способ определения разновидностей неразбухающих глин

Формула изобретения

Способ определения природных разновидностей неразбухающих глин, включающий отбор проб, подготовку образцов правильной геометрической формы, помещение их в жидкую среду и исследование, отличающийся тем, что образцы глин помещают в водный раствор глицерина при соотношении вода:глицерин=1:(1,5-2) на время от 0,5-1 ч, после чего по форме образца судят о типе глины, разрушенный в течении указанного времени образец относят к каолинитовым, сохранивший первоначальную форму к неразбухающим монтмориллонитовым глинам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к исследованию минерального сырья, а именно к определению разновидностей неразбухающих глин, таких как каолинитовые и монтмориллонитовые (бентонитовые), и может быть использовано в геологоразведочном производстве и горнодобывающей промышленности, а также в тех отраслях, которые используют указанные глины.

В настоящее время выделяют две основные природные разновидности неразбухающих глин: каолинитовые и монтмориллонитовые, которые в силу различия технических и технологических свойств находят применение в разных отраслях промышленности. В природных условиях эти разновидности глин отличить практически невозможно, особенно если они имеют одинаковый цвет.

Известна методика определения минералогического состава глинистых пород путем совместного применения методов окрашивания и иммерсии (В.Т. Белоусова «Определение минералогического состава глинистых пород методами иммерсии и окрашивания». Ленинград, ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1948 год). Минералогический состав по этой методике определяется по показателям преломления глинистых минералов после окрашивания проб глин 1% р-ром малахитовой зеленой. Монтмориллонит (бентонит) окрашивается в интенсивно синий цвет, а каолинит в синий с плеохроизмом.

Недостатком данной методики являются трудоемкость подготовки проб глин к окрашиванию, так как мешает коагуляция, сложность при промывке образцов и различении синих оттенков, а показатели преломления глинистых минералов могут меняться в широких пределах, поэтому этот показатель должен быть определен с очень большой точностью.

Известен спектрофотометрический анализ, применяемый при изучении тонкодисперсных минералов глин (Н.В. Веденеева и М.Ф. Викулова «Метод исследования глинистых минералов с помощью красителей». Издательство Львовского Гос. унив., 1956 год), в котором сначала глину замачивают в дистиллированной воде в течение суток, затем готовится суспензия, в которую добавляют краситель - метиленовый голубой, наблюдения проводят через одни или двое суток после окрашивания глины и обесцвечивания красителя, краситель иногда приходится добавлять и оставлять еще на 1-2 суток. Затем на график наносится шкала цветов и отмечается интенсивность цвета окрашенных суспензий, чистота цвета и другие показатели. Далее производится фотометрирование, наблюдение и измерения. На листке миллиметровой бумаги, на котором строят кривые спектрального поглощения, по оси абсцисс откладывают длины волн, по оси ординат ^-lg I₀/I (интенсивность). Ниже спектральных кривых помещается гамма цветов с буквенными обозначениями и на ней отмечаются цвета суспензий, окрашенных метиленовым голубым. Далее ведется запись наблюдений.

Недостатком этого способа является длительность процесса, трудоемкость и небольшая точность.

Наиболее близким аналогом того же назначения является способ отличия каолинитовой глины от разбухающей монтмориллонитовой, заключающийся в том, что кусочек исследуемой глины помещают в сосуд с водой и ведут наблюдение за изменением формы этого кусочка. Каолинитовая глина при набухании легко распускается и образует конус, монтмориллонитовая глина набухает, но длительное время сохраняет первоначальную форму образца (И.М. Огинский "Оценка месторождений при поисках и разведках" Огнеупорные глины. Выпуск 13, Госгеолиздат, М., 1952 г., стр.21).

Недостатком этого способа распознавания является то, что он не может быть применен для неразбухающих глин, т.к. изменение формы образцов, помещенных в воду, происходит очень быстро и отличить неразбухающую каолинитовую глину от монтмориллонитовой невозможно.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании упрощенной технологии определения разновидностей каолинитовых и неразбухающих монтмориллонитовых глин для облегчения исследований на разных стадиях геологоразведочных работ.

Технический результат - экспрессность, доступность, надежность и расширение возможностей способа определения природных разновидностей неразбухающих глин каолинитовых и монтмориллонитовых, что делает его пригодным в лабораторных (станционарных) и полевых условиях.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения природных разновидностей неразбухающих глин, включающем отбор проб, подготовку образцов правильной геометрической формы, помещение их в жидкую среду и исследование, особенность заключается в том, что образцы глин помещают в водный раствор глицерина при соотношении вода:глицерин=1:(1,5-2) на время от 0,5-1 часа, после чего по форме образца судят о типе глины, разрушенный в течение указанного времени образец относят к каолинитовым, сохранивший первоначальную форму - к неразбухающим монтмориллонитовым глинам.

Обработка образцов жидкостью, состоящей из воды и глицерина, взятых в соотношении вода:глицерин (В:Г), равном 1:(1,5-2), в течение от 0,5 до 1 часа и исследование формы образцов после насыщения их указанным раствором позволили быстро определить принадлежность изучаемой неразбухающей глины к каолинитовой или монтмориллонитовой разновидности.

Каолинитовые глины в уплотненном состоянии насыщаются водным раствором глицерина и одновременно разрушаются, образуя конус, а монтмориллонитовые глины насыщаются без изменения и разрушения формы первоначального образца в течение 0,5-1 часа.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых отличительными и существенными признаками заявляемого изобретения преобразований для достижения технического результата, таким образом заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Примеры осуществления изобретения.

Глины, используемые в заявляемом изобретении:

- каолинитовая глина Южно-Ушкотинского месторождения Оренбургской области;

- монтмориллонитовая глина Саздинского месторождения Оренбургской области.

