Получение изолированных фракций цеолититового туфа

УДК 549.67:61(042) © С.Ю. Борисов, В.В. Чайка, Ю.А. Васянович,

А.С. Зубцова, К.С. Голохваст, 2014

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОЛИРОВАННЫХ ФРАКЦИЙ ЦЕОЛИТИТОВОГО ТУФА*

С помощью различных методов дробления цеолитового туфа различных месторождений показано получение изолированных фракций 0,1—1, 1-10 и 10-100 мкм. Контроль за размером обеспечивается лазерной гранулометрии и сканирующей электронной микроскопии. Продемонстрировано, что мониторинг размера частиц туфов удобно осуществлять с помощью лазерной гранулометрии и сканирующей электронной микроскопии. Ключевые слова: атмосферные взвеси, микрочастицы, техногенные частицы.

Минералы и горные породы, в том числе, цеолититовые туфы, широко применяются в ветеринарии и кормлении животных (Гамидов, 2002).

Перед применением цеолиты измельчают разнообразными методами. Обычно используются щековые, молотковые и вальцевые дробилки (Махонько, 1994). Используются для измельчения и ультразвуковые дезинтеграторы (Golokhvast et al., 2010).

Несомненно, что при помоле образуются фракции разных размеров и, к сожалению, в результате помола могут появляться опасные для здоровья животных и человека нанодисперсные фракции.

Актуальность данного исследования состоит в том, что вопросы контроля гранулометрического состава при получении це-олитовых туфов, часто применяемых в сельском хозяйстве и животноводстве, практически не поднимаются в отечественной и зарубежной литературе.

Материалы и методы

В экспериментальных исследованиях использовались вулканические цеолитсодержащие туфы Вангинского и Куликовского месторождений (Амурская область). Все использованные в экспериментах цео-литсодержащие туфы состояли из цеолитов (клиноптилолита (Вангин-

* Работа выполнена при поддержке Научного Фонда ДВФУ (№ 13-06-0318-м_а), Министерства образования и науки Российской Федерации (№ 14.594.21.0006) и в рамках выполнения государственной работы «Обеспечение проведения научных исследований» № 467.

ское) и морденита (Куликовское)), глинистых минералов (преимущественно смектита - до 30%) и небольшой доли инертных примесей (кварц, полевой шпат, вулканическое стекло и др.).

Минералы измельчались в щековой дробилке Fritch Pulverisette 1 (Германия), ультразвуковом дезинтеграторе «Bandelin Sonopulse 3400» (Италия) и планетарной мельнице Fritch Pulverisette 2 (Германия). Гранулометрический анализ размера частиц туфов проводили на лазерном анализаторе частиц Fritsch Analysette 22 NanoTec (Германия). Морфологический анализ частиц туфов осуществляли на сканирующем микроскопе Hitachi S3400-N.

Результаты

Решение поставленной задачи — получения изолированных фракций (нано-, микро- и мезочастиц) проводилось с помощью разных способов дробления.

Наночастицы (0,1-1 мкм) получали путем дробления в планетарной мельнице Fritch Pulverisette 2 (Германия) в течении 10 минут при скорости главного диска 400 об/мин и скорости сателлитов -800 об/мин в стакане (объем 250 мл) и шариков из карбида вольфрама.

Данный режим дробления в планетарной мельнице обеспечивал получение частиц размера (0,1-1 мкм) в пробе более 85% (рис. 1).

Микрочастицы (1-10 мкм) получали путем дробления цеолита в ультразвуковом дезинтеграторе «Bandelin Sonopulse 3400» (Италия) в течении 10 минут при расходе энергии около 20000 кДж на пробу. Частиц данного размера в пробе было более 95%,

более мелкие частицы убирались с надосадочной жидкостью (рис. 2, а, б).

Мезочастицы (10-50 мкм) были получены путем дробления в щековой дробилке Fritch Pulverisette 1 (Германия) и просеяны сначала через сито с диаметром ячейки 50 мкм, а затем — через вибрационное сито с диаметром 10 мкм, и оставлена средняя порция.

Рис. 1. Микрофотография частиц цеолитов под электронным микроскопом. Размер отрезка — 1 мкм

Частиц данного размера в пробе было более 85% (рис. 3, а и б).

