Атомный состав, микроструктура и электромагнитные свойства микропорошка шунгита

  • Владимир Юрьевич Бузько Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-6335-0230
  • Сергей Николаевич Иванин Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-9352-5970
  • Иван Юрьевич Шуткин Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-9705-7801
  • Александр Иванович Горячко Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-6480-353X
  • Сергей Алексеевич Удодов Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-4023-9588
  • Александр Витальевич Озолин Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-0173-1716
Ключевые слова: шунгит, элементный состав, микроструктура, электромагнитные характеристики, строительные материалы

Аннотация

Целью работы являлось исследование микроструктурных, элементных и электромагнитных свойств образцов микропорошка, изготовленного из природного минерала шунгита. Обнаружено, что в исследованных образцах минерала шунгита по данным рентгеноспектрального микроанализа содержание углерода на уровне от 44 до 54 масс. %, а содержание железа не превышает 3.9 масс. %. В изготовленном микропорошке шунгита содержание железа возрастает до уровня 6.1 масс. %.
       Предположительно железо в микропорошке шунгита существует в виде ферримагнитных наночастиц магнетита и пирита, образующихся при перемоле частиц шунгита в шаровых мельницах со стальным корпусом и размольной гарнитурой. Изготовленный микропорошок шунгита показал также наличие слабых ферримагнитных свойств по данным выполненных измерений магнитной проницаемости путем векторного анализа импеданса электрических цепей.
      Микропорошок шунгита, изготовленный из шунгитового минерала, по своим электромагнитным характеристикам является эффективным радиопоглощающим наполнителем для строительных материалов для частот диапазонов сотовой связи.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Владимир Юрьевич Бузько, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

к. х. н., директор НОЦ «Центр перспективных технологий и наноматериалов», Кубанский государственный технологический университет (Краснодар, Российская Федерация).

Сергей Николаевич Иванин, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

к. х. н., м. н. с.,
«Центр перспективных технологий и наноматериалов» Кубанский государственный технологический университет (Краснодар, Российская Федерация).

Иван Юрьевич Шуткин, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

аспирант кафедры наземного транспорта и механики, Кубанский государственный технологический университет. (Краснодар, Российская Федерация).

Александр Иванович Горячко, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

м. н. с., «Центр
перспективных технологий и наноматериалов»,
Кубанский государственный технологический
университет (Краснодар, Российская Федерация).

Сергей Алексеевич Удодов, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

к. т. н., заведующий
кафедрой производства строительных конструкций и строительной механики, Кубанский государственный технологический университет (Краснодар, Российская Федерация).

Александр Витальевич Озолин, Кубанский государственный технологический университет, ул. Московская, 2, Краснодар 350072, Российская Федерация

м. н. с., «Центр
перспективных технологий и наноматериалов»,
Кубанский государственный технологический
университет (Краснодар, Российская Федерация).

Литература

Zavertkin A. S., Shchiptsov V. V. Technology for obtaining refractory and molding materials based on shungite rocks. Scientific foundations of chemistry and technology for processing complex raw materials and synthesizing functional materials based on it*. 2008; 2. Available at: https://helion-ltd.ru/shungite-rocksstudy/(In Russ.)

Zavertkin A. S., Tyaganova V. I., Tupolev A. G. Application of chemicals and technological materials in pretreatment of shungite rock. In: Problems in the rational use of natural and technogenic raw materials from the Barents region in the construction and technical material technology. Proceedings of Second International Conference 12–16 September, 2005. p. 71–73. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ/problem_region_ispol/problem_region_ispol.pdf

Sadovnichy R. V., Rozhkova N. N., Gorbunova E. V., Chertov A. N. The Maksovskaya reserve (the Zazhoginskoye deposit) schungite rock photometric sorting possibilities study. Obogashchenie Rud. 2016;1: 10–15. (In Russ., abstract in Eng.). https://doi.org/10.17580/or.2016.01.02

Reznikov V. A., Polekhovskii Yu. S. Amorphous shungite carbon: A natural medium for the formation of fullerenes. Technical Physics Letters. 2000;26: 689–693. https://doi.org/10.1134/1.1307814

Golubev Y. A., Antonets I. V., Shcheglov V. I. Static and dynamic conductivity of nanostructured carbonaceous shungite geomaterials. Materials Chemistry and Physics. 2019;226: 195–203. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.01.033

