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The Nature of Kenya Vermiculite and its Aluminum Hydroxide Complexes

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

J. E. Brydon  and
R. C. Turner
J. E. Brydon
Affiliation:
Soil Research Institute, Canada Department of Agriculture, Ottawa, Ontario, Canada
R. C. Turner
Affiliation:
Soil Research Institute, Canada Department of Agriculture, Ottawa, Ontario, Canada
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Abstract

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A specimen of Kenya vermiculite contained no mica or chlorite layers either as separate phases or as components of an interstratifled structure. Dehydroxylation occurred in two stages, at 550° and 850°C, with approximately equal amounts of hydroxyl liberated in each stage. Al-saturated Kenya vermiculite showed low temperature dehydration characteristics similar to those of the natural Mg-saturated specimen, but the DTA, TGA and oscillating-heating X-ray diffraction patterns showed that the three stage dehydration process was not as clear-cut with the Al-saturated specimen.

As with montmorillonite, when small amounts of aluminum were precipitated by the addition of Ca(OH)2 in the presence of vermiculite, the Al(OH)x, was taken up and held indefinitely by the clay, the ion product (Al)(OH)3 in solution was maintained at 10-33∙0 and no gibbsite was formed with time. With large amounts, 800 and 1600 me Al(OH)x per 100g vermiculite, the hydroxide was held initially in the interlayer space, but gibbsite was eventually formed as (Al)(OH)3 approached the solubility product of gibbsite. Unlike montmorillonite, the vermiculite specimens retained an appreciable amount of the interlayer hydroxide and did not regain the original C.E.C. values as gibbsite was formed.

Al-vermiculite which was repeatedly suspended in AlCl3 with (Al)(OH)3 maintained at a value less than 10-33∙8 liberated 435 me Mg, took up 208 me Al as an interlayer hydroxide and caused a reduction in C.E.C. from 130 to 28 me per 100g clay. With vermiculite an appreciable amount of the interlayer Al(OH)x was stable with respect to gibbsite whereas with montmorillonite it was not.

Résumé

Résumé

On présente un échantillon de vermiculite du Kenya qui ne contient ni mica ni couches chloritiques, soit en phases séparées soit comme constituants d’une structure interstratifiée. La déshydroxylation comporte deux étapes, à 550° et 850°C; à chacune d’elles les hydroxyles sont libérés en quantités approximativement égales. La vermiculite du Kenya saturée par l’aluminium a des caractéristiques de déshydratation à basse température semblables à celles de l’échantillon saturé par le magnésium, mais les courbes d’ATD et d’ATG et les diagrammes de diffraction X obtenus par la technique de chauffage — oscillations montrent que le processus de déshydratation en trois étapes n’est pas aussi net dans le cas de l’échantillon saturé par l’aluminium.

Comme cela se passe avec la montmorillonite, si l’on précipite en présence de vermiculite de petites quantités d’aluminium par addition de Ca (OH)2, le composé Al(OH)x se fixe sur l’argile qui le retient indéfiniment; le produit ionique (Al)(OH)3 en solution est maintenu à 10-33,0, et il n’y a pas formation de gibbsite dans le temps. Avec de grandes quantités, 800 et 1600 me Al(OH)x pour 100 g de vermiculite, l’hydroxyde est fixé initialement dans l’espace interfeuillet, mais la gibbsite peut se former lorsque le terme (Al)(OH)3 devient voisin du produit de solubilité de ce minéral. Contrairement à ce qui se passe avec la montmorillonite, les échantillons de vermiculite retiennent une quantité appréciable d’hydroxyde interfeuillet et ne retrouvent pas la valeur de leur C.E.C. d’origine lorsqu’il y a formation de gibbsite.

Une vermiculite Al, traitée d’une façon répétée par mise en suspension dans A1C13 en maintenant le produit (Al)(OH)3 à une valeur inférieure à 10-33,6 a libéré 435 me de Mg et fixé 208 me d’Al sous forme d’hydroxyde interfeuillet, ce qui a causé une réduction de la C.E.C. de 130 à 28 me pour 100g d’argile. Avec la vermiculite, une quantité appréciable d’Al(OH)x interfeuillet est stable par rapport à la gibbsite, ce qui n’est pas le cas avec la montmorillonite.

