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).