Antonets I. V., Golubev Y. A., Shcheglov V. I.,Sun S. Electromagnetic shielding effectiveness of lightweight and flexible ultrathin shungite plates. Current Applied Physics. 2021;29: 97–106. https://doi.org/10.1016/j.cap.2021.06.008

Golubev Е. V., Antonets I. V. Influence of mineralogical and petrographic features on microwave radiation reflection from shungite rocks in the range of 26–39 GHz. Vestnik IG Komi SC UB RAS. 2017;5: 43–48. (In Russ., abstract in Eng.). https://doi.org/10.19110/2221-1381-2017-5-43-48

Fujita T., Aoki T., Ponou,J., Dodbiba G., He C., Wang K., Ning S., Chen H., Wei Y. Removal of impurities from shungite via a combination of physical and chemical treatments. Minerals. 2021;11(3): 245. https://doi.org/10.3390/min11030245

Anufrieva S. I., Ozhogina Е. G. Characteristics of the mineralogical and analytical study of natural types of hungite rocks. In: The Significance of Technological Mineralogy Research in Solving the Problems of Integrated Development of Mineral Raw Materials. Petrazavodsk: KarRC RAS. 2007. p. 135–145. (In Russ.). Available at: http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ2008/mineralogia_135-145.pdf

Rafienko V. A. On the mechanism of leaching of sulfides from shungite rocks*. Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2007;9: 38–48. (In Russ.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9596187

Rafienko V. A., Yushin T. I. Development of technology for the processing of shungite rocks with the production of high quality dispersed shungite concentrates*. Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2013;10: 102–110. (In Russ.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20434286

Emelyanov S., Kuzmenko A., Rodionov V., Dobromyslov M. Mechanisms of microwave absorption in carbon compounds from shungite. Journal of Nanoand Electronic Physics. 2013;5(4): 40233. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44952915

Lyn’kov L. M., Borbot’ko T. V., Krishtopova E. A. Radio-absorbing properties of nickel-containing schungite powder. Technical Physics Letters. 2009;35: 410–411. https://doi.org/10.1134/S1063785009050071

Pukhir G. A., Makhmud M. Sh., Nasonova N. V., Lynkov L. M. Protective properties of screens of electromagnetic radiation of a microwave range on the basis of the combined, dielectric and magnetic powder components. Doklady BGUIR. 2011;6(60): 94–97. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://libeldoc.bsuir.by/bitstream/123456789/2005/1/Pukhir_Zashchitnyye.PDF

Lynkov L. M., Makhmud M. Sh., Krishtopova E. A. Screens of electromagnetic radiation based on powdered shungite. Vestnik of Polotsk State University. Part C. Fundamental Sciences. 2012;4: 103–108. (InRuss., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23480159

Krishtopova E. A., Makhmud M. Sh., Lynkov L. M. Electromagnetic absorbers based on blends of powdered fillers. Doklady BGUIR. 2012;1(63): 17–21. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29778573

Mukhametrahimov R. Kh., Shafigullin R. I., Kupriyanov V. N. Development of radioprotective shungite-ontaining gypsum-fiber facing sheets. News of the KSUAE. 2017;3(41): 224–231. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30040186

Galautdinov A., Mukhametrakhimov R., Kupriyanov V. Gypsum-fiber radioprotective facing materials. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021; 372–381. https://doi.org/10.1007/978-3-030-80103-8_40

Abdimuratov Zh. S., Manbetova Zh. D., Imankul M. N., Chezhimbayeva K. S., Davronbekov D. A. Absorbers of electromagnetic radiation based on shungite species. Series of Geology and Technical Sciences. 2021; 445(1):6–12.https://doi.org/10.32014/2021.2518-170x.1

Mosin O. V, Ignatov I. Application of natural fullerene containing mineral shungite in construction industry and building technologies. Nanobuild. 2012; 6: 81–93. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18268370

Podolsky V. P., Volkov V. V., Kukina O. B., Andreev A. V. Substantiation of the possibility of using shungite as an effective radio-absorbing material. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022;1(65): 69–75. (In Russ., abstract in Eng.). https://doi.org/10.36622/VSTU.2022.65.1.006

Lukutsova N. P., Pykin A. A., Karpikov E. G. Peculiarities of structure formation of cement stone with carbon-silica nanodispersed additive*. Stroitel’nye Materialy (Construction Materials). 2011;9: 66–67. (In Russ.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17247606

Belousova E. S., Makhmud M. M., Lynkov L. M., Nasonova N. V. Radio shielding properties of concretes based on shungite nanomaterials. Nanobuild. 2013;5(2): 56–67. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: http://www.nanobuild.ru/en_EN/journal/Nanobuild-2-2013/56-67.pdf

Egerton R. F. Physical principles of electron microscopy. Springer Science+Business Media, Inc.; 2005. 211 p.

