Физико-химическое исследование каолинов Зарафшанского региона

Physical and chemical study of kaolins of the Zarafshan region
Жуманов Ю.К.
Цитировать:
Жуманов Ю.К. Физико-химическое исследование каолинов Зарафшанского региона // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 10 (55). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6489 (дата обращения: 20.05.2022).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Вопросы изыскания новых месторождений каолинового сырья, более качественного, с лучшими физико-техническими и технологическими характеристиками, разработка эффективных технологий их обогащения и строительство обогатительных предприятий для их обогащения являются актуальными. На территории Республики Узбекистан имеются большие запасы каолинов различных месторождений, каолиновый агальматолит месторождения Акташ, которые можно использовать для изготовления тонкой керамики. Нами предпринято исследование состава Алтынтауского каолина для изучения возможности его использования в керамической промышленности. Изучены состав и индивидуальности каолина месторождения Алтынтау. Изучены химические составы проб каолинов месторождений Западного Узбекистана.

ABSTRACT

The issues of finding new kaolinite deposits of higher quality, with the best physical, technical and technological characteristics, the development of effective technologies for their enrichment and the construction of enrichment plants for their enrichment are relevant. On the territory of the Republic of Uzbekistan there are large reserves of kaolin from various deposits, kaolin agalmatolite from the Aktash deposit, which can be used for the manufacture of fine ceramics. We undertake a study of the composition of Altyntau kaolin to study the possibility of its use in the ceramic industry. The composition and personality of the kaolin Altyntau deposit has been studied. The chemical compositions of samples of kaolin deposits in Western Uzbekistan were studied.

 

Ключевые слова: каолинит, глина, химический состав, месторождения, каолиновый агальматолит, керамика.

Keywords: kaolinite, clay, chemical composition, deposits, kaolin agalmatolite, ceramics.

 

Введение. В последнее время в Республике Узбекистан произошло значительное техническое перевооружение керамической отрасли, особенно в использовании местных каолиновых глин. В Узбекистане учтены 156 месторождений каолиновых глин с промышленными запасами 405,0 млн м3. На территории республики имеются разновидности каолина, каолиновый агальматолит месторождения Акташ, которые можно использовать для изготов­ления тонкой керамики [4]. Вопросы изыскания новых месторождений каолинового сырья, более качественного, с лучшими физико-техническими и технологическими характеристиками, разработка технологии обогащения и строительство обогатительных комбинатов по обогащению каолинов до сих пор являются актуальными.

Полезные свойства природных и обогащенных каолинов обусловлены огнеупорностью, химической инертностью, белизной, дисперсностью, низкой диэлектрической проницаемостью и другими ценными особенностями их ведущего минерального компонента – каолинита.

Различные виды каолина-сырца и обогащенных каолинов используют для производства огнеупоров, кислотоупоров, фаянса, строительной керамики, электрокерамики, в качестве пластифицирующей добавки в фарфоровые массы.

В настоящее время каолин применяется в косметике, в производстве бумаги и керамических изделий.

Наиболее емкая область использования обога­щенного каолина – производство бумаги, где он служит в качестве эффективного и дешевого наполнителя, а также как белый пигмент для покрытия бумаги гладкой глянцевой пленкой. Каолин легко диспергируется в воде, инертен к другим составляющим бумаги, имеет низкую абразивность, высокую белизну, хорошо удерживается между волокнами целлюлозы. В зависимости от типа и сорта бумаги в целлюлозную массу добавляют до 30% обогащенного каолина. Для покрытия бумаги используют особенно тщательно приготовленные каолиновые продукты, прошедшие процесс тонкого фракционирования (2-5 мм), деламинацию, а также высокоградиентную электромагнитную сепарацию и химическое отбеливание [1].

В качестве наполнителя каолин используется в производстве пластмасс, резины, искусственных кож, тканей, линолеума, лаков, красок, космети­ческих и парфюмерных паст, кремов, мазей, пудр, карандашных грифелей, мыла и т. п.

Глинистые материалы придают фарфоровым и фаянсовым массам формовочные и литьевые свойства, механическую прочность в воздушносухом состоянии и необходимые эксплуатационные свойства: механическую и термическую прочность и химическую стойкость после обжига.

