Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Окислы и гидроокислы алюминия

Окислы и гидроокислы алюминия

21.09.2017

ГИББСИТ Y-Al(OH)3. Минерал имеет и другое название (главным образом в немецкой литературе) — гидраргиллит. Правильнее употреблять название гиббсит, так как оно имеет приоритет.
После бёмита и диаспора гиббсит — самый распространенный минерал алюминия карстовых бокситов, он встречается во всех их структурных элементах. Гиббсит при транспортировке легко разрушается, поэтому как обломочный минерал встречается очень редко. Гиббсит в бокситах довольно чистый и не имеет изоморфных примесей. Он образуется в бокситах в процессе сингенеза, а также и при диа- и эпигенетических преобразованиях или при поверхностном изменении — гипергенезе.
БАЙЕРИТ OC-Al(OH)3. До 50-х годов байерит был известен только как искусственный продукт. В 1956 г. Гедеон предположил, что часть тригидрата алюминия в венгерских бокситах присутствует в виде байерита, однако это не подтвердилось более поздними рентгеновскими исследованиями.
В бокситовой залежи Воний-До в Черногории Тертиан обнаружил на контакте белого боксита и кровли белые гнезда до 4—5 см в поперечнике, в которых наряду с гиббситом и нордстрандитом содержалось немного байерита. По мнению цитированного автора, байерит выкристаллизовался из аморфного гелеобразного материала. В самой нижней части бокситовой залежи, расположенной недалеко от Мармары в Греции, в зеленой бокситовой глине в сопровождении нимезита был обнаружен байерит.
Байерит был отмечен Хорошевой в бокситах тихвинского типа на Украине в Среднем Приднепровье. Сколова также в боксите тихвинского типа, в залежах Сухолебяжинской и Нижнеподсопочной на Енисейском кряже, наряду с гиббситом и нордстрандитом доказала присутствие небольших количеств байерита.
За последнее время байерит был обнаружен во многих местах в небокситовых осадках. Например, в самой мелкой фракции четвертичных глин Венгрии, а также в сеноманских и эоценовых породах Израиля. Можно предположить, что байерит присутствует в карстовых бокситах, особенно в наиболее молодых месторождениях.
НОРДСТРАНДИТ Al(OH)3. Этот минерал даже в качестве искусственного продукта получил известность только с 1958 г. Как природный минерал его удалось обнаружить впервые в различных терра-росса.
Нордстрандит как минерал боксита был описан Тертианом в белом гнезде, упоминавшемся при рассмотрении байерита бокситовой залежи Воний-До в Черногории. Количество его в гнезде превышало количество байерита. По исследованиям Девиса и Хилла, в северной части острова Ямайки вместе с гиббситом появляется и нордстрандит. На основании химических и рентгеновских исследований, которые были проведены в большом количестве, обнаружено, что в бокситах с содержанием SiO2 менее 1% нордстрандит или отсутствует, или его очень мало. При содержании SiO2 1—5% количество его возрастает настолько, что в некоторых образцах его больше, чем гиббсита. И наконец, в образцах с содержанием SiO2 5—12% нордстрандит может быть обнаружен всегда, и количество его в большинстве случаев соответствует количеству гиббсита.
Причину такого распределения этого минерала авторы видят в разнице pH этих бокситов: в бокситах с малым содержанием кремнезема pH, измеренное на месте, находится в пределах 6,0—7,5, а pH бокситов с большим содержанием кремнезема немного превышает 7,5. По мнению авторов, слабокислая и нейтральная среда способствовала образованию гиббсита, слабощелочная — образованию нордстрандита. На некоторых дифрактограммах авторы между интенсивными рефлексами (100) гиббсита 4,85 А и нордстрандита 4.79 А обнаружили еще дополнительные рефлексы. Из этого они заключили, что кроме гиббсита, байерита и нордстрандита в природе могут существовать и другие политипы тригидрата алюминия.
Так же как и гиббсит, нордстрандит характеризуется тонкодисперсным распределением и не связан ни с каким элементом структуры. Можно предполагать, что нордстрандит образовался одновременно с гиббситом в результате сингенетических и раннедиагенетических процессов.
