Каолины

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

МРЦПКиППС

Кафедра геологии

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Кристаллография и минералогия»

Минералы и процессы их образования

Тема: «Каолины»

ОГУ 21.05.02 4 6 14 1510 ПГ

 

 

Руководитель работы

Ст. преподаватель

________________Е. Б. Савилова

«____»________________2015 г.

Исполнитель

Студент группы 14ПГ(с)ГНГ

_________________ Я.В. Кузин

«____»_____________2015г.

 

 

Оренбург, 2015г.

Содержание

Содержание…………………………………………………………….…………….2

Аннотация………………………………………………………..…….…………….3

Введение…………………………………………………………….……………….4

1. Общие сведения о  каолине……………………………………………..………..5

2. Виды каолина ………………………………………………………..……………7

3. Свойства каолина ………………………………………………………..……….8

4. Группировка месторождений  каолина по сложности геологического  строения, для целей разведки  месторождений каолина…………………….……9

5. Геологическое строение  месторождений и вещественного  состава каолина……………………………………………………………………………….9

6. Применение каолина…………………………………………………………….12

Заключение………………………………………………………………………..14

Список использованных источников…………………………………………..15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Аннотация

        В  данной курсовой работе рассматриваются  общее представление о каолине, его образовании и применении.

            Данная тема курсовой работы  привлекла внимание благодаря  популярностью полезного ископаемого  и его широким применением  в различных отраслях промышленности,  в результате были рассмотрены  общие сведения о полезном  ископаемом и его применение.

      Работа  выполнена на 15 странницах, с использованием 16 источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведение

             Целью данной курсовой работы стало более подробное рассмотрение известного во всем мире полезного ископаемого под названием каолин.  Каолин изучается много лет различными учеными и имеет определенную значимость не только в науки, но и в различных промышленных областях.

            В курсовой работе более подробно описано определение каолина, его свойства, образование и его широкое применение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения.

          Каолинами называют, глинистые породы, состоящие преимущественно из минералов группы каолинита (каолинит, галлуазит, диккит) с примесью кварца, калиевого полевого шпата, мусковита, монтмориллонита. 

          В качестве полезного ископаемого  ценность представляют в первую очередь каолины белоцветные или бледно-окрашенные, имеющие низкое содержание темноцветных минеральных компонентов, в первую очередь представленных оксидами железа и титана.

         Современное промышленное производство  преимущественно ориентировано  на использование материалов  с максимальным содержанием каолинитовых  минералов и минимальным - всех  прочих (кварц, калиевый полевой  шпат, слюда, минералы оксидов железа  и титана). В связи с этим  большую часть добываемых природных  каолинов подвергают обогащению (удаление песчаных и алевритовых частиц) и получают близкий к мономинеральному концентрат каолинитовых минералов; попутно могут быть получены концентраты и других упомянутых выше минералов, что может обеспечить организацию комплексной малоотходной разработки залежей каолинов.

      Каолины характеризуются инертностью по отношению к кислым и щелочным растворам, высокой огнеупорностью, способностью образовывать с водой пластичную массу (пластичные разности), высокой механической прочностью в сухом состоянии, белым цветом. Эти свойства определяют применение каолина в качестве сырья для производства тонкой, хозяйственной, санитарной, огнеупорных изделий, силумина, стекла, ультрамарина и солей алюминия.

          Высокая дисперсность, белый цвет, диэлектрические свойства, химическая  инертность хорошая диспергируемость, смачиваемость определяют широкое  использование каолинов в качестве универсального наполнителя при производстве бумаги, резинотехнических, кабельных, пластмассовых и парфюмерных изделий.

         Минеральные компоненты природных  каолинов подразделяются на две  основные группы:

          Первая группа представлена относительно крупнозернистыми реликтовыми минералами. К ним относят кварц, полевой  шпат, серицит, гранат, силлиманит, сюда же можно отнести псевдоморфозы каолинита по биотиту.

