CC BY
52
УДК 581.192
СОСТАВ ПРОДУКТОВ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ
БИОМАССЫ СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ В СРЕДЕ ИОННОЙ ЖИДКОСТИ
С.Н. Евстафьев, К.К. Хоанг
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected]
Приведены результаты работы, посвященной отработке схемы фракционирования биомассы соломы пшеницы в среде ионной жидкости и выявлению влияния температуры обработки на выход и состав фракций. Обработка соломы проводилась в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия в интервале температуры 100-150 оС, при атмосферном давлении и продолжительности 1 час. Установлено, что повышение температуры обработки способствует разрушению лигноцеллю-лозного комплекса соломы и выделению узких фракций основных компонентов. При 150 оС в виде отдельных фракций выделено более 80 и 72% от содержания в исходной соломе гемицеллюлоз и лигнина соответственно. Установлено, что целлюлоза, выделенная после обработки соломы при 150 оС, характеризуется ослабленной сеткой водородных связей, а в составе лигнина наряду с гваяцил- и сирингилпропановыми фрагментами в преобладающих количествах присутствуют гидроксифенилпропановые структурные фрагменты. Ил. 2. Табл. 2 . Библиогр. 14 назв.
Ключевые слова: солома пшеницы; ионная жидкость; хлорид 1 -бутил-3-метилимида-золия; целлюлоза; гемицеллюлозы; лигнин; ИК-спектроскопия.
COMPOSITION OF THE FRACTIONATION
PRODUCT OF WHEAT STRAW BIOMASS IN IONIC LIQUID MEDIUM
S.N. Evstaf'ev, Q.a Hoang
Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia, [email protected]
The work is devoted to adjustment the fractionation schemes of wheat straw biomass in the ionic liquid environment, and determining the effects of treatment temperature on the yield and composition of the fractions. Treatment of straw has been carried out in 1-butyl-3-methylimidazolium chloride environment at temperature range of 100-150 °C, at atmospheric pressure, and the duration of 1 hour. It is found that the rise of processing temperature promotes the destruction of the straw and separation of narrow fractions of the main components. At 150 °C more than 80% of hemicellulose and 72% of lignin from theirs initial content in straw have been isolated as individual fractions. Cellulose recovered after treatment of straw at 150 °C was found to have the weakened network of hydrogen bonds. Hydroxyphenylpropane structural fragments were found to be present in lignin in prevalent amount along with guaiacyl- and syringylpropane fragments. 2 figures. 2 table. 14 sources.
Keywords: wheat straw; ionic liquid; 1-butyl-3-methylimidazolium chloride; cellulose; hemicellulose; lignin; IR-spectroscopy.
ВВЕДЕНИЕ
В свете растущего осознания необходимости защиты окружающей среды использованию ионных жидкостей в качестве растворителей для лигноцеллюлозы в последнее время уделяется большое внимание. Особенности структуры ионных жидкостей по сравнению с традиционными молекулярными растворителями обеспечивают многие уникальные их свойства. Прежде всего, это химическая и термическая
стойкость, негорючесть, низкое давление паров, способность находиться в жидком состоянии в широком интервале температур и, наконец, высокая растворяющая способность в относительно мягких условиях по отношению к низко- и высокомолекулярным соединениям [2,7].
Возможность использования гидрофильных ионных жидкостей для выделения целлюлозы из лигноцеллюлозного сырья продемон-
стрирована в работах [12,13]. Показана относительно высокая растворяющая способность жидкостей по отношению к основным компонентам лигноцеллюлозы. В большинстве работ для выделения целлюлозы из раствора использованы вода, спирт и ацетон, при этом лигнин и гемицеллюлозы оставались в растворе. Установлено [13], что при обработке в среде ионной жидкости в целлюлозе сохраняется степень полимеризации, но снижается степень кристалличности. Это позволяет предполагать, что обработка лигноцеллюлозы в среде ионной жидкости может быть эффективным средством ее предобработки с выделением целлюлозы, склонной к ферментолизу.
Обнаружен также ряд ионных жидкостей, характеризующихся высокой селективностью по отношению к лигнину [10]. При этом, как утверждают авторы, лигнин извлекается в химически неизменном виде.
К сожалению, предложенные к настоящему времени технологии переработки лигно-целлюлозного сырья с использованием ионных жидкостей не могут быть использованы в промышленном масштабе, так как являются нерентабельными. Необходимы дальнейшие исследования, направленные, в том числе, и на разработку технологических схем фракционирования лигноцеллюлозы с выделением фракций основных компонентов с низким содержа-
нием примесей.
