрыв связей между кремнекислородными тетраэдрами и частичное повышение координационного числа ионов алюминия, образование из свободных оксидов муллита и кристобалита. Предложенный подход контролирует соотношение фаз AI2O3 и SiO2 на определенных этапах, что в дальнейшем позволит улучшить механические и другие свойства матрицы получаемого сырья для целевых прототипов промышленных продуктов.
Ключевые слова каолинит; фазовые трансформации; муллит; термодинамика; алюмосиликатных систем; нанокомпозиты
Благодарность. Работа выполнена при поддержке РНФ (проект № 21-47-00019) и Государственного фонда естественных наук Китая (NSFC) № 42061134018.
Поступила: 26.03.2022 Принята: 25.05.2022 Онлайн: 13.07.2022 Опубликована 13.07.2022
Введение. Каолинит и другие глинистые минералы широко применяются в различных областях промышленности (атомной энергетике - в качестве основного компонента инженерных барьерных систем при захоронении радиоактивных отходов; строительстве; при производстве керамических изделий и огнеупоров и др.) благодаря своим высоким сорбционным свойствам и низкой водопроницаемости [1-3]. В качестве каолинитового сырья обычно используют природные каолины, что значительно сокращает расходы при производстве. Основным недостатком природного сырья является наличие примесей, влияющих на ход технологических процессов [4, 5] и качество целевого продукта [6-8]. В настоящее время в рамках мировых трендов и технологических вызовов, в том числе в области производства высокотехнологичных керамик и нанокомпозитов, принципиален поиск новых подходов к чистоте и составу исходного сырья [9-10] и моделированию физико-химических свойств целевых прототипов для различных индустриальных приложений [11-13].
Одним из наиболее интересных прототипов для промышленности является муллит (А18[(0,0Н^)|^,А1)04]4) (алюмосиликат) и самое высокотемпературное соединение - А1203 с SiO2, которое образуется при нагревании каолинита и других алюмосиликатов [14-16], приобретая
Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135 DOI: 10.31897/PMI.2022.43
© О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
разнообразные физико-химические и технические свойства, такие как низкие тепловое расширение и теплопроводность, высокое сопротивление ползучести, высокотемпературная прочность и хорошая химическая устойчивость [17-19]. Основной трудностью, связанной с получением муллита, является необходимость высоких температур, которые в зависимости от используемых методов и подходов отличаются на несколько сотен градусов. Поэтому актуальным остается вопрос поиска новых эффективных подходов получения муллитсодержащего сырья (а также композиционных материалов на его основе) из новых и альтернативных видов с целью получения заданного вещества при пониженных температурах.
Согласно истории проблемы, переход от метастабильной высокоглиноземистой фазы к термодинамически стабильной фазе муллита 3:2 является непрерывным процессом, включающим непрерывный твердый раствор между двумя формами муллита. В ходе экспериментальных работ выявлен фазовый переход первого порядка между двумя различными муллитами [20-22]. Таким образом, детальное изучение фазовых трансформаций каолинита при нагреве с учетом термодинамики процесса может улучшать механические и другие свойства получаемой матрицы. Кроме того, существующие ТУ (ТУ 1569-00396495489-05, ТУ 14-8-447-83) и промышленные стандарты предприятий для высокоглиноземистого мулитового сырья определяют необходимость контроля соотношения фаз Al203 и SiO2, так как этот параметр является определяющим в дальнейшей утилизации полученного сырья.
Изучению алюмосиликатных систем посвящено много работ, поскольку именно эти системы лежат в основе большинства технологических процессов получения «умных» материалов (нанокомпозитов и нанореакторов) [23-25]. Для изучения реакций в алюмосиликатных системах Al-Si-O-Me все чаще используют математическое моделирование процессов [26-28] и термодинамический анализ [19, 20, 29] для последующего моделирования физико-химических свойств мул-литового нанокомпозита в различных прикладных задачах.
