ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕНТОНИТА КАРАКАЛПАКСТАНА МУЙНАКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены результаты исследования физико-химических свойств бентонитовых глин Каракалпакстана. При этом проведены отборы образцов, проводились эксперименты по определению химического состава.

ABSTRACT

This article presents the results of a study of the physicochemical properties of bentonite clays of Karakalpakstan. At the same time, samples were taken, experiments were carried out to determine the chemical composition.

Ключевые слова: Бентонит, химический состав, структура, гидроксил, электронный луч, сетка, решетка, кристалл, твердый, порошок, чешуйчатая форма, спектрограмма.

Keywords: Bentonite, chemical composition, structure, hydroxyl, electron beam, grid, lattice, crystal, solid, powder, scaly form, spectrogram.

Введение. В последние годы значительное внимание уделялось глинистым минералам из-за их экологичности, низкой стоимости, высокой селективности и простоты эксплуатации [1]. В Республике проводятся научно-исследовательские работы по изучению физико-химических свойств минеральных ресурсов для применения в производстве.

Установлено, что бентонитовые глины в недрах Каракалпакстана пользуются очень широким распространением с юга на север и с востока на запад. Химический состав и кристаллическая структура бентонита обусловили его уникальные наноструктурные свойства, такие как адсорбционные, реологические, вяжущие, моющие, модифицирующие, отличающихся своей природой и структурой. Поэтому он широко используется в нефтедобыче, литейном производстве, строительстве, для управления свойствами полимеров, катализаторы, пищевой и фармацевтической промышленности. Это недорого и в изобилии глина, состоящая в основном из монтмориллонита. Исходя из этого, проводятся научно-исследовательские работы по изучению и использованию бентонитовых глин по всей территории Каракалпакстана для создания новых технологий производства.     

Целью данной работы является исследование химического состава   бентонита Каракалпакстан месторождение Муйнак (Уч Сай), определяющих его качество и изучение возможности его применения.

Объекты и методы исследование. Объектом исследования является бентонит Каракалпакстана Муйнакского месторождение. Исследованиe проводилось физико-химическими методами исследовании свойств минеральных наполнителей, такoе как электронная микроскопия. Химический состав бентонита исследован энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре NEX DE, остальные характеристики определены в соответствии с требованиями стандартов. Это настольный высокопроизводительный энергодисперсионный рентгеновский флуоресцентный спектрометр от компании Rigaku, с интегрированной системой микроанализа с программным обеспечением Quant EZ и высокопроизводительным полупроводниковым детектором (SDD). Используется для быстрого и неразрушающего определения химических элементов в самых различных типах образца (твердый, порошок, жидкие образцы)

Основная часть. На основе полученных результатов многочисленных исследований установлено [1, 2], что бентонитовая глина Каракалпакстана относится и приурочена к верхнеглянцевым отложениям, рН водной суспензии 7-9.

Отбор образцов бентонитовой глины на месторождении производился на площади около одного гектара. На этой территории выкапывали ямы глубиной 1м, которые служили основным источником для отбора образцов. Образцы отбирались также в местах, где находились оползни, обнажающие большие массивы бентонитовой глины. В естественной залежи она состоит из разноцветных слоев, толщиной от миллиметров до 5–7 см, которые, как правило, имеют зеленоватый оттенок, но встречаются также слои ярко выраженного цвета серого, желтого и красного. Отбирались из различных вскрытий около 100 кг образцов, которые отражали бы средний состав месторождения. Кроме этого, отдельно собирали образцы цветных слоев.

Бентонит доводят до порошкообразного состояния. Затем пропускалась через сито с размерами ячеек 75 мкм. Далее её засыпали в емкость в качестве образцов бентонита.