Цель работы заключалась в отработке схемы фракционирования биомассы соломы пшеницы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия и выявлении влияния температуры обработки на выход и состав фракций.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использованы образцы соломы пшеницы крупностью менее 0,5 мм. Компонентный состав соломы, в % на абсолютно сухую массу (а.с.м.): целлюлоза 42,85%; лигнин 25,72%; пентозаны 19,47%.
Обработка соломы в среде хлорида 1-бу-тил-3-метилимидазолия проведена при температурах 100, 120, 140 и 150 оС в течение 1 ч. Полученный раствор фракционировали по схеме, приведенной на рис. 1. К раствору не -большими порциями добавляли 0,1 М раствор NaOH до полного осаждения целлюлозы. Центрифугирование выполняли на высокоскоростной центрифуге Thermo SCIENTIFIC. Из жидкой части после вакуумной дистилляции воды и снижения рН до 6,8 соляной кислотой тремя объемами этанола осаждали фракцию гемицеллюлозы. После ее отделения центрифугированием, дистилляции этанола и снижения рН до 2,0 раствор выдерживали при 70 оС в течение 30 мин для осаждения фракции лигнина.
Рис. 1. Схема фракционирования продуктов обработки соломы пшеницы
в среде ионной жидкости
Для очистки от примесей твердую часть экстрагировали 3%-ым раствором NaOH при 50 оС в течение 45 мин. Полученный щелочной раствор фракционировали по вышеописанной схеме фракционирования жидкой части. Выделенные фракции целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина сушили с помощью лиофильной сушки.
ИК-спектры фракций были сняты на спектрометре IRAFFINITY в режиме пропускания в области частот 400-4000 см-1. Образцы для спектральных исследований готовили в виде спрессованных таблеток, состоящих из смеси сухого измельченного исследуемого образца и порошка KBr в отношении 1 -2 мг/ 200 мг.
Для определения интегральной интенсивности полос поглощения в ИК-спектрах фракций лигнина проводили базовую линию в виде прямой в точке наименьшего поглощения при частоте 1880 см-1. Значения интенсивностей измеряли в максимуме полос поглощения при частотах 1605, 1270, 1328 см-1, характерных для структурных единиц л-кумарового, гвая-цильного и сирингильного типа соответственно [9,11].
Элементный анализ выполняли на элементном анализаторе «Vario MICRO CUBE» немецкой компании «Elementar».
Содержание метоксильных групп во фракциях лигнина определяли по методике, описанной в [3]. В качестве стандарта для построения калибровочного графика исполь -зовали ванилин.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
После термической обработки соломы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия полученный продукт представляет собой вязкую окрашенную жидкость, содержащую остатки нерастворенной соломы. Цвет жидкости при повышении температуры эксперимента изменяется от желтого до светло-коричневого.
При добавлении к полученной смеси 0,1 М раствора NaOH происходит осаждение нерас-творенной соломы и высокомолекулярной части растворенных основных компонентов соломы вследствие снижения растворяющей способности ионной жидкости. При 100 оС на долю твердой части приходится около 80%
Выход фракций,
исходной соломы. Более 18% твердой части, представленной гемицеллюлозой и лигнином, удаляется обработкой 3%-ым раствором щелочи при 50 оС.
Повышение температуры обработки сопровождается снижением выхода твердой части предположительно [8] за счет углубления дестабилизации водородных связей в трехмерной структуре лигноцеллюлозы и, как следствие, переходом фракций гемицеллюлозы и лигнина в раствор. При 150 оС выход твердой части составил уже 55,5%, при этом лишь 10% ее растворилось в 3%-ом растворе щелочи.
Наибольшая эффективность выделения гемицеллюлозы получена при 140 оС (табл. 1), при этом было извлечено более 80% от ее содержания в исходной соломе.
Согласно полученным данным делигнифи-кация соломы с наибольшей интенсивностью наблюдается при температурах выше 140 оС. При 150 оС удалось выделить свыше 72% исходного лигнина. В этих условиях получен наименьший выход целлюлозы. Тем не менее, он оказался выше ее содержания в исходной соломе, что свидетельствует о присутствии в составе целлюлозы примесей. Дальнейшее повышение температуры эксперимента нежелательно, так как получаемый жидкий продукт приобретает темно-коричневый цвет, вследствие вторичных превращений растворенных компонентов соломы.