Целью настоящей работы является получение муллита экспериментальным путем на основе каолинита Вежаю-Ворыквинского месторождения (соответствующего промышленным требованиям и ТУ) с учетом термодинамики алюмосиликатной системы. Для этого изучены структурные преобразования каолинита (системы Al-Si-O-Me), трансформации минеральных фаз, их физико-химических свойств в зависимости от термодинамики процесса.
Материалы и методы исследования. Образцы каолинита (Вежаю-Ворыквинское месторождение, Княжпогостский район, Республика Коми, 64°18'40.3"N, 51°08'31.5"E) были растерты до фракции -0,1 мм (лабораторный дисковый истиратель ЛДИ-65). Термическую обработку образцов в интервале температур 570-1470 К проводили в атмосфере печи трубчатой Carbolite Gero TF1 16/60/300, скорость нагрева 10 К/мин, время выдержки 2 ч. Морфология образцов каолинита (алюмосиликатных систем Al2O3-SiO2) исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии (TESCAN Vega 3). Фазовый состав образцов определялся по дифрактограммам неориентированных образцов. Съемка проводилась на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-6000, излучение CuKa, Ni-фильтр, 30 kV, 20 mA, область сканирования 2-65° 29. Содержание фаз оценивалось методом Ритвельда (программа Profex). Химический состав был определен рентгенофлуоресцентным методом (Shimadzu XRF-1800). ИК-спектры получены на Фурье-спектрометре ИнфраЛЮМ ФТ-02 в диапазоне 400-4000 см-1 (таблетки KBr 1000:1,7 мг). Термогравиметрический анализ проведен с помощью Mettler Toledo TGA/DSC 3+ (интервал температур 300-1270 К, скорость нагрева 10 К/мин).
Результаты и обсуждение. Изучение вещественного состава исходного каолинитового сырья. Проведен комплексный анализ химического состава и соотношения фаз Al2O3/SiO2 в образцах каолинита до проведения экспериментов, % по массе: SiO2 51,41; Al2O3 43,79; TiO2 1,83; Fe2O3 1,53; K2O 0,43; CaO 0,38; MgO 0,33. Весовое отношение Al2O3/SiO2 составляет 0,852, что очень близко к теоретическому значению 0,85 для каолинита.
Рентгенофазовый анализ (РФА) показал, что исходный образец представлен каолинитом (~98 %), присутствуют незначительные примеси диаспора и рутила (рис.1). На дифрактограммах исходного каолинита (рис.2) межплоскостное расстояние несколько больше идеального и составляет 7,2 Ä, а интенсивность рефлекса снижена, что позволяет предполагать существование некоторого количества межслоевой воды между силикатными слоями.
DOI: 10.31897/PMI.2022.43 Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135 0&Ч0
© О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
С М
М М
1470 1420 1370 970 770
720 570 300
«
й
л
&
л
Щ
Н
0 10 20 30 40 20, град
50 60
Рис. 1. Дифрактограмма образцов каолинита исходного и отожженных при различной температуре К - каолинит; D - диаспор; R - рутил; М - муллит; С - кристобалит
18,0-| 17,5 17,016,516,0 15,5 15,0
787 К
1245 К
i-1-1-1-1-1-■-1-i-1—
300 470 670 870 1070 1270
10
-Ю &
,„ о -20
-30
Температура, К
Рис.2. Кривые ТГ и ДСК образцов каолинита
3 1
оосоЮтоо ,—i о ОЛ ON csl^O
---ом>ю!^Со
2 -
о &
U
m
о «
1
0
1-'-1-'-г
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Волновое число, см -1
500
Рис.3. ИК-спектры образцов каолинита, обработанных при различной температуре
Экспериментальные исследования. При термической обработке каолинита в температурном интервале до 720 К его структура практически не претерпевает изменений (рис.1).
