Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Swelling pressure of natural and modified smectite-bearing clay raw materials

Panna W., Wyszomirski P., Szumera M.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2015

|

Vol. 51, iss. 1

127--135

EN

Smectite clays, due to their barrier properties and swelling ability, are often applied for waterproofing purposes. A proper value of swelling pressure is one of the parameters, which must be met by the fillers used in hybrid waterproofing materials. The authors determined the swelling pressure of selected clay raw materials in their natural state and after chemical modification. This parameter was measured by the Komine method, as this procedure is more accurate than the standard edometric method. The authors introduced some changes in the method. The samples represent Krakowiec clays (Miocene) and a Triassic clay, collected in active pits of building clays, which are widely exploited in south Poland. The content of the smectite group minerals, determined from the sorption of methylene blue and copper(II) triethylenetetramine, ranges between 15 and 35%. Further characteristics of the clays were obtained with X-ray diffraction, chemical analyses (calcium carbonate content including) and pH measurements. It has been found that the activation of smectite clays with sodium lowers their swelling pressure as water penetrates easier the interlayer spaces of the smectites modified. This is important from the viewpoint of assessing the quality of bentonite fillers.

2

Charakterystyka drobnych frakcji ziarnowych z przeróbki granitów strzegomskich pod kątem ich zastosowania do produkcji płytek ceramicznych

Panna W., Wyszomirski P., Gajek M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2015

|

T. 31, z. 3

59--75

PL

W celu zagospodarowania drobnych, odpadowych frakcji granitowych (0–2 mm) powstających podczas produkcji kruszywa łamanego przeprowadzono badania ich przydatności jako surowca skaleniowego (topniki) dla celów przemysłu ceramicznego. Przedmiotem badań były próbki pochodzące z sześciu kopalń zlokalizowanych w masywie granitoidowym Strzegom-Sobótka (Dolny Śląsk). Charakterystykę surowcową przeprowadzono metodą mikroskopową i na podstawie badań chemicznych. Przydatność tych surowców do produkcji płytek ceramicznych określono opierając się na mikroskopii wysokotemperaturowej oraz spektrofotometrycznym pomiarze barwy próbek po wypaleniu w 1200°C. Na ich podstawie stwierdzono, że w szczególności drobna frakcja ziarnowa granitu z Chwałkowa może stanowić wartościowy surowiec skaleniowy do produkcji płytek gresowych. Charakteryzuje się ona m.in. zawartością alkaliów przekraczającą 7,5% oraz modułem alkaliczności (K2O : Na2O) mniejszym od 1, co w znaczącym stopniu wpływa na obniżenie temperatury topnienia i pojawienie się – w przeciwieństwie do surowca z przewagą skaleni potasowych nad plagioklazami – w niższej temperaturze odpowiedniej ilości fazy ciekłej. Surowiec ten może być – podobnie jak i inne drobne frakcje granitowe – wykorzystywany jako substytut tradycyjnych surowców skaleniowych m.in. do produkcji płytek gresowych o barwnym czerepie.

EN

Fine-grained fractions (0–2 mm), representing waste in the manufacture of crushed road aggregates of some granites, were tested as possible feldspar raw materials that could be utilized as a flux by the ceramics industry. Samples were collected in six quarries located within the Strzegom-Sobótka (Lower Silesia) granitoid massif. The industrial properties of the granite fines were established using the microscopic method and chemical analyses, while the tests of their suitability to produce ceramic tiles were carried out via hot stage microscopy and spectrophotometric color measurements of the tiles fired at 1200°C. The results indicate that it is the fine-grained waste of the Chwałków granite that maybe a valuable feldspar-bearing raw material to manufacture gres tiles. It is characterized by, among other indicators, the total alkali content exceeding 7.5% and the alkalinity modulus (K2O : Na2O) being below 1. These parameters significantly lower the melting temperature and even at such conditions result in the formation of sufficient volumes of a liquid phase, contrary to the mineral raw materials in which K-feldspars prevail over plagioclases. This waste material and other fine-grained fractions tested may, therefore, be a substitute for the traditional feldspar-bearing raw materials that are utilized in the manufacture of gres tiles with coloured bodies, among other usages.

3

Ocena przydatności wybranych surowców ilastych południowo-wschodniej Polski do produkcji kruszyw lekkich na podstawie mikroskopii wysokotemperaturowej

Panna W., Wyszomirski P., Gasek K., Dudek R., Łabuz A.