Использованная в работе схема фракционирования не позволила полностью выделить из ионной жидкости растворенные компоненты биомассы соломы. Их потери составили от 15,5 до 23,0% на а.с.м. соломы. Четкой зависимости величины потерь от температуры обработки не прослеживается.
Для выявления эффективности фракционирования по предложенной схеме в работе выполнено сравнительное исследование состава фракций целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, выделенных при 150 оС. При этом методами элементного анализа и ИК-спектроско-пии исследованы образцы лигнина и гемицел-люлозы, выделенные из смеси жидкой части и щелочного раствора (рис. 1).
Анализ ИК-спектров образцов целлюлозы (рис. 2), выделенных из биомассы соломы при
Таблица 1
в % на а.с.м. соломы
Температура, °С Целлюлоза Гемицеллюлоза Лигнин
100 62,18 8,45 8,53
120 59,98 8,93 8,25
140 51,78 15,71 11,82
150 49,76 16,07 18,74
100 и 150 оС, свидетельствует о присутствии полос поглощения типичных для спектров целлюлозы [2].максимумом около 3400 см-1. Общеизвестно, что межмолекулярное взаимодействие в целлюлозе осуществляется посредством водородных связей, которые являются фактором, упорядочивающим ее структуру. Согласно данным работы [8] низкочастотная область полосы валентных колебаний ОН-групп характеризует гидроксилы, включенные в образование более сильной водородной связи, а высокочастотная - в более слабую водородную связь. Поэтому по смещению максимума полосы поглощения можно предположить о нарушении межмолекулярного взаимодействия в макромолекулах целлюлозы при внешнем воздействии. Поскольку считается [14], что разрушение лигноцеллюлозного комплекса при обработке среды ионной жидкости вызвано, прежде всего, нарушением водородных связей между основными компонентами, не исключено такое нарушение и в макромолекулах полисахаридов соломы. Согласно рис. 2 заметного сдвига максимума поглощения валентных колебаний ОН-групп целлюлозы в высокочастотную область при повышении температуры обработки если и имеется, то слабо выражено, как и изменение
контура полосы поглощения. О нарушении прочности водородных связей в макромолекулах целлюлозы можно судить по изменению относительной интегральной интенсивности полосы валентных колебаний ОН-групп Аз4оо/А29оо, где А2900 - интегральная интенсивность полосы при 2900 см-1, характеризующей валентные колебания ОН-, СН- и сН2-групп и используемая в качестве внутреннего стандарта. Эта характеристика основана на том, что разрушение водородной связи приводит к снижению интенсивности полосы валентных колебаний ОН-групп [6]. Определение интегральной интенсивности полос поглощения при 3400 и 2900 см-1 проводили по известной методике [4] с применением метода базисной линии. Согласно полученным данным, значение соотношения А3400 /А2900 для образцов целлюлозы, выделенных при повышении температуры обработки, снижается с 6,9 (при 100 оС) до 4,1 (при 150 оС), что является следствием нарушения водородных связей. Это позволяет предположить, что целлюлоза, выделенная при 150 оС в среде хлорида 1-бутил-3-метилимида-золия, характеризуется ослабленной сеткой водородных связей, что может повлиять на ее свойства, в частности, на реакционную способ-
Таблица 2
состав фракций
Фракция Элементный состав, в % Структурная единица
С Н N О
Целлюлоза 43,95 6,40 0,20 49,45 С6 Н10,5 О5,0
Гемицеллюлоза 44,57 6,29 0,12 49,02 С5 Н8,5 О4,1
Лигнин 58,06 6,73 4,20 31,01 С9 Н125 °3.1(ОСН3)0.81
3600 3200 2800 2400 2000 1Б00 1200 800 400 СМ"1
Рис. 2. ИК-спектры фракций соломы пшеницы: 1 - целлюлоза (100 оС); 2 - целлюлоза (150 оС); 3 - гемицеллюлоза (150 оС); 4 - лигнин (150 оС)
ность в условиях ферментолиза. Полосу поглощения средней интенсивности с максимумом при 1650 см-1 связывают с наличием в образце молекул адсорбированной воды. В то же время, ее конфигурация позволяет предположить присутствие в образце остаточных количеств гемицеллюлоз и лигнина. Наличие этих веществ приводит к появлению поглощения при 1730 см-1 (валентные колебания С=О в сложных эфирах уроновых кислот), а также при 1595, 1495 и 1515 см-1, характеризующих скелетные колебания ароматических структурных фрагментов лигнина [5]. Как следует из анализа ИК-спектров, данные полосы поглощения более выражены в образцах низкотемпературной обработки соломы.