При температуре 770-820 К наблюдается эндотермический эффект (рис.2), который на основании данных ИК-спектроскопии (рис.3) связывается с удалением гидроксильных групп, при этом в конце процесса алюмокислородный октаэдрический слой практически полностью перестаивается в алюмокислородный тетраэд-рический образующейся промежуточной рент-геноаморфной фазы (метакаолинит), связь между слоями которого, вероятно, осуществляется через ионы кислорода, общие для алюмо-и кремнекислородного слоев (связь Si-O-Al) [9, 10]. На дифрактограммах эта неупорядоченная фаза характеризуется диффузными рефлексами (d/n ~ 4,4; 2,5; 1,7 Á), полностью исчезают базальные пики каолинита {001} - периодичность вдоль оси с. Пики {-110} и {020} (29 = 20-25°) - параметры осей а и b - постепенно сглаживаются и полностью исчезают при достижении 1270 К. С 1340 К появляется еще одна промежуточная неидентифицируемая фаза с диффузными рефлексами (d/n ~ 4,0-3,9; 2,0-1,9 Á). При дальнейшем повышении температуры рефлексы этих фаз становятся более отчетливыми, а их межплоскостные расстояния меняются (d/n~ 4,2; 2,5; 2,0 Á и псевдомуллит с d/n ~ 4,0-3,9; 2,4; 1,9 Á соответственно).
На кривой ДСК (рис.2) экзотермический эффект в интервале 1220-1270 К объясняется, по всей видимости, окончательным разрушением кристаллической решетки каолинита, возможным распадом метакаолинита на свободные оксиды, разрывом связей между кремнекислородными тетраэдрами и частичным повышением координационного числа ионов алюминия.
Образование муллита фиксируется при температуре 1470 К, на дифрактограмме появляются характерные дифракционные пики. Кристаллическая структура муллита состоит из спаренных цепочек Si2O5, в которых ион кремния частично изоморфно замещен ионом алюминия, который имеет как шестерную [АЮ6], так и четверную [AlO4] координацию. При этой же температуре (1470 К) фиксируется появление фазы кристобалита, образование которого происходит из-за избытка несвязанного кремнезема (в муллите соотношение 3, тогда как в исходном каолините Al/Si = 2).
0
Е?ЩЭ Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135
© О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
DOI: 10.31897/РМ1.2022.43
Каолинит 770-970 К Мутакаолинит АЬ0Г28Ю2-2Н20 -► АЬОГ28Ю2
I
Шпинелеподобная фаза
(?)
[АЮб] + [АЮ4] + [SiO2]
1420 К |
Псевдомуллит Al2Oз•SiO2
1470 К |
Муллит 3АЮз^Ю2 или 2АЮз^Ю2
Вода Н2О
Аморфный кремнезем [8Ю2]
Кристобалит SiO2
Рис.4. СЭМ-изображения исходного каолинита и отожженного при разных температурах
Рис.5. Блок-схема химических реакций твердофазного преобразования каолинита в муллит
ИК-спектроскопия. ИК-спектры исходного каолинита и отожженных образцов показаны на рис.3. Характерный пик поглощения при 1101 см-1 был отнесен к валентным колебаниям 81-0-81 прокаленного каолинита, пик 916 см-1 - к валентным колебаниям А1-0 в четверной [А104] координации, а пик 575 см-1 - к деформационным колебаниям А1-0 в шестерной координации [А106] [30]. Пик 793 см-1, формирующийся в свыше 770 К, был отнесен к связи 81-0 в кристоба-лите, характерный пик поглощения 466 см-1 - к деформационным колебаниям 81-0. Пики 746 см-1 и 542 см-1 относятся к образованию шпинелеподобной фазы [31]. Слабовыраженный пик 1200 см-1, интенсивность которого убывает с увеличением температуры выдержки, связывается аморфным кремнеземом (метакаолинитом). ИК-спектры каолинита после температурной обработки согласуются с результатами РФ А.
Электронная микроскопия. Последовательность этих фазовых трансформаций прослеживается на СЭМ: при повышении температуры происходит явная сегрегация зерен каолинита, образование более крупных по размеру агрегатов и четко видны элементы его перекристаллизации (рис.4). При повышении температуры до 1420 К на поверхности каолинита появляются короткие игольчатые кристаллы псевдомуллита. При 1470 К поверхность спекшихся частиц каолинита покрыта игольчатыми кристаллами псевдомуллита и хаотично расположенными зернами кристоба-лита. Приведенные данные РФА, ИК-спектроскопии и СЭМ хорошо согласуются с имеющимися литературными данными [21, 32].
