Významné íly a ílové minerály
Bentonit a montmorrillonit, ich výskyt,
vlastnosti, úpravy a použitie
Oddelenie hydrosilikátov
Ústav anorganickej chémie SAV
Peter KOMADEL
Úvod
2
Jarmila Kmeťová
Marek Skoršepa
Peter Mäčko
Poznáme túto knihu ?
Učíme sa z nej ?
A ak máme chémiu
v inom jazyku ?
Chemické zloženie zemskej kôry
3
%
O 46,6
Si 27,7
Al 8,1
∑ 82,4
Chemické zloženie zemskej kôry
4
Zemská kôra je zložená prevažne z alkalických
kremičitanov a hlinitokremičitanov.
Anorganické zlúčeniny sa v zemskej kôre
nachádzajú prevažne v dvoch formách, a to ako
horniny a minerály. Žula je zložená z kremeňa,
živca a sľudy.
Základnou surovinou keramického priemyslu je
kaolín, ktorého podstatnou zložkou je kaolinit.
Bentonit
som
nenašiel.
• nerastné suroviny
• prírodné materiály obsahujúce aj ílové
minerály
• často rôzne mineralogické zloženie
• kaolíny – dominantný je kaolinit
• bentonity – montmorillonit
Íly
5
Štruktúra ílových minerálovov
Siete tetraédrov
a
siete oktaédrov
tvoria vrstvy.
6
Tetraedrická sieť
7
Oktaedrická sieť
8
Kaolinit
9
Wikipedia
Kaolinit
10
Bentonit
Budeme sa venovať najmä
bentonitom a smektitom.
Poznáme odborné slová?
Vieme
• čo je to bentonit?
• čo je to smektit?
• čo je to montmorillonit?
11
Vieme, kde sa dá kúpiť smektit?
12
Poznáme?
Prečo názov smecta?
Adsorbenty v lekárňach
13
Bentonit podľa Wikipedie
Bentonit je ílová hornina, ktorá vzniká
rozkladom vulkanického skla. Tvorí ho
zmes ílových minerálov hlavne
montmorillonitu, beidelitu alebo smektitu.
Jeho typickou vlastnosťou je, že pri styku s
vodou intenzívne napučiava. Termín prvý
raz použitý v roku 1887, hornina dostala
meno podľa mesta Fort Benton v Montane.
14
Výskyt bentonitu Wyoming
Wyo-Ben Inc., Billings, MT 15
Produkcia bentonitov
krajina 2003 2004 2005 2006
USA 3 770 000 4 550 000 4 710 000 4 940 000
Čína 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000
Grécko 950 000 950 000 950 000 950 000
Turecko 831 146 850 000 925 000 950 000
Talianko 474 000 475 000 446 000 470 000
Japonsko 425 945 455 282 421 629 420 000
Česko 199 000 201 000 186 000 220 000
Slovensko 74 938 73 273 70 000 70 000
Spolu 12 300 000 13 500 000 13 600 000 13 700 000
V tonách podľa výročných správ USGS z r. 2008
16
Produkcia bentonitov
Dáta podľa:
D. D. Eisenhour and R. K. Brown: Bentonite and its
impact on modern life. Elements 5, 83–88 (2009)
Najmenej 23 krajín produkuje významné množstvá
bentonitu.
Z komerčného hľadiska existujú dva základné typy
prírodného bentonitu:
Na-bentonit schopný adsorbovať veľké množstvo
vody a tvoriť viskózne tixotropné suspenzie.
Ca-bentonit horšie adsorbuje vodu, menej napučiava
a netvorí stále vodné suspenzie.
17
Bentonity
využitie
• podstieľky pod mačky a zvieratká 25%
• iné adsorbenty a bieliace hlinky 1%
• vrtné kvapaliny a suspenzie 25 %
• pieskové formy na odlievanie kovov 16%
• peletizácia Fe rúd (namä v USA) 16%
• stavby – ryhy, priekopy, izolácia stien 8%
• izolácie od vody a priesakov 4%
• kozmetika, farmácia, …
18
Bentonity
využitie
• nanokompozity s polymérmi
• skládky komunálneho odpadu
• úložiská jadrového odpadu
19
Montmorillonit podľa Wikipedie
Výskyty na Slovensku
Kuzmice (okres Trebišov)
Lastovce (okres Trebišov)
Nižná Kamenica (pri Košiciach)
Nižný Žipov (okres Trebišov)
Podhoroď (okres Sobrance)
Slaská (okres Žiar nad Hronom)
Stará Kremnička (ložisko pri Jelšovom potoku,
okres Žiar nad Hronom)
Malachovská dolina (okres Banská Bystrica)
20
Montmorrillonit a Montana
Slovo montmorillonit nemá vzťah so
slovom Montana, ale pochádza z EU.