Поглощение средней интенсивности в области 1200-1500 см-1 обусловлено деформационными колебаниями СН-, СН2- и ОН-групп целлюлозы.
Интенсивное поглощение в области 9001200 см-1, характерное для нативных целлюлоз, включает полосы поглощения с несколькими максимумами. Здесь проявляются валентные колебания С-О и С-С-групп при 1060 и 1163 см-1: полоса 1115 см-1 характеризует валентные колебания С-О-связи вторичной спиртовой группы; полоса 1111 см-1 - валентные колебания глюкопиранозного кольца [1]; полоса 1075 см-1 - колебания моста С-О-С глюкопиранозного кольца;, полосы 1035, 1015 и 1000 см-1 - валентные колебания С-О-связи в первичной спиртовой группе в различных кон-формациях.
Как уже отмечали, при обработке соломы при 140 оС удалось выделить более 80% гемицеллюлоз исходной соломы. При сравнительном анализе ИК-спектров образцов выделенных фракций целлюлозы и гемицеллюлоз (рис. 2) и их элементного состава (табл. 2) не удалось выявить существенных отличий. Необходимы дополнительные исследования.
Характер ИК-спектров фракций лигнина в свою очередь существенно отличается от ИК-спектров полисахаридов (рис. 2). Максимальный выход фракции лигнина получен при 150 оС. Элементный состав (табл. 2) фракции свидетельствует о том, что исследуемый образец характеризуется высоким содержанием атомов азота, что отличает его от фракций полисахаридов, а также высоким содержанием атомов водорода. Последнее может быть вызвано как наличием примесей, возможно белков, так и относительно высоким относительным содержанием в лигнине структурных единиц Н-типа.
По данным функционального анализа содержание метоксильных групп в образцах лиг-
нина, выделенных из соломы в исследуемом интервале температур, находится в пределах от 8,2 до 13,9%, причем с повышением температуры снижается, что свидетельствует о протекании реакции деметоксилирования. Результаты расчета С9-формулы структурного звена лигнина показывают, что количество меток-сильных групп близко к единице, что также может быть связано с высоким содержанием единиц Н-типа.
ИК-спектр исследуемого образца (рис. 2) содержит типичный для лигнинов набор полос поглощения. Широкая полоса поглощения с максимумом при 3400 см-1 свидетельствует о наличии ОН-групп, в том числе и фенольных, вовлеченных в водородную связь. На присутствие фенольных групп указывают полосы поглощения 1376-1325 и 1220-1170 см-1. Наличие полос поглощения в области 1800-1600 см-1 связано с присутствием в исследуемом образце карбоксильных и карбонильных групп.
В составе фракции лигнина присутствуют все три типа моноядерных арилпропановых структур: гидроксифенил-, гваяцил- и сирин-гилпропановых. Наличие ароматических структур п-кумарового типа (Н) проявляется интенсивной полосой поглощения при 1605 см-1. Полосы поглощения при 1030, 1270 и 1510 см-1 указывают на присутствие ароматических фрагментов G-типа, а полосы при 1123 и 1328 см-1 - фрагментов S-типа. При этом соотношение интегральных интенсивностей полос поглощения 1605 см-1 (Н-тип), 1270 см-1 (С-тип) и 1328 см-1 (Б-тип) равное 1,5:1,3:1 свидетельствует о преобладающем содержании единиц Н-типа в макромолекулах лигнина, что и предопределяет низкое содержание метоксильных групп в их составе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненного исследования показана возможность использования обработки соломы пшеницы в среде хлорида 1 -бу-тил-3-метилимидазолия для фракционирования ее биомассы на отдельные групповые компоненты.
Установлено, что повышение температуры обработки в интервале от 100 до 150 оС способствует разрушению лигноцеллюлозного комплекса соломы и выделению узких фракций основных компонентов. При 150 оС в виде отдельных фракций выделено более 80 и 72% от содержания в исходной соломе гемицеллюлоз и лигнина соответственно.
Выявлено, что использованная в работе схема фракционирования продуктов обработки требует доработки, так как потери растворенной биомассы соломы составили более 20%.