Кинетический анализ кристаллизации муллита и кристобалита из каолинита. Данные о кинетике кристаллизации муллита и кристобалита из каолинита приведены в работе [29]. На основе представленных данных рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии процесс твердофазного образования муллита из каолинита представлен на рис.5.
На основе экспериментальных данных термодинамический процесс преобразования каолинита может быть представлен в виде следующих теоретических реакций:
АЬ0э • 28102
Каолинит
2Н20 ^ АЬ0э • 28102 + 2Н20;
Метакаолинит
2(АЬ0э • 28102) ^ 2А12О3 • 38102 + 8102;
Метакаолинит Шпинель(?)
2А12О3 • 38102
Шпинель(?)
^ 2(АЪОэ • 8102) + 8102;
Псевдомуллит
3(АЬОэ • 8102) ^ 3АЪ0э
Псевдомуллит Муллит
2(АЬОэ • 8102) ^ 2АЪ0э
Псевдомуллит Муллит
28102 + 8102;
Кристобалит
8102 + 8102.
Кристобалит
(1) (2)
+
00/; 10.31897/РМ1.2022.43 Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135 0&Ч0
© О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
Суммарная реакция:
3(АЬОз • 2SlO2 • 2Н2О) ^ ЗА12О3 • 2SlO2 + 4SlO2 +6Н2О; (3)
2(А120З • 2SlO2 • 2Н2О) ^ 2А12Оз • SlO2 + 3SlO2 +4Н2О. (4)
Учитывая неустойчивость химического состава муллита (от 3А1203 • 2SlO2 до 2А1203 • SlO2), предложены две реакции его образования из псевдомуллита (1) и (2), что, соответственно, находит отражение и в суммарных реакциях (3) и (4).
Приведенные реакции являются чистыми. В реакциях с участием исходных образцов присутствуют различные примеси окислов железа, титана и т.д. Предполагая, что в первом приближении примеси не оказывают влияния на получение конечных продуктов, используем эти реакции для расчета энергии Гиббса (изобарного потенциала) при различных температурах. Какая из реакций будет более предпочтительной в энергетическом отношении, определяется величиной изменения энергии Гиббса в ходе реакции [33].
Для расчета изменения энергии Гиббса используется термодинамическое соотношение Гиббса -Гельмгольца, связывающее энтальпию H с энергией Гиббса G [34]:
2 (^ / T ^
H = ^
^ J p
Интегрируя это соотношение, приведем его к такому виду:
G= G1 - т\Tт HTT±dT, (5)
где G1 - энергия Гиббса при температуре Tl; как правило, в качестве Tl берется температура T = 298 К, тогда вместо константы интегрирования G1 записывается АС2?98, а вместо G и H - изменения этих величин: ДG - изменение энергии Гиббса в ходе реакции, AH - изменение теплоты образования веществ.
Тогда формула (5) примет вид:
АG Ц ) = А^ - T1dT.
2 - ■ (6)
1 298 T
Для вычисления по формуле (6) необходимо знать зависимость энтальпии от температуры, которая определяется по следующей формуле:
Ш ^ ) = АН 098 + / Т29Ср ^ ) ^, где СР(Т) - зависимость теплоемкости от температуры, вычисляемая интерполяционной формулой
Ср ^ ) = а + ^ + ^
Константы а, Ь, с, АН098, АG2)98 для веществ, входящих в реакции, берутся из справочных таблиц (Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.: Либроком, 2019. 584 с). Для каждой отдельной реакции константы вычисляются по следующим формулам:
Аа = Е уа- Е у1а1;
Продукты Исх. вещество
АЬ = Е - Е ;
Продукты Исх. вещество
Ас = Е ус- Е
Продукты Исх. вещество
Н Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135 © О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
DOI: 10.31897/PMI.2022.43
Л -60000 о
-120000
^ -180000
AG^ V
Продукты
AH298 = Z V
Продукты
( AG. \
( AH2098 )
- z
V
Исх. вещество
- z
V
Исх. вещество
( AGo098 );;
( AH298 ) ; ,
Реакция (3) Реакция (4)
где v.,v ■ - стехиометрические коэффициенты.
