CC BY
4
A UNIVERSUM:
№ 1 (130)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
DOI: 10.32743/UniTech.2025.130.1.19111
ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ МЕСТНОГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТА
Пурханатдинов Аман Пурханатдинович
доктор философии по тех. наук (PhD), Каракапакский государственный университет, Узбекистан, Республика Каракалпакстан, г. Нукус
E-mail: [email protected]
Сабиров Бахтиёр Тохтаевич
д-р тех. наук (DSc) Навоийского отделения Академии наук РУз.,
Республики Узбекистан, г. Навои E-mail: navoiy@akademy. uz
Еримбетов Бердимурат Карлыбаевич
соискатель,
Каракапакский государственный университет, Узбекистан, Республика Каракалпакстан, г. Нукус E-mail: [email protected]
Айтжанов Орынгалы Джалгасбаевич
соискатель,
Каракапакский государственный университет, Узбекистан, Республика Каракалпакстан, г. Нукус E-mail: koke 7235060@gmail. com
STUDY AND ANALYSIS OF LOCAL CLAY RAW MATERIALS FOR EXPANDED CLAY PRODUCTION
Aman Purkhanatdinov
Doctor of Philosophy (PhD) in Technical Sciences, Karakalpak State University, Uzbekistan,
Republic of Karakalpakstan, Nukus
Bakhtiyor Sabirov
Doctor of Technical Sciences (DSc), Navoi Branch of the Academy of Sciences of the R Uzb.
Republic of Uzbekistan, Navoi
Berdimurat Erimbetov
Applicant, Karakalpak State University, Uzbekistan, Republic of Karakalpakstan, Nukus
Oringali Aytjanov
Applicant, Karakalpak State University,
Uzbekistan,
Republic of Karakalpakstan, Nukus
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассматривается изучение минерально-сырьевой базы бентонитовых глин Республики Каракалпакстан, исследования химико-минералогического состава и основных свойств бентонитовых глин, а также на основе результатов исследования сравнений образцов бентонитовых глин месторождения Учсай в Муйнакском районе, и ранее изученного Северо-Джамансайского и Кушканатауского месторождений,
Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ МЕСТНОГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Пурханатдинов А.П. [и др.]. 2025. 1(130). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/19111
• 7uni versum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
перспективы для применения в производстве тепло- и энергоэффективных строительных материалов. Целью исследований бентонитовых глин является получение качественного керамзита (обожженного искусственного камня), изучение факторов для вспучивания и технологии обжига. Экономия энергии при использовании обожженного искусственного камня в качестве крупных заполнителей. Получение легких энергоэффективных бетонов из легких крупных наполнителей.
ABSTRACT
This article examines the study of the mineral resource base of bentonite clays in the Republic of Karakalpakstan, investigating their chemical-mineralogical composition and basic properties. Based on the research results comparing bentonite clay samples from the Uchsay deposit in the Muynak district with those from the previously studied North-Jamansay and Kushkanatau deposits, it explores the prospects for their use in the production of heat- and energy-efficient building materials. The aim of the bentonite clay research is to obtain high-quality expanded clay aggregate (fired artificial stone), study the factors affecting expansion, and examine firing technology. The study also considers energy savings when using fired artificial stone as coarse aggregate and the production of lightweight energy-efficient concrete using lightweight coarse aggregates.
Ключевые слова: глина, бентонит, монтмориллонитовый минерал, химический состав, керамзит, насыпная плотность, механическая прочность, теплопроводность, теплоизоляция, энергоэффективность, температура, обжиг, пористость.
Keywords: clay, bentonite, montmorillonite mineral, chemical composition, expanded clay aggregate, bulk density, mechanical strength, thermal conductivity, thermal insulation, energy efficiency, temperature, firing, porosity.
