Влияние структурных и кристаллохимических особенностей монтмориллонита на технологические свойства бентонитовых и полиминеральных глин

• Автор: Пермяков, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные представления о кристаллохимической

структуре монтмориллонита

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методы исследований

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МОНТМОРИЛЛОНИТА

МЕТОДОМ МЕССБ АУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

3.1. Структурные характеристики и мессбауэровские

параметры монтмориллонита

3.2. Первая разновидность монтмориллонита
3.3. Вторая разновидность монтмориллонита
3.4. Влияние физикохимических воздействий на параметры
мессбауэровских спектров ионов Железа
4.2. Конденсационная коагуляционная фазы структуры монтмориллонита
4.3. Изменение величины мессбауэровского эффекта в зависимости от степени увлажнения глины, кристаллохимии монтмориллонита
3.5. Комплексирование методов Р и ЭПР в изучении структуры монтмориллонита
ГЛАВА 4. КОНДЕНСАЦИОННОКОАГУЛЯЦИОННЬШ
ПЕРЕХОДЫ В СТРУКТУРЕ МОНТМОРИЛЛОНИТА
4.1. Структурногидратацинные характеристики монтмориллонита
и состава межслоевых катионов
4.4. Влияние на величину мессбауэровского эффекта давления прессования и замораживанияразмораживания глин
ГЛАВА 5. ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА, РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
5.1. Технологические свойства глинистого сырья и готовой продукции на основе минералоготехнологической оценки
5.2. Оценка качества полиминеральных глин и регулирование технологического режима при формовании керамических изделий полусухого прессования
5.3 Структурные изменения в глиномассах на технологических стадиях полусухого прессования
5.4 Прогноз вспучиваемости в технологии керамзита
5.5. Изменение валентного и структурного состояния ионов железа в глинистой составляющей сырья при термообработке гранулированного и кускового материала
5.6. Влияние механоактивации глин на параметры мессбауэровских спектров
5.7. Оценка качества бентонитового сырья по данным ЯМР ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Результаты исследований апробированы при оценке возможности использования полиминеральных глин для производства керамических изделий. Разработанные методики были использованы в работе ВНИИстрома г. Москва, ОАО ККСМ г. Казань. Практическая значимость подтверждена двумя авторскими свидетельствами. Личное участие автора. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора посвященного изучению структуры ММ методом ЯГР спектроскопии (глава 1) и четырем главам экспериментальной части. В главе 2 рассмотрены постановка задачи исследования, методы исследования и их характеристики. Глава 3 посвящена изучению кристаллохимических особенностей ММ методом МС. Глава 4 связана с изучением конденсационно-коагуляционных переходов в структуре ММ. В главе 5 рассмотрено проведение прогнозной оценки качества ММ-содержащих глин. Диссертация изложена на 6 страницах м/п текста, содержит таблиц, рисунка и библиографический указатель из 2 наименований. ГЛАВА 1. Современные представления о кристаллохимнческон структуре ММ. Минеральный вид - диоктаэдрический ММ в соответствии с наиболее разработанной кристаллохимической классификацией [И] является представителем подкласса слоистых силикатов, в который входят как многие глинистые (нонтронит, сапонит, каолинит, разбухающие гидрослюды и др. SI2O5] ' и, следовательно, из каждых пяти кислородов три обеспечивают вершинные связи кремнекислородных тетраэдров между собой (мостиковые кислороды), а два (не мостиковые) - связь с октаэдрическими катионами. Ведущим катионом октаэдрической сетки является A1VI, координированный с ионами кислорода и OIT -группами. Валентность ионов А* обуславливает диоктаэдрический мотив сетки и слоя в целом (чередование двух октаэдрических полиэдров, заполненных катионом, и одного пустого). Рис. Кристаллическая структура ММ. АГ+ в октаэдрических позициях, и в структуре большинства известных ММ составляют от 1/6 до 1/4 от общего числа октаэдрических катионов. С наличием гетеровалентного изоморфизма связано возникновение избыточного отрицательного (-) заряда в силикатных слоях. Для сохранения электронейтральности кристаллической структуры минерала в нес включаются внеслоевые катионы-компенсаторы заряда. Количество последних с учетом валентности эквивалентного содержанию ионов 1у^2+ в октаэдрической сетке. В естественных образцах глин катионами-компенсаторами обычно являются №+, Са2+, реже К^2+, К+. Эти катионы координационно связывают некоторое число молекул воды. Такие гидратированные внеслоевые катионы легко вступают в реакции обмена в водных растворах солей. В ММ избыточный отрицательный заряд обусловлен гетеровалентным изоморфизмом в октаэдрической сетке, а катионы-компенсаторы заряда находятся вне силикатного слоя в гидратированном состоянии. В настоящее время имеется в основном две точки зрения на механизм компенсации избыточного отрицательного заряда. Первые [,] считают, что избыточный отрицательный заряд перераспределяется, размывается между всеми кислородами силикатного слоя, включая и мостиковые (базальные). В соответствии с этим все базальные кислороды активны в отношении сорбции полярных молекул [,], а катионы-компенсаторы не имеют четкой фиксации относительно заряженных групп силикатного слоя. Однако многие известные экспериментальные данные по изучению свойств ММ глин не могут быть последовательно объяснены, исходя из указанного механизма компенсации зарядов. Другая модель кристаллохимической структуры ММ предложена авторами [,], согласно которой избыточный отрицательный заряд сохраняется в октаэдрической сетке и в основном локализован на тех ОН“ группах, которые находятся в координации с ионами Mg2+ (см. В естественном увлажненном состоянии глины в компенсации этих зарядов участвует, наряду с внеслоевыми катионами, особая форма молекул воды, образующих с кислородом указанных ОН“ групп водородные (гидроксильные) связи донорно-акцепторного типа. Положение ОН" групп таково, что они располагаются на оси, проходящей через центр гексагонального отверстия кремнекислородной сетки.