Reed S. J. B. Electron microprobe analysis and scanning electron microscopy in geology. New York: Published in the United States of America by Cambridge University Press; 2005 216 p.

Vlasov A. I., Elsukov K. A., Kosolapov I. A. Electron microscopy: textbook.* Moscow: Publishing House of MSTU im. N. E. Bauman; 2011. 168 p. (In Russ.)

Igarashi S., Kawamura M., Watanabe A. Analysis of cement pastes and mortars by a combination of backscatter-based SEM image analysis and calculations based on the Powers model. Cement and Concrete Composites. 2004;26(8): 977–985. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.031

Hu C., Ma H. Statistical analysis of backscattered electron image of hydrated cement paste. Advances in Cement Research. 2016;28(7): 469–474. https://doi.org/10.1680/jadcr.16.00002

Mashuri X., Lestari W., Triwikantoro X., Darminto X. Preparation and microwave absorbing properties in the X-band of natural ferrites from iron sands by high energy milling. Materials Research Express. 2018; 5(1):014003.https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa68b4

Guan B., Ding D., Wang L., Wu J., Xiong R. The electromagnetic wave absorbing properties of cement-based composites using natural magnetite powders as absorber. Materials Research Express. 2017;4(5): 056103. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa7025

Wu X., Xie X., Cao Y. Self-magnetization of pyrite and its application in flotation. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016;26(12): 3238–3244. https://doi.org/10.1016/s1003-6326(16)64456-4

Waters K. E., Rowson N. A., Greenwood R. W., Williams A. J. The effect of heat treatment on the magnetic properties of pyrite. Minerals Engineering. 2008;21(9): 679-682. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.01.008

Yuping D., Hongtao G. Microwave absorbing materials. Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.; 2017. 387 p.

Liu L, Duan Y, Guo J. Influence of particle size on the electromagnetic and microwave absorption properties of FeSi/paraffin composites. Physica B. 2011;406(11): 2261–2265. https://doi.org/10.1016/j.physb.2011.03.045

Dosoudil R., Ušák E., Olah V. Computer controlled system for complex permeability measurement in the frequency range of 5 Hz – 1 GHz. Journal of Electrical Engineering. 2006;57(8/S): 105–109.

Dosoudil R., Ušák E., Olah V. Automated measurement of complex permeability and permittivity at high frequencies. Journal of Electrical Engineering. 2010;61(7/S): 111–114.

Dosoudil R. Determination of permeability from impedance measurement using vector network analyzer. Journal of Electrical Engineering. 2012;63(7s): 97–101.

Buz’ko V., Shamray I., Goryachko A., Udodov S., Abashin A. Electromagnetic characteristics of biosilicа from rice husk. E3S Web of Conferences. 2021;263: 01013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126301013

Buzko V. Yu., Udodov S. A., Litvinov A. E., Ivanin S. N., Goryachko A. I., Charikov G. Yu. Properties of radio-absorbing composites concrete-micropowders of the brass. Scientific works of the Kuban State Technological University. 2021;5: 25–33. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=47874005

Lisovskiy D. N., Mahmud М. S., Vlasova G. A., Pulko T. A. Absorbents of electromagnetic radiation based on the

fire-proof paints with powder-like filler. Doklady BGUIR. 2012;4: 89–93. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=29425911

Belousova E. S., Lynkou L. M., Senyut V. T., Krishtopova E. A. Influence of heat treatment in vacuum on shungite shielding properties. Doklady BGUIR. 2014;8: 31–35. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=29674388

Опубликован
2023-03-09
Как цитировать
Бузько, В. Ю., Иванин, С. Н., Шуткин, И. Ю., Горячко, А. И., Удодов, С. А., & Озолин, А. В. (2023). Атомный состав, микроструктура и электромагнитные свойства микропорошка шунгита. Конденсированные среды и межфазные границы, 25(1), 3-13. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/10970
Раздел
Оригинальные статьи