ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКА АКТАУСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Целью данной статьи является изучение физико-химического состава карбонатных пород Актауского месторождений Каракалпакстане. Карбонатные породы состоят в основном из известковых и мергелистых минералов. Для исследования было взято несколько образцов сырого и обожжённого известняка при различных температурах и экспозициях.

Приведены результаты рентген - флуоресцентного и ИК-спектроскопического анализа известняка при различных температурах.

Анализ химического состава и физико-химических свойств известняка Актауского месторождения показал, что количество известняка в образце составляет 99,99%, и была определена чистота породы от глинистых примесей. В данной работе представлены результаты исследований известняка с целью получения быстрогасящейся высококачественной извести и известковых вяжущих, на основе которых можно изготавливать различные строительные материалы.

ABSTRACT

The purpose of this article is to study the physicochemical composition of carbonate rocks of the Aktau deposits in Karakalpakstan.

Carbonate rocks consist mainly of calcareous and marl minerals. For the study, several samples of raw and burnt limestone were taken at various temperatures and exposures.

The results of X-ray fluorescence and IR spectroscopic analysis of limestone at various temperatures are presented.

An analysis of the chemical composition and physico-chemical properties of the Aktau limestone deposit showed that the limestone content in the sample was 99.99% and the purity of the rock from clay impurities was determined. This paper presents the results of studies of limestone in order to obtain quick-extinguishing high-quality lime and lime binders, on the basis of which various building materials can be made.

Ключевые слова: вяжущие вещества, известняк, Актауское месторождение, минерал, карбонаты.

Keywords: binding substances, limestone, Aktau deposit, mineral, carbonates.

Введение

Республика Каракалпакстан располагает огромными запасами карбонатных пород, используемых в различных отраслях народного хозяйства, причём месторождения их отличаются друг от друга по разновидности состава. По геологическим данным, среди известняков встречаются чистые разности, слабо - мергелистые, мергелистые и мергели. К числу месторождений наиболее чистых и изученных известняков относятся Актауское. Оно расположено в 8 км от правого берега Амударьи, в 45 км на северо-запад от г. Беруни, в километре от шоссе Турткуль - Нукус.  По данным геологов месторождение Актауского известняка представлены крепкими мелкозернистыми известняками белого, светлосерого, темносерого и местами розового и голубоватого цвета. Прослой внутри толщи известняков сложен кварцево - хлоритовыми сланцами. СаСО₃ в породе может находиться в разной форме в зависимости от условий её происхождения в форме кристаллического или криптокристаллического с размером кристалликов менее 0,001 мм [1; 5; 6].  

Как отмечалось ранее, карбонатные минералы являются основой для получения вяжущих различного назначения. Поэтому проводятся исследования по получению вяжущих материалов на основе местного сырья Каракалпакстана, способных конкурировать с импортируемыми аналогами.

Анализ химического состава и физико-химических свойств карбонатных минералов позволяет выбрать рациональный способ получения местных вяжущих. Поэтому в данной работе приведены экспериментальные данные по исследованию известняка Актауского месторождения с целью получения различных известковых вяжущих.

Объекты и методы исследования

Исследование состава и свойства Актауского известняка представляло интерес с целью обоснования возможности применения продуктов обжига в производстве различных вяжущих. Анализ известняка является одним из основных химических анализов, необходимых на каждом предприятии, специализирующемся на производстве и переработке этого сырья.

К настоящему времени разработаны методы, позволяющие детально изучить состав карбонатов. Одним из наиболее эффективных методов качественного и количественного анализа карбонатных минералов является рентген - флуоресцентная и инфракрасная спектроскопия[2; 7; 8].

Для этой работы были взято несколько образцов известняка, сырого и обожжённого при различных температурах и экспозициях. Были проведены элементный и оксидный анализ рентген - флуоресцентным методом с помощью рентген - флуоресцентном анализаторе RIGAKU NEX DE, настольным энерго дисперсионного рентген - флуоресцентного спектрометра EDXRF, который измеряют энергию и интенсивность и их количественное содержание в пробе.

