Спосіб очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок

Реферат: Спосіб очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок, за яким зразок суміші кремнеземглауконіт обробляють постійним магнітом і промивають холодною водою. До шару зразка товщиною 2-4 мм прикладають постійний магніт складу Nd2Fe14B, нижня поверхня якого прикрита плівкою поліетилену, витримують для прилипання частинок глауконіту, відводять магніт і зсипають ці часточки у додаткову ємність, повторюють процес до повного видалення глауконіту із суміші, після чого очищений зразок багаторазово промивають дистильованою водою кімнатної температури до відсутності опалесценції у промивній воді і сушать при температурі 110-120 °C. UA 86632 U (12) UA 86632 U UA 86632 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до фізико-хімічної галузі і може бути використана у хімічній, електронній і харчовій промисловостях, як додаток до магнітних електропровідних покрить, пігмент-барвник, пігмент-додаток до антикорозійних покрить металів і сплавів, наповнювач до захисних екранів від електромагнітного випромінювання, чутливий компонент хемосенсорів, катіонообмінний сорбент, магнітоактивний компонент електропровідних полімерних композитів, сорбент нафтопродуктів, вологопоглинач тощо. Відомий спосіб підготовки глауконіту, за яким глауконіт промивають водою до повного відмивання домішок [Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбція на глинистих минералах. Киев: Наук, думка, 1975. - 351 с.] до відсутності мутності промивних вод. Однак, відсутність мутності не є ознакою повного виділення частинок кремнезему чи кварцу, особливо, коли їх розміри не дозволяють їм переходити у завислий у водному середовищі стан. Відомий спосіб очистки глауконіту, за яким зразки промивають водою, органічні включення окислюють пероксидом водню і отримують глауконіт із вмістом основної речовини 90 % [Григорьева Е.А. Сорбционные свойства глауконита Карийского месторождения: Дис. … канд. хим. наук: 02.00.04: Челябинск, 2004. 140 с.]. Зразки промивають водою, органічні включення окиснюють пероксидом водню. Чистота глауконіту становить 90 %, а інших 10 % можуть становити домішки кварцу чи інших компонентів. Відомий спосіб приготування сорбентів для очистки води, за яким глауконіт промивають протягом 3-х діб 1 % розчином НСl, а потім відмивають водою до негативної реакції на іон хлору і сушать при 105-110 °C [Сухарев Ю.И., Кувыкина Е.А. Использование глауконита уральського месторождения в процессах очистки воды от железа (II, III) // Изв. Челябинского научного центра. Химия и химическая технология. 2002. Вып. 1(14). С. 62-66]. Використано природну суміш, яку спеціально не збагачують до високого ступеня вмісту глауконіту. Відомий спосіб підготовки сорбента на основі глауконіту, що включає стадію сушіння, просіювання, видалення кварцу, подрібнення, повторне просіювання з виділенням фракції менше 40 мкм і введення зв'язуючої добавки [Бетенков Н.Д., Кутергин А.С., Кутергина И.Н., Беднягин Г.В. Способ получения гранулированного глауконита // Патент на изобретение RU № 2348453, заявл. 01.11.2007, заявка 2007140647/15. Опубл. 10.03.2009]. Однак за цим способом не вдається провести повне видалення мікродисперсного кварцового піску та лускоподібної кремнієвої кислоти, які електростатично зв'язується із частинками глауконіту. Найближчим за технічною суттю - прототипом є спосіб очистки глауконіту електромагнітним сепаруванням на апараті СИМ-1 із трьох фракцій з розмірами частинок 0,01-0,1; 0,1-0,25; 0,250,5 мм [Жабин А.В. Минеральный состав глауконитовых сферолитов в верхнемеловых и палеогеновых отложениях воронежской антеклизы // Вестн. Воронеж, ун-та. Геология. 2000. Вып. 5(10). С. 58-63]. Однак за цим способом виділити глауконіт із фракції менше 0,0-0,1 мм досить складно. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок шляхом обробки природної суміші мінералу постійним магнітом, що дасть змогу максимально очистити глауконіт від мікродисперсних домішок, надати йому кращі магнітні властивості і підвищити сорбційну здатність. Поставлена задача вирішується тим, що у способі очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок, за яким зразок суміші обробляють постійним магнітом і промивають холодною водою до шару зразка товщиною 2-4 мм прикладають постійний магніт складу Nd 2Fe14B, нижня поверхня якого прикрита плівкою поліетилену, витримують для прилипання частинок глауконіту, відводять магніт і зсипають ці часточки у додаткову ємність, повторюють процес до повного видалення глауконіту із суміші, після чого очищений зразок багаторазово промивають дистильованою водою кімнатної температури до відсутності опалесценції у промивній воді і сушать при температурі 110-120 °C Суттєвими відмінностями від прототипу є: - висока чистота - вмісту глауконіту 99,0±1,0 %; - використання постійного магніту складу Nd2Fe14B; розмір частинок мінералу менше 0,01-10 мкм; - висока питома намагніченість. Фіг. 1. Мікрофотографія вихідного зразка кремнезем-глауконіту ТУ У 02497515.001-2001. Фіг. 2. Мікрофотографія кремнезему після магнітного відділення глауконіту. Фіг. 3. Мікрофотографія глауконіту після його магнітного очищення. 