Αξιολόγηση κοιτάσματων αργίλου στο Abu Zenima ως προοπτική πηγή πρώτης ύλης για βιομηχανία κεραμικών: Τηλεπισκόπηση και Χαρακτηρισμός

Από RemoteSensing Wiki

Πρότυπος τίτλος: The Lifelog Monitoring System for Honeybees: RFID and Camera Recordings in an Observation Hive

Τίτλος άρθρου: Αξιολόγηση κοιτάσματων αργίλου στο Abu Zenima ως προοπτική πηγή πρώτης ύλης για βιομηχανία κεραμικών: Τηλεπισκόπηση και Χαρακτηρισμός

Συγγραφείς: Aman Lonare1 , Basant Maheshwari2 , Pennan Chinnasamy1*

Ημερομηνία έκδοσης: 13/05/2023

Περιοδικό έκδοσης: Scientific Reports

Link: https://www.nature.com/articles/s41598-022-26484-5

Αντικείμενο εφορμογής: μελέτη και αξιολόγηση καταλληλότητας κοιτασμάτων αργύλου της περιοχής

Στόχος εφαρμογής: δυνατότητα χρήσης κοιτασμάτων αργύλου ως πρώτη ύλη για την βιομηχανική παραγωγή της περιοχής

Keywords: κοιτάσματα αργίλου σε βιομηχανικές εφαρμογές, τηλεσκοπικές τεχνικές, δειγματοληψία, μορφολογική ανάλυση

Περιεχόμενα:

➢Εισαγωγή

➢Μεθοδολογία

➢Επιτόπια και εργαστηριακή έρευνα

➢Πειραματικός σχεδιασμός

➢Μορφολογική ανάλυση

➢Συμπεράσματα

➢Επόμενο βήμα

Εικόνα_1: Παρουσιάζει (α) για τη διάκριση σχηματισμού που φέρει Καολινίτη, έγχρωμο σύνθετο RGB με λόγο B8/B4, B4/B2 και B11/B12, ιζηματογενή (κιτρινοπράσινα, βιολετί), υπογεία πετρώματα (σκούρο μπλε χρώμα) (β) για την εστίαση στην καλύτερη εμφάνιση του δείκτης ορυκτού καολινίτη βασισμένο στην αναλογία ζώνης (B4/B8)*(3+4)/11, Matulla (κόκκινο), άλλες αργιλώδεις γεωλογικές μονάδες (κίτρινο) και (γ) για τις εμφανίσεις ορυκτού Καολινίτη, έγχρωμο σύνθετο RGB των PC1, PC2 και PC3 υποδεικνύει, ορυκτός άργιλος (κίτρινο))

Εικόνα_2: Δείχνει τη μορφολογική ανάλυση του δείγματος αργίλου που μελετήθηκε: (α–γ) μικρογραφίες SEM, (δ–στ) TEM εικόνες σε διαφορετικές μεγεθύνσεις και (ζ) φάσματα EDX.

Εικόνα_3: Απεικονίζει: (α) Διάγραμμα τριών συστατικών που δείχνει τις χρωματικές διαφορές φρεντ τούβλου (afer (Piltz (1964)56), (β) τριμερές διάγραμμα της CIA (μετά από Nesbitt and Young (1982, 1984) 63,64), (γ) Τυπική ταξινόμηση των μελέτησε τα ιζήματα αργίλου ακολουθώντας τη σχέση μεταξύ των συστατικών άμμου, λάσπης και αργίλου και τους ελέγχους τους πορώδες και διαπερατότητα (afer Shepard (1954)70)

Πίνακας_1: Όρια συνεκτικότητας (%) και κατανομή μεγέθους σωματιδίων των δειγμάτων αργίλου που μελετήθηκαν.)

