авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Минералов в решении задачприкладной минералогии по данныммессбауэровской спектроскопии

-- [ Страница 6 ] --

Таким образом,химическое отбеливание молотого мусковитаприводит к удалению части содержащегося внем железа, уменьшению доли окисных ионовжелеза, увеличению его белизны испособствует, соответственно, повышениюпотребительских свойств мусковитовогосырья.

Для объяснения природысветлой окраски керамического материала,получаемого при обжиге до 1050оС полиминеральныхизвестковистых глин, былаиспользована гамма-резонанснаяспектроскопия. Изучены образцыизвестковистых глин с различнымсодержанием в них глинистой и карбонатнойфаз, а также продукты их обжига притемпературе 1050оС.

Анализ ГР-спектровисходных образцов известковистых глинпоказал, что железо в них присутствует вокисной и закисной формах, при этом ионыFe3+ и Fe2+ занимаютоктаэдрические позиции в структуреглинистых минералов. Данные ЯГР-анализапродуктов обжига позволяют зафиксироватьследующие структурные изменения (табл.7).

В продуктах обжигакарбонатно-глинистых пород железоприсутствует в трех основных фазах:гематите, где ионы Fe3+ являются структурообразующимэлементом; волластоните, где ионы Fe3+ изоморфно замещаютСа2+ воктаэдрических позициях; и гелените, гденаблюдается изоморфизм Fe3+ Al3+ в восьмерной итетраэдрической координациях (табл. 7).Повышенное содержание карбонатнойсоставляющей в исходных глинистых породахобусловливает при обжиге преобладаниеCa-силикатов в составе керамики.

Таблица 7

  1. ДанныеЯГР-анализа продуктов обжига (1050С)
№ пр. Кальцит, % Доля железа, отн. %

Цвет черепка

Гематит Шпин. фаза Воллас- тонит Геленит
Fe3+ октаэд. Fe3+ тетр.
1 2,3 50 50


Красный

2 15,5 40
60

Грязно-розовый

3 16,5 35
65

Розово-кремовый

4 21,8 25
75

Кремовый

5 30,0 15
85

Желто-серый

6 50,0 10

40 50

Светло-серый

В большинствепородообразующих минераловответственными за окраску обычно являютсяионы элементов группы железа,присутствующие в их структурах либо каквидообразующий компонент, либо какизоморфная примесь (элементы-хромофоры). Внашем случае таким элементом-хромофоромявляется ион Fe3+, оказывающий решающее влияние наокраску продуктов обжига посредством двухосновных механизмов:

- перенос заряда О2- Fe3+, которому отвечаетмаксимум поглощения в ближней УФ-области.Однако длинноволновое крыло этой областипоглощения нередко простирается через всювидимую область спектра, обуславливаяформирование желтых и бурых окрасокминералов, причем последние теминтенсивнее, чем выше концентрация ионовFe3+;

- электронныеd-d-переходы в ионах Fe3+, запрещенные по спину, и поэтомуобычно порождающие слабые полосыпоглощения. Однако в ряде случаеввследствие повышения ковалентности связиионов Fe3+ слигандами эти полосы обладаютзначительной интенсивностью, заимствуя ееот полосы переноса заряда О2- Fe3+.

Оба эти механизма(особенно первый) определяют темнуюокраску гематита, где ионы Fe3+ являютсявидообразующим компонентом.

Иная картинанаблюдается в волластоните и гелените, гдеионы Fe3+присутствуют в виде изоморфной примеси,оказываясь как бы разбавленными другимиструктурообразующими ионами, вследствиечего действие обоих механизмов поглощениярезко ослабляется, что и обусловливаетзначительно более светлую окраскукерамических продуктов.

Таким образом,постепенное исчезновение красновато-бурыхоттенков в цветовой гамме продуктов обжигаглинисто-карбонатных пород по мереувеличения в последних содержаниякальцита может быть обусловлено двумяпричинами:

- низкая стартоваяконцентрация ионов Fe3+ в исходных смесях, в связи с чем впродуктах обжига снижается содержаниегематита;

- формированиеструктур волластонита и геленита, вкоторых ионы Fe3+находятся в качестве изоморфной примеси,что существенно ослабляет иххроморфизм.

Полученные результатыдают представление о природе окраскикерамического черепка и былииспользованы для корректировки технологииполучения керамических изделий сразличными цветовыми оттенками напредприятии ОАО «АСПК».

Выявлены особенностикристаллохимии ионов железа вмонтмориллонитовой составляющейглинистого сырья в процессе егомеханической активации.

Таблица 8

Зависимость прочностиобожжённых (1050С) образцов из глинистого сырья отвремени механической активации исходногообразца

Месторождение глинистогосырья

Время активации, мин.

