Анотація до роботи:

Косоруков П.О. Вплив бентонітів на структуроутворення алюмосилікатних та карбонатно-залізооксидних дисперсних систем – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія. – Інститут біоколоїдної хімії
ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено дослідженню впливу особливостей структурної будови бентонітів (смектитів) і карбонатів на колоїдно-хімічні властивості та структуроутворення алюмосилікатних і залізооксидних дисперсних систем.

Вивчено мінеральний склад бентонітів, розраховано структурні формули алюмосилікатів. Встановлено, що бентоніти нових родовищ України представлені діоктаедричними смектитами: Al-Fe-бейделітом (Ільницьке) та Al-Fe-монтморилонітами (Томашпільске, Непоротовське, Варварівське). Досліджено вплив іонного обміну, термічної та кислотної обробки на їх колоїдно-хімічні властивості. Встановлена прямо пропорційна залежність ступеня руйнування смектитів при кислотній обробці від катіонного складу октаедричного шару мінералів.

Розвинені уявлення щодо ролі ультрадисперсних частинок смектитів і карбонатів на структуроутворення водних алюмосилікатних і карбонатно-залізооксидних дисперсій. Встановлено переважне утворення феритів магнію через блокування ультрадисперсними смектитами частинок карбонату кальцію з одночасною взаємодією ультрадисперсного гідроксокарбонату магнію з поверхнею гематитів і феритів. Результати досліджень можуть бути узагальнені та використані для цілеспрямованого регулювання властивостей алюмосилікатів і обґрунтування оптимального складу водних композицій залізооксидних шламів із домішками ультрадисперсних смектитів і карбонатів кальцію у процесах одержання високоякісних бурових і кольматуючих розчинів.

1. Комплексними методами дослідження бентонітових порід восьми родовищ України показано, що їх ультрадисперсні складові – смектити і карбонати – впливають на структурну стійкість алюмосилікатних та карбонатно-залізооксидних дисперсій, зокрема, за інших рівних умов, бейделіти в 2-3 рази ефективніші за монтморилоніти, а карбонати в 4-5 разів збільшують ефективну в'язкість дисперсій у присутності бейделіту та NaCl.

2. Показано, що високий негативний заряд тетраедричного шару бейделітів, обумовлений Si⁴⁺– Al³⁺ та Al³⁺– Fe³⁺, Mg²⁺ ізоморфними заміщеннями структури мінералу, сприяє їх інтенсивному диспергуванню до ультрадисперсних частинок, що визначає високий структуроутворюючий вплив бейделіту в складних алюмосилікатних та карбонатно-залізооксидних дисперсіях.

3. Встановлено, що бентонітові породи Ільницького та Горбського родовищ містять діоктаедричні Al-Fe-бейделіти, а Томашпільського, Непоротівського, Варварівського, Пижевського, Дашуковського та Григорівського родовищ – діоктаедричні Al-Fe-монтморилоніти.

4. Розвинено уявлення щодо ролі ультрадисперсних частинок (10 – 100 нм) філосилікатів і карбонатів у структурній організації силікатних і залізооксидних композицій. Встановлено, що ільницький бейделіт і, особливо, його Na-форма, по дисперсності (наявності ультрадисперсних частинок), здатності до набухання, структуроутворення і седиментаційної стійкості водних дисперсій, перевершує монтморилоніти вивчених родовищ.

5. Методом кислотного вилучення іонів Fe, Mg і Al зі структури смектитів з подальшими хімічними, адсорбційними, термографічними і рентгенофазовими дослідженнями встановлено прямо пропорційну залежність ступеня руйнування смектитів від катіонної складової октаедричних шарів структури, що може бути використане для діагностики кристалохімічних особливостей мінералів.

6. Встановлено, що в алюмосилікатних та карбонатно-залізооксидних дисперсіях у присутності NaCl спостерігається хімічне блокування частинок CaCO₃ частинками ультрадисперсних смектитів і взаємодія ультрадисперсного гідроксокарбонату магнію з поверхнею гематитових і феритових частинок.

7. На підставі результатів фізико-хімічних досліджень дисперсних мінералів і карбонатно-залізооксидних систем на їх основі розроблені рекомендації щодо оптимізації процесів отримання бурових розчинів, кольматуючих складів і регуляторів процесів структуроутворення в залізооксидних шламах.