В наших предыдущих работах представлены результаты анализа химического состава бентонита из 6 месторождений, и в том числе Муйнакское месторождение. Мы брали пробу от ямы глубиной 50–60 см, которые служили основным источником для отбора образцов почвы, поэтому может быть разница в химическом составе. При этом и его составляющие –оксиды кремния, алюминия и железа, приводимые различными источниками в процентах от общей массы, находятся в интервале 50,50– 64,96; 12,70– 17,00 и 1,26–3,56 соответственно. Месторождения отличаются не только концентрацией химических элементов, но и количеством компонентов, содержащихся в бентоните.

В работе [4, с. 307–309] показано, что при исследовании на энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре химического состава необходимо тарировкой определять ускоряющие напряжения электронного луча, так как рекомендуемые в литературе [5, 6] значения порога ионизации справедливы для химически чистых образцов и представлены без учета потерь энергии характеристического излучения при его прохождении через среды образца, детектора и атмосферу камеры.

При испытании оксида порошков приведенный в таб.1 с заданными их весовыми соотношениями SiO₂ -72.9%, Al₂O₃-15.8 % и CaO - 0.591 %, Fe₂O₃-5.75 %, и данной работе получены спектрограммы и табличные значения химического состава, аналогичные представленным на рисунке.

Таблица 1.

Химический состав бентонитовой глины Муйнакского месторождения «Уч Сай»

Изучение структуры бентонита электронно-микроскопическими исследованиями показало, что оно состоит из частиц чешуйчатой формы, преимущественно плотных и имеющих расплывчатые очертания: местами встречаются также волокнистые складки, образованные, по-видимому, в результате скручивания пластинчатых частиц.

су

Рисунок 1. Химический состав бентонита энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре

Следовательно, в кристаллической решетке глины имеются как свободные, так и взаимосвязанные гидроксильные группы; состояние этих групп обычно выявляется с помощью ИК-спектров поглощения.

Рисунок 2. ИК спектры Муйнакского бентонита «Уч Сай»

Следовательно, в кристаллической решетке глины имеются как свободные, так и взаимосвязанные гидроксильные группы; состояние этих групп обычно выявляется с помощью ИК-спектров поглощения.

Плоскость (0,001) бентонита покрыта сеткой ионов гидроксила, которые обнаруживают сильный поляризующий эффект по отношению к полярным молекулам. Известно, что эти гидроксилы участвуют в образовании, как внутримолекулярных водородных связей, так и межмолекулярных водородных связей.

На картинке показаны инфракрасные спектры камня. Зона отражения смеси между 545 см^-1 Al- O, 780 см^-1 растяжение Fe-O, 992 см^-1 растяжение Si-OH, 1036 см^-1  симметричное растяжение Si-O-Si, 1062 см^-1 асимметричное растяжение Si-O-Si, 1127 см^-1 растяжение Si=O, 1638 см^-1 растяжение C-H, 2900-3650 см^-1 растяжение O-H, связанное с симметричной и асимметричной вибрацией растяжения.

Список литературы:

1. Ахмедов К.С. Бентониты Узбекистана. – Ташкент .-1974.-273 с
2. Bentonite modification with pillarization method using metal stannum- Модификация бентонита методом пилляризации металлическим оловом Роберт Р. Виджая , Ариадна Л. Джувоно и Нино РинальдиОбразец цитирования: Материалы конференции AIP 1904 , 020010 (2017); Посмотреть онлайн: https://doi.org/10.1063/1.5011867.
3. Курбаниязов К.К., Закиров М.З. Бентониты Каракалпакстана // Фан. 1979. - 173 с.
4. Эльмурзаев М.Б., Межидов В.Х., Муртазаев С.-А.Ю. Особенности микроанализа химического состава наноструктурных многокомпонентных систем дисперсионноэнергетическим спектрометром (ДЭС) растрового электронного микроскопа // Материалы XI Междунар. науч.конф. «Химия твердого тела. Наноматериалы, нанотехнологии». Ставрополь, 2012. С. 307 – 309.
5. Нан Яо, Чжун Лин Ван. Справочник по микроскопии для нанотехнологии. М., 2011. 711 с.
6. Бранден Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М., 2006. 377 с.