Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии, ИГЕМ РАН (Москва, Россия)
А. Б. Макеев, докт. геол.-минер. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, abmakeev@mail.ru
Институт геологии им. академика Н. П. Юшкина Коми научного центра УрО РАН (Сыктывкар, Россия)
В. П. Лютоев, канд. геол.-минер. наук, ведущий научный сотрудник, vlutoev@geo.komisc.ru
Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт» (Москва, Россия)
С. С. Старчиков, канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, sergey.s.starchikov@gmail.com
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова, ИМЕТ РАН (Москва, Россия)
Ю. В. Заблоцкая, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, yuliaz20212@gmail.com
Изучены шесть проб магнитных концентратов гигантского Пижемского собственно титанового псевдорутил–лейкоксен–кварцевого месторождения, Средний Тиман. Среди них: первичные концентраты (КРП12, КРП27, СРП12); проба СРП18 после солянокислотной обработки для растворения сидерита и пробы (СРП11, КРП05) товарных продуктов после автоклавного (~520K) выщелачивания кремнекислоты. Химический состав проб определен методом рентгенофлуоресцентного анализа, нормативный пересчет этих анализов дает предварительное представление об их минеральном составе. Методом мёссбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe изучен состав железосодержащих фаз. Установлено, что наряду с доминирующей фазой псевдорутила пробы содержат ильменит и сидерит. Дополнительно показано, что при температуре 27К псевдорутил переходит в магнитоупорядоченное состояние типа спинового стекла. Выявлено что в процессе модифицирования: (обработка HCl) и в автоклавном процессе обогащения происходит изменение фазового состава концентратов в сторону уменьшения ильменита и увеличения доли псевдорутила. Это позволяет охарактеризовать фазовый состав товарных продуктов.
Авторы искренне признательны сотрудникам ИГЕМ РАН И.А. Морозову, А.И. Якушеву за помощь в аналитических исследованиях.
Отбор проб магнитных концентратов и проведение рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализа выполнено в рамках государственного задания ИГЕМ РАН № 124022400144–6.
Удаление сидерита и обескремнивание кварц–титановых концентратов выполнено в рамках государственного задания ИМЕТ РАН.
Экспериментальные исследования методом мёссбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe выполнены в рамках государственного задания НИЦ «Курчатовский институт», анализ мёссбауэровских спектров выполнен в ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН в рамках темы НИР 1220440600009–2.
1. Макеев А. Б. Пижемское титановое месторождение новый объект ближайшего освоения в Арктической зоне России // Арктика: экология и экономика. 2021. № 4. С. 541–556.
2. Макеев А. Б., Скублов С. Г., Галанкина О. Л., Васильев Е. А., Красоткина А. О. Псевдорутил–лейкоксен–кварцевые руды Тимана – новый генетический вид титанового сырья: перспективы промышленного освоения. Георесурсы. 2023. № 3. С. 163–174.
3. Пат. РФ № 2779624, МПК C22B 34/12, C22B 3/06, C01G 23/047. Способ переработки кварц–лейкоксеновых концентратов с получением искусственного пористого рутила, синтетического игольчатого волластонита и прокаленного кварцевого песка. Садыхов Г. Б., Анисонян К. Г., Заблоцкая Ю. В., Олюнина Т. В., Копьев Д. Ю., Балмаев Б. Г., Макеев А. Б. Заявл.: 23.11.2021, опубл.: 12.09.2022 Бюл. № 26.
4. Лютоев В. П., Макеев А. Б. Оценка качества магнитных концентратов титановых руд Пижемского месторождения с позиции технологической минералогии // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2019. № 3. С. 31–42.
5. Naumov P. G., Lyubutin I. S., Frolov K. V., Demikhov E. I. A closed–cycle cryostat for optical and Mössbauer spectroscopy in the temperature range 4.2–300 K // Instruments and Experimental Techniques. 2010. Vol. 53. pp. 770–776.
6. Starchikov S. S., Funtov K. O., Zayakhanov V. A., Frolov K. V., Klenov M. G., Bondarenko I. Y., Lyubutin I. S. Modernized liquid helium–free closed–cycle cryostat for Mössbauer research // Instruments and Experimental Techniques. 2023. Vol. 66. pp. 497–507.
7. Matsnev M. E., Rusakov V. S. Spectr Relax: An application for Mössbauer spectra modeling and fitting // AIP Conference Proceedings. 2012. Vol. 1489. pp. 178–185.
8. Grey I. E., Reid A. F. The structure of pseudorutile and its role in natural alternation of ilmenite // American Mineralogist. 1975. Vol. 60. pp. 898–906.
9. Saensunon B., Stewart G. A., Pax R. A combined 57Fe–Mössbauer and X–ray diffraction study of the ilmenite reduction process in a commercial rotary kiln // International Journal of Mineral Processing. 2008. Vol. 86. pp. 26–32.
10. Vandenberghe R. E., De Grave E. Application of Mössbauer spectroscopy in earth sciences. // Yoshida Y., Langouche G. (eds.). Mössbauer Spectroscopy. Tutorial Book. – Springer–Verlag Berlin Heidelberg, 2013. – pp. 91–186.
11. Wort M. J., Jones M. J. X–ray diffraction and magnetic studies of altered ilmenite and seudorutile // Mineralogical Magazine. 1980. Vol. 43. pp. 659–663.
12. Van Alboom A., De Grave E. Temperature dependences of the hyperfine parameters of Fe2+ in FeTiO3 as determined by 57Fe–Mössbauer spectroscopy // American Mineralogist. 2016. Vol. 101. pp. 735–743.
13. Ok H. N. Relaxation effects in antiferromagnetic ferrous carbonate // Physical Review. 1969. Vol. 185. pp. 472–476.
14. Guo W. Q., Malus S., Ryan D. H., Altounian Z. Crystal structure and cation distributions in the FeTi2O5 – Fe2TiO5 solid solution series // Journal of Physics: Condensed Matter. 1999. Vol. 11. pp. 6337–6346.
15. Li W., Kuc A., Walther C. F. J., Heine T. Detailed atomistic investigation of Fe–doped rutile phases // Journal of Physical Chemistry A. 2015. Vol. 119. 5742-8.
16. Sandin T., Schroeer D., Spencer C. D. Mossbauer effect for 57Fe and 57Co in TiO2 (rutile) // Physical Review B. 1976. Vol. 13. pp. 4784–4789.
17. Balcells Ll., Frontera C., Sandiumenge F., Roig A., Martínez B., Kouam J., Monty C. Absence of ferromagnetism in Fe–doped TiO2 nanoparticles // Applied Physics Letters. 2006. Vol. 89. 122501.
18. Grey I. E., Watts J. A., Bayliss P. Mineralogical nomenclature: pseudorutile revalidated and neotipe given // Mineralogical Magazine. 1994. Vol. 58. pp. 597–600.