Пример 1. Отбирают аналитический образец каолинитовой глины белого цвета массой до 10 граммов. Предварительно подсушивают, дезинтегрируют до крупности меньше 1,0 мм, затем материал увлажняют и перемешивают до пластического состояния. Из полученной тестообразной массы формуют гранулы цилиндрической формы 10×10 мм (диаметр и высота), высушивают, потом помещают в сосуд с водой. Затем ведут наблюдение за состоянием образца, фиксируя время, за которое происходит изменение первоначальной формы образца. Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Разновидность глины	№примера	Состав жидкой среды Вода: Глицерин	Время нахождения образца в жидкой среде	Состояние образца глины
Каолинитовая, белого цвета, Южно-Ушкотинское месторождение в Оренбургской области РФ	1	1:0	0,033	разрушен
	2	1:1,0	0.28	разрушен
	3	1:1,5	0,5	разрушен
	4	1:1,8	0,7	разрушен
	5	1:2,0	1,0	разрушен
	6	1:2,5	1,4	разрушен
	7	0:1	8,0	разрушен
Монтмориллонитовая, белого цвета, Саздинское месторождение в Оренбургской области РФ	8	1:0	0,025	разрушен
	9	1:1,0	0,33	разрушен
	10	1:1,5	0,5	изменений нет
	11	1:1,5	2,0	разрушен
	12	1:1,8	0,7	изменений нет
	13	1:1,8	16,0	разрушен
	14	1:2,0	1,0	изменений нет
	15	1:2,0	24,0	изменений нет
	16	1:2,5	1,4	изменений нет
	17	1:2,5	24,0	изменений нет
	18	0:1	8,0	изменений нет
	19	0:1	24,0	изменений нет

Примеры 2-6.

Выполняют как пример 1, с тем отличием, что образцы помещают в сосуд с водным раствором глицерина в соотношении В:Г=1:1; В:Г=1:1,5; В:Г=1:1,8; В:Г=1:2,0; В:Г=1:2,5. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 7. Выполняют как пример 1, с тем отличием, что образцы помещают в сосуд с чистым глицерином, т.е. в соотношении В:Г=0:1. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 8.

Выполняют как пример 1, с тем отличием, что исследования ведут с образцами неразбухающей монтмориллонитовой глины белого цвета. Результаты представлены в таблице 1.

Примеры 9-17.

Выполняют как пример 8, с тем отличием, что образец монтмориллонитовой глины помещают в сосуд с водным раствором глицерина в соотношении В:Г=1:1; В:Г=1:1,5; В:Г=1:1,8; В:Г=1:2,0; В:Г=1:2,5. Результаты представлены в таблице 1.

Примеры 18, 19.

Выполняют как пример 8, с тем отличием, что образцы помещают в сосуд с чистым глицерином, т.е. в соотношении В:Г=0:1. Результаты представлены в таблице 1.

Из приведенных данных видно, что образцы обоих видов глин по примерам 1 и 8 разрушаются примерно за одно и то же время нахождения в воде и поэтому различить их невозможно. Примеры 2 и 9, где образцы помещают в жидкую среду при соотношении воды и глицерина, равном 1:1, также невозможно распознать к какой разновидности относятся образцы, т.к. разрушаются почти за одно и то же время.

Из примеров 3, 4, 5, 10, 12, 14, приведенных в таблице 1, следует, что изменение формы образцов в течение 0,5-1 часа происходит у каолинитовых образцов, тогда как монтмориллонитовые образцы сохраняют первоначальную форму, что обеспечивает четкое различие исследуемых глин по минеральному составу. Дальнейшее увеличение времени выдержки (примеры 11, 13) приводит к разрушению монтмориллонитовых образцов и становится нецелесообразным. Увеличение концентрации глицерина в воде (примеры 6, 16) и применение в качестве жидкой среды одного глицерина (примеры 7, 18, 19) является также нецелесообразным, поскольку значительно увеличивают время исследования.

Достоверность и надежность определения природных разновидностей глин подтверждается определением минерального состава глин способом рентгенографического количественного фазового анализа (РКФА) (табл.2).

Таблица 2
Разновидность глины	Минеральная разновидность глины по результату РКФА
Глина каолинитовая Южно-Ушкотинского месторождения Оренбургской области	Глина каолинитовая
Глина монтмориллонитовая Саздинского месторождения Оренбургской области	Глина монтмориллонитовая

Предлагаемый способ определения природных разновидностей неразбухающих каолинитовых и монтмориллонитовых глин по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ:

1. Возможность распознавания каолинитовых и неразбухающих монтмориллонитовых глин.

2. Обеспечивает доступность способа к широкому применению на практике.

Предлагаемое изобретение является промышленно применимым, так как удовлетворяет следующим условиям:

- заявляемый способ определения природных разновидностей глин (каолинитовых и монтмориллонитовых) предназначен для использования в промышленности, а именно в геологоразведочном производстве и горнодобывающей промышленности при разделении природных разновидностей глин на каолинитовые и неразбухающие монтмориллонитовые;

- для заявляемого способа определения природных разновидностей каолинитовых и монтмориллонитовых глин, в том виде как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность различия природных разновидностей глин с помощью описанных в заявке примеров.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Использование заявляемого изобретения обеспечивает возможность быстрого и надежного способа выделения среди глин их разновидностей: каолинитовых, пригодных для производства огнеупорных материалов, и неразбухающих монтмориллонитовых, применяемых в качестве адсорбентов, что особенно важно при ведении полевых работ в процессе геологического картирования, поисках и оценке месторождений глин, а также при оперативном планировании к отработке тех или иных участков месторождений глин.