Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Природные алюмофосфаты и алюмосиликаты являются сырьем многоцелевого использования. Широкая изменчивость их состава и свойств дает возможность проследить генети-тический ряд от аморфных коллоидных образований алюмо-нелезо-фосфатного состава через твердые гели к кристаллическим сульфатам .и фосфатам. Поскольку структура аморфных образований, как правило, неизвестна, для ее расшифровки необходимо изучение физико-химических свойств данных природных соединений, однозначно связанных со структурой. Изучение взаимосвязи структуры, состава и свойств аморфных и природных алюмофосфатов и алюмосиликатов имеет важное значение для выяснения процессов природного минералообра-зования.
Многие из изученных автором алюмофосфатов являются кристаллогидратами (варисцит, вавеллит) и широко используются в производстве минеральных удобрений, сорбентов, катализаторов, пигментов, люминофоров. Некоторые разновидности алюмосиликатов, например, пренит, при определенных условиях могут использоваться и в ювелирной промышленности.
Для практического использования природных алюмофосфатов и алюмосиликатов необходимо решить такие фундаментальные задачи, как установление структуры аморфных образований элюмо-железо-фос-фатного состава и роли воды и ионов переходных металлов в физико-химических свойствах изученных соединений. В этой связи особое значение приобретает использование таких физических методов как ЭПР, ЯМР, ЯГР, ЖС для анализа структурных, спектральных и других физико-химических свойств указанных соединений под действием внешних факторов (термообработка, облучение, легирование). Такое комплексное исследование этих сложных соединений является надежной основой для выяснения физической природы, наблюдаемых закономерностей и для целенаправленной разработки механизма управления их свойствами. Эти вопросы тесно связаны с развитием геотехнологических методов извлечения полезных ископаемых, созданием новых перспективных материалов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: установление особенностей строения и роли воды в характере структурных превращений в природных кристаллических алюмофосфатах и алюмосиликатах и аморфных гелях алюмо-железо-
сульфато-фосфатного состава; изучение радиационно-стимулированных явлений в прените и рассмотрение на основе полученных результатов некоторых аспектов практического использования изученных соединений.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Выполнено систематическое исследование спектров ЭПР, ЯМР, ЯГР большого числа образцов, представляющих собой генетический ряд от природных гелей алюмо-железо-фосфатного состава до кристаллических алюмофосфатов и алюмосиликатов. Впервые изучены структурные превращения в гелях_, при их термообработке и определены температурные интервалы, при.которых они происходят, на основании полученных данных предсказано их возможное практическое применение. Предложена модель строения гелей алюмо-фосфатного состава, в рамках которой возможно описание их свойств в процессе эволюции в кристаллические сульфаты и фосфаты. Установлена ведущая роль кислых групп в структурных превращениях аморфных и кристаллических алюмофосфа-.тов, выяснены механизмы возникновения кислых групп.
Впервые исследованы механизмы возникновения природной и радиационной окраски пренита. Выявлена роль воды в изменении координации хромоформных ионов, разработаны способы облагораживания бесцветных разновидностей пренита, найдены необходимые характеристики, позволяющие предсказать эффективность применения способов облагораживания бесцветных разновидностей минералов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Полученные результаты являются основой для моделирования процессов природного минералообрвзова-ния, разработки технологии использования природных гелей. Результаты исследования аморфных и кристаллических алюмофосфатов были использованы при изучении минерального состава фосфатов из месторождения Развильного с целью вещественно-генетической типизации руд и оценки их практического значения.
Изучение влияния воды и переходных ионов железа на окраску пренита позволило разработать два способа облагораживания бесцветных разновидностей пренита (Авт. свид. III7344), а также способ определения качества пренита, используемого в ювелирной промышленности (Авт. свид. I5I753G). Изделия с вставками из облагороженного пренита были представлены на международных выставках в ФРГ, ГДР, а также на выставке ВДНХ СССР:
"Изобретатель и рационализатор 1Э88" и отмечены серебряной медалью.
-
Результаты изучения структурно-функциональной роли воды в природных кристаллических алюмофосфатах и алюмосиликатах и аморфных гелях алюмо-железо-фосфатного состава.
-
Схемы замещения алюминия ванадием в вавеллите. Интерпретация структурных превращений в гелях в процессе термообработки.
-
Модель строения природного геля.
-
Закономерности изменения резонансных спектров -(ЭПР, ЯМР, оптических, Мессбаузра) пренитов в вироком интервале концентраций ионов железа (?ег+, ?е-'+) и групп Сл в процессе термообработки и облучения быстрыми нейтронами, электронами и 7~лУчами-Интерпретация наблюдаемых спектров и об'яснение многообразия цветовой гаммы пренитов в рамках предложенной в работе модели окраски.
-
Выяснение взаимосвязи между структурными, спектральными характеристиками и наличием в них ОН-групп. Выяснение рещающей роли слабосвязанной воды при облагораживании пренита, механизма образования природной и радиационной окраски.
-
Практические рекомендации по облагораживанию бесцветных разновидностей пренита и увеличению выхода ювелирного сырья.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: I) Международном минералогическом совещании "Физика минералов и рудная микроскопия". София, 1982; 2) I Всесоюзном совещании "Геммология - I". Москва-Черноголовка, 1985; 3) I Всесоюзном семинаре "Конденсированное некристаллическое состояние вещества земной коры". Сыктывкар, 1989; 4) II -Всесоюзном совещании "Геммология - I". Москва-Черноголовка, 1989; 5) I Международной конференции по применению Мессбауэровской спектроскопии. Будапешт, 1989; 6) VII Международной конференции по сверхтонким взаимодействиям. Прага, 1989; 7) I Уральском совещании по кристаллографии. Сыктывкар, 1990; 8) Международном минералогическом совещании "Физика минералов". Пекин, 1990.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 17 работ.Основное содержание диссертации изложено в 7 статьях, 2 преігоинтах.и 5 тезисах докладов, 3 изобретениях, список которых приведен з кон-
це автореферата.
СТРУКТУРА И ОБ'ЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав к заключения; изложена на 143 стр.машинописного текста, включая 47 рисунков, 26 таблиц и список литературы, содержащий 122 наименования.