Εισαγωγή

Η συνεχής εξερεύνηση για νέα πιθανά αποθέματα κεραμικών-πρώτης ύλης χρειάζεται ώστε να ισοσταθμιστεί η αυξημένη ζήτηση για τις κεραμικές βιομηχανίες. Σε αυτή τη μελέτη, γίνεται αξιολόγηση καταλληλότητας δυνητικών εφαρμογών για άργιλο από την Άνω Κρητιδική περίοδο (Σαντωνική περίοδος, 86.000 χρόνια πριν). Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης χρησιμοποιήθηκαν για τη χαρτογράφηση του σχηματισμού που φέρει καολινίτη καθώς και για τον προσδιορισμό των πρόσθετων εμφανίσεων αποθεμάτων αργίλου στην περιοχή μελέτης που είναι η περιοχή Te Abu Zenima, μια από τις σημαντικότερες τοποθεσίες της Αιγύπτου για τους ιζηματογενείς πόρους καολινίτη.

Μεθοδολογία

Πρώτον, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση των αποθεμάτων καολίνη στην περιοχή μελέτης για τους τοπικούς σχηματισμούς που φέρουν καολινίτη. Πολυφασματικά δεδομένα τηλεπισκόπησης (Sentinel-2A MSI) χρησιμοποιήθηκαν για τη χαρτογράφηση του σχηματισμού που φέρει καολινίτη με ραδιομετρική ανάλυση 12 bit. Έχει 13 διαφορετικές φασματικές ζώνες που καλύπτει τη φασματική περιοχή μήκους κύματος υπερύθρου ορατού και μικρού κύματος. Η διακύμανση στη χωρική ανάλυση για αυτές τις φασματικές ζώνες οδήγησαν στη χρήση αυτών των δεδομένων σε διάφορες εφαρμογές (Πίνακας 1). Το σύνολο δεδομένων Sentinel-2A MSI L1C υποβλήθηκαν σε προεπεξεργασία χρησιμοποιώντας μεθόδους ραδιομετρικής και γεωμετρικής διόρθωσης καθώς και τη μέθοδο της ατμοσφαιρικής διόρθωσης.

Επιτόπια και εργαστηριακή έρευνα

Στο πλαίσιο αυτό, ξεκίνησε η δειγματοληψία και προετοιμασία πρώτης ύλης αργίλου: δέκα αντιπροσωπευτικά αργιλώδη υλικά που ανήκουν στο σχηματισμό ‘Matulla’ δειγματολήφθηκαν και εξετάστηκαν ως προς τα ορυκτολογικά, γεωχημικά, μορφολογικά, φυσικά, θερμικά, και χαρακτηριστικά πλαστικότητας. Εξετάστηκαν οι ορυκτολογικές και χημικές συνθέσεις των αρχικών υλικών αργίλου. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες του πηλού μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας SEM–EDX και TEM.

Πειραματικός σχεδιασμός

Επιπλέον, ο πειραματικός σχεδιασμός αναλαμβάνει ως εξής:

➢να εντοπίσει τα κύρια χαρακτηριστικά των συλλεγόμενων δειγμάτων αργίλου ως προς φυσικές, χημικές, θερμικές, φάσεις και μικροδομικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF), της περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), της ικανότητας ανταλλαγής κατιόντων (CEC), της ανάλυση υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FT-IR), του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM), του ηλεκτρονικού μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM), του φασματόμετρου διασποράς ενέργειας Χ-ray (EDX), των μετρήσειων προσρόφησης/εκρόφησης αζώτου και θερμικής βαρυμετρικής (TG) και της διαφορική θερμικής ανάλυσης (DTA).

➢να διερευνήσει επίσης την ανάλυση μεγέθους κόκκου χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές μεθόδους. Η πλαστικότητα, οι καμπύλες Bigot και η κοκκομετρική μελέτη εφαρμόστηκαν επακριβώς για να αποκτήσουμε μια εικόνα για το καταλληλότητα των εξεταζόμενων δειγμάτων αργίλου για την κατασκευή κεραμικών προϊόντων·

➢να παρουσιάστεί η τοπική σημασία της παρούσας μελέτης

Μορφολογική ανάλυση

Στο πλαίσιο της συζήτησης για το γεωλογικό περιβάλλον και τις λιθολογικές μονάδες της περιοχής Abu Zenima, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις SEM, TEM και EDX στο δείγμα πηλού που μελετήθηκε για να λάβουμε γνώση τη μορφολογία της επιφάνειας, την εσωτερική δομή και τη σύνθεση. Τα αποτελέσματα του EDX και η ορυκτολογική ανάλυση (XRD) αποκάλυψε ότι ο καολινίτης και ο χαλαζίας ήταν τα κυρίαρχα συστατικά των μελετηθέντων δειγμάτων αργίλου. Επιβεβαιώθηκε ότι κατά τη χημική ανάλυση των ακατέργαστων σκονών αργίλου, τα Al2O3 και SiO2 ήταν τα πιο άφθονα οξείδια σε όλα τα δείγματα.

