РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОИСТЫХ ФИЛЛОСИЛИКАТОВ И ВКЛЮЧАЮЩИХ ИХ СИЛИКАТНЫХ И
ЖЕЛЕЗООКСИДНЫХ ДИСПЕРСИЙ (БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И ШЛАМОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ)
Минеральный состав и физико-химические свойства природных объектов (глинистых
минералов, шламов), как высокодисперсных полиминеральных образований,
определялся с применением комплекса современных методов исследования:
рентгенофазового и дифференциально-термического анализа, электронной
микроскопии, рентгеноспектральных и атомно-абсорбционных методов анализа.
2.1. Рентгенофазовый и дифференциально-термический анализ
Одной из основных задач рентгенофазового анализа является идентификация
различных фаз в смеси неорганических и кристаллических органических материалов
на основе полученной дифракционной картины. Основным методом качественного и
количественного фазового анализа является порошковый метод из-за его простоты и
универсальности.
Рентгенофазовый анализ (РФА) бентонитовых пород, отмученных природных и
катионзамещенных форм исследуемых глинистых минералов и железооксидных порошков
осуществляли на рентгеновском дифрактометре ДРОН-УМ1 с двумя щелями Соллера с
фильтрованным Со Кa- излучением при скорости съемки 1°/ мин. Идентификация
минерального состава обьектов исследования осуществлялась в соответствии с
картотекой ASTM [88] и работами [12,89,90].
Определение количественного содержания породообразующих и примесных минералов в
полиминеральных бентонитовых породах и сложных
железооксидно-карбонатно-силикатных порошках осуществляли с использованием
методики внутреннего стандарта [91]. Для определения количественного содержания
присутствующих в бентонитах минеральных фаз, были приготовлены искусственные
смеси отмученных исследуемых глинистых минералов с добавками различного
количества примесных минералов (каолинита, кальцита, кварца), сняты
дифрактограммы и построены градуировочные графики изменения интенсивности
(площади рефлексов) характерных дифракционных отражений соответствующих
минералов на дифрактограммах искусственных смесей с различным % содержанием
добавок. Точность определения массовой доли компонентов составляет ±5 масс.%.
Вопросы отбора проб, очистки глин от примесей, приготовление ориентированных
препаратов катионзамещенных форм при изучении особенностей кристаллохимического
строения и физико-химических свойств глинистых минералов имеет очень важное
значение.
Методом седиментационного разделения (отмучивание), получены тонкодисперсные
фракции (неоседающие в воде) минералов, которые в дальнейшем использовались для
получения ориентированных препаратов катионзамещенных форм исследуемых
смектитовых минералов. Мономинеральность полученных образцов проверяли
рентгенографическим методом. Катионзамещенные формы глинистых минералов
получали по методике [52] путем многократной обработки очищенных от примесей
мономинеральных филлосиликатов растворами NaCl (1 моль/дм3), отмыванием в
дистиллированной воде от избытка ионов Cl- с последующей обработкой растворами
хлоридов соответствующих металлов. Ориентированные препараты получали путем
нанесения тонкодисперсных фракций катионзамещенных форм глинистых минералов на
кварцевые подложки при центрифугировании и высушивали при 75єС в течение 2-х
суток. Полученные ориентированные препараты природных и катионзамещенных форм
глинистых минералов, а также насыщенные органическими жидкостями и
термообработанные при 250єС в течение 2-х суток подвергали рентгенографическим
исследованиям. В качестве органических жидкостей наибольшее применение получили
глицерин и этиленгликоль, с помощью которых получают комплексы с высокой
степенью упорядоченности вдоль оси С, что приводит к появлению на
дифрактограммах целочисленной серии рефлексов [18,19].
Методом рентгенофлюоресцентного спектрального анализа определяли химический и
микроэлементный составы природных, отмученных, катионзамещенных и
кислотнообработанных форм глинистых минералов на рентгеновских спектрометрах
СРМ 20 и NAT.
Дифференциально-термический анализ (ДТА) использовали для идентификации
минерального состава глинистых минералов и железооксидных шламов [92,93].
Дифференциально-термический анализ (ДТА) проводился на дериватографе Q-1500
фирмы МОМ (Венгрия) в диапазоне 20 - 1000єС. Скорость нагревания печи
составляла 10єС/мин, точность измерения температуры ± 5єС. В качестве эталона
использовали синтетический сапфир, масса исследуемого образца - 400 мг.
Точность термогравиметрического метода при используемой основной
чувствительности 100 мг составляет ± 0,5%.
2.2. Электронная микроскопия, катионный обмен, набухание, сорбционные
исследования
Определение морфологии, размеров частиц (зерен) и агрегатов глинистых минералов
и железооксидных шламов определяли методом электронной микроскопии, который
позволяет измерение размеров частиц с относительно высокой точностью.
Принципиальная трудность состоит в правильном выборе методики препарирования.
Так как выбор методики препарирования определяется величиной частиц, а также
физико-химическими свойствами исследуемых веществ, был выбран метод влажного
препарирования, т.е. использование слабо концентрированных водных суспензий
глинистых минералов и железооксидных порошков в воде. Недостатком выбранного
метода препарирования может быть способность к агрегированию зерен твердой фазы
в дисперсионной среде, что ухудшает распределение частиц по поверхности
объективной диафрагмы, поэтому дополнительно применялась ультразвуковая
обработка препаратов [94].
Катионная обменная емкость филлосилика
- Київ+380960830922