Процесс обогащения каолинов предусматривает выделение из них основного глинистого минерала – каолинита, очищенного от крупнозернистых примесей и красящих оксидов. Каолин в природе встречается в виде полиминеральной смеси, состоящей из каолинита, кварца, полевых шпатов, слюды, железо- и титаносодержащих соединений, причем размер частиц кварца, полевого шпата и слюды в 10-100 раз превышает размер частиц каолинита. На этой разнице в размерах частиц и, следовательно, массе частиц основан способ обогащения глинистых материалов (каолина). Обогащенный каолин содержит в основном каолинит, в то время как в неотмученном (сыром) каолине его не более 45% [5].

В Узбекистане насчитывается 77 месторождений каолина, 22 из которых расположены в долине Зарафшан. Наиболее крупным каолиновым месторож­дением является Ангренское месторождение, занимающее второе место в СНГ с суммарными запасами каолина 394 млн тонн. В настоящее время обогащенный каолин в Узбекистане производится на заводе ООО «Angren-Kaolin» в Ангренском районе Ташкентской области и на заводе ООО «Альянс» в Пахтачинском районе Самаркандской области. В Зарафшанском оазисе и пустыне Кызылкум обнаружено несколько месторождений каолина, из которых особенно важны месторождения Карнаб, Альянс, Захкудук, Урозали и Алтынтау.

По известным данным, в Западном Узбекистане имеется ряд перспективных каолиновых месторождений со следующими запасами:

  • на юго-востоке хребта Алтынтау: A + B + C1 – 5403 тыс. тонн, С2 – 6934 тыс. тонн;
  • на северо-западе хребта Алтынтау: B + C1 – 4048,5 тыс. тонн;
  • на Захкудукском месторождении: P2 – 123,75 млн тонн;
  • на месторождении Орозали: Р2 – 5000 тыс. тонн;
  • на месторождении Альянс: B + C1 – 1352 тыс. тонн, C2 –608 тыс. тонн, P1 + P2 – 3,7 млн тонн;
  • на западном участке Карнабского месторождения: Р2 – 1796 тыс. тонн, на восточном участке: P2 – 576 млн тонн.

Химические составы исследованных проб каолинов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Химические составы исследованных проб каолинов ряда месторождений Западного Узбекистана

Химические составы

Наименование проявления или месторождения

Альянс

Карнаб

Алтынтау

Захкудук

Западный Ауминзатау

Урозали

SiO2

54,02

62,76-80,91

58,55

64,14-66,47

69,33

64,65

Al2O3

30,45

24,9-27,94

20,1

21,04-25,0

19,2

21,38

TiO2

0,54

0,11-0,54

<0,30

0,26-1,02

0,12

0,73

Fe2O3

0,54

0,45

1,94

0,27-1,1

1,14

0,96

CaO

0,48

0,3-6,03

3,20

0,04-0,7

-

-

MnO

0,02

-

-

-

-

-

MgO

0,49

0,3-1,1

1,71

0,0-0,42

-

-

Na2O

0,19

0,11-0,28

2,44

0,0-0,5

0,93

0,26

K2O

1,48

1,17-6

2,69

0,0-0,5

1,7

1,39

FeO

0,26

2,35

 

до 0,08

   

SO3

0,21

-

1,04

0,0-0,23

   

P2O5

-

 

<0,5

     

п.п.п.

11,1

2,98-9.

7,95

8,06-9,65

7,47

7,5

 

Цель исследования. В настоящей статье приведены результаты физико-химического анализа Алтынтауского месторождении Зарафшанского региона. Изучены химические составы и установлены индивидуальности проб каолинов Алтынтауского месторождения. Цель работы – исследовать состав и индивидуальности каолина для получения в дальнейшем на его основе керамических материалов.

