Используемые методы исследования

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа природных ресурсов

Прикладная геология - 21.05.02

 

 

Реферат

 

по дисциплине:

Физические методы исследования минералов

 

 

Вариант II

 

 

Сдал:
Студент гр. З-216А			Поползин Максим Евгеньевич
Принял:
Преподаватель			Савинова Олеся Вячеславовна

 

Томск – 2019

Оглавление

Задание. 4

Введение. 4

Используемые методы исследования. 4

Заключение. 7

Список литературы.. 8

 

 

Задание

Для одного из осадочных месторождений необходимо изучить возможность использования в промышленности вскрышные породы. При этом известно, что в этих породах содержится глауконит, минерал который можно применять в народном хозяйстве. Какие необходимо поставить исследования для того что оценить промышленную ценность вскрышных пород этого месторождения?

Исходные данные. Образцы пород, отобранные из вмещающих толщ.

Введение

Глауконит относится к классу глинистых минералов, семейству филлосиликатов, содержащих непрерывные тетраэдрические слои [1]. Глауконитом в минералогии называется тонкодисперсная богатая железом диоктаэдрическая слюда. Им свойственна структура с однотипными алюмосиликатными слоями 2:1, разделенными межслоевыми прослойками разных сортов, состоящих из катионов К⁺, как в слюдах, из молекул воды и обменных катионов, как в монтмориллонитах. Идеализированная формула глауконита: (K, H₂O) (Fe³⁺,Al,Fe²⁺,Mg)₂ [Si₃AlO₁₀](OH)₂×nH₂O.

Значительное содержание окиси калия и способность легко поддаваться выветриванию делает его хорошим удобрением, применяется и как сырьё для производства комплексных калийно-фосфорных удобрений [2]. Употребляется как сырьё для изготовления зелёных красок для живописи и промышленности. Хороший сорбент, применяется для очистки воды, в том числе от солей тяжёлых металлов. Благодаря его способности к катионному обмену используется для уменьшения жёсткости воды. Может использоваться для очистки территорий от загрязнения радионуклидами.

Глауконит — минерал с зональной расцветкой, который в лучших образцах имеет ценные декоративные качества. По классификации А. Е. Ферсмана и М. Бауэра этот минерал отнесён к поделочным (полудрагоценным) камням первого порядка, вместе с такими материалами как: нефрит, малахит, горный хрусталь, агат и яшма [3].

 