Установлено, что целлюлоза, выделенная после обработки соломы в среде хлорида 1-бу-тил-3-метилимидазолия при 150 оС, характеризуется ослабленной сеткой водородных связей, что может повлиять на ее свойства, в частности, на реакционную способность в условиях ферментолиза.
Показано, что в составе фракций лигнина присутствуют все три типа моноядерных
арилпропановых структур: гидроксифенил-, гваяцил- и сирингилпропановых. При этом соотношение интегральных интенсивностей соответствующих полос поглощения в ИК-спектрах свидетельствует о преобладающем содержании структурных единиц Н-типа в макромолекулах лигнина, что и предопределяет низкое содержание метоксильных групп в их составе.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Базарнова Н.Г., Карпова Е.В., Катраков И.Б. и др. Методы исследования древесины и ее производных: учеб. пособие. Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2002. 160 с.
2. Выгодский Я.С., Лозинская Е.И., Шаплов А.С. Синтез полимеров в ионных жидкостях // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. Т. Х LVIII, № 6. С. 40-50.
3. Закис Г.Ф. Функциональный анализ лиг-нинов и их производных. Рига: Знание, 1987. 230 с.
4. Карливан В.П. Методы исследования целлюлозы. Рига: Зинатне, 1981. 257 с.
5. Кочева Л.С., Броварова О.В., Секушин Н.А., Карманов А.П., Кузьмин Д.В. Химическая переработка древесины // Лесной журнал. 2005. № 5. С. 86-93.
6. Пиментел Д., Мак-Клелан О. Водородная связь / Пер. с англ; Под ред. В.М. Чуланов-ского. М., 1964. 462 с.
7. Anderson J.L., Ding J., Welton T., Armstrong D.W. Characterizing ionic liquids on the basis of multiple salvation interactions // Journal of the American Chemical Society. 2002. V. 124, 14253-14254.
8. Badger R.M. The relation between the
energy of a hydrogen bond and the frequencies of the O-H bands // J. Chem. Phys. 1940. V. 8, № 3. P. 288-289.
9. Faix O. Investigation of Lignin Polymer Models (DHP's) by FTIR Spectroscopy // Holzforschung. 1986. V. 40, № 46. P. 273-280.
10. Lee S.H., Doherty T.V., Linhardt R.J., Dordick J.S. Ionic Liquid-Mediated Selective Extraction of Lignin From Wood Leading to Enhanced Enzymatic Cellulose Hydrolysis // Biotechnology Bloenglneerlng. 2009. V. 102, № 5, P. 1368-1376.
11. Lin S.Y., Dence C.W. Methods in lignin chemistry. Springer-Verlag, 1992. 578 p.
12. Zhu S., Wu Y., Chen Q., Yu Z., Wang C., Jin S., Ding Y., Wu G. Dissolution of cellulose with ionic liquids and its application: a mini-reviev // Green Chemistry. 2006. № 8. P. 325-327.
13. Zhang H., Wu J., Zhang J., He J.S. 1-Al-lyl-3-methylimidazolium chloride room temperature ionic liquid: a new and powerful nonderivatiz-ing solvent for cellulose // Macromolecules. 2005. № 38. P. 8272-8277.
14. Zavrel M., Bross D., Funke M., Büchs J., Spiess AC: High-throughput screening for ionic liquids dissolving lignocellulose. Bioresour Tech-nol, 2009, 100:2580-2587.
REFERENCES
1. Bazarnova N.G., Karpova E.V., Katrakov I.B. Metody issledovaniya drevesiny i ee proizvod-nykh [Research methods of wood and its derivatives]. Barnaul, Altai State University Publ., 160 p.
2. Vygodskii Ya.S., Lozinskaya E.I., Shap-lov A.S. Sintez polimerov v ionnykh zhidkostyakh [Synthesis of polymers in ionic liquids]. Rossiiskii Khimicheskii Zhurnal - Russian Journal of General Chemistry, 2004, vol. X LVIII, no. 6, pp. 40-50.
3. Zakis G.F. Funktsionalnyi analiz ligninov i ikh proizvodnykh [Functional analysis of lignins and their derivatives]. Riga, Znanie Publ., 1987, 230 p.