В двух образцах боксита с острова Ниуэ (острова Тонга) в Тихом океане наряду с гиббситом автором был обнаружен и нордстрандит. Один образец содержал 28% нордстрандита и 5% гиббсита, а другой образец — 6% нордстрандита и 35% гиббсита. В обоих образцах автор обнаружил также и много аморфных гидроокислов алюминия и железа (III).
Куликова и др. в залежах бокситовой железной руды Соколовско-Сарбайского месторождения выявили нордстрандит в выполнении пор и трещин в виде иглообразных кристаллов размером от сотых долей миллиметра до 3 мм. Эти кристаллы явно вторичные и встречаются чаще всего близ контакта с известняком подошвы, отходя от нее на расстояние не более 10 м, из чего можно заключить, что pH среды было щелочным.
Соколова и Козлов в карстовых бокситах залежи Лиственной, расположенной в долине Енисея, обнаружили нордстрандит в ассоциации с гиббситом и байеритом. Так как эти минералы скрытокристаллические, доказать их вторичное происхождение очень трудно. Возраст бокситовой залежи сенонский — палеоценовый, и если минерал здесь первичный, то это месторождение можно было бы считать наиболее древним из известных норд-страндитовых проявлений.
Соколова в переотложенных бокситовых залежах тихвинского типа Сухолебяжинской и Нижнеподсопочной Енисейского кряжа обнаружила нордстрандит в сопровождении гиббсита и небольшого количества байерита.
В типичных латеритных бокситах до настоящего времени нордстрандит не обнаружен.
Автор предполагает, что нордстрандит встречается также и в других миоценовых и четвертичных карстовых бокситах, что должно быть подтверждено систематическими рентгеновскими исследованиями. Его появление в более древних месторождениях менее вероятно, поскольку время и давление будут способствовать перекристаллизации нордстрандита в гиббсит.
ТУЧАНИТ 2Аl2(ОН)6Н2О. Каршулин в белом боксите залежи Царев-Мост в Черногории обнаружил гнездо белого мелоподобного пористого материала размером приблизительно 50 см. На основании результатов детальных рентгеновских, химических и термических анализов этот материал был описан как новый минерал, получивший название по имени хорватского минералога Тучана. В других бокситовых залежах до настоящего времени обнаружить его не удалось. Однако искусственно он был получен на зернах тучанита, введенных в гель гидроокиси алюминия в качестве затравки. По мнению Штрунца, тучанит не может рассматриваться как самостоятельный минерал, а, вероятно, является скарброитом. По мнению автора, это не так. поскольку постоянные кристаллической решетки и размеры элементарной ячейки этих двух минералов сильно отличаются друг от друга.
Условия образования нового минерала Каршулин не изучил. Он установил только то, что с одновременным обезвоживанием при температуре 130 °C этот минерал переходит сначала в тригидрат алюминия, а затем в бёмит. На электронно-микроскопических снимках обнаруживается, что природный тучанит образует ромбоэдрические кристаллы величиной 1—2 мкм. То, что он встречается в белых бокситах, указывает на его вторичность.
СКАРБРОИТ 12Аl(ОН)3*Al2(CO3)3. Этот очень редко встречающийся минерал до настоящего времени известен только из бокситовой залежи Пилишвёрёшвар в Венгрии. Немец и Варью выявили его на границе между бокситовой глиной и доломитом подошвы,, где он слагает твердый, плотный слой мощностью в несколько сантиметров. Этот слой подобен тем гиббситовым выделениям, которые встречаются во многих залежах на границе боксита и породы подошвы. Еще более подчеркивается это сходство тем, что в стороны скарброитовые выделения переходят в гиббсит.
По мнению автора, скарброит образовался, подобно гиббситу, в результате эпигенетическрх процессов с той разницей, что под действием карбонатных растворов в кристаллическую решетку минерала вошел карбонат-ион. То, что этот минерал был обнаружен только в одной залежи, указывает на относительно узкий интервал физико-химических условий образования скарброита.
