VERMIKULIT MINERALINING MENRALOGIK VA KIMIYOVIY TARKIBINI O`RGANISH Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

DOI: 10.24412/2181 -144X-2023-4-52-58

Umirov F.E., Ravshanova O.A., Abdirazakov I.A.

VERMIKULIT MINERALINING MENRALOGIK VA KIMIYOVIY TARKIBINI O RGANISH

Umirov F.E. - texnika fanlari doktori, professor Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar unversiteti;

Ravshanova O.A. - tayanch doktorant, O'zR FA Navoiy bo'limi; Abdirazakov I.A. - magistr, Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar unversiteti, Navoiy shahri O'zbekiston respublikasi.

Annotatsiya. Tebinbuloq vermikulit mineralining mineralogik va kimiyoviy tarkibi, asosan kremniy oksidi, magniy va temir oksidlari ko'p ekanligi, asosan vermikulit-10,6; piroksen-1,6; biotit-5; dala shpati-18,0; amfibol-20; montmorellonit-3,8; olivin-1,0; qo'shimcha minerallar apatit, kalsiy, magnezit, asbest-5; kvars-38,1, xlorit, kalchedandan iborat bo'lib, ular- 2,1% ni tashkil etishi aniqlangan. Vermikulit mineralining dastlabki holati mikroskopik, mass-spektroskopik, rentgen fazali, IQ-spektroskopik, differensial-termik tahlil usullari bilan o'rganildi. Vermikulit mineralining oval shaklda, yumshoq, tarkibida mineral xom ashyo bo'lgan zaharli moddalar umuman yo'qligi hamda ko'p sohalarda qo'llash mumkinligi aniqladi. Shuning uchun 500-700 °C haroratda vermikulit mineralini kuydirish, xlorid kislotaning bilan parchalash va magniy xloridini olish, shuningdek, magniy xloratni olish uchun natriy gipoxlorit ta'sir ettirish tadqiq qilindi.

Kalit so'zlar: vermikulit minerali, montmorillonit, piroksen, biotit, dala shpati, amfibol, olivin, magniy, magniy oksidi, magniy xlorid.

ИЗУЧЕНИЕ МИНЕЛОГИЧЕСКОГО И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МИНЕРАЛА ВЕРМИКУЛИТА

Умиров Ф.Э. - доктор технических наук, профессор Навоийского государственного горно-технологического унверситета; Равшанова О.А. - базовый докторант, Навоийский отдел Академии наук Республики Узбекистан;

Абдиразаков И.А. - магистрант Навоийского государственного горнотехнологического унверситета, г. Навои, Узбекистан.

Аннотация. Минералого-химический состав вермикулитового минерала Тебинбулок, преимущественно оксид кремния, оксиды магния и железа, преимущественно вермикулит-10,6; пироксен-1,6; биотит-5; полевой шпат-18,0; амфибол-20; монтмореллонит-3,8; оливин-1,0; дополнительные минералы апатит, кальций, магнезит, асбест-5; в его состав входят кварц-38,1, хлорит, халцедан и установлено, что они составляют 2,1%. Исходное состояние вермикулитового минерала исследовано методами микроскопического, масс-спектроскопического, рентгенофазового, ИК-спектроскопического, дифференциально-термического анализа. Установлено, что минерал вермикулит имеет овальную форму, мягкий, содержит минеральное сырье, не имеет токсичных веществ и может применяться во многих областях. Поэтому были изучены обжиг минерала

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.4(4), 2023 SJIF IF=4.023

Google | Cuwi«f«» l™"^™"™!™5 .J^SlliL 52

вермикулит при температуре 500-700 °C, разложение соляной кислотой с получением хлористого магния, а также воздействие гипохлорита натрия с получением хлората магния.

Ключевые слова: минерал вермикулит, монтмориллонит, пироксен, биотит, полевой шпат, амфибол, оливин, магний, оксид магния, хлорид магния.

STUDY OF THE MINERALOGICAL AND CHEMICAL COMPOSITION OF THE MINERAL VERMICULITE.MINERALOGICAL

Umirov F.E. - doctor of technical sciences, professor Navoi State University of mining and technology;

Ravshanova O.A - support doctoral student, Navoi department of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan;

Abdirazakov I.A. - master, Navoi department of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Navoi c., Uzbekistan.