Введение. В настоящее время широкое внедрение энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии в отрасли экономики, в социальную сферу, а также в строительную отрасль является одним из главных приоритетов. Согласно данным Министерства энергетики за 2021 год, доля энергопотреблении жилого сектора составляет 40% по Республике, точнее за 1 м2 390 кВт час год. Сравнительно по показателю в мире годовое потребление энергии в жилом секторе составляет 23% или 120-150 кВт на 1 м2 в год. Из этого следует необходимо больше соответственно вложение на утепление, для сохранения тепла при отоплении зданий и сооружений. Поэтому одним из лучших способов экономии энергии является производство теплоизоляционных материалов и широкое применение в современной строительной отрасли, что позволит повысить энергоэффективность зданий. Внедряя энергоэффективные технологии, можно сберегать природные ресурсы, снизить себестоимость строительных материалов за счет рационального использования вторичных строительных материалов и местного сырья. Помимо учета функциональных, экономических, технических и экологических требований при строительстве зданий и сооружений, важно соответствие требованиям по энергосбережению. Согласно вышеуказанному бентонитовая глина является перспективным объектом исследований для изучения в качестве местного и доступного по себестоимости природного сырья при производстве энергоэффективных строительных материалов.
Материалы и методы. Бентонитовые глины (впервые получили название от форта Бентон, расположенного в штате Вайоминг США) используются для бурения нефтяных и газовых месторождений, в пищевой промышленности, в фармацевтике, в производстве керамических
материалов и бумаги, в гражданском строительстве и в других отраслях. В мире имеется крупнейшие запасы бентонитовых глин в США, в Италии, в Австралии, в России, в Китае и в других регионах мира. На территории Республики Узбекистан также имеются месторождения бентонитовых глин, которые используются в различных отраслях промышленности. В природе эта глина представляет собой разновидность бентонитов, которые отличаются друг от друга не только по химико-минералогическому составу, но и по физико-химическим свойствам, внешнему виду. Бентониты встречаются в голубом, желтом, бледно-голубом, коричневом, розовом, зеленом, белом, кремовых цветах и других проявлениях. Белые бентониты встречаются редко. [1-5].
Химико-минералогический состав и основные свойства природных бентонитовых глин не позволяют широко использовать на. По этому проведен ряд комплексных исследований, направленных на повышение активности бентонитовых глин и изменение их структуры, пористости и ионообменной способности. [6-7]. Бентонитовая глина также используется для получения различных сорбентов в дополнение к производству строительных материалов [8-11].
В республике государственным балансом полезных ископаемых по состоянию на 1 января 2022 года учтены запасы бентонитообразных глин по 10 месторождениям: Каттакурган в Самаркандской области, Тамдытау, Навбахор, Сардара и Улус в Навоийской области, Шорсу, Логан и Гузан в Ферганской области, Бебулок, Куксарек и Сумсар в Наманганской области, Касантау и Дехканабад в Кашкадарьинской области, Сурхандарьинская область месторождения Хавдак и др. Указано, что балансовые запасы бентонициевых глин по категориям А+В+С1 составляют 24 649,6 тыс. тн, по категории С2 - 23 492,9 тыс. тн. Кроме того, в республике
ЛД1 i лл
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Каракалпакстан разведаны месторождения Кушканатау, Ходжакуль и Бестобе для строительных материалов, а также месторождение Крантау в качестве сельскохозяйственного сырья. Помимо перечисленных месторождений, проявлений бентонитовых глин обнаружены в таких районах, как Учсай, Кабакты, Кызыл-жар, Урга-Актумсук, Шахпахти, Айбугир [3, 12].
Среди них проявление (месторождения) Учсайского бентонита находится в Муйнакском районе Республики Каракалпакстан, в 20 км к
январь, 2025 г.
северо-западу от города Муйнак, в 5 км к западу от села Учсай. Учсайский геологический район можно считать оптимальным объектом для комплексного изучения имеющихся в нем полезных ископаемых в результате высыхания Аральского моря в последние годы. По этой причине изучение этого района и ресурсов в нем считается одним из актуальных направлений исследований (рис.1 и 2).
Рисунок 1. Общий вид пластов бентонитовой глины Учсай
¡X
Рисунок 2. Проба образец
Химический состав бентонитовой глины исследуемого месторождения Учсай представлен в таблице 1 в сравнении с химическими составами
бентонитовой глины Учсай
бентонитовых глин Азкамара, Навбахора, Север-ного-Жамансая и Кушканатауского месторождений, расположенных в Республике (таблица 1).