б

Рис. 2: а — гранулометрическая диаграмма (по оси абсцисс - размер в мкм, по оси ординат - доля частиц определенного размера, график — интегральная функция); б - Микрофотография частиц цеолитов под электронным микроскопом. Размер отрезка — 5 мкм

а

'да Х500 50иш 0001 21 МвЕ|

Рис. 3: а - гранулометрическая диаграмма (по оси абсцисс - размер в мкм, по оси ординат - доля частиц определенного размера, график — интегральная функция); б - Микрофотография частиц цеолитов под электронным микроскопом. Размер отрезка — 50 мкм

б

а

Заключение

Как мы видим, учитывая физико-химические свойства цео-литовых туфов, возможно получение из них различных фракций, вплоть до наноразмерной.

Как свидетельствуют многочисленные работы исследователей, опасность от наночастиц, безусловно, весьма серьёзная (Дурнев, 2008).

Поэтому, при дроблении цеолитовых туфов и других минералов для использования в ветеринарной практике рекомендуется контролировать режим и условия дробления, а также проводить гранулометрический контроль фракций.

Мониторинг размера частиц туфов удобно и экономически эффективно осуществлять с помощью лазерной гранулометрии и, в крайних случаях, сканирующей электронной микроскопии (чтобы выявить форм-фактор частиц).

Такой контроль партий пищевых минералов позволит выявить и оценить их потенциальную токсичность и проконтролировать качество кормов для животных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гамидов М. Цеолиты — эффективная кормовая добавка при выращивании телят // Молочное и мясное скотоводство. - 2002. - № 6. -С. 18-19.

2. Дурнев А.Д. Токсикология наночастиц // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2008. - Т. 145, № 1. - С. 78-80.

3. Махонько Н.И., Наумов Д.В., Адамов O.A. Гигиенические аспекты использования природных цеолитов в национальной экономике. Обзор // Гигиена и санитария. - 1994. - № 7. - С. 26-30.

4. Golokhvast K.S. Panichev A.M., Chekryzhov I.Yu., Kusaikin M.I. A method of comminuting natural zeolite for the production of biologically active additives // Pharmaceutical Chemistry Journal. - 2010. - Vol. 44, № 2. -P. 85-88.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Борисов Станислав Юрьевич — соискатель кафедры нефтегазового дела и нефтехимии, Инженерная школа, stoosy@mail.ru, Чайка Владимир Викторович — кандидат биологических наук, доцент, уоука-роЫ:аИоп@таП. ги,

Васянович Юрий Анатольевич — доктор технических наук, профессор, vasyanovich_2011@mail.ru, Зубцова А. С. — магистрант,

Голохваст Кирилл Сергеевич — кандидат биологических наук, доцент, droopy@mail.ru,

Инженерная школа, Дальневосточный федеральный университет.

UDC 549.67:61

GETTING ISOLATED FRACTIONS CUALITATIVOS TUFF

Borisov S.B., postgraduate student, Department of petroleum engineering and petrochemical Engineering school, School of engineering, far Eastern Federal University, Russia,

Chayka V.V., candidate of biological Sciences, associate Professor, School of engineering, far Eastern Federal University, Russia,

Vasyanovich Y.A., doctor of technical Sciences, Professor, School of engineering, far Eastern Federal University, Russia,

Zubtsova A.S., graduate student, School of engineering, far Eastern Federal University, Russia,

Golohvast K.S., candidate of biological Sciences, associate Professor, School of engineering, far Eastern Federal University, Russia.

Using different methods of crushing zeolite tuff deposits shows the preparation of isolated fractions of 0.1-1, 1-10 and 10-100 pm. The monitor size is provided by laser granulometry and .scanning electron microscopy. Demonstrated that monitoring of particle size tuffs convenient to carry out by means of laser granulometry and scanning electron microscopy.

Key words: atmospheric suspension, microparticles, man-made particles.

REFERENCES

1. Gamidov M. Ceolity — jeffektivnaja kormovaja dobavka pri vyrashhivanii teljat //Mo-lochnoe i mjasnoe skotovodstvo (Zeolites are effective feed Supplement for growing calves). 2002. No 6. pp. 18-19.

2. Durnev A.D. Toksikologija nanochastic (Toxicology of nanoparticles) // Bjulleten' jeksperimental'noj biologii i mediciny. 2008. T. 145, No 1. pp. 78-80.

3. Mahon'ko N.I., Naumov D.V., Adamov O.A. Gigienicheskie aspekty ispol'zovanija prirodnyh ceolitov v nacional'noj jekonomike (Adamov Hygienic aspects of the use of natural zeolites in the national economy). Obzor // Gigiena i sanitarija. 1994. No 7. pp. 26-30.

4. Golokhvast K.S. Panichev A.M., Chekryzhov I.Yu., Kusaikin M.I. A method of comminuting natural zeolite for the production of biologically active additives (A method of comminuting natural zeolite for the production of biologically active additives) // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2010. Vol. 44, No 2. pp. 85-88.