ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛИН УЧСАЙСКОГО, МУЙНАКСКОГО ЗАЛИВА И УРГЕ-АКТУМСЫКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены результаты исследования физико-химических свойств бентонитовых глин Каракалпакстана месторождений Учсай, Муйнакский залив и Урге-Актумсык. При этом проведены отборы образцов, проводились эксперименты по определению химического состава, рентгенофазовый анализ.  

ABSTRACT

This article presents the results of a study of the physico-chemical properties of bentonite clays of Karakalpakstan from the Uchsai, Muynak Bay and Urge-Aktumsyk deposits. At the same time, samples were taken, experiments were conducted to determine the chemical composition, and X-ray phase analysis.

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

Keywords:   Bentonite, chemical composition, structure, hydroxyl, 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.

Бентониты и бентонитоподобные глины используются в самых различных отраслях народного хозяйства: адсорбент и пластификатор в нефтяной, жировой, винодельческой, строительной и машиностроительной промышленности; глинистые растворы в буровой технике; удобрения и биостимуляторы- в сельском хозяйстве; как добавка против выцветов солей для увеличения марки жженого кирпича; керамзит – легкий заполнитель бетонов в строительной промышленности; керамические трубы и антифильтрационный материал в ирригации и многие другие [2].

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. 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 Каракалпакстана месторождение Уч Сай, Муйнакский залив и Урге-Актумсык определяющих его качество и изучение возможности его применения.

Объекты и методы исследование. Объектом исследования является бентонит Каракалпакстана высушенного дна Аральского море. 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) [2]. Используется для быстрого и неразрушающего определения химических элементов в самых различных типах образца (твердый, порошок, жидкие образцы). Для идентификации фазового состава используемого компонента и полученных образцов применяли рентгенофазовый анализ методом Ритвелъта на дифрактометре LABX XRD-6100 SHIMADZU с помощью CuKα-излучения (β-фильтр-Ni, длина волны 1,5418 Å, режим тока и напряжение трубки 30 мА, 30 кВт). Постоянная скорость вращения детектора 4º/мин с шагом 0,02º (ω/2θ – сцепление), угол сканирования изменялся от 4 до 80^о.

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 3 месторождений, высушенного дна Аральского море. 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 бентонитовых глин

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.

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

Рисунок 1. 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.

Минеральный состав глин составляет: кварц, монтмориллонит, иллит, альбит, хлорит, полигорскит. Анализируя пиков в составе содержатся кварц, монтмориллонит, иллит, альбит, хлорит, полигорскит (рис.1).

Рисунок 2. Рентгенофазовый анализ бентонита месторождении Урге-Актумсук

Рентгеновские дифрактограммы воздушно-сухой формы Урга-Актумсук содержат линии, характерные для монтмориллонита (1,485; 0,446; 0,256; 0,167; 0,150 нм), кварца (0,425; 0,334; 0,245; 0,223; 0,212; 0,198; 0,197; 0,181; 0,167; 0,162; 0,154; 0,138; 0,137 нм), иллит (1,006; 0,496; 0,376; 0,298; 0,197; 0,162; 0,145 нм). Кроме того, дифрактограмма содержит еще ряд линий, характерных для альбита (0,376; 0,318; 0,292; 0,238; 0,197; 0,162; 0,145 нм), хлорита (0,713; 0,356; 0,282 нм), полигорскита (0,469; 0,318; 0,298 нм).

По количеству: кварц=33,5%, монтмориллонит=29 %, иллит=5 %, альбит=12 %, хлорит=12,5 %, полигорскит=8 % составляет.

Рисунок 3. Рентгенофазовый анализ бентонита месторождении УчСай

Рентгеновские дифрактограммы воздушно-сухой формы Уч-Сай содержат линии, характерные для монтмориллонита (d = 1,485; 0,446; 0.256; 0,167; 0,150 нм), иллит (d = 1,006; 0,496; 0,376; 0,366; 0,324; 0,298; 0,292; 0,197; 0,145 нм). Кроме того, дифрактограмма содержит еще ряд линий, характерных для альбита (d = 0,403; 0,376; 0,318; 0,238; 0,197; 0,145 нм), хлорита (d = 0,713; 0,346 нм), полигорскита (d = 0,632; 0,366; 0,346; 0,318; 0,298 нм).

Макроскопические признаки позволяют рекомендовать их в производстве грубой керамики и буровых растворов. Запасы не подсчитывались, но ввиду большой мощности и протяженности пласта могут быть значительными. На месторождении требуется постановка детальных геологоразведочных работ с утверждением запасов в Г'КЗ.

Список литературы:

1. Минерально-сырьевые ресурсы Ӯзбекистана, часть-II, Ташкент, Изд-во «Фан» 1977 год.
2. Муфтуллаева М.Б., Реймов А.М., Сабиров Б. Т. «Химический состав бентонита Каракалпакстана Муйнакского месторождения», «Universum» (Технические науки) № 7 (112) стр.47-48.
3. Курбаниязов К.К., Закиров М.З. Бентониты Каракалпакстана // Фан. 1979. - 173с.
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.