книги из ГПНТБ / Мерабишвили М.С. Бентонитовые глины

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Семилетним планом развития народного хозяйства СССР пред­

усматривается всестороннее использование имеющегося в нашей стране разнообразного, минерального сырья, среди которого нема­ ловажное значение имеют нерудные полезные ископаемые, в том

числе глины монтмориллонитового состава — бентониты.

В настоящее время производство бентонитовых глин в Совет­ ском Союзе находится на сравнительно низком уровне и сфера их

применения весьма ограничена; в то же время, присущие этим гли­

нам ценные специфические свойства позволяют с. большим эконо­ мическим эффектом широко и разнообразно использовать их во

многих областях промышленности и сельского хозяйства. Для при­

мера достаточно указать, что по технико-экономическим подсче­

там, произведенным «Гипрожир» и Кавказским институтом мине­ рального сырья (K∏MC), внедрение в жировую промышленность

активированных бентонитов может дать экономию более 9 млн. руб.

в год при капиталовложении на строительство активационных за­ водов, обеспечивающих полностью потребность этой отрасли, в размере около 4 млн. руб.

Отсутствие в настоящее время активированных бентонитов вы­

нуждает применять для очистки растительных масел и жиров низ­

косортные природные адсорбенты, что вызывает большие потери ценных пищевых продуктов. Поэтому быстрый ввод в эксплуата­

цию строящегося в г. Махарадзе (Груз. ССР) активационного за­

вода и строительство подобных заводов в других экономических

районах СССР в ближайшие годы с целью полного обеспечения

жировой промышленности этим продуктом является задачей боль­

шого народнохозяйственного значения. Следует заметить, что акти­ вированный бентонит требуется и для многих других областей на­ родного хозяйства, он успешно может служить также объектом

экспорта.

Не менее важное значение имеет применение бентонитов при

бурении скважин, в литейном производстве и других областях.

Посвященная бентонитовым глинам обширная литература раз­

бросана по отдельным журналам, сборникам, книгам, информаци­

онным бюллетеням; имеются сборники статей по бентонитам

3

ВВЕДЕНИЕ

Широкое и разнообразное применение глин и повсеместное

распространение их в природе обусловливают проявляемый к ним иеобычный интерес со стороны множества Исследователей, произ­ водственников и непосредственных потребителей. Глины играют

важную роль в образовании почв и в их плодородности, а следо­

вательно, вообще в жизни человека. Почти во всех областях про­

мышленности в той или иной степени применяются глины или про­

дукты их переработки [67, 94, 152, 153]. Достаточно указать, что одни только бентонитовые глины, которым посвящается данный труд, в настоящее время у нас и за рубежом применяются более

чем в ста различных областях народного хозяйства, причем сфера

и масштабы их использования растут быстрыми темпами.

На основании данных изучения химико-минералогического со­

става и физико-химических свойств установлено, что глины явля­

ются горными ' породами, в основном осадочного происхождения,

весьма сложного и непостоянного состава, слагающимися из раз­

личных глинистых минералов. Последние принадлежат к природ­ ным алюмосиликатам, общая формула которых выражается в ви­ де Al2O3rtSiO2mH2O; молекулярное соотношение AI2O3 к SiO2 ко

леблется в пределах 1:2—1:4.

Протекающие в земной коре в продолжении многих геологиче­

ских периодов сложные химические и физические процессы, кото­

рым подвергаются горные породы, обусловливают образование

различных типов глин, по своим свойствам значительно отличаю­ щихся друг от друга. Главными типами глин являются каолйнито-

вые, гидрОслюдистые, монтмориллонитовые, или бентонитовые, п др.

Каждый из этих типов глин состоит из нескольких глинистых минералов и посторонних загрязняющих примесей в виде минера­

лов кремнезема, полевых шпатов, а также гипса, кальцита, соеди­

нений железа, марганца, щелочных металлов, органического в’е-

щества и др. В настоящее время известно до 40 глинистых мине­ ралов, слагающих различные типы глин [67, 143, 166].

Таким образом, в природном виде глины представляют тіолй-

минеральные системы, состоящие из нескольких ГЛИНИСТЫХ Мине

ралов и посторонних включений. Свойства различных глин МёнИ-

5

ются в зависимости от количественного соотношения входящих в

них тех или иных минералов, а также посторонних включений. Чи­

стые мономинеральные глины — редкое явление в природе. Тип

глины определяется содержанием в ней того или иного ведущего глинистого минерала — каолинита, гидрослюды, монтмориллони­

та и т. д.

Среди глинистых образований важное место занимают бенто­

нитовые глины, которые обладают многими ценными специфиче­

скими свойствами, обусловливающими их широкое и многооб­

разное применение в самых различных областях народного хозяй­

ства.

Слагающие бентониты глинистые минералы значительно рас­ пространены в почвенных слоях земной поверхности, где они игра­

ют важную роль: улучшают физические свойства почв, облегчают процесс усвоения растениями питательных веществ, улучшают вод­ ной режим, препятствуют вымыванию из почв полезных компонен­ тов и т. д.

