АннотацияОб авторахСписок литературы
Целью настоящего исследования являлась разработка алгоритма расчета основных кристаллохимических характеристик и их изменения, сопровождающие процесс трансформации кристаллической структуры минеральных веществ. В качестве пилотного объекта был выбран минерал сапонит, который в процессе механического измельчения изменяет свою трехслойную кристаллическую структуру, преобразуясь в двухслойную, характерную для минерала серпентина. Показан возможный алгоритм расчета основных физико-химических показателей кристаллической структуры минералов сапонита и серпентина: плотности заполнения элементарных ячеек, прочности химических связей, показателя структурной плотности кристаллической решетки (γ). Так, увеличение параметра структурной плотности практически в два раза (γsap=0,323; γserp=0,635) свидетельствует о протекании процесса структурной трансформации сапонит→серпентин. В качестве дополнительного критерия направленности данного процесса рассчитаны величины плотности размещения атомов (P) в кристаллической решетке: Psap=0,13 и Pserp=0,22. Определение количества разорванных связей ka(t) в процессе трансформации сапонита в серпентин и сопоставление с соотношением 2hsl/D0 (D0 – диаметр частицы) позволили реализовать кинетическое описание данного процесса и определить максимальную толщину приповерхностного (активированного) слоя (hsl), равную 20 мкм.
М.А. ФРОЛОВА1, канд. хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Е.В. КОРОЛЕВ2, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.М. АЙЗЕНШТАДТ1, д-р хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.А. ГАРАМОВ1, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Е.В. КОРОЛЕВ2, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.М. АЙЗЕНШТАДТ1, д-р хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.А. ГАРАМОВ1, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
1 Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17)
2 Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4)
1. Болдырев В.В. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий: Монография / Отв. ред. Е.Г. Аввакумов. Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН. 2009. С. 342. EDN: QKCEZH
2. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Хмара Н.О., Буковцова А.И., Денисова Ю.В. Вспученный перлитовый песок как эффективная добавка к вяжущему // Строительные материалы. 2022. № 6. С. 61–66. EDN: WIXFQY.
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-803-6-61-66
3. Глезер А.М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходство, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. Т. 46. № 5. С. 57–63. https://www.chem.msu.ru/rus/jvho/2002-5/57.pdf
4. Фролова М.А., Королев Е.В. Энергетическая модель активации поверхности минеральных компонентов строительных композиционных материалов // Строительные материалы. 2025. № 1–2. С. 72–78.
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-832-1-2-72-78
5. Любомирский Н.В., Бахтин А.С., Бахтина Т.А., Николаенко В.В., Биленко Г.Р. Металлургические отходы как сырьевой резерв для достижения углеродной нейтральности стройиндустрии. Ч. 1. Способность металлургических отходов связывать СО2 // Строительные материалы. 2023. № 11. С. 80–94. EDN: FKYXHV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-819-11-80-94
6. Айзенштадт А.М., Королев Е.В., Малыгина М.А., Дроздюк Т.А., Фролов М.А. Структурная модификация высокодисперсных порошков вскрышных пород сапонитсодержащей бентонитовой глины // Физика и химия обработки материалов. 2023. № 1. С. 56–63. EDN: BGBWRA. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2023-1-56-63
7. Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Данилов В.Е., Дроздюк Т.А., Малыгина М.А. Модификацион-ные превращения сапонитсодержащего материала при механическом помоле // Строительные материалы. 2023. № 7. С. 54–59. EDN: QWPMZV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-815-7-54-59
8. Айзенштадт А.М., Строкова В.В., Нелюбова В.В., Малыгина М.А., Фролова М.А. Физико-химические трансформации сапонитсодержащего материала при его активации измельчением // Физика и химия обработки материалов. 2024. № 1. С. 53–64. EDN: LSOZOU. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2024-1-53-64
9. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Государ-ственное издательство геологической литературы, 1951. 543 с.
10. Фекличев В.Г. Диагностические константы минералов: Справочник. М.: Недра, 1989. 228 с.
11. Akai J. T-T-T diagram of serpentine and saponite, and estimation of metamorphic heating degree of Antarctic carbonaceous chondrites. Sixteenth Symposium on Antarctic Meteorites. Proceedings of the NIPR Symposium. No. 5. June 5–7, 1991. National Institute of Polar Research, Tokyo. Published by the National Institute of Polar Research. 1992. 120 p.