-2400001— 400
600 800 1000 Температура, К
1000
Рис.6. Изменение энергии Гиббса в зависимости от температуры
Изменение энергии Гиббса в зависимости от температуры для реакций (3) и (4) представлены на рис.6.
Согласно термодинамике, система при постоянных температуре и давлении обладает в равновесном состоянии наименьшей энергией Гиббса. Кривая AG(T) для реакции (3) при любой температуре идет ниже, т.е. с термодинамической точки зрения является предпочтительной.
Выводы. Впервые муллит получен экспериментальным путем на основе каолинита Вежаю-Ворыквинского месторождения с учетом термодинамики алюмосиликатной системы.
Проведено экспериментальное исследование фазовой трансформации каолинита при термической обработке в интервале температур 670-1470 К. Показано, что образование целевого продукта - муллитового нанокомпозита - протекает в несколько фаз: метаколинит, вода, шпинелеоб-разная фаза, аморфный кремнезем, псевдомуллит.
Муллитовая фаза фиксируется при температуре 1470 К с появлением кристобалита. Образование кристобалита происходит из-за избытка несвязанного кремнезема (в муллите Al/Si = 3, тогда как в исходном каолините Al/Si = 2).
Преобразования структуры исходного каолинита включают удаление структурной воды с разделением кремнекислородного тетраэдрического и алюмокислородного октаэдрического слоев, распад на свободные оксиды, разрыв связей между кремнекислородными тетраэдрами и частичное повышение координационного числа ионов алюминия, образование из свободных оксидов муллита и кристобалита.
На основе анализа термодинамики химических реакций определен менее энергозатратный тип реакции для получения мулитосодержащего нанокомпозита. Предложенный подход контролирует соотношение фаз А12О3 и SiO2 на определенных этапах, что в дальнейшем позволит улучшить механические и другие свойства матрицы получаемого сырья для целевых прототипов промышленных продуктов.
0
ЛИТЕРАТУРА
1. Pusch R., Knutsson S., Al-Taie L., MohammedM.H. Optimal ways of disposal of highly radioactive waste // Natural Science.
2012. Vol. 4. Special Issue. P. 906-918. DOI: 10.4236/NS.2012.431118
2. Sellin P., Leupin O.X. The use of clay as an engineered barrier in radioactive-waste management - a review // Clay Minerals.
2013. Vol. 61. Iss. 6. P. 477-498. DOI: 10.1346/CCMN.2013.0610601
3. Biswal B., Mishra D.K., Das S.N., Bhuyan S. Structural, micro-structural, optical and dielectric behavior of mullite ceramics // Ceramics International. 2021. Vol. 47. Iss. 22. P. 32252-32263. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.08.120
4. Евтушенко Е.И., Сыса О.К., Ляшенко О.В., Новоселов А.Г. Комплексный анализ структурных изменений гидротермально-стабилизированных каолинов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.Шухова. 2012. № 3. C. 150-154.
5. Cui K., Zhang Y., Fu T. et al. Toughening Mechanism of Mullite Matrix Composites: A Review // THE Coatings. 2020. Vol. 10. P. 672-696. DOI: 10.3390/coatings10070672
6. Салахов А.М., Салахова Р.А., Ильичева О.М. и др. Влияние структуры материалов на свойства керамики // Вестник Казанского технологического университета. 2010. № 8. С. 343-349.