№ 1 (130)
январь, 2025 г.
Таблица 1.
Химический состав образцов бентонитовой глины
Оксиды Количество оксидов в образцах бентонитовых отложений, % Содержание, % по массе согласно ГОСТу 32026-2012
Aзкамар Навбахор Кушканатау Северо-Жа-мансай Учсай
БЮ2 58,62 56,2з 59,з0 60,42 60,з4 БЮ2 не более 70%
ЛЮ3 15,92 1з,56 16,42 16,21 14,60 ЛЬОз в пределах от 10 до 25
Fe20з 5,20 6,50 4,49 4,42 4,88 Fe20з в пределах от 2,5 до 12
ТЮ2 0,78 0,61 0,84 0,79 0,68 ТЮ2 в пределах от 0,1-до 2,0
Р2О5 - 0,92 0,12 0,10 0,28 Ненормируется
СаО 0,84 0,69 1,77 0,88 1,60 количество СаО не более 6,0
Mg0 2,72 з,76 1,64 1,81 2,02 количество Mg0 не более 4,0
БОз 0,17 0,49 0,46 0,61 0,95 БОз не более 1,5
Ыа20+ К2О 4,92 з,18 4,47 4,2з 4,5 Ыа2О+ К2О в пределах от 1,5 - до 6
10,82 14,06 8,75 8,92 10,15 Ненормируется
Сумма 99,9 100 98,26 98,з9 100 -
Согласно выше приведенной таблице бентонитовая глина Учсайского месторождения по химическому составу очень близка к бентонитовым глинам месторждений Азкамар, Навбахор, Кушканатау, Северо-Джамансай. Было отмечено, что по количеству оксидов, таких как SiO2, Al2Оз, Fe2Оз, ТЮ2, P2O5, СаО, MgО, SOз, №20, К2О соответствует требованиям ГОСТу 32026-2012, который используется при производстве керамзита, предъявляемым к глинистому сырью для производства керамзитовых гранул, гравия и песка.
Результаты и обсуждение. В дополнение к химическому составу бентонитовых глин, изучение и анализ их минералогического состава также является важной частью общих исследований. Таким образом минералогический состав образцов Учсайского и Кушканатауского бентонита был изучен по результатам рентгенографического анализа (рис. 3, 4).
Рисунок 3. Рентгеннограмма бентонитовой глины Учсай
№ 1 (130)
ЛД1 i лл
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
январь, 2025 г.
Рисунок 4. Рентгеннограмма бентонитовой глины Кушканатау
Рентгеннограмма бентонитовых глин (рис. 3-4) показаны дифракционными максимумами: кварц ^=0,421; 0,332; 0,244; 0,227; 0,222; 0,212; 0,197; 0,181; 0,166; 0,153; 0,145; 0,138; 0,137 нм), мусковит (а=0,499; 0,443; 0,399; 0,376; 0,364; 0,322; 0,299; 0,255, нм), албит ^=0,364; 0,317; 0,294; 0,150 нм), монтмориллонит ^=0,750; 0,500; 0,448; 0,304; 0,255; 0,244), хлорит -^=0,715; 0,443; 0,349 нм) было установлено, что дифракционные максимумы, принадлежат к указанным минералам. Следовательно, по своему химико-минералогическому составу глины Учсайского месторождения относятся к классу гид-рослюдо-монтмориллонитовых глин, так как близки по составу ранее изученной глины Кушканатауского месторождения.
Заключение. По результатам химического и рентгенографического анализа образцов глин
Учсайского месторождения было установлено, что по их химико-минералогическому составу относятся к бентонитам. Определено, что эти бентонитовые глины пригодны в производстве легкого наполнителя по ГОСТу 32026-2012 для ограждаюшцх конструкций в соответствии с требованиями к теплозащитным строительным материалам, включая легкие (400-600 кг/м3) и сверхлегкие (300-500 кг/м3) керамзитовые гранулы. Ограждающие конструкции изготовлены из керамзита в виде блоков или панелей, насколько мы достигнем снижения их плотности (при условии сохранения прочности) уменьшается потери теплопередачи и повышается энергоэффективность зданий.
