- •Минерально-сырьевая база Урала для керамической, огнеупорной и стекольной промышленности
- •Под редакцией проф. Г.Н. Масленниковой Издательство тпу
- •Оглавление
- •Часть 1. Глины и каолины Урала……………………………………….9
- •Часть 2. Силикатные и тугоплавкие неметаллические
- •Глины и каолины Урала
- •Часть 1
- •1. Характеристика и классификация глинистых материалов
- •2. Глины урала
- •2.1. Глины Среднего Урала
- •2.2. Глины Южного Урала
- •2.3. Глины Республики Башкортостан
- •2.4. Другие месторождения Урала
- •2.5. Легкоплавкие глины
- •Пермская область
- •Свердловская область
- •Оренбургская область в области легкоплавкие глины распространены почти повсеместно Лессовые суглинки преимущественно аллювиального происхождения, мощностью часто до 10–15 м.
- •По технологическим свойствам глины при добавке песка до 30 % пригодны для производства кирпича.
- •Челябинская область
- •Республика Башкортостан
- •2.6. Бентониты
- •3. Каолины урала
- •3.1. Нормальные каолины
- •3.2. Щелочные каолины Урала
- •3.3. Галлуазит
- •В качестве примесей в незначительных количествах присутствуют Fe2o3, Cr2o3, MgO, FeO, иногда NiO, CuO, ZnO.
- •4. Область применения и требования к качеству глин и каолинов
- •Производство изделий строительной и грубой керамики
- •Производство изделий тонкой керамики
- •Производство огнеупорных изделий
- •Производство цемента
- •Производство стекла
- •Производство керамзита и аглопорита
- •Производство алюминия
- •Производство абразивных изделий
- •Использование глин в литейном производстве
- •Использование каолинов при производстве бумаги
- •Каолин для резиновой промышленности
- •Использование глин для буровых растворов
- •Прочие области использования глинистых пород
- •Силикатные и тугоплавкие неметаллические полезные ископаемые
- •Часть 2
- •1. Полевые шпаты урала и их заменители
- •1.1. Состояние полевошпатовой сырьевой базы Российской Федерации
- •1.2. Классификация и технические требования промышленности к качеству полевошпатового сырья
- •1.3. Месторождения полевых шпатов Урала и их заменители
- •2. Кварцевые материалы урала
- •2.1. Жильный кварц и кварциты
- •2.2. Кварцевые пески и пылевидный кварц (маршаллит)
- •2.3. Опал – кристобалитовые породы
- •2.4. Требования, предъявляемые к кварцевым материалам
- •3. Карбонатные породы урала
- •3.1. Известняки
- •3.3. Доломит
- •3.4. Магнезит
- •3.5. Мрамор
- •4. Хромит
- •5. Графит
- •6. Магнезиальносиликатное сырье урала
- •6.1. Форстеритовое сырье Урала
- •6.2. Тальк и тальковые камни Урала
- •6.2.1. Месторождение Миасской провинции
- •Непряхинская группа
- •Чебаркульская группа месторождений
- •Миасско-Уйская полоса
- •Кирябинская группа
- •Урал – Дачинская группа
- •Медведевская полоса
- •6.2.2. Месторождения Сысертской провинции
- •6.2.3. Режевский тальковый район
- •6.2.4. Оренбургский Урал
- •Ишановская группа месторождений
- •6.2.5. Месторождения вне выделенных тальконосных районов Урала
- •6.2.6. Области применения и требования к качеству талька
- •7. Высокоглиноземистое сырье урала
- •7.1. Бокситы
- •7. 2. Природный корунд
- •7.3. Кианиты Урала
- •8. Пирофиллит и пирофиллитовое сырье урала
- •8.1. Пирофиллитсодержащие метасоматиты Домбаровского рудного района (Южный Урал)
- •8.2. Месторождения Кабанского и Красноуральско колчеданоносных районов
- •8.3. Фарфоровые камни Урала
- •9. Месторождения баритовых руд
- •10. Месторождения титановых и цирконовых руд
- •10.1. Месторождения титановых руд
- •10.2. Цирконовые руды
- •11. Глаукониты
- •12. Техногенное сырье урала
- •Н.Ф. Солодкий, а.С. Шамриков, в.М. Погребенков
- •Справочное пособие
В качестве примесей в незначительных количествах присутствуют Fe2o3, Cr2o3, MgO, FeO, иногда NiO, CuO, ZnO.