Abstract. Mineralogical and chemical composition of the vermiculite mineral Tebinbulok, mainly silicon oxide, magnesium and iron oxides, mainly vermiculite-10.6; pyroxene-1.6; biotite-5; feldspar-18.0; amphibol-20; montmorellonite-3.8; olivine-1.0; additional minerals apatite, calcium, magnesite, asbestos-5; it contains quartz-38.1, chlorite, chalcedan, and it has been found that they make up approximately 2.1%. The initial state of the vermiculite mineral of scientific and methodological microscopic, mass spectroscopic, X-ray phase, IR spectroscopic, differential thermal analysis.

It has been established that the mineral vermiculite has an oval shape, is soft, contains mineral raw materials, has no toxic substances and can be used in many areas. Therefore, the firing of the mineral vermiculite at a temperature of 500-700 °C, decomposition with hydrochloric acid to obtain magnesium chloride, and the effect of sodium hypochlorite to obtain magnesium chlorate were studied. Keywords: mineral vermiculite, montmorillonite, pyroxene, biotite, feldspar, amphibole, olivine, magnesium, magnesium oxide, magnesium chloride.

Hozirgi kunda dunyoda 13,5 milliard gektar yerning 1,4 milliardidan qishloq xo'jaligi mahsulotlarini yetishtirishda foydalaniladi. Dunyo aholisining tez sur'atda o'sishi, qishloq xo'jaligi mahsulotlariga bo'lgan ehtiyojning ortishiga sabab bo'lmoqda, bu esa qishloq xo'jalik mahsulotlarining miqdori hamda sifatini oshirishni talab qilmoqda. Aholi sonining ortib borishi yerdan samarali foydalanishga bo'lgan talabning ortishiga olib keladi. Ayniqsa, respublikamizda 22,3 million gektar qishloq xo'jaligi yerlaridan foydalaniladi, shundan 4,2 million gektar yer sug'oriladigan yerlar hisoblanadi. Respublikamiz qishloq xo'jaligi mahsulotlarining 97% dan ortig'I sug'oriladigan yerlarda yetishtiriladi.

O'zbekistonda qishloq xo'jaligi sohasida innovatsion agrotexnologiyalarni keng qo'llash, sug'oriladigan yerlarning meliorativ holatini yaxshilashga katta e'tibor qaratilmoqda. Shuning uchun kimyoviy preparatlar-mineral o'g'itlar, stimulyatorlar o'simlikning o'sishi uchun zarur, bundan tashqari pestidsid, defoliantlar va desikantlar mumtazam ravishda qo'llanilib kelinmoqda. Bu esa hosildorlikni va maqsulot sifatining oshirishi sababch bo'ladi. Shuning uchun ushbu preparatlarni sintez qilish va foydalanish dolzarb masala hisoblanadi [1-3]. Ayniqsa, tarkibida magniyga boy minerallar ushbu masalalarni echishga amaliy yordam berish aniqlangan. Bunday minerallardan biri vermikulit xisoblanadi.

Adabiyotlardan ma'lumki dunyoda vermikulit minerali juda ko'plab uchraydi, ayniqsa Xitoy, Madagaskar, Kolumbiya, Braziliya va boshqa davlatlarda konlari mavjud bo'lib, u erdagi vermikulitning kimyoviy tarkiblari organilgan va ushbu natijalar 1-jadvalda keltirilgan [4-6].

1 -jadval

Davlatlardagi konlari SiO2 TiO AhO3 C2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO NiO CaO Na2O K2O

Madagaskar 44,5 0,69 14,7 - 2,6 - 0,07 33,7 - - - -

Kolumbiya 45,4 0,73 13,0 - 6,9 1,2 0,11 24,1 - 2,8 0,2 0,6

Braziliya 39,9 1,12 9,27 0,06 - 6,6 0,04 25,4 0,02 0,2 0,04 3,5

Xitoy 43.2 1,01 11,8 0,16 - 4,2 0,01 24,2 0,04 0,4 0,7 7,4

Egipit 39,1 1,21 12,2 0,25 1,54 8,36 - 22,0 - 0,5 - 10,3

Ozbekiston 42,5 0,6 8,7 0,2 10,6 3,2 0,5 22,1 0,4 1,5 0,7 3,9

Shuning uchun vermikulit minerali bo'yicha ilmiy tadqiqotlar olib borish dolzarb masala hisoblanadi. Bizga malumki Qoraqalpog'iston Respublikasi mahalliy xomashyolarga boy va eng ko'p kimyoviy elementlar tarqalgan maskan hisoblanib, bu yerda fosforit, dolomit, bentonit, ohaktosh, serpetinit, talk-magnezit va vermikulitning konlari uchraydi, hozirda ularning bir qismi qazib olinmoqda. Ushbu konlar Respublikamizning xalq xo'jaligining va kimyo sanoatining rivojlanishiga katta hissa qo'shib kelmoqda [7].