Прочностьобожжённых образцов, Мпа

Ключищинское Сарай-Чекурчинское Сарай-Чекурчинское,дегидратированная глина при Т=200°С исходный 5 10 15 30 исходный 5 10 15 30 5 10 15 30

18,7 34,7 35,8 40,4 42,3 22,8 30,4 35,4 48,6 51,3 38,0 39,6 56,0 61,2

Зависимость прочностиобожжённых образцов от временимеханической активации исходного сырьяпредставлена в табл. 8. Для выяснениямеханизма дефектообразования и кинетикиструктурных преобразований минеральныхсоставляющих глины был использован методЯГР-спектроскопии, хорошо фиксирующий вструктуре монтмориллонитовойсоставляющей исходного сырья ионы Fe2+ и Fe3+, находящиеся воктаэдрических позициях (табл. 9).

Таблица 9

Данныемессбауэровской спектроскопии ионов железа вструктуре

монтмориллонитаисходных и активированных проб

Образец

Доля ионов железа, %

Fe3+(П1) Fe3+(П2)

Fe2+

1 Ключищенское м-е,исходный 0,60 0,26

0,14

2 Ключищенское м-е,активирован 30 мин. 0,48 0,38

0,14

3 Сарай-Чекурчинское м-е,исходный 0,47 0,42

0,11

4 Сарай-Чекурчинское м-е,активирован 15 мин. 0,45 0,45

0,10

5 Сарай-Чекурчинское м-е,активирован 30 мин. 0,36 0,53

0,11

6 Сарай-Чекурчинское м-е,t=200°С,активир. 30 мин. 0,31 0,61

0,08

Сверхтонкоеизмельчение слоистых силикатов приводит кглубоким физико-химическим изменениям вэтих минералах. В первую очередьнаблюдается резкое нарушение структурымежслоевого промежутка, а при болеедлительной активации сильным деформациямподвергаются и основные слои (октаэдрические и тетраэдрические сетки ).Эти структурные нарушения проявляютсяв ЯГР-спектрах: 1) через уширение линийдублетов; 2) некоторым увеличением величиныквадрупольного расщепления ионов Fe2+ и 3) посредством“перехода” части ионов Fe3+ в болееискаженную позицию П2. Причем если изменения,затрагивающие основные структурныемногогранники (их расширение, сплющивание,разворот и т.д.) могут объяснить первые дваиз трех наблюдаемых изменений ГР-спектров,то последнее из них требует, на наш взгляд,более подробных разъяснений.

Поскольку величинаквадрупольного расщепления для ионовFe3+ определяется степенью искаженияближайшего к ним анионного и катионногоокружений, вышеупомянутый “переход”ионов Fe3+ изпозиции П1 вболее искаженную позицию П2 должен бытьследствием изменений в соседнихкоординационных сферах. Наименеестабильным в этом отношенииявляется состояниегидроксильных групп в ближайшей к ионуFe3+ анионной сфере. Под влиянием внешнихвоздействий (механического, термического),как указывалось выше, в первую очередьразрушается межслоевой промежуток, чтоприводит к ослаблению или полномуразрушению связи между межслоевымикатионами и водородами гидроксильныхгрупп. В результате изменяется уголнаклона ОН-связей к поверхности слоев, апри более длительном воздействиипроисходит и депротонизация гидроксильныхгрупп. Эти изменения в энергетическомсостоянии ОН-групп вызываютперераспределение зарядовой симметрииближайшей анионной сферы и, как следствие, -увеличение степени искаженияоктаэдрических полиэдров, что иобуславливает “переход” части ионовFe3+ из позицииП1 в болееискаженную позицию П2.

Поэтому отношениезаселенностей позиций П2/П1ионами Fe3+ может служитьхарактеристикой степени нарушениямежслоевых связей в структуремонтмориллонита. С увеличением времениактивации это отношение возрастаетсвидетельствуя о глубине нарушениямежслоевых связей по всему объемуминерала. Это, в свою очередь, приводит крезкому увеличению удельной поверхностиобразца за счет образованияповерхностно-активных кристаллитов счастично нескомпенсированными связями.Активность последних в ходетехнологического процесса изготовлениякирпича, по-видимому, и обеспечиваетбольшую прочность готового изделия.

Полученные результатыбыли использованы при уточнениитехнологии производства кирпича методоммеханической активации и внедрены напредприятии ООО «Керамика».

Определены кристаллохимические критериихризотилового сырья,используемого дляизготовления качественногофильтрационного картона.

Методоммессбауэровской спектроскопии былисследован хризотил-асбест, используемый вкачестве сырья для производствафильтрационного картона. По своимтехническим характеристикам изделия изэтого картона были отнесены к двум группам:кондиционные и некондиционные. ХарактерныепараметрыЯГР-спектров для четырехтипичных изделий приведены в табл. 10.