Химический состав галлуазитов Урала приведен в табл. 3.50.
Галлуазит из Айдырли нежноголубой, гелеподобный, излом плоскораковистый. Твердость 1–2. Анализ дает большую чистоту минерала.
Таблица 3.49. Химический состав чистых минералов галлуазита
Минерал |
Содержание оксидов, % |
||
SiO2 |
Al2O3 |
H2O |
|
Галлуазит Al2O3 2SiO24H2O Галлуазит Al2O3 2SiO23H2O Метагаллуазит Al2O3 2SiO22H2O |
40,80 43,50 46,60
|
34,70 36,90 39,48
|
25,0 19,60 13,92
|
Таблица 3.50. Химический состав галлуазитов Урала
Месторождение |
Содержание оксидов, % |
|||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
Cr2O3 |
MgO |
NiO |
H2O |
|
Айдырлинское Журавлинское Кимперсайское |
43,27 46,47 42,62 |
37,41 37,61 39,52 |
0,11 0,13 0,54 |
-- -- 0,14 |
0,16 -- -- |
-- 0,60 0,98 |
-- -- 0,16 |
19,37 15,47 16,25 |
Кимперсайский галлуазит слегка зеленоватый. Продукт разложения габбро-амфиболитов. Журавлинское месторождение галлуазита очень сложное и его развитие представляется в следующем виде.
1. Серный колчедан, находящийся в темных глинах, которые лежат выше каменноугольного известняка, окисляясь, дает сернокислые соли железа, гидрат оксида железа и серную кислоту.
2. Получившаяся при окислении пирита серная кислота действует на каолинит глин, слюду и полевой шпат, присутствующих в глинах (песчанниках), в результате чего получается H2SiO3, Al2(SO4)3 и K2SO4.
3. Сернокислые растворы, кремнезем и избыток серной кислоты проникают до известняка, который вызывает осаждение гидрата глинозема и образование гипса и СО2, чем создаются условия для выноса водного кремнезема. Гипс также выщелачивается.
4. С другой стороны, выщелачивание вышележащих глин создает условия, благоприятные для образования устойчивых каолинитовых суспензий, которые, спустившись вниз до известняка, попадают в условия своей коагуляции вследствие присутствия СаСО3; отсюда получаются осадки каолинита и галлуазита.
5. Галлуазит, в свою очередь, в присутствии свободной H2SO4 превращается в алунит. Такова сложность процессов, имеющих место в образовании сложного и пестрого по составу Журавлинского алунито-каолинитового месторождения.
Синтетически галлуазит пока не получен (при синтезе употребляются слишком высокие для образования галлуазита температуры), но то обстоятельство, что галлуазит большей частью приурочен к гипергенным продуктам основных пород, позволяет сделать заключение не только об относительно низких температурах его образования, но и о том, что среда, в которой он образуется, менее кислая, чем при образовании каолинита (имеются галлуазиты, которые разлагаются в кислотах).
Отношение галлуазита, метагаллуазита и каолинита к соляной кислоте, к едкому натру и перикиси водорода не одинаково (табл. 3.51).
Таблица 3.51. Разложение галлуазита, метагаллуазита и каолинита в HCl, NaOH и Н2О2 (%)
Образцы |
При комнатной температуре |
|||||
В 5% HCl |
В 10% HCl |
В конц. HCl |
В 1% NaOH |
В 10% NaOH |
В 6% H2O2 |
|
Галлуазит |
8 |
13 |
16 |
12 |
19 |
– |
Метагаллуазит |
2 |
3 |
4 |
4 |
11 |
– |
Каолинит |
1 |
1 |
3 |
2 |
5 |
– |
При температуре водяной бани |
||||||
Галлуазит |
16 |
33 |
46 |
40 |
77 |
1 |
Метагаллуазит |
10 |
12 |
4 |
12 |
56 |
– |
Каолинит |
1 |
2 |
4 |
6 |
20 |
– |
При 100оС галлуазит растворим в концентрированной HCl и 11,5М растворе H2SO4. Не растворим в 1М растворе КОН при нагревании до 100оС.
Способность к комплексообразованию у галлуазитов выражена слабо. При обработке галлуазита избыточным количеством органических жидкостей слои молекул воды замещаются слоями органических жидкостей, что сопровождается изменением базального межплоскостного расстояния от 1,0110-10 до 1,110-10 мм, зависящем от характера органических молекул. Поглощенные молекулы органического вещества размещаются в галлуазите, по-видимому, однослойно. Имеются указания, что в единичных случаях при этом удавалось увеличить межплоскостные расстояния до 1,710-10 мм. Это может служить важным диагностическим признаком, в частности, если галлуазит содержится в смеси с каолинитом.