Публікації автора:

1. Косоруков П.А., Косоруков А.А., Надел Л.Г., Перцов Н.В. Состав, кристаллохимия бентонитовых глин Ильницкого и Горбского месторождений // Доповіді НАН України. – 2003. – № 10. – С. 154–159. (Проведення експерименту, розрахунки структурних формул, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

2. Косоруков П.А., Косоруков А.А., Надел Л.Г., Перцов Н.В. Кристаллохимия и химический состав бентонитовых глин Непоротовского месторождения // Доповіді НАН України. – 2003. – № 11. – С. 137–141. (Проведення експерименту, розрахунки структурних формул, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

3. Марцин И.И., Косоруков П.А., Надел Л.Г., Украинец И.И., Михайлик В.А., Шпак Л.Л. Минеральный состав и свойства бентонита Томашпольского месторождения // Укр. хим. журн. – 2006. – Т.72, № 4. – С.91–95. (Участь у проведенні експериментальної роботи, розрахунки структурних формул, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

4. Марцин И.И., Косоруков П.А., Надел Л.Г., Соловьева Е.А., Михайлик В.А., Пластинина М.А. Минеральный состав и свойства бентонита Варваровского месторождения // Укр. хим. журн. – 2006. – Т.72, № 5. – С. 36–41. (Участь у проведенні експериментальної роботи, розрахунки структурних формул, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

5. Косоруков П.А., Ковзун И.Г., Косоруков А.А, Надел Л.Г. Коллоидно-химические свойства дисперсий григорьевского бентонита // Тезисы доклада Международной конференции-школы „Коллоидные системы, свойства, материалы, применение” (28 августа – 2 сентября, 2006). – Одесса, 2006. – С.46. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів, написання тез).

6. Косоруков П.А., Паховчишин С.В., Надел Л.Г., Прокопенко В.А. Структурно-механические свойства водных дисперсий варваровского бентонита // Вісник Одеського національного університету. – 2004. – Т.9, вип. 6–7, Хімія. – С. 46–51. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів та написанні статті).

7. Косоруков П.А., Перцов Н.В., Надел Л.Г., Паховчишин С.В., Пташко Т.С. Коллоидно-химические свойства дисперсий ильницкого бентонита // Тезисы доклада ХIII Ежегодной международной научной школы «Вибротехнология – 2003 Обработка дисперсных материалов и сред». – Одесса, НПО «ВОТУМ» – 2003. – вып. 13. – С. 81–82. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів та написанні тез).

8. Косоруков П.О., Паховчишин С.В., Надєл Л.Г., Перцов М.В. Дослідження колоїдно-хімічних властивостей iльницького бентоніту як основи композиційних систем бурових розчинів // Тези доповіді III Міжнародної науково-технічної конференції «Композиційні матеріали» (9-11 червня 2004 р.). – Київ, «Політехніка». – 2004. – С. 34. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів та написанні тез).

9. Косоруков П., Надєл Л., Прокопенко В. Вивчення мінерального складу бентоніта нового родовища України – Томашпільского // Тези доповіді Х Наукової конференції „Львівські хімічні читання – 2005” (25-27 травня, 2005 р.). – Львів, ЛНУ МОН, Україна – 2005. – С. Ф48. (Експериментальні дослідження, участь в обговоренні результатів та написанні тез).

10. Косоруков П.А., Винярский Р.В., Надел Л.Г. Бентонитовые глины новых месторождений Украины: применение в качестве основы композитных смесей для бурения скважин // Тезисы доклада Международной конференции-школы „Коллоидные системы, свойства, материалы, применение” (28 августа – 2 сентября, 2006). – Одесса, 2006. – С. 68. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів, написання тез).

11. Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Проценко И.Т., Косоруков П.А., Буданкова С.Н. Влияние химико-минералогического и дисперсного состава железосодержащих металлургических шламов на их физико-химические свойства // Тезисы доклада Международной конференции-школы „Коллоидные системы, свойства, материалы, применение” (28 августа – 2 сентября, 2006). – Одесса, 2006. – С. 68. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів, написання тез).

12. Kosorukov P.A. Increase in dispersity of nanosized systems of ilnisa beidellite by chemical modification // Materials of the meeting International Meeting „Clusters and nanostructured materials (CNM’2006)” (9-12 october, 2006). – Uzhgorod, Uzhgorod National University, Ukraine. – 2006. – P. 184–185. (Проведення експериментальної роботи, участь в обговоренні результатів, написання тез).