Наноструктурированные кремнистые горные породы как сырье для технического и строительного пеностекла

X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6

УДК 666.189.3 Б.Е. Жакипбаев

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, Шымкент, Казахстан

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ КРЕМНИСТЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО И СТРОИТЕЛЬНОГО ПЕНОСТЕКЛА

The article describes the electronic-microscopic researches siliceous breed (opoce) on nanolevel of the South-Kazakhstan area.

В статье рассмотрены электронно-микроскопические исследования кремнистой породы (опоки) Южно-Казахстанской области на наноуровне.

Республика Казахстан располагает практически неисчерпаемыми запасами высококачественных кремнистых пород (диатомиты, трепелы, опоки) практически во всех областях страны.

До настоящего времени опокам не уделялось должного внимания. Тем временем они являются весьма перспективными видами кремнистого сырья для производства теплоизоляционных материалов.

На территории Южно-Казахстанской области зафиксировано более 20 месторождений и проявлений опок и опоковидных глин, приуроченных к сузакскому и ханаватскому ярусам палеогена. Опоковидные породы развиты в районах Кынгракского, Дарбазинского, Жилгинского и других куполообразных поднятий палеогена.

Химические составы опок из месторождений Кынгракское и Дарба-зинское Южно-Казахстанской области, выбранных нами для экспериментальных исследований, очень близки между собой и характеризуются следующими пределами содержаний. Содержание оксидов, % по массе: Si02 -69,97-78,63; А1203 - 6,11-10,38; Fe203 - 2,37-3,44; ТЮ2 - 0,25-0,45; СаО - 0,32,19; MgO - 0,98-1,82; Na20 - 0,55-1,07; К20 - 0,69-1,12; S03 - 0,76-3,75; Н20 - 3,34-4,36; ппп - 3,97-6,53 [1].

Проведены исследования природных кремнистых пород - опок, содержащих преимущественно аморфный или наноструктурный (криптокри-сталлический) кремнезем, с целью получения легкоплавких силикатных систем, способных к вспучиванию и образованию пеноматериалов.

Теоретической предпосылкой послужило то обстоятельство, что присутствие в данной категории горных пород мелких частиц кремнезема на наноуровне может оказать существенное влияние на технологию получения материалов с применением термической обработки, т.е. возможно ускорение массопереноса, перемещение компонентов на атомарном уровне, активизация химического взаимодействия твердых растворов. Так как исследуемая горная порода относится к системе многокомпонентной, в зоне контактных частиц различных минералов действуют не только механическая, но и химические силы, ускоряя взаимодействие нанокристаллических частиц.

Были выполнены электронно-микроскопические исследования и рентгеновский микроанализ на растровом электронном микроскопе РЭМ JSM-6490LV пробы криптокристаллической осадочно-химической породы на полированном шлифе породы.

С й 6 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6

Исследования морфологических особенностей показали, что размеры частиц исходной криптокристаллической осадочно-химической породы колеблются от 3 мкм до 4,5 мкм, что составляет 90% от всей массы пробы, а остальные 10% составляют оксиды А1, М^ (рис. 1).

* • л

^^ 4.08 и-

ммг

АН ,

4.471 _

20кУ Х5.000 5|лп 10 59 ЗОРа

Рис. 1. Морфологический характер и размеры частиц аморфного кремнезема

20 к V Х15.000 1|лп 10 45 вЕ1

Рис. 2. Образование центров кристаллизации

Рис. 3. Кристаллический кварц в аморфном кремнеземе

X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6

Химический состав сферической частицы 3,31 мкм показывает, что доля БЮг в исследуемой кремнистой породе составляет 93,5%. Это означает, что исследуемая кремнистая порода, т.е. опоки Кынгракского месторождения практически полностью состоят из аморфного кремнезема.

По фотоснимкам видно, что частицы рентгеноаморфного кремнезема образовывают сферические образования.

Исследования микроструктуры сферических образований при больших увеличениях (х 15000) позволяют сделать вывод, что на частицах аморфного кремнезема видны центры кристаллизации в виде игл, которые колеблются от 2 до 3 мкм (рис. 2).

Анализ энергодисперсионных спектров указывает на присутствие в аморфном кремнеземе кристаллического кварца 8,72 мкм (рис. 3).

Таким образом, видно, что опоки Кынгракского месторождения содержат преимущественно аморфный или наноструктурный (криптокристал-лический) кремнезем. На их основе возможно получение легкоплавких силикатных систем, способных к вспучиванию и образованию пеноматериа-

Библиографические ссылки

1. Бишимбаев, В.К. Минерально-сырьевая и технологическая база ЮжноКазахстанского кластера строительных и силикатных материалов / В.К. Бишимбаев, Б.О. Есимов, Т.А. Адырбаева, В.В. Руснак, Ю.В. Егоров. Алматы: Изд-во Раритет, 2009. 266 с.

УДК 666.3:535.345

Н.А. Макаров, Д.О. Лемешев, К.И. Иконников, Л.Ф. Макаревич

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

ПРОЗРАЧНАЯ КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ С ДОБАВКОЙ ОКСИДА ЭРБИЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ

The possibility of the production of transparent ceramic materials on basis of yttrium oxide with the addition of erbium oxide (3,6,12 mole percent) is researched in this investigation. The transparent materials with the index of direct light transmission 65, 62 and 60 % respectively and with the temperature of sintering 1950 - 1980 °C are developed.

Исследована возможность получения прозрачного керамического материала на основе оксида иттрия с добавкой оксида эрбия (3,6 и 12 мол %). Получен прозрачный керамический материал с показателем прямого светопропускания 65, 62 и 60% и температурой спекания 1950 - 1980 °С.

Прозрачная керамика имеет широкие перспективы применения в раз-