Русинова И.Н.

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова», Россия

Физико-механические свойства глауконита используемого при производстве гранулированного сорбента

Природный минерал глауконит (от греческого glaukos – голубовато-зеленый) был открыт в 1828 г. и получил известность как минеральное удобрение. Основой минерала является природный сорбент глинистый алюмосиликат, широко распространённый в природе. Классифицируется как минерал группы гидрослюд подкласса слоистых силикатов. Встречаются в виде мелких округленных зеленых зерен размером 0,1-0,9 мм в фосфоритных рудах, песках и глинах, которые при большой его концентрации называются глауконитовыми. Впервые исследован Керферштейном, установившим его формулу:

(К,Na,Ca)(Fe3+,Al,Mg,Fe2+)2[(Al,Si)Si3O10](OH)2

В Саратовской области этот минерал переменного состава с высоким содержанием двух- и трехвалентного железа, кальция, магния, калия, фосфора, а также содержит более двадцати микроэлементов, среди которых – медь, серебро, никель, кобальт, марганец, цинк, молибден, олово, бериллий, барий, кадмий и другие, табл. 1.

Таблица 1 Состав глауконита

Вид химического соединения	SiO2	А12Оз	Fе2Оз	MgO	CaO	K2O	Na2O	MnO	Р2О5
Содержание в общем объеме, %	52,9	11,8	16,7	4,31	0,82	8,52	0,14	0,03	0,04– 0,26

Особенностью глауконита является его возможность абсорбировать многие химические элементы. Наибольший эффект достигается при гранулировании глауконита и получение на его поверхности большого количества мелких пор. Но процесс гранулирования сопровождается рядом трудностей основанных на отсутствие данных по физико-механическим свойствам глауконита.

Нами были проведены исследования, в ходе которых было установлено, что объемная масса глауконитового песка имеющегося в Саратовской области колеблется от 1370 до 1410 кг/м³, тогда как плотность чистого глауконита составляет 2730 кг/м³.

При производстве гранул сорбента из глауконита исходный материал необходимо предварительно довести до оптимальной влажности, при этом происходит набухание. Рассматривая процесс набухание глауконита, рис. 1, необходимо отметить, что наибольший прирост влажности происходит впервые 6 часов и достигает 50-55 %, тогда как суточное поглощение жидкости не превышает 68-70 %.

Рисунок 1. Изменение набухание глауконита от времени

Как видно набухание глауконита происходит по закономерности набухания глинистых материалов, так как его кристаллическая решетка представляет собой слоистую структуру с очень слабой спайностью между отдельными пакетиками. В итоге вода легко проникает между пакетиками решетки, раздвигает их на расстояние в зависимости от количества поглощенной жидкости. При этом строение самих слоев остается практически неизменным, что положительно сказывается на процессе формирования гранул.

Так как глауконит проявляет физико-механические свойства глин, то были проведены исследования по определению липкости, рис. 2. В ходе исследований установлено, что по мере увеличения влажности с 14 % до 38 % происходит быстрый рост силы налипания в 7,5 раз. Тогда как дальнейшее увеличение влажности до 60 % приводит к снижению силы налипания.

Рисунок 2. Изменение величины силы налипания глауконита в зависимости от влажности

Так же была отмечена связь между прилипанием и консистенцией глауконита. Начало прилипания наблюдается при мягкопластичной консистенции, а максимальное значение силы налипания при очень мягкопластичной консистенции. Прилипание резко уменьшается при текучепластичной консистенции. В итоге, чем больше влажность начала прилипания, тем выше влажность при его максимуме.

В заключении необходимо отметить, что опираясь на полученные физико-механические свойства глауконита можно производить расчет конструктивно-технологических параметров рабочего оборудования производимо процесс грануляции.