21
Montmorillon
Výskyt bentonitov
Bentonity sú bežné nerudné suroviny
Najvýznamnejšie ložiská
• svetové – Wyoming (+ SD, MT) v USA…
• európske – Milos, Sardínia, …
• slovenské
• Jelšový potok / Stará Kremnička (1972)
• Lieskovec / Zvolenská Slatina (2003)
• Kopernica – Kremnické vrchy (2007)
22
Bentonity
hlavný minerál – montmorillonit
prímesi
• kremeň, cristobalit,
• vulkanické sklo
• živce
• kaolinit
• sľuda, illit
• zmiešanovrstevnaté minerály, ……
23
Vzorka bentonitu zo zbierok USGS Wikipedia
Bentonit
24
Ložiská Bentonitu
25
Bentonity
dôležité vlastnosti
• jemné častice (< 2 μm)
• veľký povrch (~ 800 m2/g)
• schopnosť vymieňať katióny
• povrchová kyslosť
• sorpcia vody
26
Štruktúra smektitov
vrstvy – záporný náboj
vymeniteľné katióny – povrch, medzivrstvie
základná jednotka: O20(OH)4
8 tetraédrov
6 oktaédrov
dioktaedrické – 1/3 vakantných
trioktaedrické – všetky obsadené
27
oktaédre
oktaédre
tetraédre
tetraédre
tetraédre
tetraédre
katióny
katióny
katióny
Smektit
28
d=0,96 nm d=1,55 nm
Napučiavanie smektitov
29
katión
Napučiavanie smektitov
30
Ílové minerály schopné napučiavať
dioktaedrické – v oktaédroch prevažne M(III)
(2+0)x3 = 6 1/3 vakantných oktaédrov
montmorillonit – Al (Fe, Mg)
nontronit – Fe (Al, Mg)
trioktaedrické – v oktaédroch prevažne M(II)
3x2 = 6 všetky oktaédre obsadené
saponit – Mg
hectorit – Mg (Li)
Smektity
31
Dioktaedrické smektity
32
Tetraedrická
Tetraedrická
Oktaedrická
Mn+
Si(IV), Al(III)
Al(III), Mg(II), Fe(III) OH-, O2-
O2-
Dioktaedrické smektity
33
Tetraedrická
Tetraedrická
Oktaedrická
Mn+
Si(IV), Al(III)
Al(III), Mg(II), Fe(III) OH-, O2-
O2-
Montmorillonit
34
Tetraedrická
Tetraedrická
Oktaedrická
Mn+
Si(IV)
Mg(III), Li(I) OH-, O2-
O2-
Hectorit Laponit
35
Trioktaedrické smektity
v oktaédroch prevažne M(II)
saponit – Mg
náboj: na tetraédroch > na oktaédroch
hectorit, laponit – Mg (Li)
náboj: na oktaédroch > na tetraédroch
36
nepatria medzi smektity
Pyrofylit a mastenec
37
Pyrofylit
Tetraedrická
Tetraedrická
Oktaedrická
Mn+
Si(IV)
Al(III) OH-, O2-
O2-
x x x x x x
38
Mastenec
Tetraedrická
Tetraedrická
Oktaedrická
Mn+
Si(IV)
Mg(II) OH-, O2-
O2-
x x x x x x
39
Štruktúrne vzorce smektitov
Vyjadrujú zvyčajne iba
štatistické rozdelenie prvkov
v jednotlivých pozíciách v štruktúre minerálov
• v tetraédroch,
• v oktaédroch,
• ako vymeniteľné katióny.
Vtedy to je prepočet dát z chemickej
analýzy podľa pravidiel a skúseností.
40
Mastenec
Prečo je teraz často v správach?
Pre zmätky s povoľovaním ťažby
veľmi kvalitnej suroviny
z Gemerskej Polomy
Smektity sú chemicky aj aplikačne
veľmi zaujímavé materiály.
Záver
42
Ďakujem Vám, že ste prišli
a vydržali až doteraz.
43
Top Related