7. Al-Shantir O., TrnikA., Csaki S. Influence of firing temperature and compacting pressure on density and Young's modulus of electroporcelain // AIP Conference Proceedings. 2018. № 1988. DOI: 10.1063/1.5047595
8. De Aza A.H., Turrillas X., Rodriguez M.A. et al. Time-resolved powder neutron diffraction study of the phase transformation sequence of kaolinite to mullite // Journal of the European Ceramic Society. 2014. Vol. 34. Iss. 5. P. 1409-1421. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.10.034
9. Kotova O.B., Ignatiev G. V., Shushkov D.A. et al. Preparation and Properties of Ceramic Materials from Coal Fly Ash /Minerals: Structure, Properties, Methods of InvestigationSpringer.Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Springer, Cham, 2019. P. 100-107. DOI: 10.1007/978-3-030-00925-0 16
DOI: 10.31897/PMI.2022.43 Записки Горного института. 2022. Т. 254. С. 129-135 0&Ч0
© О.Б.Котова, В.А.Устюгов, Шиенг Сан, А.В.Понарядов, 2022
10. TongL.X., Li J.H., LiuF. Preparation of Mullite Nanocomposites Powders by the Hydrothermal Crystallization Method from Coal Gangue // Key Engineering Materials. 2012. Vol. 512-515. P. 49-53. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.512-515.49
11. Chandrasekhar S., Ramaswamy S. Influence of mineral impurities on the properties of kaolin and its thermally treated products // Applied Clay Science. 2002. Vol. 21. P. 133-142. DOI: 10.1016/S0169-1317(01)00083-7
12. GlinchukM.D., Bykov I.P., Kornienko S.M. et al. Influence of Impurities on the Properties of Rare-Earth-Doped Barium-Titanate // Journal of Materials Chemistry. 2000. Vol. 10. P. 941-947. DOI: 10.1039/A909647G
13. Romero A.R., ElsayedH., BernardoE. Highly porous mullite ceramics from engineered alkali activated suspensions // Journal of the American Ceramic Society. 2018. Vol. 101. P. 1036-1041. DOI: 10.1111/JACE.15327
14. Bai J. Fabrication and properties of porous mullite ceramics from calcined carbonaceous kaolin and a-Al2O3 // Ceramica International. 2010. Vol. 36. Iss. 2. P. 673-678. DOI: 10.1016/J.CERAMINT.2009.10.006
15. Gustafsson S., Falk L.K., Pitchford J.E. et al. Development of Microstructure during Creep of Mullite and Mullite 5 vol% SiC Nanocomposite // Journal of the European Ceramic Society. 2009. Vol. 29. Iss. 4. P. 539-550. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2008.06.036
16. Lisuzzo L., Cavallaro G.P., Milioto S., Lazzara G. Halloysite nanotubes as nanoreactors for heterogeneous micellar catalysis // Journal of Colloid and Interface Science. 2021. № 608. P. 424-434. DOI: 10.1016/j.jcis.2021.09.146
17. Ситева О.С., Медведева Н.А., Середин В.В. и др. Влияние давления на структуру каолинита в огнеупорных глинах Нижне-Увельского месторождения по данным ИК-спектроскопии // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 6. С. 208-217. DOI: 10.18799/24131830/2020/6/2690
18. Botero C.A., Jimenez-Pique E., Martin R. et al. Nanoindentation and Nanoscratch Properties of Mullite-Based Environmental Barrier Coatings: Influence of Chemical Composition-Al/Si Ratio // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 239. P. 49-57. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2013.11.016
19. Zhou H.M., QiaoX.C., Yu J.G. Influences of quartz and muscovite on the formation of mullite from kaolinite // Applied Clay Science. 2013. Vol. 80-81. P. 176-181. DOI: 10.1016/J.CLAY.2013.04.004
20. Жалилов А., Эшбуриев Т. Термодинамический анализ образования муллита из каолинита // Universum: химия и биология. 2021. № 5 (83). C. 51-54.
21. Ламберов А.А., Ситникова Е.Ю., Абдулганеева А.Ш. Влияние состава и структуры каолиновых глин на условия перехода каолинита в метакаолинит // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 7. С. 17-23.
