Кристаллохимическая характеристика сапонита и серпентина: возможный критерий направленности процесса модификации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Целью настоящего исследования являлась разработка алгоритма расчета основных кристаллохимических характеристик и их изменения, сопровождающие процесс трансформации кристаллической структуры минеральных веществ. В качестве пилотного объекта был выбран минерал сапонит, который в процессе механического измельчения изменяет свою трехслойную кристаллическую структуру, преобразуясь в двухслойную, характерную для минерала серпентина. Показан возможный алгоритм расчета основных физико-химических показателей кристаллической структуры минералов сапонита и серпентина: плотности заполнения элементарных ячеек, прочности химических связей, показателя структурной плотности кристаллической решетки (γ). Так, увеличение параметра структурной плотности практически в два раза (γsap=0,323; γserp=0,635) свидетельствует о протекании процесса структурной трансформации сапонитсерпентин. В качестве дополнительного критерия направленности данного процесса рассчитаны величины плотности размещения атомов (P) в кристаллической решетке: Psap=0,13 и Pserp=0,22. Определение количества разорванных связей ka(t) в процессе трансформации сапонита в серпентин и сопоставление с соотношением 2hsl/D0 (D0 – диаметр частицы) позволили реализовать кинетическое описание данного процесса и определить максимальную толщину приповерхностного (активированного) слоя (hsl), равную 20 мкм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Фролова

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: m.aizenstadt@narfu.ru

канд. хим. наук

Россия, 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Е. В. Королев

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: prorector_nr@spbgasu.ru

д-р техн. наук

Россия, 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4

А. М. Айзенштадт

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Email: a.isenshtadt@narfu.ru