12. Булах А.Г., Золотарев А.А., Кривовичев В.Г. Структура, изоморфизм, формулы, классификация минералов. Спб.: Изд-во Санкт-Петербург-ского государственного университета. 2014. 132 с. EDN: WETOTV
13. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нано-пористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
14. Giese R.F., van Oss C.J. Colloid and surface properties of clays and related minerals. Ed. A.T. Hubbart. Boca Raton: CRC Press. 2002. 354 p. https://doi.org/10.1201/9780203910658
15. Очур-оол А.П., Мандырыкчы Х.Б., Зырянова В.Н. Кристаллическая структура минералов группы серпентина (хризотил-асбест) // Вестник Тувинского
государственного университета. № 3. Технические и физико-математические науки. 2021. № 4 (86). С. 14–22. EDN: OVQHTJ. https://doi.org/10.24411/2221-0458-2021-86-14-22
16. Панасьян Л.Л., Посухова Т.В., Черепецкая Е.Б., Цзини Чжан. Минералогические, петрофизические и акустические характеристики серпентинов – индикаторы палеодинамических условий их образования (на примере зоны Главного Уральского разлома) // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 12. С. 1828–1840. EDN: TEAOWP
17. Лисковая Л.В., Ковальчук О.Е. Структурные особенности серпентина из кимберлитов Якутии // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия. 1997. С. 73–74.
18. Лютоев В.П., Макеев А.Б., Симакова Ю.С., Терехов Е.Н. Серпентиниты зоны меланжа на севере массива Рай-Из, вмещающие ювелирный гранат (андрадит-демантоид) // Вестник геонаук. 2024. № 7 (355). С. 24–31. EDN: MKHPWW. https://doi.org/10.19110/geov.2024.7.3
19. Зуев В.В., Поцелуев Л.Н., Гончаров Ю.Д. Кристаллоэнергетика как основа оценки магнезиальных свойств твердотельных материалов (включая магнезиальные цементы). CПб.: ООО «АЛЬФАПОЛ», 2006. 119 с.
20. Kai Gond, Kengran Yand, Claire E. White. Density functional modeling of the binding energies between aluminosilicate oligomers and different metal cations. Sec. Structural Materials. 2023. Vol. 10.
https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1089216
21. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность / Пер. с англ. под ред. В.Д. Степина, Р.А. Лидина. М.: Химия, 1987. 696 с.
22. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нанопористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
23. Богданов О.С., Зуев В.В. О кристаллохимической оценке магнитных, электрических и гравитационных свойств минералов // Обогащение руд. 1991. № 6. С. 12–16.
24. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное изд.: В 4 т. / Под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1979. 341 с.
25. Корепанов М.А. Поверхностное натяжение жидкого оксида алюминия. // Химическая физика и мезо-скопия. 2013. Т. 15. № 1. С. 83–90. EDN: PYTNKN
26. Воронков М.Г., Южелевский Ю.А., Милешкевич В.П. Силоксановая связь и ее влияние на строение и физические свойства кремнийорганических соединений // Успехи химии. 1975. Т. 44. Вып. 4. С. 715–793.
27. Aakash Gupta, Debasis Jana. Modified born-lande equation to calculate lattice energy in a theoretical approach. Theoretical and Computational Chemistry. 2021. Version 1. https://doi.org/10.33774/chemrxiv-2021-z2n68
2. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Хмара Н.О., Буковцова А.И., Денисова Ю.В. Вспученный перлитовый песок как эффективная добавка к вяжущему // Строительные материалы. 2022. № 6. С. 61–66. EDN: WIXFQY.
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-803-6-61-66
3. Глезер А.М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходство, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. Т. 46. № 5. С. 57–63. https://www.chem.msu.ru/rus/jvho/2002-5/57.pdf
4. Фролова М.А., Королев Е.В. Энергетическая модель активации поверхности минеральных компонентов строительных композиционных материалов // Строительные материалы. 2025. № 1–2. С. 72–78.
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-832-1-2-72-78
5. Любомирский Н.В., Бахтин А.С., Бахтина Т.А., Николаенко В.В., Биленко Г.Р. Металлургические отходы как сырьевой резерв для достижения углеродной нейтральности стройиндустрии. Ч. 1. Способность металлургических отходов связывать СО2 // Строительные материалы. 2023. № 11. С. 80–94. EDN: FKYXHV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-819-11-80-94
6. Айзенштадт А.М., Королев Е.В., Малыгина М.А., Дроздюк Т.А., Фролов М.А. Структурная модификация высокодисперсных порошков вскрышных пород сапонитсодержащей бентонитовой глины // Физика и химия обработки материалов. 2023. № 1. С. 56–63. EDN: BGBWRA. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2023-1-56-63
7. Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Данилов В.Е., Дроздюк Т.А., Малыгина М.А. Модификацион-ные превращения сапонитсодержащего материала при механическом помоле // Строительные материалы. 2023. № 7. С. 54–59. EDN: QWPMZV. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-815-7-54-59
8. Айзенштадт А.М., Строкова В.В., Нелюбова В.В., Малыгина М.А., Фролова М.А. Физико-химические трансформации сапонитсодержащего материала при его активации измельчением // Физика и химия обработки материалов. 2024. № 1. С. 53–64. EDN: LSOZOU. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2024-1-53-64
9. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Государ-ственное издательство геологической литературы, 1951. 543 с.