Таблица 10

Мессбауэровскиепараметры образцов ломкогохризотил-асбеста из изделий

различногокачества

Качество изделия Fe3+VI Fe3+IV

Fe2+VI

1 S1 2 S2 3

S3

1 Кондиционное

2Кондиционное

3Некондиционное

4Некондиционное

0,72 0,73 0,74 0,73 0,26 0,28 0,23 0,22 0,40 0,42 0,38 0,42 0,08 0,08 0,21 0,20 2,74 2,72 2,74 2,73

0,66 0,64 0,56 0,58

Примечание: -квадрупольноерасщепление, S-относительное содержание ионовжелеза в каждой позиции.

По величинеквадрупольного расщепления 1 для ионов Fe3+ воктаэдрической координации и отношениюFe2+ : Fe3+ видно (табл.10), чтоизученныеобразцы принадлежат к ломкойразновидности. Из таблицы также можновыделить кристаллохимические критерииволокна хризотил-асбеста, характерные длякондиционных инекондиционных изделий. Волокно кондиционных изделий характеризуется:содержанием ионов Fe2+, равным ~ 65 % отвсего структурного железа; отношениемFe3+VI / Fe3+IV, равным ~3,5, то естьимеет кристаллохимические характеристики,типичные для хризотил-асбеста ломкойразновидности. В то же время у волокнанекондиционных изделий содержаниеионов Fe2+в среднем на 10% меньше, аотношение Fe3+VI/ Fe3+IV приблизительно равно 1,свидетельствуя о том, что это волокно посвоим кристаллохимическимхарактеристикам отличается от ломкойразновидности и не годится дляпроизводства качественногофильтрационного картона. То есть вструктурномотношении хризотил, дающий кондиционноеизделие, должен обладатьповышенной степенью диоктаэдричностиструктуры.

Предложенныекристаллохимические критерии волокна, идущего на изготовлениекондиционного изделия былииспользованы при разбраковке сырья настадии его отбора. Методика была апробирована наОАО «Марийский ЦБК».

Представленырезультаты фазового минералогическогоанализа руд различных горныхпород на железосодержащие примеси,отрицательно влияющие на качествоисходного сырья.

Вспектрах ЭПРнекоторыхгорных пород(ракушняковыефосфориты,битуминозныйпесчаник, баритовыеруды, известняки и глинистые породы),зафиксированы ранеенеизвестные группы линийпоглощения, обязанныенесколькимпарамагнитнымцентрам (ПЦ).С использованием данных ЯГР былопоказано, что наблюдаемыеПЦ принадлежат пириту и предложена модельодного изних: Mn2+внизкоспиновомсостоянии, изоморфно замещающий ионы Fe2+. Все группы линийнаблюдаются только при температуре жидкого азота (77 К). Было также изученоповедениеинтенсивности линийв процессепульсационногоотжига до500°С споследующей записью спектров ЭПР при 77 К. Зависимостьинтенсивности ПЦ SH иS- от температурыотжига предложено использовать в качествесвоеобразных геотермометров. Спомощью метода ЭПР по выявленнымпарамагнитным центрам можнопроводить экспресс анализгорных породна примесныйпирит.

СиспользованиемЯГР-спектроскопии разработанаметодика фазового минералогическогоанализа железосодержащих компонентов вфосфоритовых (табл. 11, 12) и баритовых рудахразличных типов.

Она применима длявыявления типоморфных особенностейфосфоритовых и баритовых руд, гдежелезосодержащие минералы являютсявредной примесью, ослабляющейагрохимический потенциал фосфатного сырьяи отрицательно влияющей на качествобаритового концентрата, а результаты могутбыть использованы при выборе рациональныхметодов их обогащения.

        1. Таблица 11

        2. ЯГР-параметры основныхжелезосодержащих минералов

желваковыхфосфоритов

N п/п

Минерал

Валентность

,мм/с

, мм/с

1

Глауконит

Fe(3+) Fe(2+) Fe(2+) 0.40(0.02) 2.73 1.82 0.32(0.02) 1.11 1.15
2

Сидерит

Fe(2+) 1.78 1.16
3 Пирит Fe(2+) 0.62 0.30
4 Гетит Fe(3+) 0.63 0.33
5

Хлорит

Fe(2+) Fe(3+) 2.65 0.94 1.08 0.35
6

Монтмориллонит

Fe(3+) 0.55 0.32
    1. Таблица 12

    2. ЯГР-параметры основныхжелезосодержащих минералов
    3. песчаниково-зернистыхфосфоритов
N п/п Минерал
  • Валентность
  • , мм/с

    , мм/с

    1

    Пирит

    Fe(2)

    0.62(0.02)

    0.30(0.02)
    2 Ильменит Fe(2) 0.82

    0.98

    3 Гранат Fe(2) 3.50

    1.28

    4 Эпидот Fe(3) 1.95

    0.33

    5 Ставролит Fe(2) 2.20

    1.00

    6 Турмалин Fe(2) Fe(2) Fe(3) 2.48 2.10 0.88

    1.09 1.01 0.37



    Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |
     





     
    © 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

    Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
    Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.