Ushbu maqolada Vermikulit minerali bo'yicha olib borilgan ilmiy izlanishlar keltililgan. Ma'lumki vermikulit lotincha vermiculus so'zidan kelib chiqqan bo'lib «chuvalchang» so'ziga mos keladi. Vermikulit - gidroslyuda guruhidagi qatlamli strukturaga ega bo'lgan tabiiy mineral. Oltin sariq, jigarrang rangdagi katta qatlamli kristaldir. 900-1000 0 Cda qizdirilganda kuyib, ko'pchiydi, hajmi 10-20 marta oshib chuvalchang shaklini oladi. Umumiy formulasi (Mg+2,Fe+2,Fe+3)3[AlSi4Oi0] *(OH)2-4H2O taxminiy formulaga mos keladi. Vermikulit mineralining fazoviy tuzilishi 1-rasmda keltirilgan.

1-rasm. Vermikulit mineralining fazoviy tuzilishi

O'zbekistonda vermikulitning katta zahiralari Nukus shahri yaqinidagi Tebinbuloqda,

Qoratog' qishlog'idan 16 km shimoliy-g'arbda joylashgan bo'lib, uning zahirasining umumiy miqdori 1 332 620 tonnani tashkil etadi. Eng ko'p o'rganilgan G'arbiy zonaga ko'ra vermikulit rudalarining taxminiy resurslari toifalar bo'yicha quyidagi miqdorlarda baholandi: ruda 1898 ming tonna, vermikulit - 163 ming tonna o'rtacha -8,59 % ni tashkil qildi [8].

Hozirgi kunda vermikulit minerali quyidagi sohalarda: oqava va texnologik suvlarni tozalashda, radiaktiv moddalarni yutuvchi tabiiy sorbentlar, yuqori adsorbsiyalanish, ion almashinish, katalitik va filtrlovchi xossasiga ega bo'lgan modda, qishloq xo'jaligi uchun mikroelementli o'g'itlar, metallurgiya sanoatida metalllarni quyish, temir rudali konsentratlar, keramika, keramzit, burg'alovchi moddalar sifatida ishlatilib kelinmoqda[9-10] O'zbekistonda vermikulit mineralini o'rganish bo'yicha ilmiy tadqiqotlar juda kam o'rganilgan bo'lib, ushbu mineralni o'rganishga e'tibor oshmoqda. Shuning uchun vermikulit mineralining kimyoviy tarkibi o'rganildi. Olingan natijalar 1-jadvalda keltirilgan.

Vermikulit mineralining kimyoviy tarkibi

2-jadval

Vermikulit mineralining miqdori, mass. %

SiO2 40,3 TiO2 0,5

MgO 21,5 Cr2O3 0,2

Al2O3 9,9 MnO 0,2

Fe3O4 11,3 CaO 0,9

FeOxFe2O3 1,2 CO2 0,4

K2O 3,6 S 0,07

Na2O 0,8 H2O 8,8

Ruda jinslarining asosiy qismini vermikulit - piroksen rudalari (miqdori 60% dan 90% gacha) tashkil qiladi. Rudalarning yemirilish qobig'ida tebinit bo'lib, gornblenditlar, vermikulitlar bilan qoplangan joylarda piroksen-vermikulitli, vermikulit-amfibol-piroksen rudalari shakliga o'tadi, bunda amfibol miqdori 40-50 foizgacha va undan ko'p bo'ladi. Idvingit va xrizotil miqdori - asbest esa 5-10% gacha bo'ladi (3 -jadval).

