Study of the synthesis of calcium titanate (CaTiO₃) from a gray limestone mineral and titanium dioxide by calcination

Abstract

Samples of a gray limestone mineral from Coahuila, Mexico were ground, sieved, and washed with a 70 and 100% acetic acid solution. The washed and unwashed mineral was then characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and the predominant phase was found to be calcite. A thermodynamic study was performed to evaluate the feasibility of the reaction. Then the samples of this calcite mineral were reacted with reagent-grade titanium oxide in different proportions at temperatures of 600, 700, and 800 ᵒC, for a time of 7 hours. The thermodynamic study shows that this reaction is possible at 400 ᵒC. Washing the mineral with acetic acid does not significantly affect the chemical composition of the mineral. X-ray diffraction analysis indicates the presence of titanium oxide, calcite, and calcium titanate. The best results were found at a temperature of 600 ᵒC, with a molar ratio of two calcium carbonate and one titanium oxide.

Muestras de un mineral de caliza gris de Coahuila, México, fueron molidas, tamizadas y lavadas con una solución de ácido acético al 70 y 100%. El mineral lavado y sin lavar fue caracterizado por difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X y se encontró que la fase predominante era calcita. Se realizó un estudio termodinámico para evaluar la viabilidad de la reacción. Posteriormente, las muestras de este mineral de calcita se hicieron reaccionar con óxido de titanio de grado reactivo en diferentes proporciones a temperaturas de 600, 700 y 800 °C, durante 7 horas. El estudio termodinámico muestra que esta reacción es posible a 400 °C. El lavado del mineral con ácido acético no afecta significativamente su composición química. El análisis de difracción de rayos X indica la presencia de óxido de titanio, calcita y titanato de calcio. Los mejores resultados se encontraron a una temperatura de 600 °C, con una relación molar de dos de carbonato de calcio y un óxido de titanio.