Исследование термического поведения модифицированной цеолитсодержащей кремнистой породы методами ТГ и ДТА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

А. М. Губайдуллина, А. В. Корнилов, К. Г. Николаев

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ КРЕМНИСТОЙ ПОРОДЫ МЕТОДАМИ ТГ И ДТА

Ключевые слова: модифицированная, цеолитсодержащая, порода, термический, анализ.

Методами термогравиметрии и дифференциального термического анализа выявлено изменение термического поведения модифицированных фракций цеолитсодержащей кремнистой породы. Причиной этого являются структурные преобразования, происходящие в сырье в результате внешнего механического воздействия.

Keywords: modified, zeolite-containing, rock, thermal, the analysis.

The thermogravimetry and the differential thermal analysis show change of thermal behaviour of the modified fractions of zeolite-containing siliceous rock. The reasons of it are the structural transformations occurring in raw materials as a result of external mechanical influence.

Методами термогравиметрии (ТГ) и дифференциального термического анализа (ДТА) исследовано термическое поведение в интервале температур 25-1000°С трех фракций (№№ 1, 2 и 3) модифицированной цеолитсодержащей кремнистой породы (ЦКП), полученных в результате ее механической переработки в электромассклассификаторе [1]. Установлено, что их применение в качестве основного компонента сырьевой смеси или технологической добавки позволит получать продукцию различного назначения (керамические, вяжущие и адсорбционные материалы) с заданными свойствами [2].

Определены интервалы эндотермических эффектов и потери массы, соответствующие этим эффектам. Как общая характеристика термического поведения образцов определена общая потеря массы во всем интервале (табл. 1).

Таблица 1 - Термоаналитические параметры модифицированной ЦКП

№ фрак- ции Потеря массы % масс. в интервале температур, оС, (максимум эндотермического эффекта) Общая потеря массы, % масс.

1 25-350 350-575 575-685 685-825 25-1000

4,73 1,79 1,81 6,45 15,47

2 25-350 350-565 565-680 685-825 25-995

5,34 1,68 1,89 6,45 15,52

3 25-300 300-401 0,82 520-680 680-825 25-1000

4,9 401-520 0,97 2,40 6,34 15,58

Исход- ная порода 25-350 350-580 580-700 700-860 25-1000

5,12 1,76 2,19 6,85 16,03

Термическое поведение исследуемых фракций типично для цеолитсодержащих кремнистых образований. Для них выделены термические превращения соответствующие: 1) потере адсорбированной воды, 2) плавной дегидратации цеолита; 3) диссоциации карбонатной составляющей.

Первый явно выраженный эндотермический эффект в интервале температур 25-350°С соответствует дегидратации адсорбированной воды. Конфи-

гурация кривой с явно выраженным максимумом выявляет достаточно быструю водоотдачу в первой половине этого интервала и последующее замедление процесса. Такой усложненный характер объясняется различной скоростью дегидратации глинистой и цеолитовой составляющих исследуемой породы. Значения потери массы фракций № 1 и 2 в этом интервале идентичны (порядка 5% масс).

Несколько иное термическое проведение наблюдается у фракции № 3. По характеру кривой первый интервал удаления слабосвязанной воды может выделен в интервале 25-300°С . В отличие от остальных образцов у этой фракции наблюдается наличие слабовыраженного эндотермического эффекта в интервале 300-400°С с потерей массы

0,82%.

Область температур от 350 до 700°С является характеристикой дальнейшей дегидратации цеоли-товых минералов. Поскольку цеолитовая вода удаляется поэтапно, в зависимости от активных центров на внутренней поверхности кристаллов цеолита, эта область анализировалась более детально. В данном широком интервале были выделены два по-динтервала: 350-580°С и 580-700°С. При достаточной степени идентичности по значениям потери массы, в этой области в исследуемых образцах наблюдается смещение конца эффекта второго выделенного интервала и, соответственно, начало третьего интервала (рис. 1).

Рис. 1 - Смещение конца термического эффекта у модифицированной ЦКП в интервале температур 350-5800С (1- исходная порода, 2-фракция № 1, 3 - фр. № 2, 4- фр. № 3)

В интервале температур 700-900°С регистрируется типичный для диссоциации карбонатной составляющей эндотермический эффект. В этой области также при переходе от исходной породы к полученным фракциям наблюдается незначительное смещение начала и конца термического превращения в низкотемпературную область.

Выявленное незначительное изменение термического поведения модифицированных фракций ЦКП связано со структурными преобразованиями, являющимися результатом внешнего механического воздействия.

Литература

1. Влияние электромассклассификации цеолитсодержащего сырья на его свойства / А.В. Корнилов, В.А. Грев-цев, К.Г. Николаев, Т.П. Конюхова, Е.Н. Пермяков, Вестник Казанского технологического университета, 6, 68-73 (2009).

2. Многоцелевое применение модифицированных алюмосиликатов из цеолитсодержащего сырья / К.Г. Николаев, А.В. Корнилов, Е.Н. Пермяков, Т.П. Конюхова, И. И. Мугаев, Вестник Казанского технологического университета, 8, 375-376 (2010).

© А. М. Губайдуллина - канд. техн. наук, зав. отделом аналитических исследований «ЦНИИгеолнеруд», доц. каф. технологии неорганических веществ и материалов КНИТУ, [email protected]; А. В. Корнилов - д-р техн. наук, зав. отделом технологических испытаний «ЦНИИгеолнеруд», [email protected]; К. Г. Николаев - науч. сотр. того же отдела.