세라믹 산업의 유망 원료 공급원인 Abu Zenima 점토 퇴적물에 대한 평가 통찰력: 원격 감지 및 특성화

Aug 13, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 58(2023) 이 기사 인용

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급속한 발전과 돌연변이로 인해 전 세계 국가의 요구 사항을 충족하기 위한 세라믹 산업화가 가속화되었습니다. 따라서 세라믹 산업에 대한 증가하는 수요를 압도하기 위해서는 가능한 세라믹 원료의 새로운 매장량에 대한 지속적인 탐색이 필요합니다. 본 연구에서는 아부 제니마(Abu Zenima) 지역의 백악기 후기(산토니안) 점토 퇴적층에 대한 세라믹 산업의 원료로서의 잠재적 응용에 대한 적합성 평가가 광범위하게 수행되었습니다. 원격 탐사 데이터를 사용하여 카올리나이트 함유 지층을 지도화하고 연구 지역에서 점토 매장량의 추가 발생을 결정했습니다. 이러한 맥락에서, 마툴라 층(Matulla Formation)에서 나온 10개의 대표적인 점토 물질을 샘플링하여 광물학적, 지구화학적, 형태학적, 물리적, 열적 및 가소성 특성을 조사했습니다. 출발 점토 물질의 광물학적 및 화학적 조성을 조사했습니다. 연구된 점토의 물리화학적 표면 특성은 SEM-EDX와 TEM을 활용하여 연구되었습니다. 입자 크기 분석을 통해 백자 석기 및 세라믹 타일 제조에 적합한 시료의 특성을 확인했습니다. 조사된 점토 퇴적물의 기술적 및 적합성 특성은 다양한 세라믹 제품의 잠재적인 세라믹 원료로서 Abu Zenima 점토의 산업적 적합성을 입증했습니다. 연구 지역에 합리적인 품질과 수량을 갖춘 높은 카올린 매장량이 존재한다는 것은 지역적 중요성을 갖습니다. 제조원가를 대폭 절감하고 높은 소비율을 압도하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 조사 지역의 세라믹 제조사들은 장기적으로 안정적인 생산자를 산업계로 끌어들여 저렴한 원자재, 인건비, 공장 건설 등의 이점을 얻을 것으로 예상된다.

천연 점토는 일반적으로 인간이 활용하는 고대 재료로 풍부하고 잘 알려져 있으며 여전히 다양한 용도로 널리 사용되고 있습니다. 특히 점토는 건축 벽돌, 인프라, 살충제, 정수 필터, 고무, 제약, 개인 위생용품 등 여러 산업 분야에서 뛰어난 활용 기록을 보유하고 있습니다. 또한 점토는 최근 전통 및 가공 세라믹1, 경량 골재2, 하이브리드 금속-세라믹 복합재3, 지오폴리머4, 흡착제5, 경량 신택틱 폼 복합재6, 지질 보존7, 시멘트 건축과 같은 다양한 개발 목적을 위한 새로운 재료 및 복합재 설계에 참여해 왔습니다. 재료8, 저가형 세라믹 막9, 약물 전달 시스템의 제약 운반체10.

점토는 자연적으로 점토 광물, 비점토 퇴적물 및 특정 양의 수분으로 구성됩니다. 점토는 일반적으로 이산화규소(SiO2)/산화알루미늄(Al2O3) 비율이 2.0/1.0 ~ (4.0–5.0)/1.01인 층상 구조 수화 알루미노규산염의 조합입니다. 점토는 몬모릴로나이트, 카올리나이트, 일라이트, 녹니석이 풍부한 점토를 포함하여 여러 범주로 세분될 수 있습니다. 점토 기반 세라믹 제품의 주요 원료로 적합한 점토의 선택은 광물학적, 화학적, 물리적 및 입자 크기 특성을 기반으로 결정될 수 있습니다11. 전 세계적으로 카올리나이트가 풍부한 점토는 특히 이집트에서 가장 풍부하고 광범위하게 사용되는 알루미노규산염 광물입니다12. 카올리나이트(\({\mathrm{Al}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}\cdot 2{\mathrm{SiO}}_{2}\cdot 2{\mathrm{H}} _{2}\mathrm{O}\))는 지각에 존재하는 풍부한 광물로 간주됩니다. 결과적으로 고령토와 고령토가 풍부한 점토는 전통 도자기 제조에 널리 활용됩니다. 역사적으로 카올린 광상은 원래 세라믹 산업에서 사용된 최초의 원료였으며 여전히 카올린 광상을 산업적으로 응용하는 데 가장 잘 알려져 있습니다. 세라믹 목적으로 카올린에 자연적으로 존재하는 가장 중요한 특성은 가소성, 입자 크기 및 소성 색상입니다. 또한, 세라믹 산업에 사용되는 점토에는 백색 소성 플라스틱 점토(볼 점토)13, 중저소성 백색 소성 점토14, 적색 소성 플라스틱 점토15, 탄산염이 포함된 적색 소성 점토16 등 다양한 유형이 있습니다. 세라믹 점토는 원래 퇴적 상태에 있을 수도 있고 속성작용과 관련된 영향으로 매장되었을 수도 있습니다. 이러한 조건은 광물학적 구성(즉, 일라이트-스멕타이트 층간 > 일라이트 > 견운모) 및 물리적 특성의 결과적인 변형과 함께 퇴적물(즉, 점토에서 점토암, 셰일)이 석화(점판암)까지 점진적으로 강화될 수 있습니다. 특히 가소성 및 연삭성). 세라믹 공장은 고형화되지 않은 퇴적물부터 적당히 고형화된 점토 물질까지 처리할 수 있지만, 강하게 석회화된 점토암은 일반적으로 "단단한 물질"(즉, 장석 암석)로 처리되어야 합니다16,17.