Cement Wapno Beton

|

2015

|

R. 20/82, nr 2

79--87

PL

W celu określenia przydatności niektórych surowców ilastych południowo-wschodniej Polski do produkcji kruszyw lekkich zbadano iłowce i iły, o dużej zawartości smektytu, pochodzące z Dylągówki, Harasiuk, Woli Rzędzińskiej i Łukowej. Do badań tych zastosowano mikroskop wysokotemperaturowy oraz wykorzystano numeryczną analizę obrazu, zaproponowaną przez autorów. Stwierdzono, że największy przyrost objętości w trakcie obróbki termicznej, wynoszący około 200%, wykazują iłowce, pochodzące z górnej i dolnej części złoża Dylągówka. Ustalono, że jest to przede wszystkim spowodowane dużym udziałem smektytu, a także hematytu. Oprócz tego surowce ilaste z Dylągówki osiągają duży interwał prażenia, około 150ºC, na co duży wpływ ma zwiększona zawartość opalu. Natomiast występowanie w surowcach ilastych skaleni znacznie zmniejsza ten interwał, prawdopodobnie ze względu na powstanie fazy ciekłej o niskiej lepkości w zakresie temperatur bliskich 1100ºC.

EN

The authors tested the suitability of some clay raw materials from southeastern Poland for the production of light-weight aggregate. The examined samples were the claystones and clays with high smectite contents from Dylągówka, Harasiuki, Wola Rzędzińska and Łukowa. Hot stage microscopy combined with the image processing analyses was an important part of the methods, including also X-ray diffraction and grain size analyses. The experimental results have shown that the highest volume increase, equal to ca 200%, reveal the claystone samples from the upper and lower parts of the Dylągówka deposit. Such a favourable volume increase was caused by high smectite content and additionally also of hematite. These samples have also a wide interval of thermal expansion (the I coefficients reach 150°C), being mainly an effect of higher opal content. However, the presence of feldspars in this raw materials considerably lowers the firing interval as it generates the formation of an undesired liquid phase with low viscosity, at the temperatures not exceeding 1100°C.

4

Charakterystyka surowcowa odpadu eksploatacyjnego z kopalni piaskowca w Wysoczanach (woj. podkarpackie)

Panna W., Wyszomirski P., Myszka R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2014

|

nr 88

183--194

PL

Badaniom zostały poddane cztery próbki łupka krośnieńskiego, pochodzącego z kopalni piaskowca krośnieńskiego w Wysoczanach (woj. podkarpackie). Dwie z nich stanowiły frakcję odpadową po kruszeniu surowca (z wkładkami łupków), natomiast kolejne pochodziły z przeławiceń łupków, towarzyszących pokładom piaskowca. Głównym kryterium doboru próbek była zawartość smektytu, którą wyznaczono spektrofotometryczną metodą sorpcji TETA Cu(II). W najbardziej zasobnej w ten minerał próbce wyniosła ona ponad 8%. Szczegółową charakterystykę surowcową tej próbki przeprowadzono przy użyciu takich metod jak: analiza rentgenograficzna, spektroskopia w podczerwieni, analiza termiczna oraz analiza chemiczna i granulometryczna. Badania fazowe wykazały, że kopalina zawiera około 30% minerałów ilastych. Są one reprezentowane przez minerały grupy smektytu i chlorytu oraz illit. Szczegółowe badania rentgenograficzne - przeprowadzone według procedury zaproponowanej przez Brindley'a i Browna (1980) - wykazały, że smektyty mają charakter wapniowo-magnezowy, zaś chloryty są reprezentowane przez odmianę pęczniejącą i niepęczniejącą. Minerałami nieilastymi są natomiast kwarc, kalcyt i dolomit. Wykonane wstępne badania wskazują na możliwość wykorzystania odpadów eksploatacyjnych z kopalni piaskowca w Wysoczanach jako materiału hydroizolacyjnego do uszczelniania lokalnych składowisk odpadów komunalnych.