Галлуазиты способны также поглощать сульфиты, хлориты, нитраты в количестве от 5 до 45% своей массы, что также сопровождается расширением решетки.
Емкость катионного обмена галлуазита 15–40 мг-экв. на 100 г. Метагаллуазит умеренно пластичен и обменная способность его ионов незначительна, часто она составляет лишь 8 мг-экв. на 100 г. В формуле Al2O32SiO2nH2O может изменяться от 3,5 до 4,0 мг-экв. для галлуазита и от 2,33 до 2,66 мг-экв. для метагаллуазита.
Природа галлуазита пока недостаточно еще выяснена, некоторые исследователи рассматривают галлуазит в качестве самостоятельной группы, включая в нее галлуазит, метагаллуазит и ферригаллуазит.
Все относящиеся сюда минеральные виды обладают общими физическими свойствами и близки друг к другу по условиям их образования. Как правило, эти минералы встречаются в виде коллоидных или метаколлоидных образований, возникая в виде гелей путем коагуляции золей исключительно в экзогенных зонах.
Галлуазит является типичным экзогенным минералом, встречается вместе с каолинитами, с обычным преобладанием первого минерала как в остаточных, так и в переотложенных глинах и каолинах. Многие принимают галлуазит за коллоидный, переходный к каолиниту продукт. Обычно образование галлуазита связано: а) с корой выветривания на габбро и габбро-амфиболитах, габбро-диабазах и кремнистых сланцах; б) с прожилками в основных и ультраосновных породах; в) с переотложенными континентальными глинами в виде выпавших из раствора в карстах минералов. Известны случаи нахождения галлуазита совместно с алунитом (действие сернокислых вод), а также с диаспором, гиббситом, монтмориллонитом и др. Его находят в линзообразных массах и стяжениях, в пустотах различных пород, как вторичное образование и как составную часть тонких фракций осадочных пород: в глинах и суглинках различных пород. Нередко он встречается в некоторых рудных месторождениях никеля, меди, железных и цинковых руд, залегая вместе с ними в карстовых впадинах среди известняков, является он также продуктом выветривания цветной составной части ультраосновных и основных пород. Встречается в кислых почвах, богатых органическими кислотами.
Галлуазит довольно широко распространен в коре выветривания многих месторождений никелевых гидросиликатов Южного Урала: Айдырлинском, Халиловском, Кимперсайском и др. Обычно он загрязнен различными химическими и механическими примесями. На Среднем Урале на месторождении алунитовых глин Журавлинского месторождения (на реке Чусовой, Пермская область) в карстовой впадине вместе с алунитом и гидраргиллитом на границе известняков и бурых глин выявлены значительные запасы галлуазита. Рентгенограмма необработанного образца свидетельствует о том, что в образце присутствует метагаллуазит.
В Уфалейском районе (Челябинская область) среди глиноподобных образований встречается галлуазит гарниеритового ряда (Ni4Si4O10 OH44H2O).
Сравнительно широко он распространен в коре выветривания серпентинитов в Аккерманском (около Орска) и Халиловском (Оренбургская область) районах, а также в месторождениях Кимперсайского района (Актюбинская область, Республика Казахстан).
Гарниерит-галлуазит – минералы этого ряда изучены в месторождениях силикатно-никелевых руд Среднего Урала: Петровском, Тюленевском, Ново-Черемшанском, Голендухинском и др. Здесь минералы этого ряда широко развиты на поверхности мраморов или конкреций в галлуазитовых глинах по соседству с подвергнувшимися выветриванию в древнее время серпентинитовыми массивами.
Гарниерит-галлуазит – этот ряд обнимает многочисленные минеральные виды, отличающиеся друг от друга главным образом по химическому составу и окраске. Как правило, эти минералы встречаются в виде коллоидных или метаколлоидных образований.
Галлуазитам, как и другим глинистым минералам, свойственна лабильность связей, что наблюдается в перестройке их структур, например, из галлуазита образуются либо слюдоподобные (в присутствии щелочей), либо разбухающие (в присутствии щелочноземельных ионов) фазы в автоклаве (410-550оС и 90,0 МПа).