Geum.ru

Справочное пособие Под редакцией проф. Г. Н. Масленниковой Издательство тпу 2009

Вид материалаДокументы
Таблица 3.51. Разложение галлуазита, метагаллуазита и каолинита в HCl, NaOH и Н2О2 (%)
4. Область применения и требования к качеству глин и каолинов
Подобный материал:
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   ...   46

Таблица 3.51. Разложение галлуазита, метагаллуазита и каолинита в HCl, NaOH и Н2О2 (%)





Образцы
При комнатной температуре

В 5% HCl
В 10% HCl
В конц. HCl
В 1% NaOH
В 10% NaOH
В 6% H2O2

Галлуазит
8
13
16
12
19
–

Метагаллуазит
2
3
4
4
11
–

Каолинит
1
1
3
2
5
–

При температуре водяной бани

Галлуазит
16
33
46
40
77
1

Метагаллуазит
10
12
4
12
56
–

Каолинит
1
2
4
6
20
–


При 100оС галлуазит растворим в концентрированной HCl и 11,5М растворе H2SO4. Не растворим в 1М растворе КОН при нагревании до 100оС.

Способность к комплексообразованию у галлуазитов выражена слабо. При обработке галлуазита избыточным количеством органических жидкостей слои молекул воды замещаются слоями органических жидкостей, что сопровождается изменением базального межплоскостного расстояния от 1,0110-10 до 1,110-10 мм, зависящем от характера органических молекул. Поглощенные молекулы органического вещества размещаются в галлуазите, по-видимому, однослойно. Имеются указания, что в единичных случаях при этом удавалось увеличить межплоскостные расстояния до 1,710-10 мм. Это может служить важным диагностическим признаком, в частности, если галлуазит содержится в смеси с каолинитом.

Галлуазиты способны также поглощать сульфиты, хлориты, нитраты в количестве от 5 до 45% своей массы, что также сопровождается расширением решетки.

Емкость катионного обмена галлуазита 15–40 мг-экв. на 100 г. Метагаллуазит умеренно пластичен и обменная способность его ионов незначительна, часто она составляет лишь 8 мг-экв. на 100 г. В формуле Al2O32SiO2nH2O может изменяться от 3,5 до 4,0 мг-экв. для галлуазита и от 2,33 до 2,66 мг-экв. для метагаллуазита.

Природа галлуазита пока недостаточно еще выяснена, некоторые исследователи рассматривают галлуазит в качестве самостоятельной группы, включая в нее галлуазит, метагаллуазит и ферригаллуазит.

Все относящиеся сюда минеральные виды обладают общими физическими свойствами и близки друг к другу по условиям их образования. Как правило, эти минералы встречаются в виде коллоидных или метаколлоидных образований, возникая в виде гелей путем коагуляции золей исключительно в экзогенных зонах.

Галлуазит является типичным экзогенным минералом, встречается вместе с каолинитами, с обычным преобладанием первого минерала как в остаточных, так и в переотложенных глинах и каолинах. Многие принимают галлуазит за коллоидный, переходный к каолиниту продукт. Обычно образование галлуазита связано: а) с корой выветривания на габбро и габбро-амфиболитах, габбро-диабазах и кремнистых сланцах; б) с прожилками в основных и ультраосновных породах; в) с переотложенными континентальными глинами в виде выпавших из раствора в карстах минералов. Известны случаи нахождения галлуазита совместно с алунитом (действие сернокислых вод), а также с диаспором, гиббситом, монтмориллонитом и др. Его находят в линзообразных массах и стяжениях, в пустотах различных пород, как вторичное образование и как составную часть тонких фракций осадочных пород: в глинах и суглинках различных пород. Нередко он встречается в некоторых рудных месторождениях никеля, меди, железных и цинковых руд, залегая вместе с ними в карстовых впадинах среди известняков, является он также продуктом выветривания цветной составной части ультраосновных и основных пород. Встречается в кислых почвах, богатых органическими кислотами.