EN

Investigations were carried out on four samples of the Krosno shale, collected in the Wysoczany quarry of the Krosno sandstones (Podkarpackie Voivodeship). Two of them represent a fraction discarded after crushing of the sandstone with insets of shales, two others were sampled directly from the shale insets in the sandstone. The major criterion of sample selection was the content of smectite, determined with the TETA Cu(II) sorption spectrophotometry. In the sample richest in smectite its content is above 8%. The list of methods used to characterize this sample in details includes X-ray analysis, infrared spectroscopy, thermal analysis, chemical analysis and grain size analysis. The phase methods indicate that the raw material contains about 30% of clay minerals, represented by the minerals of the smectite and chlorite groups and illite. Detailed X-ray studies conducted following the method of Brindley and Brown (1980) have revealed that the smectites represent the calcium-magnesium variety, while the chlorites belong to the swelling and non swelling varieties. The clay minerals are accompanied by quartz, calcite and dolomite. Preliminary investigations on utilization of the exploitation waste from the sandstone quarry in Wysoczany point to its suitability as a waterproofing material for sealing minor landfills of communal waste.

5

Charakterystyka surowcowa kopaliny ilasto-krzemionkowej ze złoża Dylągówka–Zapady (polskie Karpaty fliszowe)

Panna W., Wyszomirski P., Myszka R.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 2

85--102

PL

Badaniom zostały poddane trzy próbki z nieeksploatowanego dotąd złoża Dylągówka–Zapady. Charakterystyka surowcowa tych próbek, pochodzących z różnych głębokości złoża, polegała na określeniu ich składu fazowego (przy użyciu takich metod jak: analiza rentgenograficzna, spektroskopia w podczerwieni oraz analiza termiczna), składu chemicznego, ziarnowego oraz określenia właściwości sorpcyjnych. Badania te wykazały, że kopalina w przekroju pionowym złoża wykazuje zmienny skład chemiczny i mineralny, aczkolwiek generalnie jest zasobna w minerały grupy smektytu (montmorillonit). Zawartość tego minerału ilastego mieści się w przedziale 28–43%. Kolejną fazą mineralną, która ma istotny wpływ na właściwości technologiczne omawianej kopaliny jest opal. Obecność tej fazy krzemionkowej została potwierdzona analizą rentgenograficzną i termiczną. Stwierdzono, że w próbkach pobranych z różnych głębokości złoża występuje zarówno opal-A jak i opal-CT. Ponadto, w próbce pobranej z nadkładu złoża, stwierdzono także obecność innego minerału wykazującego właściwości sorpcyjne, tj. zeolitu (klinoptilolit). Z występowaniem w badanej kopalinie podwyższonej ilości smektytów, opalu i zeolitów, wiąże się jej wybitna drobnoziarnistość i dobre właściwości sorpcyjne, co predysponuje ją do wykorzystania jako sorbentu różnego rodzaju zanieczyszczeń.

EN

Examinations were carried out on three samples from the as yet unexploited Dylągówka–Zapady shale deposit. The samples represent various horizons of the deposit, from which the following characteristic features were determined: phase composition (using XRD analysis, infrared spectroscopy IS, and thermal analysis), chemical composition, grain-size distribution, and sorption properties. The results prove that the shales show vertical variability with respect to their chemical and mineral compositions, being generally rich in the minerals of the smectite group (montmorillonite). The content of this mineral ranges from 28 to 43%. The next mineral phase that significantly affects the technological properties of the prospective commodity is opal. This siliceous compound was identified with the XRD and DTA methods as two phases, i.e., opal-A and opal-CT. Additionally, in a sample collected from the overburden of the deposit, another mineral with sorption properties, i.e., clinoptilolite (group of zeolites), has been identified. The presence of higher amounts of smectite, opal, and zeolite results in the considerably fine grain size of the rocks as well as good sorption properties, being a potential sorbent of contaminants of various kinds.

6

Ocena zawartości smektytu w niektórych ceramicznych surowcach ilastych na podstawie spektrofotometrycznych badań sorpcyjnych

Panna W., Prosowicz G, Wyszomirski P.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 7

612--619

PL

Przedmiotem badań była ocena zawartości smektytu w wybranych iłach krakowieckich, stanowiących podstawowy surowiec przemysłu ceramiki budowlanej w południowo-wschodniej Polsce. Badania te przeprowadzono stosując głównie spektrofotometryczne metody sorpcyjne przy użyciu trietylenotetraaminy miedzi (II) (TETA Cu(II)) oraz błękitu metylenowego. Uzyskane wyniki różniły się względem siebie, a różnice w oznaczeniach dochodziły do 6%. Stwierdzono, że bardziej dokładną ocenę zawartości smektytu uzyskuje się przy zastosowaniu sorpcji jonowymiennej kompleksu miedzi. Badane iły charakteryzują się zmienną zawartością tego minerału mieszczącą się w przedziale 13 – 20%. W celu weryfikacji wyników oznaczeń wykonano również analizy: rentgenograficzną i składu ziarnowego. Podwyższona zawartość chlorytu w badanych próbkach i częściowa koincydencja jego najbardziej diagnostycznego, niskokątowego refleksu 14 Å z refleksem smektytu 12,5÷15 Å uniemożliwiła jednak jednoznaczne oszacowanie udziału tego drugiego minerału.