22. SchmuckerM., Schneider H., MacKenzie K.J.D. et al. AlO4/SiO4 distribution in tetrahedral double chains of mullite // Journal of the American Ceramic Society. 2005. Vol. 88. Iss. 10. P. 2935-2937. DOI: 10.1111/J.1551-2916.2005.00500.X
23. Абдрахимов В.З., Колпаков А.В., Денисов Д.Ю. Кристаллизация муллита при синтезе керамических материалов из отходов производств // Концепт. 2013. Т. 3. С. 2716-2720.
24. BartschM., Saruhan B., SchmuckerM., SchneiderH. Novel Low-Temperature Processing Route of Dense Mullite Ceramics by Reaction Sintering of Amorphous SiO2-Coated y-AhO3 Particle Nanocomposites // Journal of the American Ceramic Society. 2004. Vol. 82. № 6. P. 1388-1392. DOI: 10.1111/J.1151-2916.1999.TB01928.X
25. SarkarR., MallickM. Formation and densification of mullite through solid-oxide reaction technique using commercial-grade raw materials // Bulletin of Materials Science. 2018. Vol. 41. P. 1-8. DOI: 10.1007/s12034-017-1533-7
26. Дубовиков О.А., Николаева Н.В. Математическое описание процесса разложения каолинита щелочными растворами // Записки Горного института. 2011. Т. 192. С. 73-76.
27. Sperinck S., Raiteri P., Marks N., Wright K. Dehydroxylation of Kaolinite to Metakaolin - A Molecular Dynamics Study // Journal of Materials Chemistry. 2011. Vol. 21. Iss. 7. P. 2118-2125. DOI: 10.1039/C0JM01748E
28. Zhou Y., Liu Q., Xu P. et al. Molecular Structure and Decomposition Kinetics of Kaolinite/Alkylamine Intercalation Compounds // Frontiers in Chemistry. 2018. Vol. 6. № 310. DOI: 10.3389/fchem.2018.00310
29. Ondro T., Al-Shantir O., Csaki S. et al. Kinetic analysis of sinter-crystallization of mullite and cristobalite from kaolinite // Thermochimica Acta. 2019. Vol. 678. № 1783121. DOI: 10.1016/J.TCA.2019.178312
30. ДятловаЕ.М., Бобкова Н.М., Сергиевич О.А. ИК-спектроскопическое исследование каолинового сырья белорусских месторождений // Проблемы недропользования. 2019. № 2 (21). C. 143-149. DOI: 10.25635/2313-1586.2019.02.143
31. Weiquan Yuan, Jingzhong Kuang, Zheyu Huang, MingmingYu. Effect of aluminum source on the kinetics and mechanism of mullite preparation from kaolinite // Chemical Physics Letters. 2022. Vol. 787. № 139242. DOI: 10.1016/j.cplett.2021.139242
32. Lee S., Kim Y., Moon H.-S. Phase Transformation Sequence from Kaolinite to Mullite Investigated by an Energy-Filtering Transmission Electron Microscope // Journal of the American Ceramic Society. 2004. Vol. 82. P. 2841-2848. DOI: 10.1111/J.1151-2916.1999.TB02165.X
33. Gmehling J., KleiberM., KolbeB.D., Rarey J. Chemical Thermodynamics for Process Simulation. Wiley-VCH, 2019. 805 p.
34. Fegley B. Practical Chemical Thermodynamics for Geoscientists. Elsevier, 2013. 813 p. DOI: 10.1016/C2009-0-22615-8
Авторы: О.Б.Котова, д-р геол.-минерал. наук, главный научный сотрудник, https://orcid.org/0000-0001-8448-3385 (Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия), В.А.Устюгов, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-2238-1858 (Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина, Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия), Шиенг Сан, д-р естественных наук, профессор, https://orcid.org/0000-0001-5448-2701 (Институт неметаллических полезных ископаемых, Юго-Западный университет науки и технологий, Китайская Народная Республика), А.В.Понарядов, младший научный сотрудник, https://orcid.org/0000-0003-1166-2408 (Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия).
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