          Вторая группа представлена глинистыми гипергенными, в меньшей степени, тонкодисперсными реликтовыми минералами (пылеватые кварц, полевой шпат, тонкочешуйчатый серицит).

            Среди глинистых минералов ведущее  значение имеют каолинитовые  минералы, с которыми в разнообразных  сочетаниях и варьирующих количествах ассоциируют гидрослюды, монтмориллонит.

            Присутствие в каолинах свыше 10 % некаолиновых глинистых минералов  оказывает существенное влияние  на технологические особенности  получаемого из них обогащенного  каолина. Даже после самой тщательной  очистки обогащенные каолины  содержат, как минимум, 2,0-2,5 % минеральных  примесей. Так, лучшие из обогащенных  промышленных каолинов Европы содержат 90,4-93,1 % каолинита, 3,2-6,8 % мусковита, 1,7—3,3 % кварца.

           Ценные свойства каолинов обусловлены  ведущей ролью в их составе  минералов группы каолинита, к  которым отнесены каолинит, галлуазит, диккит и накрит. По вещественно-структурным признакам все они являются полиморфными модификациями водного силиката алюминия Al2Si2O5(OH)4, чему соответствует содержание SiO2 46,54 %; Al2O3 39,5 %; H2O 13,96 %.

        

Таблица 1. Главные минералы каолинов
Минерал	Содержание основных компонентов, %	Плот ность, г/см3	Температура плавления, С°		Тепло- проводность, Вт/(м • К)	Внешний облик
1	2	3	4		5	6
Каолинит A№O5(OH)4	SiO2 — 46,54 Al2O3 — 39,50 H2O — 13,96	2,6	1800—1850		~2	Землистые рыхлые массы, микро- и тонкокристаллические, часто уплотненные
Диккит A№O5(OH)4	SiO2 — 46,54 Al2O3 — 39,50 H2O — 13,96	2,6	1800—1850		~2	Плотные тонко- и микрокристаллические агрегаты
Г аллуазит Al2Si2О5(OH)4•2 H2O	SiO2 — 40,90 Al2O3 — 34,66 H2O — 24,44	2—2,2	1800—1850		~2	Плотные прожилковые и гнездовые выделения
Кварц, SiO2 (опал- метаколлоидный кремнезем)	SiO2 — 99 и более; в опале до 10 % Н2О	2,65	1730		7,99	От одиночных кристаллов до ксеноморф- ных агрегатов
Калиевый полевой шпат (микроклин, ортоклаз) KAlSisO8	SiO2 — 64,7 AbOs — 18,4 K2O — 16,9	2,55—2,65	1185—1550		2,3—2,4	От одиночных кристаллов до зернистых ксеноморфных или панидиоморфных агрегатов
Мусковит	SiO2 — 45,0	2,76—3,2	1260		(0,5—3,9)	Пластинчатые кри-
KAl2(AlSi3)0io( 0H)2	Al203 - 32,8 K2O - 9,84			1290	10	сталлы и их агрегаты

 

Месторождения каолина с запасами менее 5 млн. т относят к категории мелких, с запасами 30 млн. т и более – к крупным. На 1 января 1984 в СССР учтено 35 месторождений каолина (24 первичных и 11 вторичных) с балансовыми запасами, разведанными по промышленным категориям, 1096,2 млн. т. Наибольшие запасы находятся на территории УССР и Узбекской ССР. Запасы первичного каолина самого крупного месторождения Прозоровского (УССР) 85,2 млн. т, вторичного – Аренского (Узбекская ССР) – 382,4 млн. т. В СССР открытым способом разрабатывалось 19 месторождений (1983), на которых было добыто 3970 тысяч т первичного и 7118 тысяч т вторичного (из них 410 тысяч т на Ангреном месторождении складировано) каолина. На обогатительных фабриках переработано 678 тысяч т первичного и 105 тысяч т вторичного каолина-сырца, из которых получено 1294,2 тысячи т обогащенного каолина. Значительными запасами каолина обладают ЧССР, НРБ, а также ПНР, СРР, ВНР.

