Dehydration kinetics of an Indian clay

Decomposition of clay from Garo Hills of Meghalaya (India) was studied by dynamic thermogravimetry. A fourteen kinetic equation procedure was applied for analysis of non-isothermal weight change upto a temperature of 1223 K. Two stages of decomposition were clearly distinguised i.e. the initial dehydration period at temperature 373 K to 673 K and the dehydroxylation period in the temperature range 723 K to 1073 K. First order decomposition mechanism was found to be applicable to both dehydration and dehydroxylation steps. Activation energies of 67 kJ/mol and 278 kJ/mol are estimated for the first and second steps with frequency factors of 16.3 s^–1 and 5.16×10⁶s^–1 respectively. The weight loss relating to the steps in TG curves allows determination of the contents of the basic mineral in the clay. Percentages of Al₂O₃.SiO₂ and total volatiles as calculated from weight loss data are in accordance with the results of classical chemical analysis.

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Zusammenfassung Mittels DTG wurde die thermische Zersetung von Ton aus der Garo-Hills-Gegend bei Meghalaya (Indien) untersucht. Zur Analyse der nicht-isothermen Gewichtsveränderungen bis zu einer Temperatur von 1223 K wurde ein Verfahren mit vierzehn kinetischen Gleichungen angewendet. Zwei Teilschritte der Zersetzung können eindeutig unterschieden werden, nämlich die anfängliche Dehydratationsperiode bei Temperaturen von 373 bis 673 K und die Dehydroxylierungsperiode bei Temperaturen zwischen 723 K un 1073 K. Für beide Vorgänge konnte als Reaktionsmechanismus eine Zersetzung erster Ordnung angewendet werden. Für den ersten un zweiten Teilschritt konnten Aktivierungsenergien von 67 kJ/mol bzw. 278 kJ/mol un Frequenzfaktoren von 16.3s^–1 bzw. 5.16×10⁶s^–1 ermittelt werden. Der aus den TG-Kurven hervorgehende Gewichtsverlust läßt auf den Gehalt des Tones an Basismineral schließen. Der prozentuelle Gehalt an Al₂O₃, SiO₂ und der gesamten flüchtigen Bestandteile, berechnet aus den Gewichtsverlusdaten, stimmt mit den Ergebnissen aus herkömmlichen chemischen Analysen überein.