д-р хим. наук

Россия, 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Г. А. Гарамов

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Email: g.garamov@narfu.ru

аспирант

Россия, 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Список литературы

  1. Болдырев В.В. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий: Монография / Отв. ред. Е.Г. Аввакумов. Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН. 2009. С. 342. EDN: QKCEZH
  2. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Хмара Н.О., Буковцова А.И., Денисова Ю.В. Вспученный перлитовый песок как эффективная добавка к вяжущему // Строительные материалы. 2022. № 6. С. 61–66. EDN: WIXFQY. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-803-6-61-66
  3. Глезер А.М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходство, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. Т. 46. № 5. С. 57–63. https://www.chem.msu.ru/rus/jvho/2002-5/57.pdf
  4. Фролова М.А., Королев Е.В. Энергетическая модель активации поверхности минеральных компонентов строительных композиционных материалов // Строительные материалы. 2025. № 1–2. С. 72–78. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-832-1-2-72-78
  5. Любомирский Н.В., Бахтин А.С., Бахтина Т.А., Николаенко В.В., Биленко Г.Р. Металлургические отходы как сырьевой резерв для достижения углеродной нейтральности стройиндустрии. Ч. 1. Способность металлургических отходов связывать СО2 // Строительные материалы. 2023. № 11. С. 80–94. EDN: FKYXHV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-819-11-80-94
  6. Айзенштадт А.М., Королев Е.В., Малыгина М.А., Дроздюк Т.А., Фролов М.А. Структурная модификация высокодисперсных порошков вскрышных пород сапонитсодержащей бентонитовой глины // Физика и химия обработки материалов. 2023. № 1. С. 56–63. EDN: BGBWRA. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2023-1-56-63
  7. Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Данилов В.Е., Дроздюк Т.А., Малыгина М.А. Модификационные превращения сапонитсодержащего материала при механическом помоле // Строительные материалы. 2023. № 7. С. 54–59. EDN: QWPMZV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-815-7-54-59
  8. Айзенштадт А.М., Строкова В.В., Нелюбова В.В., Малыгина М.А., Фролова М.А. Физико-химические трансформации сапонитсодержащего материала при его активации измельчением // Физика и химия обработки материалов. 2024. № 1. С. 53–64. EDN: LSOZOU. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2024-1-53-64
  9. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Государственное издательство геологической литературы, 1951. 543 с.
  10. Фекличев В.Г. Диагностические константы минералов: Справочник. М.: Недра, 1989. 228 с.
  11. Akai J. T-T-T diagram of serpentine and saponite, and estimation of metamorphic heating degree of Antarctic carbonaceous chondrites. Sixteenth Symposium on Antarctic Meteorites. Proceedings of the NIPR Symposium. No. 5. June 5–7, 1991. National Institute of Polar Research, Tokyo. Published by the National Institute of Polar Research. 1992. 120 p.
  12. Булах А.Г., Золотарев А.А., Кривовичев В.Г. Структура, изоморфизм, формулы, классификация минералов. Спб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного университета. 2014. 132 с. EDN: WETOTV
  13. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нанопористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
  14. Giese R.F., van Oss C.J. Colloid and surface properties of clays and related minerals. Ed. A.T. Hubbart. Boca Raton: CRC Press. 2002. 354 p. https://doi.org/10.1201/9780203910658
  15. Очур-оол А.П., Мандырыкчы Х.Б., Зырянова В.Н. Кристаллическая структура минералов группы серпентина (хризотил-асбест) // Вестник Тувинского государственного университета. № 3. Технические и физико-математические науки. 2021. № 4 (86). С. 14–22. EDN: OVQHTJ. https://doi.org/10.24411/2221-0458-2021-86-14-22
  16. Панасьян Л.Л., Посухова Т.В., Черепецкая Е.Б., Цзини Чжан. Минералогические, петрофизические и акустические характеристики серпентинов – индикаторы палеодинамических условий их образования (на примере зоны Главного Уральского разлома) // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 12. С. 1828–1840. EDN: TEAOWP
  17. Лисковая Л.В., Ковальчук О.Е. Структурные особенности серпентина из кимберлитов Якутии // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия. 1997. С. 73–74.
  18. Лютоев В.П., Макеев А.Б., Симакова Ю.С., Терехов Е.Н. Серпентиниты зоны меланжа на севере массива Рай-Из, вмещающие ювелирный гранат (андрадит-демантоид) // Вестник геонаук. 2024. № 7 (355). С. 24–31. EDN: MKHPWW. https://doi.org/10.19110/geov.2024.7.3
  19. Зуев В.В., Поцелуев Л.Н., Гончаров Ю.Д. Кристаллоэнергетика как основа оценки магнезиальных свойств твердотельных материалов (включая магнезиальные цементы). CПб.: ООО «АЛЬФАПОЛ», 2006. 119 с.
  20. Kai Gond, Kengran Yand, Claire E. White. Density functional modeling of the binding energies between aluminosilicate oligomers and different metal cations. Sec. Structural Materials. 2023. Vol. 10. https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1089216
  21. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность / Пер. с англ. под ред. В.Д. Степина, Р.А. Лидина. М.: Химия, 1987. 696 с.
  22. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нанопористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
  23. Богданов О.С., Зуев В.В. О кристаллохимической оценке магнитных, электрических и гравитационных свойств минералов // Обогащение руд. 1991. № 6. С. 12–16.
  24. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное изд.: В 4 т. / Под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1979. 341 с.
  25. Корепанов М.А. Поверхностное натяжение жидкого оксида алюминия. // Химическая физика и мезоскопия. 2013. Т. 15. № 1. С. 83–90. EDN: PYTNKN
  26. Воронков М.Г., Южелевский Ю.А., Милешкевич В.П. Силоксановая связь и ее влияние на строение и физические свойства кремнийорганических соединений // Успехи химии. 1975. Т. 44. Вып. 4. С. 715–793.
  27. Aakash Gupta, Debasis Jana. Modified born-lande equation to calculate lattice energy in a theoretical approach. Theoretical and Computational Chemistry. 2021. Version 1. https://doi.org/10.33774/chemrxiv-2021-z2n68

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кристаллическая структура сапонита (a) и серпентина (b) [6, 9]

Скачать (125KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости 2hsl/D0=f(t) и ϑ2h/D=f(t)

Скачать (60KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025