Мировые ресурсы каолина (без социалистических стран) оцениваются в 17 млрд. т, в том числе в США 9 млрд. т и в Великобритании 2 млрд. т. Основными странами-производителями обогащённого каолина в 1980 были США (7,0 млн. т) и Великобритания (4,7 млн. т), на долю которых приходится 60% всего мирового производства. На международном рынке появились каолины Анголы и Кении. В 1981 производство каолина в мире существенно уменьшилось.

 

 

2. Виды каолина.

Различают первичные и вторичные каолины:

         1. Первичные каолины. Первичные или остаточные каолины сформировались за счёт разложения кристаллических пород в результате химического выветривания полевошпатово-слюдистых пород (гранитов, гнейсов, сланцев и т. д.). Эти каолины содержат значительную примесь кварца и др. минералов (до 60—65%). Все крупные промышленные месторождения первичных каолинов находятся в районах тектонических разломов.

        Залежи первичных каолинов имеют площадную, гнездовую и другую витиеватую форму, обычно с непостоянными контурами. Их мощность может колебаться от нескольких сантиметров до десятков сотен метров. Это зависит от продолжительности и глубины развития процессов выветривания, а также от последующих размывов. Обычно мощность каолиновых пластов составляет от полутора до 120 м (в среднем 10-40 м), а глубина залегания — 5-50 м.

       По данным Ф. Д. Овчаренко, химический состав первичных каолинов промышленных месторождений, определяемый количественным соотношением основных породообразующих минералов и минералов-примесей, следующий:

           Компонент Si02 А12Оэ Fe203

           Содержание, % 50—75 17—40 0,1—2,5

           Компонент СэО К2О Na20

           Содержание, % 0,1—2,0 0,3—2,0 0,1—1,0

           Глинистая часть каолинов представлена минералом каолинитом, общая формула которого Al203-2Si02-2H20, структурная формула — АЦ [Si4O10] (ОН) 8.

При обогащении первичных каолинов содержание каолинита увеличивается до 90 % и более вследствие удаления примесей кварца.

         1. Вторичные каолины.  Вторичные или переотложенные каолины (также их еще называют каолиновыми глинами) образовываются за счёт размыва и последующего отложения в водной среде каолинового вещества или продуктов каолиновой коры выветривания, т.е. первичных каолинов. Соответственно залежи вторичных каолинов образовываются на небольших расстояниях от источника выноса (залежей первичного каолина). Первичные и вторичные каолины тесно связаны и зачастую их «разделение» носит условный характер.

          При вторичном отложении продуктов размыва первичных каолинов кроме каолина накапливается кварц в виде зёрен разного размера, а химические минералы в значительной мере растворяются — получается продукт естественного обогащения.

Средняя мощность вторичных каолинов сильно колеблется по простиранию и составляет 15-20 м и более. Толщина пригодных для промышленной переработки залежей составляет обычно 4-6 м, а минимальная — не менее 1 м.

 

          3. Свойства каолина.

          Каолин применяется в различных отраслях промышленности, что обуславливается различными физико-химическими и физическими свойствами каолина: гидрофильностью, дисперсностью, высокой огнеупорностью и значительным содержанием глинозема, пластичностью, химической инертностью, высокими диэлектрическими свойствами в обожженном состоянии, довольно небольшой плотностью, легкой диспергируемостью, полным отсутствием абразивности.

В зависимости от химического характера примесей различают:

             1. Чистый каолин, который содержит не более 6% кварца и не более 2% щелочей;

              2.   Щелочный каолин, содержащий до 5—7% окисей калия и натрия;

             3. Кремнеземистый каолин, содержащий до 20% и более примеси тонкого кварцевого песка;

            4. Щелочно-кремнеземистый каолин, содержащий одновременно значительное количество кварца и щелочей;

             5. Железистый каолин, содержащий более 2% окиси железа, которая окрашивает его в желтый цвет. 

 

 

 

 

            4. Группировка месторождений по сложности геологического строения для целей разведки месторождений каолина.