Вплив термічної обробки з крохмалем руд Керченського залізорудного басейну на їхні властивості за даними мессбауерівської спектроскопії
УДК 549.731.13.057 : 544.178
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.38.01.21
Іваницький В.П. 1, Пономаренко О.М.1, Брик О.Б.1, Дудченко Н.О.1, Польшин Е.В. 2, Редько Я.В.3, Овсієнко В.В.1
1 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03680, м. Київ-142, Україна, пр. Акад. Палладіна, 34
E-mail: ndudchenko@igmof.gov.ua
2 Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
03680, м. Київ-142, Україна, бульв. Акад. Вернадського, 36
E-mail: Polshin@imp.kiev.ua
3.Київський національний університет технологій та дизайну
01601, м. Київ-11, Україна, вул. Немировича-Данченка, 2
E-mail: yanet82@mail.ru
Вплив термічної обробки з крохмалем руд Керченського залізорудного басейну на їхні властивості за даними мессбауерівської спектроскопії
Мова: українська
Мінералогічний журнал 2016, 38 (1): 21-31
Анотація: За допомогою методів мессбауерівської спектроскопії, РФА та магнітометрії досліджено вплив термічної обробки в присутності крохмалю на фазові перетворення і магнітні властивості чотирьох зразків тютюнових руд із Керченського залізорудного басейну. Термічна обробка призводила до перетворення гетиту, який входить до складу вихідних зразків руд і має антиферомагнітну структуру, на магнетит з феримагнітною структурою. Для гетиту тютюнових руд характерно входження води до структури і прояв ізоморфізму Fe3+ → Al. Входження діамагнітного Al в структуру гетиту спричиняє зниження внутрішніх магнітних полів (Нвн) на ядрах Fe3+ у структурних підґратках гетиту з різним ступенем упорядкування ізоморфного елементу. Ізоморфна здатність та занижені магнітні характеристики материнської фази (гетиту) в процесі термообробки передаються дочірнім фазам — гематиту і магнетиту. Входження Al до структури магнетиту є причиною зниження не тільки значень Нвн на ядрах заліза в його структурі, але і значень намагніченості насичення (MS). Оцінено межі зміни вмісту Al у вихідних зразках тютюнових руд (0,046—0,08 мол. %) та в гематиті у складі перетворених зразків (0,086—0,149 мол. %). Показано, що значення MS термооброблених зразків тютюнових руд із деяким вмістом у загальній масі магнетиту було значно нижчим від таких значень для залізистих кварцитів різних типів із Криворіжжя після такої ж термообробки. Аномальність значень МS для перетворених тютюнових руд пояснено наявністю у структурі магнетиту ізоморфних заміщень заліза діамагнітними іонами алюмінію. Результати можуть бути використані для удосконалення методів збагачення тютюнових руд Керченського залізорудного басейну.
Ключові слова: Керченський залізорудний басейн, мессбауерівська спектроскопія, магнітометрія, крохмаль, гетит, гематит, магнетит, ізоморфізм Fe3+ → Al, оксид заліза, гідроксид заліза.
ЛІТЕРАТУРА
1. Брик А.Б., Иваницкий В.П., Дудченко Н.А., Польшин Э.В., Влайков Г.Г. Фазовый состав табачных руд керченского железорудного бассейна и возможность их омагничивания // Проблемы и перспективы современной минералогии (Юшкинские чтения — 2014): Материалы минерал. сем. с междунар. участием (Сыктывкар, ИГ Коми УрО РАН, 19—22 мая 2014 г.). — Сыктывкар : Геопринт, 2014. — С. 248—249. — [Электрон. ресурс]. — Режим доступа : http://geo.komisc.ru/component/content/article/106-scientific-publicatio....
2. Гендлер Т.С., Кузьмин Р.Н., Уразабаева Т.К. Исследование эффекта Мессбауэра в гидрогетите // Кристаллография. — 1970. — 21, вып. 4. — С. 774—781.
3. Коровушкин В.В. Применение мессбауэровской спектроскопии для решения геолого-минералогических задач (на примере некоторых силикатов, окислов и гидроокислов железа) : Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. — М., 1978. — 28 с.