Συμπεράσματα

H περιοχή που ερευνήθηκε θεωρείται με πολλές προοπτικές λόγω της παρουσίας κοιτασμάτων αργίλου σε μεγάλες ποσότητες με προέλευση από την Άνω Κρητιδική Εποχή. Η μελέτη αυτή περιλαμβάνει λεπτομερή μελέτη των κοιτασμάτων αργίλου (πηλός πλούσιος σε καολινίτη) που ανήκουν στον σχηματισμό Matulla στην περιοχή Abu Zenima χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης για τη μετέπειτα ορυκτολογική και γεωχημική ανάλυση. Οι τεχνικές επεξεργασίας τηλεπισκόπησης στα δεδομένα του Sentinel-2A MSI επιτρέπουν καλύτερη ακρίβεια στην ταξινόμηση των σχηματισμών του καολινίτη και τη λιθολογική αναγνώριση σε τοπική κλίμακα.

Από τεχνολογική άποψη, τα δείγματα που μελετήθηκαν είναι σε μεγάλο βαθμό κατάλληλα για διάφορα κεραμικά προϊόντα. Το κοίτασμα αργίλου με υψηλές τιμές είναι ευνοϊκό να χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στην παραγωγή κεραμικών πλακιδίων. Επιπλέον, τα αργιλώδη υλικά έδειξαν μέτρια πλαστικότητα γι’ αυτό θεωρήθηκαν κατάλληλα κυρίως για λευκά λιθόκτιστα κεραμικά. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν επίσης την ακαταλληλότητα αυτών των αργίλων στην κατασκευή κόκκινων κεραμικών λόγω της μέσης ποσότητας Fe2O3. Σύμφωνα με τις παραπάνω προδιαγραφές, τα δείγματα που μελετήθηκαν είναι κατάλληλα για κεραμίδια στέγης και τούβλινης τοιχοποιίας, εκτός από τα δείγματα AZ01 και AZ05, τα οποία είναι κατάλληλα για κοίλα προϊόντα.

Επόμενο βήμα

Η ύπαρξη υψηλών αποθεμάτων καολινίτη στην περιοχή μελέτης με λογική ποιότητα και ποσότητα έχει τοπική σημασία γιατί πέρα από την εγγύτητα και την εύκολη προσβασιμότητά τους στο βιομηχανικό χώρο θα βοηθούσε σημαντικά στη μείωση του κόστους κατασκευής και την κάλυψη ενός υψηλού ποσοστού κατανάλωσης. Οι κεραμοποιοί στις περιοχές που ερευνήθηκαν αναμένεται να φέρουν μακροπρόθεσμα σταθερούς παραγωγούς στη βιομηχανία για να κερδίσουν το πλεονέκτημα των πρώτων υλών χαμηλού κόστους, της εργασίας και της κατασκευής εργοστασίων. Κατά συνέπεια, αυτή η μελέτη μπορεί να καλύψει με επιτυχία τις ελάχιστες μελέτες των κοιτασμάτων αργίλου της περιοχής της Μέσης Ανατολής για να βοηθήσει την τοπική οικονομία προσελκύοντας τις καταναλωτικές βιομηχανίες.

1 Geology Department, Faculty of Science, Suez University, P.O. Box 43518, El Salam City, Suez Governorate, Egypt.

2 Faculty of Geography and Geology, Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, Gronostajowa 3a, 30‑387 Kraków, Poland. 3 Geology Department, Faculty of Science, Zagazig University, Zagazig City 44519, Sharkia Governorate, Egypt