Галлуазит довольно широко распространен в коре выветривания многих месторождений никелевых гидросиликатов Южного Урала: Айдырлинском, Халиловском, Кимперсайском и др. Обычно он загрязнен различными химическими и механическими примесями. На Среднем Урале на месторождении алунитовых глин Журавлинского месторождения (на реке Чусовой, Пермская область) в карстовой впадине вместе с алунитом и гидраргиллитом на границе известняков и бурых глин выявлены значительные запасы галлуазита. Рентгенограмма необработанного образца свидетельствует о том, что в образце присутствует метагаллуазит.

В Уфалейском районе (Челябинская область) среди глиноподобных образований встречается галлуазит гарниеритового ряда (Ni4Si4O10 OH44H2O).

Сравнительно широко он распространен в коре выветривания серпентинитов в Аккерманском (около Орска) и Халиловском (Оренбургская область) районах, а также в месторождениях Кимперсайского района (Актюбинская область, Республика Казахстан).

Гарниерит-галлуазит – минералы этого ряда изучены в месторождениях силикатно-никелевых руд Среднего Урала: Петровском, Тюленевском, Ново-Черемшанском, Голендухинском и др. Здесь минералы этого ряда широко развиты на поверхности мраморов или конкреций в галлуазитовых глинах по соседству с подвергнувшимися выветриванию в древнее время серпентинитовыми массивами.

Гарниерит-галлуазит – этот ряд обнимает многочисленные минеральные виды, отличающиеся друг от друга главным образом по химическому составу и окраске. Как правило, эти минералы встречаются в виде коллоидных или метаколлоидных образований.

Галлуазитам, как и другим глинистым минералам, свойственна лабильность связей, что наблюдается в перестройке их структур, например, из галлуазита образуются либо слюдоподобные (в присутствии щелочей), либо разбухающие (в присутствии щелочноземельных ионов) фазы в автоклаве (410-550оС и 90,0 МПа).


4. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ГЛИН И КАОЛИНОВ


Глинистые породы имеют широкое применение в различных отраслях промышленности. Они используются в производстве изделий строительной, грубой и тонкой керамики, огнеупорных материалов, цемента, для буровых глинистых растворов, в литейном производстве, бумажной, резиновой промышленности, в производстве керамзита и аглопорита, для очистки нефтепродуктов и жиров, в производстве минеральных красок и др.

Качественная оценка глинистых пород производится в зависимости от области их применения. В производстве керамических изделий – по их керамическим свойствам и химическому составу; для производства керамзита имеет значение их способность к вспучиванию; в других случаях учитывается минеральный и гранулометрический состав, вязкость, кроющая способность и т.д. Пригодность глинистого сырья для различных назначений определяется соответствующими ГОСТами, техническими условиями (ТУ) или кондициями, которые утверждаются в установленном порядке. Для некоторых отраслей промышленности строгой зависимости между свойствами сырья и качеством готовой продукции не установлено, поэтому определенных требований к качеству глинистого сырья нет, и возможность использования такого сырья для производства изделий определяется качеством готовых изделий, лимитируемых соответствующими ГОСТами.

Согласно ГОСТ 9169-75 (Глинистое сырье для керамической промышленности) в зависимости от огнеупорности глинистое сырье подразделяется на следующие группы: 1) огнеупорные – 1580оС и выше; 2) тугоплавкие – от 1350 до 1580оС; 3) легкоплавкие – менее 1350оС.

Огнеупорные глины – это глинистые породы с температурой плавления 1580оС и выше. К огнеупорным глинам относятся не только собственно глины с высокой огнеупорностью, но также огнеупорные осадочные глинистые породы, потерявшие пластичность в результате геологических процессов, такие как «сухарные глины» и др. К огнеупорным глинам обычно причисляются, кроме того, и огнеупорные остаточные элювиальные и гидротермально-метасоматические глинистые породы.