4. Karlivan V.P. Metody issledovaniya tsel-lyulozy [Research methods of cellulose]. Riga, Znanie Publ., 1981, 257 p.
5. Kocheva L.S., Brovarova O.V., Sekushin N.A., Karmanov A.P., Kuzmin D.V. Khimicheskaya pererabotka drevesiny [Chemical processing of
wood]. Lesnoi zhurnal - Forest journal, 2005, no. 5, pp. 86-93.
6. Pimentel D., Mak-Klelan O. Vodorodnaya svyaz' [The hydrogen bond]. Under the editorship of V.M. Chulanovski. Moscow, 1964, 462 p.
7. Anderson J.L., Ding J., Welton T., Armstrong D.W. Characterizing ionic liquids on the basis of multiple salvation interactions. Journal of the American Chemical Society, 2002, vol. 124, pp. 14253-14254.
8. Badger R.M. The relation between the energy of a hydrogen bond and the frequencies of the O-H bands. J. Chem. Phys., 1940, vol. 8, no. 3, p. 288-289.
9. Faix O. Investigation of Lignin Polymer Models (DHP's) by FTIR Spectroscopy. Holzforschung, 1986, vol. 40, no. 46, pp. 273-280.
10. Lee S.H., Doherty T.V., Linhardt R.J., Dor-
dick J.S. Ionic Liquid-Mediated Selective Extraction of Lignin From Wood Leading to Enhanced Enzymatic Cellulose Hydrolysis. Biotechnology & Bloengineering, 2009, vol. 102, no. 5, pp. 13681376.
11. Lin S.Y., Dence C.W. Methods in lignin chemistry. Springer-Verlag Publ., 1992, 578 p.
12. Zhu S., Wu Y., Chen Q., Yu Z., Wang C., Jin S., Ding Y., Wu G. Dissolution of cellulose with ionic liquids and its application: a mini-review.
Green Chemistry, 2006, no. 8, pp. 325-327.
13. Zhang H., Wu J., Zhang J., He J.S. 1-Al-lyl-3-methylimidazolium chloride room temperature ionic liquid: a new and powerful nonderivatizing solvent for cellulose. Macromolecules, 2005, vol. 38, pp. 8272-8277.
14. Zavrel M., Bross D., Funke M., Büchs J. Spiess AC: High-throughput screening for ionic liquids dissolving lignocellulose. Bioresourse Technology, 2009, vol. 100, no. 9, pp. 2580-2587.
Поступила в редакцию 7 сентября 2015 г.
После переработки - 29 сентября 2015 г.
УДК 549.02 + 543.621 О ПРИМЕСНЫХ ФАЗАХ В КВАРЦИТАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ТИПА
А.М. Махлянова, О.В. Зарубина, Т.В. Демина, Л.А. Павлова, А.И. Непомнящих
Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1А, а/я 304, [email protected]
В работе рассматривается кварцевое сырье промышленного типа месторождений Кыштымское (Южный Урал) и Бурал-Сардыкское (Восточный Саян). Исследовано кварцевое сырье трех типов: гранулированный жильный кварц, суперкварцит и мелкозернистый кварцит. Описаны основные типоморфные свойства кварца: структурно-текстурные особенности, наличие примесных минеральных включений и элементов-примесей. Указана основная форма вхождения примесных фаз. Установлено, что каждый тип имеет свои индивидуальные характеристики, влияющие на степень перспективности использования исходного материала при технологической обработке сырья. Ил. 12. Табл. 1. Библиогр. 8 назв.
Ключевые слова: кварц; кварцит; суперкварцит; особо чистое кварцевое сырье; гранулированный кварц; элементы-примеси; микровключения.
IMPURITY PHASES
IN THE QUARTZITES OF THE INDUSTRIAL TYPE
A.M. Makhlyanova, O.V. Zarubina, T.V. Demina, L.A. Pavlova, A.I. Nepomnyashchikh
A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry Siberian Branch of the RAS, 1A, Favorsky St., Irkutsk, 664033, Russia, [email protected]
The work deals with the quartz raw materials of industrial type of deposits Kyshtym (Southern Ural), Bural-Sarjdag (Eastern Sayan). Quartz raw materials of three types: granular vein quartz, superquartet and finegrained quartzite were investigated. The main typomorphic properties of quartz: structural and textural characteristics, presence of impurity phases, and impurity elements were described. The main form of occurrence of impurity phases in the studied quartzites was identified. It is ascertained that each type of quartz has its own individual characteristics that affect the degree of efficiency of the starting material during processing of raw materials.