1 UA 86632 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 4. Мікрофотографія глауконіту після його електромагнітного очищення на установці СИМ-1 при 0.5 А. Фіг. 5. Мікрофотографія глауконіту після його промивання водою кімнатної температури. Фіг. 6. Мікрофотографія глауконіту після його промивання киплячою водою. Фіг. 7. Мікрофотографія глауконіту очищеного магнітом складу Nd 2Fe14B. Фіг. 8. Мікрофотографія глауконіту після його очищення постійним магнітом складу Nd 2Fe14B і промитого водою кімнатної температури. Фіг. 9. Дифрактограма вихідного зразка кремнезем-глауконіт. Фіг. 10. Дифрактограма зразка кварцу (кремнезему). Фіг. 11. Дифрактограма зразка кремнезем-глауконіт очищеного за допомогою магніту Nd2Fe14B. Фіг. 12. Дифрактограма зразка кремнезем-глауконіт очищеного за допомогою електромагнітного сепаратора СИМ-1 при силі струму 0.5 А та промитого водою кімнатної температури. Фіг. 13. Дифрактограма зразка глауконіту очищеного за допомогою магніту Nd 2Fe14B. Фіг. 14. Дифрактограма зразка глауконіту очищеного за допомогою магніту Nd2Fe14B та промитого водою доведеною до кипіння. Фіг. 15. Дифрактограма зразка глауконіту очищеного за допомогою магніту Nd 2Fe14B та промитого киплячою водою 1 хв при 100 °C. Фіг. 16. Дифрактограма зразка глауконіту очищеного за допомогою магніту складу Nd2Fe14B та промитого водою кімнатної температури. Фіг. 17. Опір промивних вод після промивки глауконіту водою: 1 - кімнатної температури; 2 гарячою водою при 100 °C; 3 - гарячою водою при кип'ятінні протягом 1 хв. Точка А на ординаті опір дистильованої води. Фіг. 18. Залежність питомої намагніченості досліджених зразків від напруженості прикладеного магнітного поля: 1 - кремнезем-глауконіт; 2 -глауконіт-кремнезем після магнітного очищення; 3 - глауконіт після магнітного очищення за допомогою магніту складу Nd2Fe14B та його холодного промивання; 4 - глауконіт після магнітного очищення за допомогою магніту складу Nd2Fe14B та його промивання гарячою водою: 5 - глауконіт після магнітного очищення за допомогою магніту складу Nd2Fe14B та його промивання киплячою водою протягом 1 хв: 6 глауконіт після його селективного магнітного очищення. Глауконітом у мінералогії називають тонкодисперсну багату залізом діоктаедричну слюду. Йому властива кристалічна структура з однотиповими алюмосилікатними шарами 2:1, + + + розділеними міжшаровими прошарками різних сортів, що складається з катіонів К (Na ) або К , + Na , як у слюдах, із молекул води і обмінних катіонів, як у монтморилонітах. Склад глауконіту можна представити ідеалізованою формулою + + 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ (К ,Na ,Ca )(Mg ,Fe ,Fe ,Al )2[(Al,Si)Si3O10](OH)2H20. Наявність у складі глауконіту оксидів заліза є причиною намагнічування глауконіту. Для кристалічної ґратки глауконіту характерні особливості у формулі кристалічної ґратки мінералу, так як в результаті ізоморфних заміщень вона завжди не збалансована. Єдина серія заміщення катіонів у глауконіті відсутня [Матковский О., Павлишин В., Сливко Є. Основи мінералогії України // Вид. Львів, ун-ту ім. Івана Франка. Львів. - 2008. - 840 с.]. Глауконіт слабомагнітний матеріал. До незаперечних переваг глауконіту можна віднести дешевизну - наявність покладів на території України, радіаційну стійкість, високу сорбційну активність до радіонуклідів, іонів амонію, катіонів великих розмірів, рідкоземельних елементів, здатність до модифікації і, що дуже важливо екологічність. Чистого глауконіту без домішок кварцу, кремнезему, кремнієвої кислоти, глин чи інших неорганічних домішок у природі не існує. Зазвичай, він містить різну кількість перелічених домішок, що залежить від родовища. Домішки принципово змінюють властивості глауконіту, зокрема сорбційну здатність, намагнічуваність тощо [Струмопровідний магнітний композиційний матеріал на основі поліаніліну / Яцишин М.М., Гринда Ю.М., Кунько А.С. та ін. // Патент України на корисну модель № 62888 за заявкою № u201015550 від 23.12.2010. Бюл. 18, рішення від 26.09.2011], [Магнітний, струмопровідний, композитний матеріал на основі поліаніліну та глауконіт-кремнезему / Яцишин М.М., Ковальчук Є.П., Турба З.