В природе бентонитовые глины нередко образуют крупные ме­ сторождения, имеющие промышленное значение. В настоящее вре­

мя известно значительное число месторождений бентонитов в рес­

Востоке [15, 21, 37, 69], на Южном Сахалине [142] и в других рай­

онах СССР. Некоторые из этих месторождений бентонитов, как,

например, Гумбрийское и Асканское (Груз. ССР), Огланлынское

(Туркм. ССР), Азкамарское (Узб. ССР), Ханларское (Аз. ССР),

Келесское (Каз. ССР) и др. эксплуатируются и играют важную

роль в развитии отечественной нефтяной промышленности, буро­ вой техники и многих других отраслей народного хозяйства.

Бентонитовые глины получили свое название от горной цепи и

форта Бентос в районе Рок-Крик штата Уайоминг (США), где впервые были обнаружены исключительно пластичные, сильно на­

бухающие в воде зеленовато-желтые глинистые отложения. В

дальнейшем было установлено множество характерных специфи­ ческих свойств этих глин и возможность их использования в раз­

личных направлениях. Уайомингские бентониты, первая промыш­

ленная добыча которых была начата в 1888 г., по качеству и запа­

сам полезного ископаемого до сих пор являются наиболее круп­ ным объектом среди подобных глин зарубежных стран [162, 168].

Задолго до этого в суконной промышленности Англии для

обезжиривания шерсти широко пользовались местными монтморил­

мель в Северном Уэльсе, около Лондона, Рейчэта, Нетфильд Бе­

да и т. д. Эти глины долгое время господствовали на мировом рынке.

6

В дальнейшем подобные глины 'ыли выявлены в ряде районов США — в штатах Флорида, Джорджия, Дакота, Невада, Мисси­ сипи (около Полквиля, Лемона, Смитвилля, Абердиля, Понтато-

ка); в округах Карнес, Ганзалес, Фейетт, Джаспер, Тейлор штата Техас; в Калифорнии, в долине реки Амаргоза, в местностях Te­ copa и Шошони; в Отей, вблизи Сан-Диего. Кроме этого, они из­

вестны в Канаде вблизи Мордена и Форрихилла, южной части

штата Манитоба и в штатах Альберта и Саскачеван; в Северной

(окрестность Меллиля) и Южной (район Иоганесбург) Африке; в

Западной Германии в долине реки Изар; во Франции в районах

Шартр, Иссуден, Мантеро; в Италии на Понцианских островах; в Венгрии около Будапешта; в Индии в штате Бихар вблизи Ехимбар, в Кашмире, в Джодхпуре и Джамму; в Китае в районе Чикань;

в Японии у г. Иокотэ, в префектурах Ямагата, Ниигата и т. д.

Зарубежные бентониты обычно именуются по названию мест­ ностей, где расположены их месторождения: «флоридин», «амар-

гозит», «шошинит», «ардморит», «отеплит», «изарит» и т. д. Монт­

мориллонит — главнейший минерал бентонитовых глин — получил

свое название от г. Монтмориллон (Франция), вблизи которого он впервые был обнаружен:

В СССР в специальной литературе и в практике для бентони­

товых глин различных месторождений приняты названия, которые

большей частью связаны с наименованиями местностей или райо­

нов расположения их месторождений. Аналогично именуются и продукты их переработки. Наиболее известными являются:

Гумбрин — суббентонит гумбрийского месторождения в сел.

Гумбри Цхалтубского района, вблизи городов Цхалтубо и Кутаи­ си (Груз. ССР).

Аскангель — истинный щелочной набухающий бентонит Асканского месторождения в сел. Аскана района Махарадзе (Груз. ССР).

Ас к а н г л и н а — щелочноземельный бентонит того же место­

рождения.

Ас к а и к о л л — тонкодисперсная коллоидная фракция аскан­

ского щелочного бентонита; получается очищением аскангеля от всех посторонних включений и грубодисперсных глинистых фрак­

ций.

Асканит — продукт кислотной обработки (активации) ще­

лочноземельных бентонитов того же месторождения. Оглангель — щелочной бентонит Огланлынского место­

рождения в сел. Огланлы Небитдагского района (Туркм. ССР). Огланглина — щелочноземельный бентонит того же место­

рождения.

Две последние разновидности иногда объединяются под общим названием.

Джебелит — по названию ж.-д. станции Джебел, Ашхабад­ ской ж. д., вблизи которой расположено Огланлынское месторож­

дение бентонитов.

7

Кил — щелочноземельный бентонит Курцевского (вблизи сел. Курцы) и других месторождений Крыма (УССР).

Крымсиль --- продукт кислотной активации щелочноземель­ ного бентонита месторождений Крыма.

Ханларского месторождения Аз. ССР.

названием «Асканит» описываются природные бентонитовые гли­ ны испанской группы месторождений, тогда как это относится к

продукту химической активации указанных бентонитов.

В связи с многообразием путей использования бентонитов, в

настоящее время их добыча и переработка производится в значи­ тельных масштабах.

Среди зарубежных стран крупнейшим производителем продук­

ции бентонитов являются Соединенные Штаты Америки, на долю

денные в табл. 1.

Производство бентонитов в США (в тыс. т)

являются штат Уайоминг, давший в 1959 г. более половины общей

добычи бентонита в Америке, штаты Флорида и Джорджия, где до­ были в том же году более 80% от общего количества флоридина

[56, 162].

Наибольшее количество продукции бентонитов в США исполь­

зуется: а) в качестве адсорбентов для очистки минеральных и растительных масел и жиров; б) в буровой технике для приготов­ ления глинистых растворов; в) в литейном производстве в качест­

ве связующего формовочных песков. Бентониты употребляются в

8