Цеолиты

Министерство  сельского хозяйства

     Федеральное агентство по рыболовству

     Камчатский  Государственный Технический Университет 

     кафедра «Экологии и безопасности жизнедеятельности» 

     Направление «Экология и природопользование» 
 
 
 

     Контрольная работа

     тема: 
 

     Цеолиты 
 
 

проверила:            выполнила:

доцент  каф            студентка гр

                                                     

                                            
 
 
 
 
 
 
 

     г. Петропавловск-Камчатский, 2008

Цеолиты — гидратированные алюмосиликаты  щелочных элементов. Цеолиты бывают природные и искусственные, обладают селективными, адсорбционными и ионообменными свойствами, находят применение во многих областях хозяйства — в промышленности, сельском хозяйстве и экологии.

Как минеральный  вид цеолиты известны уже более 200 лет. Длительное время они рассматривались в качестве редких минералов, не образующих промышленных скоплений и не имеющие практического применения.

Однако  уже скоро стало ясно, что цеолиты  являются ценнейшими в промышленности минералами, обладающие открытой каркасно-полостной  структурой типа [(Si, Al)O4], имеющей отрицательный заряд. Последний компенсируется нейтрализующими, положительно заряженными катионами (Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Са), содержащихся в цеолите. Природный цеолит является достаточно эффективным более дешевым заменителем искусственного и некоторых естественных минеральных соединений типа мела, каолина, диатомита. В многотоннажных технологических процессах, где применение синтетических цеолитов не выгодно, большое значение приобретает использование этих природных материалов в связи с охраной окружающей среды и их дешевизны. 

     ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО

     ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ КАМЧАТКИ 

     Природный цеолит, как минеральный сорбент, благодаря своим уникальным молекулярно-ситовым, ионообменным, адсорбционным, каталитическим свойствам, как никакое другое полезное ископаемое имеет необычайно широкую сферу возможного применения.

     По  результатам многочисленных исследований, данным мировой и отечественной  практики, природный цеолит с большим  эффектом может использоваться в самых различных направлениях промышленности, сельского хозяйства, экологии. Его справедливо называют «наиболее интеллектуальным минералом» и «минералом XXI века».

     Мировой практикой в настоящее время  и особенно в будущем отводится  важнейшая роль использованию природного цеолита для охраны окружающей среды от различных видов загрязнений, связанных с технической деятельностью человека, для которого этот минерал станет надежным помощником в решении сложных экологических проблем.

     Природный цеолит – это горная порода (чаще – измененный вулканический туф преимущественно кислого состава), в которой основным минералом, определяющим уникальные свойства природного высокоселективного сорбента, является минерал группы цеолитов. Как правило, этим минералом в большинстве известных месторождений является клиноптилолит, наиболее благоприятный и распространенный промышленный минеральный вид цеолита.

     На  Камчатке разведано одно крупное  месторождение природного цеолита  – Ягоднинское месторождение  цеолитизированных туфов существенно клиноптилолитовой минеральной специализации.

     Месторождение имеет благоприятное географо-экономическое  положение (в 60 км от г. Петропавловска-Камчатского), на основном протяжении связано с  ним автотрассой.

     Месторождение характеризуется крупными запасами (разведанные – 19,7 млн т, прогнозные – 40 млн т), благоприятными горнотехническими условиями эксплуатации.

     По  генетическим условиям формирования месторождение  относится к гидротермально-метасоматическому  типу месторождений. Месторождение  сформировано в кальдерных условиях в результате преобразования кислого вулканического стекла пеплово-пемзовых туфов под воздействием пропитывающих низкотемпературных щелочных гидротермальных растворов в условиях закрытой системы.

     Полезное  ископаемое характеризуется высоким качеством сырья как природного минерального сорбента. По содержанию цеолитовых минералов (60–100 %, среднее – 75 %) относится к богатым рудам. Намечаемый к отработке верхний мощный горизонт цеолитовых руд с запасами 4 млн т характеризуется весьма высокой чистотой руд (80–100 %), что позволяет отнести их к лучшим мировым образцам цеолитового сырья.

     По  технологической классификации  данный цеолит по группе адсорбционного сырья относится к I качественной группе: цеолитам высококачественным, относительно узкопористым, кислотоустойчивым.

     Природный цеолит месторождения является высокоселективным  сорбентом относительно редких и  тяжелых металлов и весьма перспективен для использования в ионообменных технологиях.

     По  заключению институтов (ИГЕМ РАН, ГЕОХИ  РАН, ЦНИИгеолнеруд), проводивших лабораторно-технологические испытания в 2001–2002 гг., природный цеолит Ягоднинского месторождения превосходит по основным качественным показателям аналогичное сырье известных месторождений бывшего СССР, а по ряду отдельных свойств является уникальным.

     Особенностями природного цеолита Ягоднинского месторождения, наряду с наиболее высокой чистотой руд, выделяющими его среди других известных месторождений, являются наиболее высокая катионообменная  емкость и уникально высокая  механическая прочность для такого типа пород. Эти свойства имеют большое практическое значение для обеспечения весьма высокого качества конечного продукта.

     По  катионообменной способности (1,76 мг-экв./г) природный цеолит этого месторождения  относится к одной из наиболее высококачественных разновидностей цеолитового сырья не только для России, но и для мировой практики.