4. Металічні і неметалічні корисні копалини України: у 2 т. : Т. 1. Металічні корисні копалини. / Д.С. Гурський, К.Є. Єсипчук, В.І. Калінін, Є.О. Куліш, С.В. Нечаєв, Ю.І. Третяков, В.О. Шумлянський / Наук. ред. М.П. Шербак, О.Б. Бобров. — К.-Львів : Центр Європи, 2006. — 740 с.
5. Панченко Л.А., Фадеєва В.И., Можаев А.П. Влияние параметров субструктуры на степень восстановления гематита в магнетит // Физикохимия прямого получения железа. — М. : Наука, 1977. — 153 с.
6. Петров Ю.И. Физика малых частиц. — М. : Наука, 1982. — 359 с.
7. Пономаренко А.Н., Брик А.Б., Дудченко Н.А., Лютоев В.П., Силаев В.И. Преобразование наноразмерного природного гетита в магнетит при восстановлении ионов железа крахмалом // Тез. IV Междунар. конф. "Наноразмерные системы. Строение, свойства, технологи" (НАНСИС — 2013) (Киев, 19—22 нояб. 2013 г.). — Киев, 2013. — С. 105.
8. Пономаренко О.М., Іваницький В.П., Брик О.Б., Дудченко Н.О. Властивості природних, синтетичних та біогенних оксидів і гідроксидів заліза за даними месбауерівської спектроскопії. — К. : Наук. думка, 2013. — 159 с.
9. Пономаренко О.М., Іваницький В.П., Брик О.Б., Дудченко Н.О., Польшин Е.В. Перетворення природних оксидів і гідроксидів заліза з антиферомагнітною структурою в феромагнітні оксиди заліза за термічного відновлення іонів заліза крохмалем // Мінерал. журн. — 2014. — 36, № 3. — С. 92—97.
10. Руденко А.Н., Симонов В.К., Лагунов Ю.В., Руденко В.К. Кинетика восстановления железорудной части боксита газами и углеродом // Физикохимия прямого получения железа. — М. : Наука, 1977. — С. 109—114.
11. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. — М. : Наука, 1979. — 285 с.
12. Ткачева Т.В. Методика количественного фазового анализа железосодержащих компонентов боксидов методом ЯГР // Новые данные по геологии бокситов : Сб. науч. тр. ВИМС. — 1976. — Вып. 4. — С. 121—129.
13. Ткачева Т.В., Умнова Е.Г. Об особенностях синтетических и природных алюмосодержащих гетитов и гематитов // Новые данные о минералах. — М. : Наука, 1982. — Вып. 30. — С. 200—205.
14. Яхонтова Л.К., Андреева Н.Я., Ципурский С.И., Науменко Н.И. Новые данные по минералогии и условиям формирования керченских железных руд // Минерал. журн. — 1985. — 7, № 2. — С. 29—47.
15. Пат. UA 82527 U. Спосіб омагнічування слабомагнітних окиснених залізних руд і залізорудних відходів для магнітної сепарації з використанням відновлювальних джерел сировини / О.М. Пономаренко, О.Б. Брик, Н.О. Дудченко, В.В. Янишпольський, О.О. Юшин. — Опубл. 12.05.2013, Бюл. № 15.
16. ASTM. Diffraction data cards and alphabetical and grouped numerical index of X-ray diffraction data. — Philadelphia, 1946—1969.
17. Bauminger R., Cohen S.G., Marinov A., Ofer S. Study of the internal fields acting on iron nuclei in iron garnet, using the recoil-free absorption in Fe57 of the 14.4 keV gamma radiation from Fe57m // Phys. Rev. — 1961. — 122, No 3. — P. 743—748.
18. Dickson D.P.E., Berry F. Mossbauer Spectroscopy. — Cambr. Univ. Press, 1986.
19. Kistner O.C., Sunyar A.W. Evidence for quadrupole interaction of Fe57m and influence of chemical binding on nuclear gamma-ray energy // Phys. Rev. Lett. — 1960. — 4, No 8. — P. 412—415.
20. Murad E., Schwertmann U. The influence of aluminium substitution and crystallinity of the mossbauer spectra of goethite // Clay Miner. — 1983. — 18, No 3. — P. 301—312.
21. Verwey E.J.W., Haryman P.W. Electronic conduction and transition point of magnetite (Fe3O4) // Physica. — 1941. — No 8. — P. 979.