Обменные процессы и эволюция титаносиликатов в Хибинском и Ловозерском щелочных массивах

• Автор: Селиванова, Екатерина Андреевна
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1 Общие кристаллохимические особенности титаносиликатов и
физико-химические основы реакций обмена
1.1 Титаносиликаты Хибинского и Ловозерского щелочных массивов
1.2 Обобщенная теория смешанных анионных радикалов
1.3 Роль молекул воды в титаносиликатах, гидролиз
1.4 Катионный обмен
1.5 Термодинамика катионного обмена
Глава 2 Слоистые титаносиликаты группы эпистолита
2.1 Минералогия
2.1.1 Условия локализации, парагенезисы и морфология
2.1.2 Химический состав
2.1.3 Кристаллическая структура ломоносовита
2.2 Эксперимент
2.2.1 Результаты опытов
2.2.2 Обсуждение результатов
Г лава 3 Каркасные титаносиликаты ряда зорит-чивруайит
3.1 Минералы ряда зорит-чивруайит
3.1.1 Условия локализации, парагенезисы и морфология
3.1.2 Химический состав
3.1.3 Кристаллическая структура

3.2 Эксперимент
Глава 4 Каркасные титаносиликаты группы иванюкита
4.1 Минералогия
4.1.1 Условия локализации, парагенезисы и морфология
4.1.2 Химический состав
4.1.3 Кристаллическая структура
4.2 Эксперимент
Г лава 5 Минералы семейства линтисита
5.1 Минералогия
5.1.1 Условия локализации, парагенезисы и морфология
5.1.2 Химический состав
5.1.3 Кристаллическая структура
5.2 Эксперимент
5.2.1 Результаты опытов
5.2.2 Обсуждение результатов
5.3 Кристаллохимическая роль титана
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Исследования катионного обмена в минералах имеют полуторавековую историю. Предметом исследования были и до сих пор являются разнообразные слоистые и каркасные алюмосиликаты, в частности, цеолиты. Движущей силой изучения этих соединений всегда была их практическая значимость, обусловленная широкой распространенностью минеральных ионитов в природе в сочетании с их ценными технологическими свойствами. Осуществление воспроизводимого синтеза цеолитов и разработка надежных методов их идентификации, прежде всего, рентгенографического, вызвали в науке 50-х годов 20 века настоящий «цеолитный бум». В настоящее время интерес к цеолитам достиг некоторого насыщения, и прежде всего, ввиду вовлечения в интерес материаловедения других классов природных и синтетических веществ.
Начиная с 1990-х годов стремительно растет интерес к цеолитоподобным титано-, цирконо- и ниобосиликатам щелочных металлов, обладающим уникальными технологическими свойствами. Сдерживающими факторами использования этих веществ в промышленных целях до недавнего времени являлись их сравнительно малые запасы (большинство таких минералов в природе встречаются в ничтожных количествах) и экспериментальные трудности синтеза их аналогов. Достигнутые в последние годы успехи в гидротермальном синтезе цеолитоподобных титано-, цирконо- и ниобосиликатов, а главное, высокий экономический эффект от их использования (по оценкам Лос-Аламосской национальной лаборатории, использование синтетического аналога ситинакита ЮЫБТУ 1Е-911 только в хранилищах Хэнфорда дало экономию в 340 млн. долларов США по сравнению с другими ионообменниками), привлекают к этим соединениям всё большее внимание. Этот факт находит своё отражение, в частности, в лавинообразном нарастании числа публикаций по данному вопросу и в экспоненциальном увеличении числа выданных патентов на

В основе кристаллической структуры чивруайита (Men'shikov at al., 2006), кальциевого аналога зорита, лежит анионный каркас из трех сортов полиэдров - тетраэдров Si04 октаэдров ТЮ6 и пятивершинников ТЮ5 (рис. 1.6) Все полиэдры являются вершинносвязанными, что обусловливает сильную валентную ненасыщенность каркаса и объясняет его исключительно низкую плотность (FD =14.5). Этот минерал является первым известным полностью безнатриевым водным титаносиликатом, в структуре которого, кроме того, полностью упорядочены позиции кальция и калия. В структуре минералов группы иванюкита титан входит в анионный каркас не в виде дискретных октаэдров, а в виде кластеров из четырех реберно-связанных октаэдров ТЮ6, объединенных одиночными тетраэдрами Si04, а внекаркасные катионы могут быть самыми разными или вообще отсутствовать. В третьей главе настоящей работы особенности
> Si04
i 4 Ti05

о °w
о Са

X* -►у
Рисунок 1.6. Кристаллическая структура чивруайита (Men'shikov at al., 2006). кристаллической структуры минералов группы иванюкита будут рассмотрены более подробно.