     Цеолиты Ягоднинского месторождения в связи  с высокой чистотой руд, благоприятными физико-механическими и адсорбционно-структурными свойствами весьма перспективны для производства на их основе синтетических цеолитов с высоким качеством молекулярных сит. Последнее позволит значительно расширить сферу применения природного цеолита.

     Природный цеолит характеризуется высоким  качеством как адсорбент, ионит, молекулярное сито, удовлетворяет по всем показателям и техническим требованиям к цеолитовому сырью, может широко использоваться в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в деле охраны окружающей среды.

     Маркетинговыми  исследованиями установлена перспективность  внутреннего и внешнего рынка  для поставок данного цеолита. В  связи с высоким качеством  конкурентоспособность камчатского  цеолита ожидается достаточно высокой.

     По  ожидаемому объему потребления (20 тыс. т/год) местный рынок перспективен для рентабельной добычи полезного ископаемого.

     Для местного рынка наиболее перспективной  отраслью потребления цеолитов (не менее 15 тыс. т/год) является сельское хозяйство, где он эффективно может применяться  как мелиорант, пролонгатор минеральных удобрений, основа органо-минеральных удобрений, тепличный грунт, кормовая добавка для животных и птицы, дезодорант животноводческих и птицеводческих помещений, для лучшего сохранения картофеля и овощей в зимний период.

     В качестве потенциальных потребителей цеолитовой продукции рассматриваются: ОАО «Камчатцемент» – производство активной добавки для цемента; строительные организации – производство пластифицирующего наполнителя бетонов, растворов; ОАО «Камчатгазпром» – применение для осушки и очистки газа; минобороны (Камчатская военная флотилия) – для очистки сбросовых технологических вод и жидких радиоактивных отходов, консервации радиоактивных отходов, дезактивации зараженных участков и др.; Мутновская ГеоТЭС – для очистки минерализованных вод; Камчатрыбвод – для рыборазводных заводов в виде добавок в корма и прямого внесения в рыборазводные водоемы; облводоканал – для очистки питьевых, коммунальных и технологических сточных вод; ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 – для очистки технологических вод; горнорудные предприятия – при добыче рудного золота, медно-никелевых руд при обустройстве хвостохранилищ, отстойников, в качестве высокоактивной сорбционно-фильтрующей загрузки очистных сооружений.

     В перспективе горнорудные предприятия  могут стать основным потребителем природного цеолита для повышения степени экологической безопасности производств по добыче и переработке руд, вовлекаемых в промышленное освоение рудных месторождений. По расчетам, выполненным лабораторией техногенных экосистем ВНИИ-1 (г. Магадан), потребность в цеолите только для Агинского ГОКа может составить 50 тыс. т/год.

     С созданием производства узко фракционированного цеолита значительно возрастут  экспортные возможности камчатского  цеолита в связи с высокой  его конкурентоспособностью по качеству. Среди зарубежных стран экспортные поставки возможны в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

     Спрос на камчатский цеолит может резко  увеличиться при условии промышленного  производства активированного цеолита, значительно расширяющего сферу  его возможного использования.

     Практическое  отсутствие производства цеолитов в  Дальневосточном регионе и низкий уровень производства в России (10 000 т) в целом связаны не с отсутствием  потребности, а с общим низким уровнем ведения хозяйства в  условиях ослабленной перестроечными процессами экономики, значительной потерей экономического потенциала и практическим замораживанием научно-технического прогресса в части разработки и внедрения новых технологий и материалов.

     Общей причиной слабого использования  цеолитов по сравнению с огромной сферой их возможного эффективного применения в значительной степени является отсутствие готового промышленного комплекса для производства подготовленного к применению материала. В связи с новизной отрасли, недостаточной информированностью потребителей и колебаниями конъюнктуры наиболее рациональной формой организации предприятия является комплексное производство, нацеленное на производство продукции по большинству возможных применений.

     Промышленное  освоение Ягоднинского месторождения  цеолитового сырья до сих пор остается в начальной подготовительной стадии в связи с невозможностью привлечения необходимых финансовых средств (120 млн руб.) для реализации всего проекта.

     Востребованность  таких проектов напрямую зависит  от состояния экономики (в качественном и количественном выражении), государственной политики в области недропользования. В условиях разрушенной перестроечными процессами экономики, низкого уровня хозяйствования, сложившихся на этом фоне приоритетов в области недропользования (в основном благородные и цветные металлы, углеводородное сырье) данный проект не обладает инвестиционной привлекательностью, несмотря на неоспоримую ценность полезного ископаемого и огромную сферу его возможного высокоэффективного применения.

     Практически месторождение подготовлено для промышленного освоения только как месторождение активных минеральных добавок в цемент. Как месторождение цеолитового сырья для других направлений использования месторождение требует геолого-технологического доизучения с последующей разработкой нормативно-технических документов в зависимости от направления использования цеолитового продукта.

     Как показала практика, решение проблем  освоения таких сложных ресурсов, как природный цеолит, в связи  с высокой степенью наукоемкости будущего производства невозможно без серьезной государственной поддержки и непосредственного участия государства в реализации таких проектов.

     В советский период при огромном экономическом, техническом и научном потенциале страны, несравнимым с настоящим  его состоянием, реализация программ «Цеолиты России», «Цеолиты Сибири» в регионах, в т. ч. в Камчатской области, осуществлялась при активной государственной поддержке с широким привлечением крупных научных и производственных коллективов.