3-jadval

Tebinbuloq koni vermikulit rudasining mineralogik tarkibi_

Minerallar, mass. %

Asosiy minerallar Ikkinchi darajali minerallar Qo'shimchalar

Vermikulit - 10,6 Piroksen - 1,6 Biotit-5,2 Dalashpati - 18,0 Amfibol- 20,1 Montmorellonit - 3,8% Olivin - 1,0, Apatit, Kalsiy, Magneziya, Asbest -5,0 Kvars-38,1, Xlorit, Kalchedan - 2,1

Keyingi tadqiqotlarimizda vermikulit mineralining NLSD-307B ekranli mikroskopda rasmini olish va mineralning tuzilishini, ko'rinishini, g'ovakligi bo'yicha xulosa qilish uchun tasvirni 40, 100, 400, 1000 martagacha kattalashtirib tadqiqotlar olib borildi. Olingan tasvirlar 2-rasmda keltirilgan.

2-rasm. Vermikulit mineralini NLSD-307B markali mikroskopda 1000 marta

kattalashtirilgandagi tasviri

Vermikulit minerali tarkibidagi bog'larni tuzilishi va tarkibini aniqlash maqsadida IQ-spektroskopik tahlil IRTRACER -100 (Shimadzu, Yaponiya) spektrometrida 400-4000 sm-1 chastota sohasida o'tkazildi. Namunalar KBr asosida tabletka qilish orqali tayyorlanadi. Olingan natija 3-rasmda keltirilgan.

_1 s 1 J_ Pi

r 1 8 ■A

_ irfu 1 s 7 f; | Bf PMHKyflHT 11

I «

i i 8 ®

1 L I 8

u. i «

N II, B Ifl

hT f i 1

*

v

L— \

4000 3900 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Wavenumbers[l/cm]

3-rasm. Vermikulit mineralining IQ-spektri

IQ spektrlarida Vermikulitning asosiy spektrlari 445-450, 640-670, 1000, 3420-3425, 3680 sm-1 bog'larga ega. Bulardan 459 sm-1 Si-O-Mg2+ bog'lanishiga mos keladi. 674 sm-1 va 998 sm-1 valentlik tebranish mintaqasida aniq yutilish chiziqlarini Si-O hosil qiladi. Vermikulitdagi 3401,32 OH , 1645,43 OH ioniga, 1429,72 Fe ioniga , 949,70 Si-O, 665,10 Me-O-Si ( Fe, Al, Mg) ioniga, 421,44 Si-O-Mg2+ioniga , 417,59 Si-O-Ca-OH ioniga , 413,38, 409,83, 405,82 Me-O sm-1 ioniga sohadagi chiziqli chastota yutilish guruhlari kuzatiladi[11-15].

Vermikulit minerali tarkibi o'rganish maqsadida mass-spektroskopik taxlil usuli bilan tarkibi aniqlandi, olingan natijalar 4-jadvalda keltirilgan.

4-jadval

Vermikulit minerali tarkibi mass-spektroskopik taxlili_

Nomlanishi Elementlar, mass. %

Li B* Na* Mg* Al* P K* Ca* Sc Ti* Cr Mn

O'lchov chegaralari 0,00411 0,10-40 0,00411 0,00411 0,00220 1,0-40 0,00830 0,00528 0,10-40 0,00069 1,0-40 0,002-10

Vermikulit 50 31 12000 91000 69000 93 19000 75000 47 6400 300 670

Element Fe* Co Ni Cu Zn Ga As Se Sr Nb Ag Cd

O'lchov chegaralari 0,00630 0,00630 0,00630 0,00630 0,00630 0,000690 0,000690 0,000690 0,000640 0,000640 0,000650 0,0006-90

Vermikulit 67000 60 170 120 60 13 20 4,1 9,6 2,6 0,13 0,06

Element In Sn Sb Te Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu

O'lchov chegaralari 0,000640 0,0006 -40 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,0006-40

Vermikulit 0,12 0,56 0,73 <0,30 8,4 1600 1,7 6,1 1,1 5,5 1,5 0,5

Element Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W* Re

O'lchov chegaralari 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,0006-40

Vermikulit 1,6 2,6 0,69 0,12 0,32 0,046 0,26 0,027 0,4 1,4 0,14 0,01

Element Pt* Au* Ti Rb Bi Th U Sc V

O'lchov chegaralari 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640 0,000640

Vermikulit <0,05 <0,05 0,52 11 0,046 0,18 1,5 47 200

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.4(4), 2023 SJIF IF=4.023

____ IMDEX fföl COPERN [CCJS «b —— ■ —^ ) K /

4-jadvaldan ko'rinib turibdiki, vermikulit minerali tarkibi asosan magniy, kalsiy, alyominiy va temurdan tashkil topgan bo'lib, ular quyidagicha 91000, 75000, 69000 va 67000%. Qolgan elementlar kaliy, natriy, nikel, margenes va boshqalar quyidagicha 19000, 12000, 670 va 170%