EN

The object of the study is the analysis of smectite content in selected Krakowiec clays that are basic materials for construction ceramics industry in south-eastern Poland. The studies were carried out mainly by means of sorption-spectrophotometric methods with copper (II) triethylenetetramine (TETA Cu(II)) and methylene blue. The results differed in respect to each other and differences of determination were as high as 6%. It was found that more accurate analysis of smectite content can be achieved using ion-exchange sorption of copper complex. Studied clays have variable content of smectite in the range of 13 – 20%. In order to verify determination results, X-ray and particle size distribution analysis were also performed. The increased chlorite content in studied samples and the partial coincidence of its most diagnostically useful low-angle reflection (14 Å) with the smectite reflection 12.5-15 Å have made it impossible to accurately estimate content of the latter.

7

Możliwości wykorzystania wybranych surowców smektytowych jako materiałów dla celów hydroizolacyjnych

Panna W., Wyszomirski P., Motyka J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2012

|

nr 83

131-145

PL

Surowce zasobne w smektyty - ze względu na drobne uziarnienie i właściwości barierowe - są chętnie stosowane w różnego rodzaju hydroizolacjach. Przedmiotem przeprowadzonych badan było określenie przydatności takich surowców jak bentonit ze słowackiego złoża "Kopernica III" oraz ił beidellitowy z KWB "Bełchatów" do budowy mineralnych barier izolacyjnych składowisk niebezpiecznych odpadów, a także wykorzystanie modyfikowanych odmian tych surowców w charakterze głównego składnika hybrydowych materiałów hydroizolacyjnych oraz mieszanek bentonitowo-gruntowych. Zawartość minerałów grupy smektytu - określona metodąsorpcji błękitu metylenowego - wyniosła 70% dla bentonitu z Kopernicy oraz 56% dla iłu beidellitowego z KWB Bełchatów. Wysoki udział smektytu w ile z Bełchatowa pozwala na traktowanie go jako wartościowego substytutu importowanej kopaliny z Kopernicy. W celu pełnej charakterystyki omawianych surowców wykonano - oprócz określenia zawartości smektytu - takie badania jak: pełna analiza chemiczna, rentgenograficzna analiza fazowa, analiza składu ziarnowego, oznaczenie edometrycznego wskaźnika pęcznienia i ciśnienia pęcznienia oraz dokonano pomiaru filtracji mieszanek bentonitowo-gruntowych za pomocąedometru cieczowego. Uzyskane wyniki badan wskazują, że analizowane surowce spełniają kryteria przydatności do budowy sztucznych barier izolacyjnych. Zdolność do wymiany kationów badanych surowców sprawia, że mogą być one stosowane również jako składniki hybrydowych materiałów hydroizolacyjnych oraz mieszanek gruntowo-bentonitowych.

EN

Mineral raw materials rich in smectites are often used - due to their fine grains and barrier properties - in different waterproofing applications. This study determined the suitability of bentonite from the Kopernica III deposit (Slovakia) and beidellite clay from the lignite mine in Bełchatów (Poland) for constructing mineral barriers in the landfills of hazardous waste sites and - after proper modification - as main components in hybrid waterproof materials and bentonite-soil blends. The contents of smectite-group minerals, determined through the methylene blue method, are 70% in the Slovakian bentonite and 56% in the Polish beidellite clay. Due to high content of smectites the Bełchatów clay could be a substitute for the bentonite imported from Kopernica. To obtain a full characterization of this two raw materials, the following investigations were performed in addition to specifying the content of smectites: chemical and XRD analyses, determination of particle size distribution, swelling index rate and swelling pressure, as well as measurements of the water permeability of bentonite-soil blends. The results indicate that the smectitie-rich clays from both Kopernica and Bełchatów meet the requirements as raw materials suitable for constructing artificial isolating barriers. Considering the exchange cation capabilities, both clays can also be used as components in hybrid waterproofing materials and bentonite-soil blends.