Перевод названия: The influence of pressure on the formation of defectiveness of the structural package and the kaolinit mineral
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2019
Идентификатор DOI: 10.25296/1993-5056-2019-14-4-44-54
Ключевые слова: каолин, каолинит, давление, химический состав, химические связи, дефекты структурного пакета, инфракрасная спектроскопия, kaolin, kaolinite, pressure, chemical composition, chemical bonds, structural package defects, infrared spectroscopy
Аннотация: Для формирования технологических свойств глин производят их обработку с изменением структуры. Цель работы - изучить влияние давления на изменение дефектности структурного пакета и минерала каолинит. В статье представлены результаты рентгенофлуоресцентного анализа, инфракрасной (ИК) спектроскопии и дифрактометрического анализа на образцах каолиновой глины. Экспериментальные исследования показали, что при обработке каолина давлением в структурном пакете минерала каолинит формируются дефекты за счет удаления из него ионов Al3+, Fe3+/2+, Mg2+, Si4+. При этом давление оказывает максимальное влияние на вытеснение ионов Al3+. Образование дефектов при удалении ионов влечет за собой деформацию кристаллической решетки. Полученные данные по ИК-спектроскопии подтверждают увеличение дефектности (неупорядоченности) структуры каолинита. Так при воздействии давления происходит изменение полос колебаний, связанных с гидроксильными группами (3696 см-1, 3672 см-1, 3654 см-1, 3620 см-1 и 914 см-1). Установлено, что при увеличении давления наблюдается тенденция уменьшения коэффициентов К3 = /3695//3620 от 1,3 до 0,88 и К4 = /3695//915 от 0,8 до 0,6. В интервале давлений от 0 до 150 МПа эти изменения происходят более значимо, чем от 150 МПа до 800 МПа. Это свидетельствует о том, что при увеличении давления происходит переход каолинита от совершенной (бездефектной) к несовершенной (дефектной) структуре, вызванной искажением (деформацией) его кристаллической решетки. Выявлено, что при обработке каолиновой глины давлением до 150 МПа в минерале (кристаллите), состоящем из 20-40 пакетов, наблюдается упорядочивание структуры, то есть дефектность структуры уменьшается. При давлениях более 150 МПа наблюдается увеличение дефектности кристаллита за счет разрушения водородных связей между пакетами и, как следствие, скольжение и вращение структурных пакетов. Изменение дефектности структуры каолина оказывает значительное влияние на формирование его физико-химических свойств. To form the technological properties of clays, they are processed with a change in their structure. The purpose of the work is to study the influence of stress pressure on the change of defectiveness of structural package and kaolinite mineral. The paper presents the results of x-ray fluorescence analysis, infrared (IR) spectroscopy and diffractometric analysis on samples of kaolin clay. Experimental studies have shown that when kaolin is treated with stress pressure, defects are formed in the structural package of the mineral kaolinite due to the removal of Al3+, Fe3+/2+, Mg2+, Si4+ ions from it. In this case the most significant effect of the pressure is made on the displacement of Al3+ ions. The formation of defects, formed by removal of ions from the package, causes deformations of the crystal lattice. The obtained data on IR spectroscopy confirm an increase of the defectiveness (disorder) of the kaolinite structure. So, the vibration bands of hydroxyl groups (3696 cm-1, 3672 cm-1, 3654 cm-1, 3620 cm-1 and 914 cm-1) change under the influence of pressure. It has been found out that when pressure is increased, K3 = /3695//3620 tends to decrease from 1,3 to 0,88 and K4 = /3695//915 from 0,8 to 0,6. These changes are more significant within the pressure range from 0 to 150 MPa than from 150 MPa to 800 MPa. It proves that at the increase of pressure the structure of kaolinite changes from perfect (defect-free) to imperfect (defective) one, caused by distortion (deformation) of its crystal lattice. It has been revealed that when kaolin clay is treated with pressure up to 150 MPa in a mineral (crystallite) consisting of 20-40 packages, the structure ordering is observed, i.e. the defectiveness of the structure decreases. At pressures P > 150 MPa an increase in the crystallite defectiveness is observed due to the destruction of hydrogen bonds between the packages and, as a consequence, sliding and rotation of structural packages. A change in the defectiveness of the kaolin structure has a significant effect on the formation of its physicochemical properties.
Журнал: Инженерная геология
Выпуск журнала: Т. 14, № 4
Номера страниц: 44-54
ISSN журнала: 19935056
Место издания: Москва
Издатель: Общество с ограниченной ответственностью Геомаркетинг