Таблица 1.

Рентген - флуоресцентный анализ проб известняка

Рисунок 1. Рентген - флуоресцентный спектры сырого известняка а) элементный б) оксидный

Рисунок 2. Рентген - флуоресцентный спектры известняка, обожжённого при температуре 900⁰С а) элементный б) оксидный

 Рисунок 3. ИК-спектры поглощения известняка Актауского месторождения

а) сырой б) обожжённый при 900⁰С в) обожжённый при 1100⁰С

Результаты и их обсуждение

По результатам рентген - флуоресцентного анализа состав проб известняка весьма однородны и состоят в основном из карбонатов кальция. Качество извести оценивается по разным показателям, основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция. Чем выше их содержание в составе минерала, тем выше качество получаемой извести. Известняки подобного химического состава относятся к классу А [3; 4; 9]. Рисунки 1-2 показывает рентгеновскую флуоресценцию сырого и обожжённого известняка, где можно сравнить и определить элементный и оксидный состав известняка.

ИК – спектроскопические анализы известняка Актауского месторождения представлены на рисунке 3. Полосы поглощения 610-720 см^-1 показывают валентное колебание связи СаО, а при 1460 см^-1 полосы поглощения соответствуют СаСО₃. Это означает, что известняк состоит в основном из карбоната кальция. Обожжённый при 900⁰С показывает полосы поглощения при 1430 см^-1 это полоса поглощения соответствуют СаСО₃, а при 1100⁰С уменьшается интенсивность полосы поглощения иона СО₃^2- 1420 см^-1 это показывает что при высокой температуре 1000⁰-1200⁰С протекает реакция диссоциации и кальций карбонат полностью переходить в окисид кальция СаО.

Заключение

Таким образом, результаты исследований химических и физико - химических свойств известняка Актауского месторождения показывают, что содержании извести в образцах составляет 99,99 %, что свидетельствует о чистоте породы от глинистых примесей. Это указывает на то, что известняк Актауского месторождения по минералогическому составу относится к известнякам высокого качества, из которых получается быстрогасящаяся высококачественная известь, а также известковое вяжущее, на основе которого можно изготавливать различные строительные материалы. 

Список литературы:

1. Асаматдинов О., ЖиемуратовА., Елмуратов К., Калбаев Ж., Авезимбетов К. Химическая характеристика Актауского известняка Каракалпакии // Научный журнал “Вестник”. – Нукус, 1980. – №2 – С.16–19.
2. Башкатов Н.Н. Минеральные воздушные вяжущие вещества: учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал, 2018. – C. 89–91.
3. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. – М.: Высшая школа, 1980.
4. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. – М., Стройиздат, 1986. – C. 64–68.
5. Коровкин М.В., Ананьева Л. Г. Инфракрасная спектроскопия карбонатных минералов. – Томск, 2016. – С. 36–45.
6. Минерально-сырьевые ресурсы Узбекистана. – Ч.1-2. – Ташкент: ФАН УзССР, 1977. – 553 с.
7. Silver P., Kolarova I., Bednarek J., Janca M., Musil P., Opravil T The possibilities of analysis of limestone chemical composition // International Conference Building Materials, Product and Technologies. – Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 379.
8. Turemuratov Sh. N., Nurumbetov B. Ch Influence of the carbonate calcium on processes of hydration structure-formation of lime –belite binding systems// Science and Education in Karakalpakstan, Scientific journal. – Nukus. – 2021. – №1 (16). – Рp. 96–101.
9. Turemuratov Sh.N., Kurbaniyazov S.K., Akeshova M.M. Influence of Hydrothermal Processing and Applied Substances on Physicomechanical Properties of Lime Ware Binding Materials // World Applied Sciences Journal. – 2013. – Vol. 23 (9). – Рp. 1151–1156.