способ получения магнитной композиции

Формула изобретения

Способ получения магнитной композиции, содержащей шунгит, отличающийся тем, что порошок шунгитовой породы нагревают до 790-850 К, а затем охлаждают до температуры ее применения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композициям, которые используются в промышленности строительных и конструкционных материалов, для защиты от электромагнитного излучения.

Природными композициями такого типа являются шунгитовые породы. Шунгитовая порода состоит из углеродистого вещества или шунгита, кварца, слюды, карбонатов и других минералов в небольших количествах. Термин шунгит относится только к углеродистой структуре - графиту, алмазу, карбину, фуллериту (Ковалевский В.В.). Шунгитовые породы в зависимости от содержания в них шунгита, кварца, слюды, карбонатов делятся, соответственно, в массовых % на пять классов: I - 98, 8; II - 60, 55, 33; III - 30, 53, 15; IV - 14, 26, 8, 59; V - 3,95,1.

Установлено значительное увеличение диамагнетизма в шунгитах, которое раньше не наблюдалось для природных углеродистых веществ, но было выявлено для допированных фуллеритов (Ковалевский В.В. Углеродистое вещество шунгитовых пород: структура, генезис, классификация: диссертация доктора геолого-минералогических наук: 25.00.05. Петрозаводск. 2007. 268 с.).

Известен способ получения пресс-композиции для материалов в виде плит защитного и конструкционного назначения, в составе которой в качестве заполнителя используется измельченный шунгит (патент РФ № 2434907). Известная композиция, способ получения которой взят нами за прототип, имеет сложный состав - связующие, заполнители, модифицирующие добавки. Из описания изобретения не ясно, какими магнитными свойствами обладает композиция. Поскольку носителем магнитных свойств в известной композиции является шунгит, то для приготовления известной композиции его необходимо выделить из шунгитовой породы, что технологически сложно. Магнитным носителем в шунгите являются только фуллериты. Поскольку известная композиция «разбавлена», т.е. фуллеритов в ней мало, то магнитные свойства композиции будут слабыми.

Технической задачей изобретения является упрощение приготовления магнитной композиции и увеличение ее удельной намагниченности.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения магнитной композиции, содержащей шунгит, согласно изобретению порошок шунгитовой породы нагревают до 790-850 К, а затем охлаждают до комнатной температуры.

Удельная намагниченность нагретого, а затем охлажденного порошка шунгитовой породы увеличивается в семь раз по сравнению с порошком природной шунгитовой породы.

На рисунке показано изменение удельной намагниченности шунгитовой породы при нагревании и охлаждении.

В таблице дан элементный состав шунгитовой породы по двум линиям сканирования рентгеновским лучом.

Кроме фуллеритов, которые есть в шунгите, шунгитовая порода содержит по данным рентгеновской дифрактометрии магнитные фазы FeS, Fe₂ C, Fе₃С, Fе₇С₃, Fe₃ O₄. На дифрактограмме видно, что после нагревания порошка у полученной композиции и дальнейшего охлаждения рефлексы всех фаз смещаются в сторону меньших углов по сравнению с шунгитовой породой. Это позволяет сделать вывод о том, что элементарные кристаллические ячейки порошка полученной композиции увеличиваются, приближаясь по размерам к элементарным ячейкам соответствующих фаз в свободном состоянии. Интенсивность рефлексов дифрактограммы после нагревания - охлаждения уменьшается, что указывает на осуществление химических реакций. Изменение состава и строения порошка шунгитовой породы при нагревании приводит к увеличению удельной намагниченности (рисунок). Удельная намагниченность определялась пондеромоторным методом (Чечерников В.И. Магнитные измерения. Издательство МГУ, Москва, 1969). Как видно из рисунка, порошок природной композиции при 100К имеет удельную намагниченность 0,02 A·м² ·кг^-1 в магнитном поле с индукцией 0,86 тесла. При нагревании композиции до 850 К удельная намагниченность падает до нуля. При охлаждении до 100 К удельная намагниченность возрастает до 0,08 A·м²·кг^-1. При повторном нагревании вновь падает до нуля, а при повторном охлаждении до 300 К удельная намагниченность возрастает до 0,05 А·м ²·кг^-1. Температурный предел 790-850 К следует понимать как температуру разупорядочения слабого магнитного порядка, возникающего в шунгитовой породе после прогрева. Температура определяется на практике доступнее, чем удельная намагниченность. Для определения удельной намагниченности необходим дорогой прибор, комплектующие и сопутствующие вещества.

Изобретение иллюстрируется примерами, но не ограничивается ими для всех типов шунгитовых пород, а лишь является иллюстрацией осуществления нового способа получения магнитной композиции. Состав композиции определяется термином шунгитовая порода. Способ получения новой композиции достигается нагреванием шунгитовой породы до температуры разупорядочения малого магнитного порядка и затем охлаждением до нужной температуры.

Пример 1. Шунгитовая порода Зажогинского месторождения с элементным составом (таблицы) дробилась до частиц размером примерно 1-1000 мкм. Размер частиц порошка руды, концентрата и элементный состав порошков определяли на растровом электронном микроскопе с рентгеноспектральным анализатором LEO 1455 VP фирмы Carl Zeiss. Рентгеноспектральный анализатор анализирует состав порошка по линии сканирования рентгеновским лучом. В таблицах представлен анализ одного и того же порошка по двум линиям сканирования. Так как минерал представляет собой многокомпонентную микрогетерогенную систему, то элементный состав в разных местах различается. Удельная намагниченность порошка шунгитовой породы была равной 0,01 A·м²·кг ^-1 при 300 К. Порошок помещался в ампулу магнитометра и постепенно нагревался до 790 К, а затем охлаждался до 300 К с удельной намагниченностью 0,07 A·м²·кг ^-1, т.е. удельная намагниченность увеличилась в семь раз по сравнению с таковой порошка шунгитовой породы.

Пример 2. Порошок, как в примере 1, нагревался до 850 К, а затем охлаждался до 100 К. Его удельная намагниченность была равной 0,085 А·м²·кг^-1.

Таким образом, нагревая порошок шунгитовой породы до 790-850К, а затем, охлаждая до температуры его применения, можно создавать различные композиции как из природного минерала, так и из смесей с другими веществами.