Методика исследования. Для определения химических составов проб нами проводился химический анализ до и после обработки по методикам [2]. Для установления индивидуальности образцов каолина проводили рентгенофазовый анализ на аппарате XRD-6100 (Shimadzu, Japan), управляемом компьютером. Применяли CuKα-излучение (β-фильтр, Ni, 1.54178 режим тока и напряжения трубки 30 mA, 30 kV) и постоянную скорость вращения детектора 4 град./мин. с шагом 0,02 град. (ω/2θ-сцепление), а угол сканирования изменялся от 4 до 80о. Для расчета межплоскостных расстояний использовались таблицы Толкачева, а относительная интенсивность дифракционных линий I/I1 определялась в процентах от наиболее сильно выраженного рефлекса в максимуме [3].

Результаты исследования. Из полученных данных по исследованию проб каолина Алтын­тауского месторождения видно, что значение массовой доли Al2O3 – 27,86%, а по стандарту – 30±2%. Массовая доля Fe2O3 – 1,5%, а по стандарту должна быть не более 0,8%. Массовая доля SiO2 – 55,4%, а по стандарту должна быть не более 55%. После соответствующей обработки можно получить каолин, соответствующий требованиям стандарта O’zDSt 1056:2004 к марке АКС-30. Результаты химического анализа обработанной пробы (Каолин-2) показывают, что после соответствующей обработки можно получить каолин, соответ­ствующий стандарту (таблица 2).

Таблица 2.

Химический состав месторождений Алтынтау

Наименование сырья

SiO2

Al2O3

Fe2O3

СаО

MgO

Na2O

K2O

SO3

П.п.п.

Каолин-1

55,34

27,86

1,5

0,7

след

2,0

-

0,43

11,12

Каолин-2

50,62

30,61

2,09

0,42

след

2,6

0,2

0,32

12,62

 

На рентгенограмме образца после обжига (рисунок 2) обнаружены дифракционные максимумы, отвечающие β-кварцу и муллиту.

 

Рисунок 1. Дифрактограмма образца Алтынтауского каолина до обжига

 

Исходя из интенсивности рефлексов, можно предположить, что в составе шихты в достаточном количестве находится кварц. Рефлексы β-кварца и муллита обнаружены достаточно отчетливо. Кроме фаз β-кварца и муллита на рентгенограмме рефлексы других минералов не обнаружены.

На рентгенограмме образца после обжига (рисунок 2) обнаружены дифракционные максимумы, отвечающие β-кварцу и муллиту. Исходя из интенсивности рефлексов, можно предположить, что в составе шихты в достаточном количестве находится кварц.

 

Рисунок 2. Дифрактограмма образца Алтынтауского каолина после обжига

 

Рефлексы β-кварца и муллита обнаружены достаточно отчетливо. Кроме фаз β-кварца и муллита на рентгенограмме рефлексы других минералов не обнаружены.

Выводы

Изучены химический и минералогический составы Алтынтауского месторождения, показано, что состав образца соответствует требованиям O’zDST 1056:2004 после соответствующей обработки. Проведен рентгенофазовый анализ и определены межплоскостные расстояния и интенсивности дифракционных линий образцов до и после обжига. Полученные данные могут использоваться в дальнейших исследованиях для получения керамических изделий из обработанных образцов каолина месторождения Алтынтау.

 

Список литературы:
1. Алимджанова Д.И., Шамуратова Ш.М. Электротехнический фарфор на основе нетрадиционного сырья Узбекистана // Universum: технические науки. – 2017. – № 4 (37). – С. 34
2. ГОСТ 2642.0-86. Межгосударственный стандарт «Огнеупоры и огнеупорное сырье. Общие требования к методам анализа».
3. Ковба П.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. – М.: МГУ, 1976. – 232 с.
4. Масленникова Г.Н., Жекишева С.Ж., Кудряшев Н.И. Керамическое сырье Центральной Азии. – Бишкек: Технология, 2002. – 233 с.
5. Обогащение каолина // stroitelstvo-new.ru [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.stroitelstvo-new.ru/keramika/farfor-faience/kaolin.shtml (дата обращения: 15.10.18).

 

Информация об авторах

младший научный сотрудник Института общей и неорганической химии Академии наук, Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

Junior Research Scientist of the Institute of General and Inorganic Chemistry of Uzbek Academy of Sciences, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top