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Mineralogy and Cation Exchange Properties of Libby Vermiculite Separates as Affected by Particle-Size Reduction

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

A. S. Baweja ,
L. P. Wilding  and
E. O. McLean
A. S. Baweja
Affiliation:
Department of Agronomy, Ohio State University and Ohio Agricultural Research and Development Center, Columbus, Ohio 43210, U.S.A.
L. P. Wilding
Affiliation:
Department of Agronomy, Ohio State University and Ohio Agricultural Research and Development Center, Columbus, Ohio 43210, U.S.A.
E. O. McLean
Affiliation:
Department of Agronomy, Ohio State University and Ohio Agricultural Research and Development Center, Columbus, Ohio 43210, U.S.A.
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Abstract

A vermiculite (Libby, Montana) sample obtained from the Zonolite company contained mostly coarse-grained separates with only 8–7 per cent clay. The 2–50 μm fraction was used for particle-size reduction studies by wet and dry grinding, and size-fractionated into < 2, 2–5, 5–20 and 20–50 μ sizes. About 18 per cent of the sample was attrited to clay after 64 hr of wet grinding, but as much as 59 per cent of the sample was attrited to clay after only 10 min of dry grinding. There was no evidence of damage to the crystal structure of derived clays or silts except for the 20–50 μm fraction from dry grinding.

The observed CEC values of all the fractions decreased as grinding progressed, except for the 2–5 μm fraction from wet grinding where the CEC increased. The decrease in CEC was attributed to an accumulation of biotite, either as a discrete mineral and/or a mixed-layer assemblage of biotite and vermiculite attrited to the clay fraction. In contrast, the fraction showing an increase in CEC was due to an increased concentration of higher charge-density (CEC) vermiculite. Biotite-free CEC data for vermiculite suggested that, in general, the coarser vermiculite separates had a higher CEC than the finer ones.

The susceptibility of minerals in the Libby vermiculite to cleavage by grinding was: vermiculite > hydrobiotite > biotite.

Résumé

Résumé

On a reçu de la Zonolite Company un échantillon de vermiculite (Libby, Montana) qui contenait principalement un matériau de granulométrie grossière avec seulement 8, 7 pour cent d’argile. La fraction 2–50 μm a été utilisée pour étudier la réduction de la taille des particules par broyage humide et sec; elle a été séparée en fractions < 2, 2–5, 5–20 et 20–50 μm. Environ 18 pour cent de l’échantillon a été réduit par broyage humide jusqu’à la dimension argile, en 64 hr; par contre, 10 min ont suffi, en broyage sec, pour amener 59 pour cent de l’échantillon à la dimension argile. Il n’y a pas eu de preuve de détérioration de la structure cristalline des argiles ou des limons obtenus, excepté pour la fraction 20–50 μm provenant du broyage sec.

Les valeurs de la CEC de toutes les fractions ont diminué lors du broyage, sauf pour la fraction 2—5 μm provenant du broyage humide où la CEC a augmenté. La diminution de la CEC a été attribuée à une accumulation de biotite, comme minéral individualisé et/ou comme assemblage interstratifié de biotite et de vermiculite réduit à la dimension argile. Inversement, l’apparition d’une fraction où la CEC a augmenté est due à la concentration de vermiculite à densité de charge (CEC) plus élevée. Les valeurs de la CEC de la vermiculite sans biotite suggèrent qu’en général les grains de vermiculite grossière ont une CEC plus élevée que les grains plus fins.

Les susceptibilités au clivage lors du broyage des minéraux de la vermiculite de Libby se classent dans l’ordre suivant: vermiculite > hydrobiotite > biotite.

Kurzreferat

Kurzreferat

Eine Vermiculitpr’obe (Libby, Montana), die von der Zonolit Company erhalten wurde, enthielt vorwiegend grobkörnige Anteile mit nur 8, 7 Prozent Ton. Zu Untersuchungen über die Teilchengrößenverminderung durch feuchtes und trockenes Mahlen, wurde die 2–50 μm-Fraktion herangezogen und in die Korngrößenfraktion en < 2, 2–5, 5–20, 20–50 μm unterteilt.

Nach 24 Stunden feuchten Mahlens waren etwa 18 prozent der Probe zu Ton zerkleinert, während nach nur 10 min Trocken-mahlung 59 Prozent der Probe zu Ton umgewandelt worden war. Außer bei der Fraktion 20–50 μm bei trockenem Mahlen ergaben sich keine Hinweise auf eine Zerstörung der Kristallstruktur bei den erhaltenen Tonen oder Schluffen.

Die beobachteten Austauschkapazitätswerte aller Fraktionen nahmen mit fortschreitendem Mahlen ab, außer bei der 2–5 μm-Fraktion, die durch feuchtes Mahlen erhalten wurden. Hier stieg die Austauschkapazität an. Die Abnahme der Austauschkapazität wurde auf eine Anreicherung von Biotit zurückgeführt, der entweder als gesondertes Mineral und/oder als Wechsellagerung von Biotit und Vermiculit zu Ton zerkleinert wurde. Im Gegensatz hierzu war die Fraktion, die einen Anstieg der Austauschkapazität zeigte, das Produkt einer Konzentrationszunahme von Vermiculit hoher Ladungsdichte (Austauschkapazität) Austauschkapazitätswerte biotitfrier Vermiculite lassen vermuten, daß im allgemeinen gröbere Vermiculitfraktionen eine höhere Austauschkapazität als die feineren aufweisen.

Die Empfindlichkeit der im Libby-Vermiculit enthaltenen Minerale gegen eine durch Mahlen ausgelöste Aufspaltung war folgendermaßen abgestuft: Vermiculit > Hydrobiotit > Biotit.

Резюме

Резюме

Образец вермикулита (Либби), полученный от фирмы Зонолит содержал большей частью отдельные осаждения и только 8,7% глины. Фракция размером 2–50 /им использовалась для изучения редукции размера частиц путем мокрого и сухого размалываний; частицы фракционировали до <2, 2–5, 5–20 и 20–50 μм. После 64 часового мокрого размалывания только примерно 18% образца истерлось в глину, но после десяти минутного сухого размалывания такое большое количество как 59%. В полученных глинах или осадках не было замечено никакого повреждения структуры, исключая фракции 20–50 /μм после сухого размалывания.

Обратили внимание на то, что во время размалывания величины СЕС всех фракций понизились и только величина СЕС фракции 2–5 /μувеличилась от мокрого размалывания. Уменьшение СЕС отнесли к скоплению биотита в виде разобщенного минерала и/или в виде смешанных слоев биотита/вермикулита притертых к фракциям глины. В то время как повышение СЕС во фракции отнесли к повышению концентрации вермикулита более высокого заряда. Данные о СЕС для вермикулита свободного от биотита наводят на мысль, что в общем СЕС грубозернистого вермикулита выше, чем мелкозернистого.

Способность минералов в вермикулите Либби раскалываться при размалывании следующая:вермикулит > гидробиотит > биотит.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 22 , Issue 3 , June 1974 , pp. 253 - 262
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1974

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Footnotes

*

OARDC J. Article No. 85–73.

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