БЁМИТ y-AlOOH. В отличие от гиббсита и диаспора бёмит встречается почти исключительно в виде кристаллов размером меньше одного микрона. По мнению ГуляницКого, в Южно-Тиманских каменноугольных залежах наряду с преобладающим скрытокристаллическим бёмитом встречается и небольшое количество кристаллов размером до 20 мкм. Аутигенные кристаллы имеют форму бочки или ромбоэдра. Чаще встречаются сингенетические, но есть и диагенетические и эпигенетические бёмиты. Бёмит мог образоваться и в ходе гипергенных процессов, но это маловероятно.
В природе встречается бёмит, в кристаллическую решетку которого входят ионы трехвалентного железа в качестве изоморфной примеси. Впервые это было обнаружено Кайер и Побегеном в бокситовых пробах с месторождения Бедарьё, Франция. В монографии этих авторов, посвященной минералогии французских бокситов, практически для каждого отдельного месторождения было описано присутствие железосодержащего бёмита под названием «феррибёмит». По их мнению, отношение AlOOH к FeOOH в некоторых случаях может достигать значения 1:1. Этому предположению противоречит отсутствие изменений величины рефлексов на дебае-граммах и ИК-спектрограммах этих минералов.
На основании лабораторных исследований, выполненных де-Граммонтом, в синтетический феррибёмит максимально входит 5—10 мол.% FeOOH. Это сопровождается соответственным изменением рентгеновских отражений. По мнению автора, в природных бокситах изоморфное замещение возможно только в тех же пределах. На рентгеновских снимках, выполненных автором до настоящего времени для бёмитовых бокситов, не было обнаружено отражений, свидетельствующих о большем замещении алюминия железом, чем даваемые де-Граммонтом 5—10 мол. %.
Хорошо согласуются с этими данными результаты исследований Йонаса и др.. Этими авторами было обнаружено, что в присутствии железа возрастает кристалличность синтезированного бёмита, а параметры кристаллической решетки остаются неизменными. По мнению авторов, железо играет роль катализатора, но само в решетку бёмита не входит. Было определено также, что кристалличность бёмита в бокситах резко различна. Лучше всего это можно определить с помощью инфракрасной спектрометрии.
Ершовой и др. были проанализированы фракции чистого природного бёмита. Оказалось, что эти бёмиты различно окристаллизованы. Наиболее совершенна кристалличность относительно крупных выделений вторичного бёмита, заполняющих поры и трещины боксита. В таком бёмите нет изоморфных замещений. В противоположность этому тонкодисперсный бёмит менее совершенен, и в нем с помощью мёссбауэровской спектроскопии обнаруживается изоморфное вхождение в решетку Fe2O3 в количестве 0,5—2,5 вес. %.
ДИАСПОР а-АlOОН. Диаспор — второй после бёмита по встречаемости минерал карстовых бокситов. Величина зерен — от десятых долей микрона до нескольких сотен микрон. Диаспор встречается практически во всех структурных элементах, особенно в зернах концентрического строения. Диаспор может быть син-, диа- и эпигенетическим.
Гу в бокситовой залежи Энжат, расположенной во французских Пиренеях, обнаружил два вида диаспора. Один из них хорошо окристаллизован, другой гораздо хуже. Плохо окристаллизованный диаспор при нагревании разлагается при более низкой температуре и имеет менее четкие рентгеновские рефлексы, чем хорошо окристаллизованный. Происхождение плохо окристаллизованного диаспора пока не ясно, он мог образоваться из хорошо окристаллизованного при тектоническом воздействии или он может быть просто сингенетическим минералом.
В бокситах встречается также и диаспор, содержащий незначительное количество изоморфной примеси окисного железа, он выделен под названием ферридиаспор. В гётите, имеющем кристаллическую структуру, подобную структуре диаспора, также возможно изоморфное замещение железа алюмипием. Таким образом, речь идет об изоморфной серии, смесимость которой ограничивается в гётитовой области 30—40 мол.%, в диаспоровой —10—20 мол. %. Величина замещения может быть точно определена по сдвигу рентгеновских рефлексов, а также по ИК-спектрам.