10. Фекличев В.Г. Диагностические константы минералов: Справочник. М.: Недра, 1989. 228 с.
11. Akai J. T-T-T diagram of serpentine and saponite, and estimation of metamorphic heating degree of Antarctic carbonaceous chondrites. Sixteenth Symposium on Antarctic Meteorites. Proceedings of the NIPR Symposium. No. 5. June 5–7, 1991. National Institute of Polar Research, Tokyo. Published by the National Institute of Polar Research. 1992. 120 p.
12. Булах А.Г., Золотарев А.А., Кривовичев В.Г. Структура, изоморфизм, формулы, классификация минералов. Спб.: Изд-во Санкт-Петербург-ского государственного университета. 2014. 132 с. EDN: WETOTV
13. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нано-пористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
14. Giese R.F., van Oss C.J. Colloid and surface properties of clays and related minerals. Ed. A.T. Hubbart. Boca Raton: CRC Press. 2002. 354 p. https://doi.org/10.1201/9780203910658
15. Очур-оол А.П., Мандырыкчы Х.Б., Зырянова В.Н. Кристаллическая структура минералов группы серпентина (хризотил-асбест) // Вестник Тувинского
государственного университета. № 3. Технические и физико-математические науки. 2021. № 4 (86). С. 14–22. EDN: OVQHTJ. https://doi.org/10.24411/2221-0458-2021-86-14-22
16. Панасьян Л.Л., Посухова Т.В., Черепецкая Е.Б., Цзини Чжан. Минералогические, петрофизические и акустические характеристики серпентинов – индикаторы палеодинамических условий их образования (на примере зоны Главного Уральского разлома) // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 12. С. 1828–1840. EDN: TEAOWP
17. Лисковая Л.В., Ковальчук О.Е. Структурные особенности серпентина из кимберлитов Якутии // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия. 1997. С. 73–74.
18. Лютоев В.П., Макеев А.Б., Симакова Ю.С., Терехов Е.Н. Серпентиниты зоны меланжа на севере массива Рай-Из, вмещающие ювелирный гранат (андрадит-демантоид) // Вестник геонаук. 2024. № 7 (355). С. 24–31. EDN: MKHPWW. https://doi.org/10.19110/geov.2024.7.3
19. Зуев В.В., Поцелуев Л.Н., Гончаров Ю.Д. Кристаллоэнергетика как основа оценки магнезиальных свойств твердотельных материалов (включая магнезиальные цементы). CПб.: ООО «АЛЬФАПОЛ», 2006. 119 с.
20. Kai Gond, Kengran Yand, Claire E. White. Density functional modeling of the binding energies between aluminosilicate oligomers and different metal cations. Sec. Structural Materials. 2023. Vol. 10.
https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1089216
21. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность / Пер. с англ. под ред. В.Д. Степина, Р.А. Лидина. М.: Химия, 1987. 696 с.
22. Чибисов А.Н., Чибисова М.А. Влияние примесных атомов на атомную и электронную структуру нанопористых силикатов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2012. № 3 (26). С. 41–48. EDN: PEVIGZ
23. Богданов О.С., Зуев В.В. О кристаллохимической оценке магнитных, электрических и гравитационных свойств минералов // Обогащение руд. 1991. № 6. С. 12–16.
24. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное изд.: В 4 т. / Под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1979. 341 с.
25. Корепанов М.А. Поверхностное натяжение жидкого оксида алюминия. // Химическая физика и мезо-скопия. 2013. Т. 15. № 1. С. 83–90. EDN: PYTNKN
26. Воронков М.Г., Южелевский Ю.А., Милешкевич В.П. Силоксановая связь и ее влияние на строение и физические свойства кремнийорганических соединений // Успехи химии. 1975. Т. 44. Вып. 4. С. 715–793.
27. Aakash Gupta, Debasis Jana. Modified born-lande equation to calculate lattice energy in a theoretical approach. Theoretical and Computational Chemistry. 2021. Version 1. https://doi.org/10.33774/chemrxiv-2021-z2n68
Для цитирования: Фролова М.А., Королев Е.В., Айзенштадт А.М., Гарамов Г.А. Кристаллохимическая характеристика сапонита и серпентина: возможный критерий направленности процесса модификации // Строительные материалы. 2025. № 5. С. 52–59. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-835-5-52-59