Оценка свойств глины Загустайского месторождения для применения в производстве строительных материалов

В настоящее время все больше внимания уделяется использованию местного минерального сырья в производстве строительных материалов. Перспективность применения глин Загустайского месторождения заключается в его географическом расположении (3 км от г. Гусиноозерск) и больших разведанных запасах. Различные типы глин находят широкое применение в производстве различных строительных материалов: кирпича, огнеупорных, вяжущих материалов, для получения цемента, а также для насыпной гидроизоляции строений. Бентонитовая глина используется при производстве высокачественного керамзита, облицовочных строительных материалов, при сооружении каналов, туннелей метрополитенов, в шахтном строительстве и мелиоративных работах [1]. Для правильного использования глин в различных областях промышленности необходимо изучение их минерального состава и физико-химических свойств.

Целью данной работы является исследование физико-химических свойств глины Загустайского месторождения Республики Бурятии.

Экспериментальная часть

Объектом исследования служила глинистая порода Загустайского месторождения (исходная проба) и мелкодисперсная фракция глины, которая была отделена от крупных примесей по методу [2] (обогащенная проба). Гранулометрический состав определялся седиментационным (пипеточным) методом по ГОСТ 21216.2-81. Этот метод основан на различной скорости падения в воде частиц разных размеров. Взмучивание суспензии производится всего один раз, а затем через определенные сроки с известной глубины специальной пипеткой отбирают пробы. В качестве диспергатора использовался раствор пирофосфорнокислого натрия. Химический анализ тонких фракций глины выполнялся по ГОСТ 2642-81, согласно которому определяют весовые проценты SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O, Fe 2 O 3 , MnO, ∆m прк . Исследования минералогического состава глины проводились на тонкодисперсных фракциях (размер частиц менее 5 мкм) методом рентгенофазового анализа (РФА) на дифрактометре ДРОН-3,0 в CuK α -излучении. Диапазон съёмки 2Θ: 5-65^о.

Результаты и их обсуждение

Результаты определения гранулометрического состава глины представлены в табл. 1, 2. Исходная проба глины по содержанию тонкодисперсной фракции (размером менее 1 мкм) по ГОСТ 9169-75 относится к группе грубодисперсного глинистого сырья. Гранулометрический состав глины изучался по диаграмме Охотина [3], результаты приведены в табл. 2. Согласно этим данным изучаемые пробы представляют собой пылеватые глины с содержанием глинистых частиц более 30%. Сопоставительный анализ содержания собственно глинистой фракции в исследуемой глине и в обогащенной пробе, свидетельствует о том, что процесс обогащения проведен недостаточно эффективно, поскольку содержание глинистой фракции после обогащения увеличивается незначительно (на 4-6%).

По ГОСТ 9169-75 по содержанию Al 2 O 3 исследуемая глина относится к полукислым глинам. В пробах глины содержится значительное количество красящих оксидов. Повышенное содержание щелочных оксидов в пробах свидетельствует о наличии в глинистой породе гидрослюды и полевого шпата. Анализ и сопоставление полученных результатов РФА со справочными данными [4] свидетельствует о том, что исследуемые пробы глины являются представителями глинистого сырья поли-минерального состава, так как их глинистая субстанция сложена смесью монтмориллонита, гидрослюды в виде иллита и каолинита. Это подтверждается появлением рефлексов: монтмориллонита (d, нм – 14,73-14,56; 6,43-6,48; 2,54-2,60), иллита (d – 4,47; 3,38; 3,31-3,24; 2,98 Å), каолинита (d – 7,157,20; 3,58-3,57; 2,56 Å). В грубодисперсной части (песчаных и пылеватых фракций) прослеживается наличие кварцевого материала (d – 2,46; 3,36-3,34; 2,29; 2,24-2,25 Å), полевого шпата в форме ортоклаза (d – 3,80; 3,20-3,18; 2,92; 2,53 Å) [4]. Количество минералов в исследуемых пробах определяли по интенсивности рентгеновских рефлексов на рентгенограммах, результаты представлены в табл. 5. Анализируемые пробы представляют собой монтмориллонит-каолинит-гидрослюдистые глины.

Гранулометрический состав глинистых пород Загустайского месторождения

Таблица 1

Проба	Содержание, %, фракции размером, мм
	1-0,25	0,25-0,06	0,06-0,08	0,01-0,005	0,005-0,001	< 0,001
исходная	3,12	2,52	30,36	13,76	24,96	25,28
обогащенная	0,31	0,57	30,28	14,16	27,16	27,52

Таблица 2

Гранулометрический состав проб глины, приведенный к тройной диаграмме распределения фракций «песчаные-пылеватые-глинистые»

Проба	Содержание, %, частиц размером, мм			Разновидность сырья
	песчаные (1-0,06)	пылеватые (0,06-0,005)	Глинистые ( < 0,005)
исходная	5,64	44,12	50,24	глина пылеватая
обогащенная	0,88	44,44	54,68	глина пылеватая

Результаты химического состава глины, представленного содержанием оксидов в процентах (по массе), приведены в табл. 3, 4. Главными оксидами, входящими в состав глины, является кремнезем SiO 2 (57,77-66,87%) и глинозем Al 2 O 3 (19,62-21,95%).

Химический состав глины в воздушно-сухом состоянии

Химический состав глин в прокаленном состоянии

Таблица 3

Проба	Содержание оксидов, % масс.
	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	CaO	MgO	Na 2 O	K 2 O	MnO	∆m прк
исходная	60,28	19,62	2,47	2,18	1,04	2,21	2,26	0,09	9,85
обогащенная	57,77	20,10	2,87	2,08	1,56	3,27	3,80	0,11	8,44

Таблица 4

Проба	Содержание оксидов, % масс.
	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	CaO	MgO	Na 2 O	K 2 O	MnO
исходная	66,87	21,76	2,74	2,42	1,15	2,45	2,51	0,10
обогащенная	63,08	21,95	3,12	2,27	1,70	3,59	4,17	0,12

А.Н. Храмов. Новое качество показателя контрастности при оценке раскрываемости ценных компонентов в процессе измельчения руд

Интенсивность рентгеновских рефлексов глинистых пород

Таблица 5

Проба	Абсолютная интенсивность рефлекса, мм
	Глинистые минералы			Примесные минералы
	монтмор d-14,73 -14,56 Å	каолинит d-7,20-7,15 Å	гидрослюда d-2,98 Å	кварц d- 3,34 Å	ортоклаз d-3,20-3,18 Å
Исходная	65	49	35	229	62
Обогащенная	158	60	40	217	21