Xulosa. Shunday qilib Tebinbuloq vermikulit mineralining tarkibi kimyoviy va fizik -kimyoviy tahlil usullari rentgenografik tahlili, mass-spektraskopik, IK-spektroskopik va mikroskopik usullari bo'yicha o'rganildi, olingan ilmiy tadqiqotlar vermikulit mineralining nafaqat pechlarda, murilarda, vannalarda issiqlikga chidamli qatlam sifatida, balki qishloq xo'jaligida yengil va og'ir tuproqlarning xususiyatlarini yaxshilash, kalsiy, magniy, kaliy, alyuminiy, temir, kremniyning ko'pligi gidroponikada, hamda kimyo sanoatida magniy tuzlari ajratib olish uchun xomashyo sifatida foydalanish imkoniyatlarini ko'rsatadi.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati: [1.] Боженов П. И. Комплексное использование минерального сырья и экология.-М.:АСВ. 2004.-С. 165-170.

[2.] Умиров Ф.Э., Шодикулов Ж.М., Умиров У.Ф.Исследование процессов получения хлорат-магниевего дефолианта на основе серпентенита Арветенского месторождения. «Путь науки» (№ 10 (80), 2020 С.-19 -22

[3.] Umirov F. E., Nomozova G. R., ShodikulovZh. M. Solubility Diagram of the Sodium Hypochlorite-Sodium Chloride-Water System. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2022, Vol. 67, No. 4, pp. 502-507

[4.] Герус Н. П. Производство перлита и вермикулита в мире. — М.: ВНИИЭСМ, 2017.-48 с.

[5.] Афанасьев А. П., Атаманов А. В. Опыт систематизации вермикулитовых месторождений и некоторые задачи дальнейших исследований. Сб. «Исследование и применение вермикулита». Л.: Наука, 1997.-С. 21-24

[6.] Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 2005. — 327с.

[7.] Ахтямов Я. А., Бобров Б. С., Геммерлинг Г. В., Эпельбаум М. Б. Обжиг вермикулита. М.: Стройиздат, 2017. - 128 с.

[8.] Макбузов А. С., Тихонов Ю. М., Коломиец И. В. Производство вермикулита Каратас-Алтынтасского месторождения (Западный Казахстан) в легких бетонах /В сб. докл. 65-й науч. конф. СПб.: СПбГАСУ, 2008. - С. 136-140.

[9.] Umirov F. E., Nomozova G. R., Shodikulov J., Qurbonova Sh., Vaxobov J. Study of solvability of the quanternary system Of NadO -Mgd2-H20/ Nat. Volatiles &Essent. Oils, 2021; Vol. 8(4), pp. 4743-4752

[10.] Бассет В. А. Образование вермикулитового месторождения Либби, Монтана. В кн. «Вопросы минералогии глин». - М.: ИЛ, 1962. - С. 292 -316.

[11.] Петров В. П., Токмаков П. П. Генезис, состав и свойства вермикулита. В кн.: Материалы совещания по проблемам вермикулита. -Апатиты, 1983 (КФ АН СССР). С. 51-54.

[12.] Умиров Ф.Э., Шодикулов Ж.М. Научно-технологические принципы комплексного использования серпентинита Карманинского месторождения. Обогащение руд №1(397), 2022 С. -41-45.

[13.] Тагаев И. А. и др. Результаты анализов пластов фосфоритов на джерой-сардаринском месторождении кфк //International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences. - 2022. - Т. 3. - №. 4. - С. 4-14.

[14.] Pirimov T. J. et al. Obtaining of magnesium oxide from serpentenites of the arvaten deposit of Uzbekistan //International Journal of Advanced Science and Technology. - 2020. - Т. 29. - №. 8 Special Issue. - С. 1619-1627.

[15.] Темиров У. Ш. и др. Особенности компостирования навоза крупного рогатого скота и фосфоритного шлама с добавкой фосфогипса //Universum: химия и биология. - 2018. - №. 8 (50). - С. 25-32.

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.4(4), 2023 SJIF IF=4.023

Google | Cuwi«f«» l™"^™"™!™5 .J^SlliL 58