Б. та ін. // Патент України на корисну модель № 78462 за заявкою № u201208592 від 11.07.2012. Бюл. 6, рішення від 25.03.2013]. Автори запропонували простий спосіб очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок, щоб надати йому кращі магнітні властивості і підвищити сорбційну здатність. 2 UA 86632 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель ілюструється прикладами, що відображають загальний вигляд природної суміші глауконіту та кремнезему, оптичні мікрофотографії зразків, дифрактограми зразків, залежність опору промивних вод як ознаки переходу у них іонів в результаті відмивання глауконіту та магнітні властивості зразків глауконіту. Використано кремнезем-глауконіт з родовища Адамівське-2 Хмельницької області ТУ У 02497515.001 - 2001, наступного хімічного складу у перерахунку на оксиди, ±1,0 %: SiO2 45,058,6; Аl2О3 - 0,56-20,3; Fe2O3 - 6,4-28.0; FeO - 0,5-9,5; MgO - 1,8-6,2; CaO - 0,25-5,4; K2O - 2,0-7,6; Na2O - 0,01-2,4; H2O - 8,0-12,8. Як видно з мікрофотографій (Фіг. 1) природна суміш містить велику кількість кварцу (кремнезему) світлі гранули (Фіг. 2) і менше глауконіту темні (зелені) гранули. Після магнітного очищення на приладі СИМ-1 частина кремнезему із суміші відсіюється (Фіг. 3). Однак вміст кремнезему та лускоподібної кремнієвої кислоти залишається дуже високим. Очистка глауконіту з природної суміші з кремнеземом чи кварцом за допомогою постійного магніту марки Nd2Fe14B з наступним промиванням у дистильованій воді (холодній чи гарячій) дозволяє значно збільшити вміст глауконіту у дисперсії (Фіг. 4-6). Отриманий глауконіт є практично однорідного зеленого забарвлення, що є істотною якісною ознакою ефективності очистки (Фіг. 8). очистка глауконіту за допомогою постійного магніту складу Nd 2Fe14B та промивання дистильованою водою кімнатної температури дозволяє отримати найчистіший глауконіт. За допомогою рентгенофазового аналізу (дифрактометр марки Дрон-3 з Cu-К випромінюванням =1,54 Å) проведено фазовий аналіз складу зразків (Фіг. 9-16) і показано, що в очищених зразках глауконіту вміст кремнезему є досить низький, а у зразку очищеному за допомогою постійного магніту складу Nd2Fe14B кремнезем відсутній (Фіг. 16). Підтвердженням цьому слугує відсутність на дифрактограмі зразка глауконіту (Фіг. 16) характеристичного піка при 2=21,3°, який відповідає одному із характеристичних піків властивих для кремнезему (Фіг. 10). Під час промивання збагаченого глауконіту від домішок кремнезему холодною водою опір промивних вод дещо відрізняється від опору промивних вод при промиванні глауконіту гарячою водою (Фіг. 17). Значення нижчих опорів промивних вод (фіг. 17, крива 2 і 3) засвідчує про більшу кількість розчинних компонентів вимитих із зразка при промиванні нагрітими промивними водами. Підтвердженням набування очищеним глауконітом значно кращих властивостей ніж у суміші з кремнеземом (кварцом) є результати вимірювання способом Фарадея намагнічування різних зразків глауконіту (Фіг. 18). Найвищою намагнічувальною здатністю характеризується зразок глауконіту отриманий очищенням за допомогою постійного магніту складу Nd 2Fe14B і промитого холодною водою (Фіг. 18, крива 3). Всі інші зразки характеризуються дещо нижчими значеннями намагнічування мають високу намагнічувальну здатність (Фіг. 18, крива 1). Нижчу ефективність промивки збагаченого глауконіту гарячою водою та водою при температурі кипіння засвідчують криві 5 та 6 (див. Фіг. 18). Запропонований спосіб очистки глауконіту із природних сумішей із кварцом, кремнеземом та глинами передбачає багаторазове підведення постійного магніту складу Nd 2Fei4B, промивання концентрату дистильованою водою кімнатної температури і сушіння при температурі 110120 °C, що дає змогу отримати високочистий глауконіт (98,0±2,0 %) із високою намагнічувальною здатністю. Наведені результати: мікрофотографії, дифрактограми, опір промивних вод та намагніченість підтверджують технічний результат. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб очистки глауконіту від кремнезему та інших домішок, за яким зразок суміші кремнеземглауконіт обробляють постійним магнітом і промивають холодною водою, який відрізняється тим, що до шару зразка товщиною 2-4 мм прикладають постійний магніт складу Nd2Fe14B, нижня поверхня якого прикрита плівкою поліетилену, витримують для прилипання частинок глауконіту, відводять магніт і зсипають ці часточки у додаткову ємність, повторюють процес до повного видалення глауконіту із суміші, після чого очищений зразок багаторазово промивають дистильованою водою кімнатної температури до відсутності опалесценції у промивній воді і сушать при температурі 110-120 °C. 3 UA 86632 U 4 UA 86632 U 5 UA 86632 U Комп’ютерна верстка В. МацелоДержавна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6