Присутствие ферридиаспора в карстовых бокситах впервые обнаружили Кайер и Побеген. Он был встречен во многих пробах Арьежского месторождения из залежи, расположенной вблизи Перей, а позднее был найден и в других французских месторождениях. В основной массе был обнаружен преимущественно чистый диаспор, а в пизолитах встречается ферридиаспор. Гу в залежах Перей, а также в залежах Фруссии и Декадендре в Греции обнаружил ферридиаспор, содержащий 3—4 мол. % FeOOF. На основании исследований с помощью рентгеновских лучей автор приходит к заключению, что в большинстве месторождений, где имеется диаспоровый боксит, встречается также и ферридиаспор.
АЛЮМОГЕЛЬ AlOOH + aq. По существу, это аморфный гель гидроокиси алюминия. В некоторых ранних работах данный минерал встречался под названием «спорогелит» или «клиахит». Прежде общепринятым было мнение, что в бокситах в значительном количестве содержится аморфный гель гидроокиси алюминия. Однако систематические рентгенодифрактометрические исследования это предположение не подтвердили.
По имеющимся в настоящее время сведениям, наибольшие количества алюмогеля можно встретить в плиоценовых и четвертичных, в том числе голоценовых, бокситах. По мнению Ахмада и Джонса, в бокситах острова Кайман в Карибском море содержится в среднем 5%, а в некоторых бокситах Багамских островов — 5—11% аморфного алюмогеля. По мнению Терсинье, в боксите острова Лифу содержится 5—10% алюмогеля. По данным, рентгеновских исследований, выполненных автором, боксит острова Лифу содержит 10—15%, а островов Маре и Ниуэ — 20—25% алюмогеля. Большинство же более древних бокситов алюмогеля совершенно не содержит.
Сильно обогащены алюмогелем отдельные вторичные гнезда и конкреции. Большей частью он не полностью рентгеноаморфный, его можно назвать наполовину кристаллическим, «квазиаморфным». Часто здесь же встречается гиббсит, и можно предполагать, что алюмогель медленно переходит в него.
Например, в коричнево-желтом окисленном боксите верхней части залежи, расположенной в руднике месторождения Сёц в Венгрии, встречаются плотные белые почковидные гнезда размером несколько сантиметров в поперечнике, они содержат 40% гиббсита и 60% наполовину аморфного алюмогеля. Из рудника Маргот месторождения Ньирад рыхлые белые гнезда наряду с гиббситом и алунитом, по исследованиям автора, содержат 10% алюмогеля. Приблизительно 20% алюмогеля содержится в белом слое толщиной несколько сантиметров, расположенном по границе боксита и подошвы в районе Шюмег и Сёлёхедь в Венгрии. Они сопровождаются гиббситом и алунитом. И наконец, в бокситовой глине Черсегтомайского месторожения у подошвы имеется слой гиббсита, который содержит местами 10—15% наполовину аморфного алюмогеля.
Происхождение всех этих гнезд и конкреций частично эпигенетическое и частично гипергенное. Таким образом, алюмогель моложе боксита, в котором он встречается. Его образование часто связано с вторичным окислением пирита.
КОРУНД а-Al2O3. В карстовых бокситах встречаются три вида корунда. Наиболее часто встречается корунд в виде обломочных зерен величиной 0,05—0,5 мм. Количество его нигде не превышает 0,1% боксита, а в большинстве случаев составляет только сотые и тысячные доли процента. Корунд такого типа встречается во всех венгерских месторождениях. Можно предполагать, что этот корунд происходит из метаморфических пород и попадает в боксит в результате их размыва и пере-отложения.
