ОСОБЕННОСТИ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ “КАЙБАЛЬСКОЕ-2” (РЕСПУБЛИКА ХАКАСИЯ)
Authors: ГОЛУБКОВ В.А. , КНЯЗЕВ Ю.В. , БАЮКОВ О.А. , ЛУТОШКИН М.А. , АНДРЕЕВ И.Д. , ЧЕСНОКОВ Н.В. , БОРТНИКОВ С.В. 
Published: January 2025

Установлены формы нахождения железа в бентонитовой глине месторождения “Кайбальское-2” cприменением теоретических и экспериментальных методов (элементный анализ, сканирующая электронная микроскопия и элементное картирование, порошковая рентгеновская дифракция с анализом по методу Ритвельда, мессбауэровская спектроскопия, электронная спектроскопия диффузного отражения и квантово-химическое моделирование). Валовое содержание Fe2O3 составляло 8 мас. %; содержание монтмориллонита - 65 мас. %. Минералов, способных содержать значительные количества железа, не обнаружено, однако железо может изоморфно замещать алюминий в октаэдрических слоях монтмориллонита. Результаты сканирующей электронной микроскопии с элементным картированием показали, что незначительное количество железа сосредоточено в виде включений оксидов и гидроксидов в кварце и алюмосиликатах. Основная его масса равномерно распределена в агломератах алюмосиликатов, т. е. железо изоморфным замещением включено в структуру монтмориллонита. Согласно данным мессбауэровской спектроскопии, железо представлено ионами Fe3+ в октаэдрическом положении. В электронных спектрах диффузного отражения в результате внедрения железа в структуру монтмориллонита наблюдается появление полос поглощения со стороны больших длин волн (при 420-600 нм), что подтверждается квантово-химическим моделированием. На основе новых установленных сведений предложены перспективные направления рационального использования бентонита месторождения “Кайбальское-2”.

The forms of iron occurrence in bentonite clay from the Kaibalskoye-2 deposit were determined using theoretical and experimental methods (elemental analysis, scanning electron microscopy and elemental mapping, powder X-ray diffraction with Rietveld refinement, Mössbauer spectroscopy, UV-vis diffuse reflectance spectroscopy, and quantum-chemical simulations). The total Fe2O3 content was found to be 8 wt %, while the montmorillonite content was 65 wt%. No minerals capable of containing significant amounts of iron were detected, however, iron can substitute aluminium isomorphously in the octahedral layers of montmorillonite. The results of scanning electron microscopy with elemental mapping show that a small amount of iron is concentrated as oxide and hydroxide inclusions in quartz and in aluminosilicates. Most of iron is uniformly distributed in the agglomerates of aluminosilicates, which means that iron is included into montmorillonite structure through isomorphous substitution. According to the data of Mössbauer spectroscopy, iron is represented by Fe3+ ions in octahedral positions. Absorption bands are observed to appear in the UV-vis diffuse reflectance spectra at longer wavelengths (at 420-600 nm) as a result of iron insertion into montmorillonite structure, which is confirmed by quantum-chemical simulation. Promising directions for the rational use of bentonite from the Kaibalskoye-2 deposit are proposed on the basis of the newly established data.