Используемые методы исследования

Номер этапа	Планируемая работа	Рекомендуемое оборудование	Обоснование метода
1.	Минераграфический метод	Микроскоп цифровой DigiMicro LCD	Минераграфические исследования являются важным этапом технологических изучений минералов, так как знание в какой форме находится минерал и как он связан с другими минералами позволяет оптимизировать технологию извлечения полезных компонентов. Первоочередное исследование – визуальный осмотр породы с помощью микроскопа оптического или бинокулярной лупы.
2.	Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА)	Horiba XGT 7200	Для определения большого объема вмещающих пород необходимо использование метода, обладающего низкой стоимостью исследования и большой производительностью. Большая точность в определении состава минералов не требуется, достаточно 10-15 отн. %. Для этих целей идеально подходит метод РФА. Субъектом исследования может служить керн или любой другой вид проб (нет необходимости в специальной пробоподготовке).
3.	Пробоподготовка на щековой дробилке	Щековая дробилка «Rocklabs» BOYD Elite (SCOTT)	Первый этап пробоподготовки. Необходимость данного этапа определяется структурой пород: если порода рыхлая, то этап пропускают. Перед исследованием любой образец следует подготовить. В зависимости от метода исследования из образцов пород изготавливают шлиф (петрографический анализ), дробят для изготовления растворов (РСА, СЭМ).
4.	Пробоподготовка на истирателе дисковом	Истиратель дисковый ИД-175	Более тонкое измельчение породы. Изготавливают более мелкий материал (размер частиц 0,1 мм).
5.	Изготовление шлифа	Шлифовальный станок, станок с алмазным диском, полировочный станок фирмы Brot	Измельченный материал заливают эпоксидной смолой, шлифуют, полируют, обрезают с использованием микрометра и доводят до толщины 30 мкм.
6.	Петрографический метод	Поляризационный микроскоп МП-201	Для предварительного определения минералов, входящих в состав вмещающих пород, требуется проведение петрографического анализа их состава. Исследуются изготовленные шлифы вмещающих пород.
7.	Сканирующий электронный микроскоп	СЭМ Evo MA10 (Zeiss, DE)	Рис. 1. Микроскопические снимки зерен глауконита Крантау [4] Для проведения исследования породы необходимо изучения минерала с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для определения различных минералов в породе возможно использование насадки для рентгеноспектрального анализа (с энергодисперсионным детектором). Использование дисперсионного анализатора по длине волны нецелесообразно.
8.	Термографическое исследование	Термическая установка ТУ-1м [6]	Следует отметить, что глаукониты различных месторождений имеют неодинаковый химический состав и различную сорбционную и ионообменную способность [5]. Одно из важных применений глауконита в промышленности – в качестве сорбента. Поэтому важно определить какая категория воды присутствует в добываемом минерале. Это можно сделать с помощью дифференциально-термического анализа [6].
9.	ИК-спектроскопия	ИК-спектрометр Nicolet 6700	С помощью ИК-спектрографии можно повторно проверить состояние воды в глауконите, определить характер изоморфных примесей и степень структурной упорядоченности минерала. Это необходимо для того, чтобы определить в какой именно области наиболее целесообразно применять минерал. И, исходя из этого, оценить промышленную ценность вскрышных пород.
10.	Метод определения удельной поверхности (БЭТ) Для вычисления площади поверхности адсорбента определяется объем газа относительно мономолекулярного слоя и площадь поперечного сечения молекулы адсорбированного газа.	Анализатор удельной площади поверхности методом БЭТ CZL BELSORP-MR6 [7]	Для использования минерала в качестве сорбента необходимо оценить площадь удельной поверхности и суммарный объем пор глауконита.

 

Использование методов масс-спектрометрии нецелесообразно ввиду отсутствия необходимости определения количественного состава минералов с большой точностью, а также не надо определять в породе химические элементы, присутствующие в низких концентрациях
(10^-9%). Кроме того, глинистые минералы выводят из строя самплер и скиммер масс-спектрометра.

Рентгеновский дифрактометр обладает высокой стоимостью и предназначен для исследования структур и текстур мономинералов, что в нашей задаче не требуется.

Химические методы исследования могут быть использованы (например, «мокрая химия», пробирный), но в рамках данного предмета не рассматриваются.

 

Заключение

Подготовка проб из образцов пород, отобранных из вмещающих толщ, осуществляется с помощью предварительного дробления и измельчения или сразу с помощью отмучивания в зависимости от структуры пород. Исследование вскрышных пород месторождения можно проводить физическими, оптическими, физико-химическими методами. Использование разных методик даёт комплексную информацию о строении пород, что необходимо для оценки месторождения.

 

Список литературы

1. Григорьева Е.А. Сорбционные свойства глауконита Каринского месторождения.

2. Глауконит [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%82 (дата обращения: 06.09.2019).

3. Петров В. Драгоценные камни. — М.: журнал «Химия и жизнь», № 10, 1965 г.

4. Алланиязов Д.О. Методы обогащения глауконитовых песчаников крантауского месторождения каракалпакстана по сухому способу // International scientific review, 2019. с. 12-14.

5. Наумова Г.Н. Композиты глауконита с иммобилизованными БАВ: получение, свойства, применение: дис. … маг. хим. наук: Саратов. 2017.

6. Буковшин В. В. Современные методы исследования минерального вещества (термический и термолюминесцентный анализы). Учебное пособие. Воронежский госуниверситет, 1999 г.

7. Измерение удельной поверхности. Метод БЭТ [Электронный ресурс]. URL: https://www.czl.ru/applications/opredelenie-udelnoy-poverhnosti-metod-bet/(дата обращения: 06.09.2019).