1. Tổng quan về sericit

Sericit là tập hợp hạt mịn các khoáng vật dạng mica (Hiệp hội Khoáng vật học Thế giới - International Mineralogical Association). Chúng thuộc nhóm khoáng alumosilicat với đặc tính điển hình là tính phân lớp, nên có thể tách thành nhiều lớp mỏng, độ dày có thể đạt tới 1 nm (Hình 1.1). Công thức hóa học chung cho nhóm khoáng vật này là: (K,Na,Ca)(Al,Fe,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2.

Thành phần hóa học đơn khoáng của sericit là SiO2 = 43-49%, Al2O3 = 27-37%, K2O+Na2O = 9-11%, H2O = 4-6%. Thành phần hóa học này của sericit thay đổi trong từng mỏ tùy theo thành phần khoáng vật cũng như thành phần nguyên tố hóa học tham gia cấu trúc các khoáng vật.
Sericit có màu trắng, phớt hồng, xám sáng, hay vàng nâu; mịn; trong suốt đến mờ. Nhiều khi sericit bị nhầm lẫn với kaolinit; tuy nhiên, có thể dựa vào đặc điểm sericit cho cảm giác trơn khi miết trên tay tương tự như talc và ánh lụa đặc trưng để phân biệt sericit và kaolinit. Sericit vừa mang các đặc tính của mica, vừa mang đặc tính của khoáng vật sét. Sericit còn có các tính chất vật lý đặc trưng như sau:
- Hạt mịn - rất mịn; phân tấm mỏng - rất mỏng; tỉ lệ đường kính bề mặt/ độ dày > 80;
- Tỉ trọng: ~2,8; độ cứng: 2,0-3,0 (thang Mosh);
- Tính đàn hồi cao, dễ uốn (hệ số đàn hồi: 1505-2134 MPa), bề mặt trơn bóng, chống mài mòn tốt.
- Chịu nhiệt cao (giới hạn chịu nhiệt: 500-600 OC [9]); dẫn nhiệt kém (hệ số dẫn nhiệt: 0,42-0,67 W/(m.K); nhiệt dung riêng 0,8 kJ/kg.K; cách điện tốt (độ bền điện 200 kV/mm; điện trở: 92,6 MOhm/cm), cách âm, không thấm nước…
- Bền hoá học, khó phá huỷ trong dung dịch axit và kiềm;
- Phân tán tốt trong nước và trong dung môi hữu cơ, độ nhớt cao;
- Phản xạ và khúc xạ tốt; có khả năng cản tia tử ngoại (tia UV).

