Thermal behavior (TG-DTA-TMA), sintering and properties of a kaolinitic clay from Buenos Aires Province, Argentina

Abstract

The technological properties of a local kaolin, considered as a potential industrial material, were correlated with the thermal behavior and sintering processes carried out through a series of thermochemical analyses. The chemical and mineralogical characterization of the material was carried out, together with a simple microstructural characterization. The used material corresponded to the kaolinized basement rocks (saprolite zone) mined at La Verónica quarry, Chillar area, Azul County, Argentina. The complete kaolinite-metakaolinite-spinel-mullite thermal series was characterized. Sintering behavior was studied; a viscous phase sintering mechanism was proposed. Apparent density and porosity of fired ceramics were measured. A light-firing color was confirmed by colorimetry. The viscous phase mechanism was possibly described thanks to the multi-technique thermal behavior analysis complemented by XRD analysis. These results permitted to establish formulation and processing strategies of ceramic materials based on the studied clay. The possible applications include: tile manufacturing, sanitary ware, tableware, kaolinitic proppants, chamotte and refractory materials.

As propriedades tecnológicas de um caulim local, considerado um potencial material industrial, foram correlacionadas com o comportamento térmico e processos de sinterização realizados por meio de uma série de análises termoquímicas. A caracterização química e mineralógica do material foi realizada, juntamente com uma simples caracterização microestrutural. O material utilizado correspondeu às rochas de base caulinizadas (zona de saprolito) extraídas na lavra de La Verónica, na região de Chillar, no Condado de Azul, Argentina. A série térmica completa caulinita-metacaulitaespinélio-mulita foi caracterizada. O comportamento de sinterização foi estudado; um mecanismo de sinterização de fase viscosa foi proposto. A densidade aparente e a porosidade das cerâmicas queimadas foram medidas. A cor de queima clara foi confirmada por colorimetria. O mecanismo de fase viscosa foi possivelmente descrito graças à análise do comportamento térmico por múltiplas técnicas complementada pela análise de DRX. Estes resultados permitiram estabelecer estratégias de formulação e processamento de materiais cerâmicos baseados na argila estudada. As possíveis aplicações incluem: fabricação de azulejos, louças sanitárias, louças, propantes cauliníticos, chamote e materiais refratários.