Kurzreferat

Kurzreferat

Eine Probe von Kenya Vermiculit enthielt keine Glimmeroder Chloritschichten, weder als separate Phasen noch als Bestandteile eines zwischengeschichteten Gefüges. Dehydroxylierung erfolgte in zwei Stufen bei 550° und 850°C, wobei in jeder Stufe ungefähr gleiche Mengen von Hydroxyl freigemacht wurden. Al-gesättigter Kenya Vermiculit zeigte niedrige Temperature Dehydratisierungseigenschaften ähnlich denjenigen der natürlichen Mg-gesättigten Probe, doch zeigten die DTA, TGA und oszillierendheizenden Röntgenbeugungsbilder, dass der dreistufige Dehydratationsprozess bei der Al-gesättigten Probe nicht so deutlich war.

Wie bei Montmorillonit, wurde beim Niederschlag kleiner Mengen von Aluminium durch Zugabe von Ca(OH)2 in der Gegenwart von Vermiculit, das Al(OH)x durch den Ton aufgenommen und unbegrenzt festgehalten, das Ionenprodukt (Al)(OH)3 in Lösung blieb, weiter bei 10-33,0 und es bildete sich kein Gibbsit im Laufe der Zeit. Bei grossen Mengen, 800 und 1600 me Al(OH)x pro 100 g Vermiculit, wurde das Hydroxyd anfänglich im Zwischenschichtenraum festgehalten, doch wurde bei Annäherung des (Al)(OH)3 and das Lösungsprodukt des Gibbsit schliesslich Gibbsit gebildet. Zum Unterschied von Montmorillonit heilten die Vermiculitproben eine beträchtliche Menge des Zwischenschichthydroxyds zurück und erreichten bei der Bildung des Gibbsit die ursprünglichen CEC Werte nicht.

Al-Vermiculit, wiederholt suspendiert in AlCl3, mit (Al)(OH)3 auf einem Wert unterhalb 10-33,6 festgehalten, setzte 435 Mg frei, nahm 208 me AI als Zwischenschichthydroxyd auf und rief eine Verminderung in C.E.C. von 130 auf 28 me pro 100 g Ton herbei. Bei Vermiculit war eine beträchtliche Menge des Zwischenschicht Al(OH)x stabil in bezug auf Gibbsit während dies bei Montmorillonit nicht der Fall war.

Резюме

Резюме

Вермикулит из Кении не содержал слюдяных и хлоритовых слоев, а также отдельных фаз или компонентов смешаннослойной структуры. Дегидратация проходила в две стадии — при 550° и 850°С с выделением приблизительно равных количеств гидроксилов. Насыщенный алюминием кенийский вермикулит обнаружил особенности низкотемпературной дегидратации, аналогичные характерным для природного образца, насыщенного магнием; однако кривые ДТА

и ТГА, как и осциляционные рентгенограммы, полученные при нагревании образцов, показали, что трех-стадийная дегидратация не столь четко выражена у

образца, насыщенного А1. Как и в случае монтмориллонита, когда небольшие количества алюминия осаждались при добавлении Са(ОН)2, в присутствии вермикулита А1(ОH)x, поглощался глиной и неограниченно удерживался ею; произведение растворимости (А1)(ОН)3 в растворе поддерживалось равным 10-33,0, образования гиббсита с течением времени не происходило. При больших количествах (800 и 1600 м — экв А1(ОН)х на 100 г. вермикулита)

гидроокись находилась первоначально в межслоевых промежутках, но в тех случаях, когда произведение растворимости (А1)(ОН)з отвечало таковому гиббсита выделялся гиббсит. В отличие от

монтмориллонита образцы вермикулита удерживали значительное количество межслоевой гидроокиси и не восстанавливали первоначальной способности к обмену катионов

после образования гиббсита. А1—вермикулит, который повторно переводился в суспензию А1С13, содержащую (А1)(ОН)3 при произведении растворимости менее 10-33,6, освобождал 435 м-экв Мg, поглощал 208 т экв А1 в качестве межслоевой гидроокиси и вызывал уменьшение способности к обмену

катионов с 130 до 28 м-экв на 100 г. глины. С вермикулитом заметное количество межслоевого А1(ОH)x было устойчиво по отношению к гиббситу, тогда как в случае

монтмориллонита это не имело места.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 20 , Issue 1 , February 1972 , pp. 1 - 11
Copyright
Copyright © 1972, The Clay Minerals Society

Footnotes

*

Contribution No. 370.

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