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