Высокая температура плавления (огнеупорность) глинистого сырья обусловлена присутствием в нем глинистых минералов группы каолинита и минералов свободного глинозема. Примесь минералов группы монтмориллонита повышает пластичность и связующую способность сырья, а наличие минералов группы гидрослюд улучшает спекаемость. Присутствие оксидов и гидроксидов железа, кварца (песчано-алевритовой фракции), включений сульфидов, карбонатов, сульфатов ухудшает качества сырья. Таким образом, огнеупорные глины представляют собой глинистое сырье, состоящее существенно из глинистых минералов группы каолинита. В этом отношении огнеупорные глины сходны с каолинами, от которых они отличаются, прежде всего, гранулярным составом. Каолины менее дисперсны по сравнению с огнеупорными глинами, содержат примесь песчано-алевритовой фракции, поэтому не обладают пластичностью и другими, присущими глинам свойствами. Четкой границы между каолинами и огнеупорными глинами не установлено.

Промышленные залежи огнеупорных глин подразделяют на четыре основных минеральных типа: гидраргиллит-каолинитовый, каолинитовый, монтмориллонит-каолинитовый и гидрослюдисто-каолинитовый. В огнеупорных глинах первых трех типов каолинит – единственный или преобладающий глинистый минерал. К последнему типу причислены огнеупорные глины, состоящие из каолинита и гидрослюд в разных соотношениях (с преобладанием того или другого), а также глины, содержащие кроме каолинита монтмориллонит – гидрослюдистые смешанослойные минералы. Промышленное значение могут иметь также галлуазит – каолинитовые огнеупорные глины и другие.

Тугоплавкие глины преимущественно каолинит–гидрослюдистого или гидрослюдисто–каолинитового состава с небольшой примесью смешанослойных образований и монтмориллонита. Глины обычно в той или иной степени запесочены. Содержание кварцевого песка обычно варьирует в пределах одного пласта или одной линзы очень широко – от 10–20 до 40–50 % и выше. Кроме кварцевого песка в глинах могут присутствовать полевой шпат, мусковит, кальцит, гипс, а также обломки карбонатных пород, гранатов, оксиды и гидроксиды железа, пирит, сидерит, эпидот, рутил и другие. Наибольшее распространение в глинах имеют оксиды и гидроксиды железа, кальцит, обломки карбонатов, мусковит.

Легкоплавкие глинистые породы – это разнообразные природные полиминеральные смеси, которые при затворении водой приобретают пластичность, а после обжига при температуре 800–1000оС представляет собой камнеподобный материал. Глины сложены обычно из нескольких минералов, преимущественно из минералов монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп и редко с незначительной примесью минералов каолинитовой группы.

В легкоплавких глинах из минералов-примесей наиболее часто встречаются кварц, известняк CaCO3 и доломит CaCO3MgCO3.

Кварц находится в глинах в виде окатанных зерен или частиц неправильной формы. Наличие кварца отощает глину, а повышенное содержание его уменьшает прочность изделий.

Известняк и доломит, содержащиеся в глинах в виде крупных включений, являются вредными примесями и после обжига изделий вызывают их разрушение.

Если эти минералы-примеси находятся в глине в тонкодисперсном состоянии и равномерно распределены, они не вызывают разрушения изделий и лишь уменьшают пластичность и огнеупорность глины.

Важнейшими особенностями глинистых пород, определяющими их технологические свойства, являются дисперсность, химический и минеральный состав и связанные с ними физические и технические свойства.

Одним из главных признаков глинистых пород является их дисперсность. Основное значение имеют частицы мельче 0,005 мм. Эта тонкая составляющая именуется по-разному: «глинистым веществом», «глинистой субстанцией», «собственно глиной».

В ее составе выделяется фракция мельче 0,001 мм, имеющая признаки коллоидности. Более крупные частицы (0,005–0,001 мм) обладают уже менее ясно выраженными свойствами глин.

Изменения свойств глинистых частиц в зависимости от их крупности приведены в табл. 4.1.