2. Các lĩnh vực sử dụng sericit

Với nhiều đặc tính hóa - lý ưu việt như trên, cùng với chất lượng và giá cả hợp lý, sericit được ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau. Tùy thuộc vào thành phần và nhu cầu, sericit được sử dụng với vai trò là các nguyên liệu chính, chất phụ gia, chất độn, chất phủ bề mặt hoặc chất làm trương nở.
- Công nghiệp sơn và vật liệu phủ
Sericit cũng như mica được ứng dụng với vai trò là chất làm trương nở, làm tăng độ huyền phù, tăng độ bám dính bề mặt, ngăn hiện tượng co ngót và biến dạng bề mặt, tăng độ chống chịu đối với tác động thời tiết, tia cực tím và giảm khả năng thấm nước của bề mặt sơn, bề mặt vật liệu phủ. Các ứng dụng vật liệu phủ của sericit bao gồm: sơn kiến trúc, sơn chống ăn mòn, sơn bột, sơn chống cháy, sơn cách điện, sơn giao thông, sơn tàu biển, sơn bảo vệ bức xạ và các loại sơn chức năng khác. Ngoài ra, với ánh lụa đặc trưng và độ mịn cao, sericit được coi là chất không thể thiếu trong công nghiệp sơn nhũ chất lượng cao. Các sản phẩm như ô tô, xe máy...được sơn nhũ sericit có độ bóng vượt trội và ánh ngọc trai lấp lánh. Ngoài ra, trong sản xuất sơn, sericit được sử dụng để thay thế cho TiO2, làm hạ giá thành sản phẩm.
Yêu cầu chất lượng với sericit cho ngành sơn như sau: Thành phần hóa học: hàm lượng (%) SiO2: 58-68; Al2O3: 15-18; Fe2O3: 1,2-2; K2O: 5-6; pH: 6,8; H2O: ≤ 1,5. Độ trắng 70-80. Cỡ hạt: lọt sàng 325 mắt lưới.
- Công nghiệp giấy
Trong công nghiệp giấy, sericit có thể được sử dụng như chất độn, làm tăng độ ổn định cho hệ phản ứng và tăng khả năng lưu giữ các hạt mịn và các chất hóa học. Do đó, hiệu suất sản phẩm, độ dày, độ thẩm thấu không khí và độ trơn của giấy cũng được tăng lên. Với mục tiêu sản xuất các loại giấy trắng hoặc giấy màu chất lượng cao, có độ bóng đẹp, người ta thường phải xử lý tách lớp kaolin, biến chúng thành zeolit để làm nguyên liệu phủ bề mặt. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy rằng, có thể thay thế một phần hoặc hoàn toàn kaolin tách lớp bằng sericit.
- Công nghiệp cao su
Ngành công nghiệp cao su sử dụng sericit làm chất độn và chống dính khuôn đúc trong quá trình sản xuất các sản phẩm cao su đúc như lốp xe và tấm lợp. Với cấu trúc tinh thể dạng tấm, sericit hoạt động như một tác nhân bôi trơn và chống dính. Sericit cũng có chức năng tăng độ bền chịu lực cho sản phẩm cao su tương tự như bột than đen (dạng carbon vô định hình) và bột than trắng (bột silicon tetrachloride); đối với cao su sáng màu, sericit có thể thay thế 5-30% bột than trắng. Trong các sản phẩm cao su, sericit cũng tăng độ đàn hồi, chống lão hóa, chống nứt nẻ, gia cố độ chịu lực, tăng độ bền hóa học, giảm sự thấm khí, tăng độ chịu nhiệt... Sericit cũng được sử dụng trong sản xuất tấm lợp cuộn (giấy dầu) và tấm che nhựa đường làm chất phủ bề mặt để chống dính, tăng độ bền trong các điều kiện phong hóa và không bị tác động bởi axit trong nhựa đường.
- Công nghiệp polyme
Với vai trò như một chất độn và chất làm trương nở, sericit được sử dụng trong công nghiệp sản xuất polyme bao gồm cả các loại nhựa chịu nhiệt cứng và mềm (nylon, polythene, polypropylene, polyester…) và nhựa chịu nhiệt (phenol formaldehyde, epoxy…). Đặc biệt, sericit dùng sản xuất chất dẻo sử dụng cho ô tô nhằm cách âm, cách nhiệt và giảm va đập. Sericit cũng được sử dụng làm vật liệu gia cố trong một số chi tiết ô tô như bảng đồng hồ và chắn bùn, nhằm tăng độ bền cơ học, độ cứng, và độ ổn định kích cỡ. Chất dẻo có chứa sericit có độ ổn định kích cỡ ngay cả ở nhiệt độ cao, và có những tính chất bề mặt tốt nhất.
- Công nghiệp gốm sứ
Từ đầu thế kỷ 17, đá phiến thạch anh - sericit đã được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất gốm, sứ vệ sinh. Trong sản xuất gốm sứ, quặng sericit nguyên khai được sử dụng làm phối liệu xương và men với tỷ lệ sử dụng 15 ÷ 20% trong xương và 5 ÷ 7% trong men. Sericit có tác dụng làm tăng cường độ mộc và cường độ của sản phẩm sứ sau nung. Yêu cầu chất lượng quặng sericit cho gốm sứ: Al2O3 ≥ 13%; K2O ˃ 3,5%; TiO2 ˂ 0,5%; Fe2O3 ˂ 1%.
Sericit làm tăng độ trắng, độ bền nhiệt và khả năng cách điện cho gốm, sứ.
- Sản xuất que hàn
Trong sản xuất que hàn có thể sử dụng sericit thay thế một phần sepiolit, kaolin, pyrophyllit để làm vỏ que hàn. So với sepiolite, kaolin, pyrophyllite, sericit chứa nhiều K2O (pyrophyllit: 7,41%, Sericit mica: 7,5-11%, kaolin, sepiolit, không chứa K2O), do đó, nó có năng lượng ion hóa thấp hơn, khi điện cực được đốt cháy, nó bị ion hóa để cung cấp các ion dẫn điện và làm cho điện hồ quang cháy ổn định.
Sericit chứa ít S, P và tạp chất (S: 0,015 - 0,018%), nó có khuynh hướng làm giảm hàm lượng của S, P trong kim loại, làm giảm khả năng nứt vỡ kim loại và tăng sức kháng nứt của mối hàn. Sericit có tính linh hoạt, độ dẻo, có thể làm tăng được các hoạt động của lớp phủ que hàn và cải thiện khả năng phủ ép của nó.
Sericit có độ hạt tương đối đồng đều, không có hạt quá cỡ, khi điện hồ quang cháy không xảy ra hiện tượng nổ, do đó, làm giảm độ rung và âm thanh khi hàn.
Sericit có thể làm tăng độ mịn và độ bám dính của lớp phủ, có thể thay thế cho titanium dioxid (TiO2) và giảm chi phí sản xuất. Tỷ lệ pha trộn là 3% đến 5% khi sử dụng trong sản xuất que hàn E4303, E4313. Yêu cầu chất lượng sericit cho sản xuất que hàn: Al2O3 ≥ 22 ÷ 33%; K2O ˃ 6,7%; P ˂ 0,045%; SiO2 = 47 ÷ 60%; S˂0,02%; kích thước hạt ˂0,075mm.
- Vật liệu xây dựng, bùn khoan
Trong ngành công nghiệp khoan xây dựng, sericit có thể dùng làm chất phụ gia trong bùn khoan. Do hợp phần của bùn khoan là bentonit rất mịn, vì vậy các bông sericit thô hơn có thể giúp bịt kín các lỗ rỗng của thành lỗ khoan, ngăn sự mất liên thông dung dịch khoan. Tuy nhiên, dung dịch bùn khoan chỉ sử dụng dưới 1% sericit. Sericit cũng được sử dụng trong bê tông, vữa trát, xi măng, sản xuất đá lát nhân tạo…
- Công nghiệp hóa chất và mỹ phẩm
Với độ cứng thấp, cấu trúc tinh thể dạng tấm và chỉ số phản xạ cao, loại sericit tinh khiết, trắng và mịn (độ hạt mm) là loại có tiềm năng nhất cho ứng dụng trong mĩ phẩm. Sericit là một thành phần quan trọng trong nhiều sản phẩm như phấn má, phấn kẻ mắt, phấn bóng mắt, phấn nền, son, son bóng, mascara, kem dưỡng ẩm, sơn móng tay…
- Các ứng dụng khác
Sericit cũng có thể được sử dụng trong sản xuất một số loại mỡ bôi trơn đặc biệt, chất tráng bề mặt, vật liệu phủ cho lõi và vật liệu chống dính khuôn đúc trong luyện kim, kính chống tia cực tím…