Список литературы:
1. M.Bayram Yucel, Ozgen Gul, //Dunyada ve Turkiyede Bentonit, Fizibilite Etutleri Daire Ba§kanligi 2018 ekim 9s.
2. Ахмедов К.С. Бентониты Узбекистана, Ташкент, 1974, 27 с.
3. Сабиров Б.Т. Узбекистан бентонит гиллари асосида рулонли гидроизоляцион материал ва керамик кошинлар олиш технологиялари // Техн.ф.ан.док. (DSc) дисс. автореферати, УзР ФА Умумий ва ноорганик кимё институти, Тошкент , 2020, 64 б.
4. Кадырова З.Р., Пурханатдинов А.П., Ниязова Ш.М. Исследование бентонитовых глин Каракалпакстана для получения керамических теплоизоляционных материалов//Новые огнеупоры ISSN 1683-4518. .№9 2020 С. 3-5
5. Махкамова Д., Содщова Ш., Усмонова З. Бентонитовая глина, её физико-химическая характеристика и применение в народном хозяйстве. Universum Технические науки/ 2019 июнь №6 (63)
6. Meng B., Xiaoping M., Shenyong R., Wenlong J., Baojian Sh. Modified bentonite by polyhedral oligomeric silsesquioxane and quaternary ammonium salt and adsorption characteristics for dye. // Journal of Saudi Chemical Society. Available online 28 January 2020.С.1-10 Электронный ресурс. URL: https://doi.org/10.1016/jjscs.2020.01.007.
7. Suranjana Datta Chaudhuri, Arup Mandal, Ayan Dey, DebabrataChakrabarty. Tuning the swelling and rheological attributes of bentonite clay modified starch grafted polyacrylic acid based hydrogel// Applied Clay Science. Volume 185, February 2020, 105405. Электронный ресурс. URL: https://doi.Org/10.1016/j.clay.2019.105405.
8. Балыкбаева Г.Т., Тамшыбаев С., Кыргызбаева А.М. ИК-спектры модифицированной бентонитовой глины // Вестник науки и образования. 2016. № 5 (17). С. 6-7.
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
9. Sabirov B., Akramov T. Prospekts of introduction of the innovative technologies of complex processing of bentonite rav materials of Uzbekistan. Proceedings of the Tashkent International Innovation Forum, Committee for Coordination of Science and Technologies Development under Cabinet of Ministires of the Republic of Uzbekistan, Tashkent.-2015.- p.155-159.
10. Salihanova D.S., Eshmetov I.D., Agzamova F.N., Eshmetov R.J., Agzamkhodjaev A.A., Sabirov B.T. Hydrohloric acid activation of bentonite clay from "Jahon" deposit and using it for cjttonseed oil bleach// Europian Applied Sciences, № 9, 2015. S. 64-67.
11. Sabirov B.T., Kadirova Z.R., Pulatov Kh.L., Tairov S.S., Ergashev Sh.T. Research of the basic physical and chemical properties of bentnonite clays of perspective deposits of Uzbekistan //EURO ASIA 8th. International Congress on applied sciences, March 15-16, 2021, Uzbekistan, Tashkent.p.318. www.euroasiacongress.org.
12. Пурханатдинов А.П. Коракалпогистон хомашё ресурслари асосида керамзитнинг энергиятежамкор таркибини ишлаб чщиш // техника фанлари буйича фалсафа доктори (PhD) диссертациясининг автореферат. Умумий ва ноорганик кимё институти, Тошкент , 2021, 44 б.
13. Niyazova, S., Kadyrova, Z., Usmanov, K., Purkhanatdinov A.,Turganbaev, B. // Research of the crystallization properties of silicate melts based on magmatic rock // https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57222733161#:~:text=AIP%20Conference%20Proceedings%2 C%202024%2C%203184(1)%2C%20020042
14. A.P.Purxanatdinov, B.K.Erimbetov, Uchsay bentoniti tiykarinda ekologiyaliq taza qurilis materialin aliw//Materials II International scientific conferences on the topic "innovative solutions to current problems of the chemical and mining industry" P 46-48. Nukus Mining Institute 17 may 2024 Nukus