Вторым видом корунда является так называемый микрокорунд. Здесь подразумевается образовавшийся на месте в природных условиях микро-и скрытокристаллический корунд, который, по данным рентгеноструктурного анализа, довольно плохо окристаллизован. Размер зерен 0,1—1,0 мкм. Впервые такие зерна были обнаружены Терентьевой в некоторых казахстанских бокситах, затем их встретил Бенеславский в бокситах месторождений Енисейского кряжа. По мнению последнего, корундом обогащены темно-коричневые и коричнево-черные пизолиты и бобовины главным образом в каменистых бокситах. По мнению Медведева, пизолиты Порожнинского месторождения Приангарской группы содержат 23—51 % микрокорунда, в то же время в основной массе корунд вообще отсутствует. Такие пизолиты встречаются главным образом в верхних частях залежей. По мнению Лавренчука и др., твердые бокситовые гальки величиной 1—4 см из руд Аркалыкского месторождения в среднем содержат 20—25% микрокорунда.
До сего времени микрокорунд был обнаружен в восьми месторождениях, все они относятся к казахстанскому типу и размещены на территории Сибири и Казахстана. В каждом из них микрокорунд входит в одинаковую ассоциацию минералов: гиббсит, магнетит, маггемит, гематит, гётит, каолинит, анатаз и рутил. Все эти месторождения не подвергались ни региональному метаморфизму, ни сильному влиянию тектонических сил, мощность же покрывающих слоев кровли не превышает в большинстве случаев 100 м. Это позволяет предполагать, что корунд образовался при нормальном давлении и температуре, вероятно, в результате диагенетических процессов.
Гуткин в североуральских девонских бокситах обнаружил твердые шаровидные конкреции с диаметром от 7 до 50 см. Они содержат до 40% тонкодисперсного или скрытокристаллического корунда вместе с гематитом и диаспором. По структуре эти шары не отличаются от окружающего боксита, но в самом боксите корунда нет. По мнению Бушинского, корунд образовался из диаспора под влиянием диагенетических процессов.
Третий вид корунда встречается в залежах, подвергшихся контактовому или региональному метаморфизму. Он образует здесь хорошо ограненные кристаллы величиной 0,1—2,0 мм. Корунд, возникший в процессе контактового метаморфизма, встречается в бокситовых залежах гор Бихарь, недалеко от Ремеци, в Румынии, на Обуховском месторождении, а также в залежах Южного Нуратау.
Корунд является главным породообразующим минералом полностью перекристаллизованного боксита — наждака. Минералогия классического месторождения наждака на острове Наксос в Эгейском море подробно изучена. Породообразующим корунд является также и в залежах наждака, расположенных в западной части Тавра и в массиве Мендерес в Турции. Лаппаран описал минерал, похожий на корунд, содержащий железо и титан, который был найден в слабометаморфизованном боксите острова Самос и назван таоситом. Штрунц не считает данный минерал самостоятельным, а относит его к хегбомиту. Точно так же мета-морфизованным бокситом являются наждаки Прииртяшского месторождения на Урале.
РАЗНОВИДНОСТИ v-, у- и 0-Al2O3. До последнего времени эти разновидности считались исключительно искусственными продуктами. Кайер и Побеген обнаружили присутствие 0-Al2O3 в количестве 3% в бокситовой глине южнофранцузских месторождений Ольер и Комбекав. Были обнаружены скрыто кристаллические зерна, имеющие, по мнению автора данной книги, аутигенное происхождение.
На месторождении Бедарьё во Франции на контакте боксита с пересекающей залежь базальтовой дайкой были найдены v-, у- и 0-Al2O3. В контактовой зоне шириной 5—20 см общее их содержание составляет 10—30%, максимальное — 37%. Окристаллизованы эти разновидности довольно плохо, и на рентгенограммах они дают только диффузные отражения. Полное количественное разделение их сделать не удалось, поэтому установлены только относительные их содержания: v-Al2O3 > y-Al2O3 > 0-Al2O3. Эти разновидности сопровождаются корундом, галлуазитом, герцинитом, маггемитом, гематитом, анатазом и рутилом, которые возникли из бёмит-гематит-каолинитового боксита на контакте с базальтовой дайкой.
ШПИНЕЛЬ Al2MgO4. Шпинель была обнаружена Вёрёшем и Гече в бокситовой залежи Искасентдьёрдь — Бито в виде отдельных обломочных зерен.