Статья опубликована в №41 (январь) 2017
Разделы: Строительство, Экология, Науки о Земле
Размещена 26.01.2017. Последняя правка: 06.02.2017.
Просмотров - 2967

ПРИМЕНЕНИЕ АСТРАХАНСКИХ ЦЕОЛИТОВ В КАЧЕСТВЕ ПРОТИВОГОЛОЛЕНДОГО МАТЕРИАЛА.

Ивлева Александра Александровна

ЗАО "Октопус"

Менеджер

Перевалов Сергей Николаевич, кандидат сельско-хозяйственных наук, генеральный директор, ООО «Галиан Сервисез», г.Астрахань

УДК 625

Природные цеолиты – это относительно новый тип полезных ископаемых, использование которых в промышленных масштабах началось только в 60-е годы XX века. Сфер применения этого уникального природного минерала великое множество и с каждым годом открываются всё новые направления использования. [2]

Особенности строения кристаллической решетки, в которой до 50% объема составляют пустоты и каналы определяют уникальные свойства цеолитов как адсорбентов и ионообменников. Опытно-промышленные испытания свойств цеолитов доказали возможность их широкого применения в самых разных отраслях промышленности, сельского хозяйства, экологии. Возможно, дальнейшее развитие экономики России позволит более широко использовать свойства этого уникального минерала[2].

Природные цеолиты являются сырьем многоцелевого использования. Многочисленные научные исследования подтвердили уникальные свойства цеолитов как ионообменников и адсорбентов, однако применение  их в промышленных масштабах в ряде случаев оказывается достаточно сложным технологически и, соответственно, экономически нецелесообразным (в частности, для очистки сточных вод) [4]. Также развитие минерально-сырьевой базы цеолитов сдерживается тем фактором, что цеолиты не являются сырьем первоочередного значения для промышленности. Сложившаяся практика применения цеолитов показала, что наиболее широко цеолиты используются в отраслях, не требующих сложных наукоемких технологий [1, 2].

На сегодняшний день лидирующими областями применения цеолитов в России являются: производство гигиенических наполнителей для туалетов домашних животных, производство комбикормов, премиксов, кормовые добавки, очистка воды, фильтрация жидкостей, производство удобрений, производство строительных материалов, осушка газа.

Астраханские цеолиты (опоки) относятся к кремнистым природным сорбентам и характеризуются высоким содержанием общего кремнезема до 86%, аморфного кремнезема (растворимого в 5% КОН) до 61%. В составе астраханских опок с разной степенью уверенности идентифицируется два минеральных вида цеолита (клиноптиллолит и филлипсит) [1, 3]. Интерес к изучению именно этих пород связан с несколькими факторами.

Во-первых, относительно высокое содержание оксида алюминия, по сравнению с аналогами, существенно увеличивает их катионообменную емкость (50-75 мг-экв). Во-вторых, в отличие от других цеолитов они полифункциональны. Их неселективность позволяет использовать опоки для решения широкого круга экологических задач. В-третьих, они не содержат даже следов соединений свинца, кадмия, мышьяка, бериллия [1], что отрицает возможность дополнительного загрязнения окружающей среды тяжелыми токсичными металлами.

Высокая стоимость доставки из-за рубежа аналогичных материалов и недавнее ослабление национальной валюты делают опоки привлекательными для целей импортозамещения, а уникальная комбинация свойств сама подсказывает направления поиска новых вариантов использования опок в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и освоении космоса.

Активно развивается практика использования опок в качестве противогололёдных материалов (далее ПГМ). Безопасность опок для окружающей среды делает их привлекательными на фоне традиционных ПГМ для тех, кого заботит экологичность проводимой борьбы с оледенением.

На сегодняшний день не существует идеального реагента – все применяемые ПГМ имеют свои плюсы и минусы. И только после всестороннего анализа его физико-химических свойств и экологических последствий применения можно сделать правильный вывод о возможности использования данного реагента в конкретных условиях.

Обеспечение безопасности движения в зимний период, а так же содержание в чистоте территорий при соблюдении необходимой экологической безопасности – вот задачи, стоящие сегодня перед производителями противогололедных материалов.

В качестве безопасного и эффективного противогололедного матерала для содержания дорог в зимнее время предлагается использовать смеси на основе астраханских цеолитов.

Перемолотые до размеров частиц от 0,001 до 5 мм цеолиты используют либо в чистом виде (ПГМ 1), либо перемешивают с хлоридом кальция (размер частиц от 0,5 до 5 мм) в соотношении цеолит:CaCl₂, равном 20:1 (по массе) (ПГМ 2)

При перемешивании цеолитов и хлорида кальция расслаивания не происходит, благодаря тому, что их плотности находятся примерно на одном уровне - 1,5 г/см³.

Хлорид кальция в виде твердой фазы насыщается водой из атмосферы, так как обладает высокой влагоемкостью, при этом твердые частицы соли расплываются и, при высокой влажности воздуха, получается жидкость. Присутствие сорбента - цеолита, обладающего высокой поглотительной способностью по отношению к воде, - позволяет хлориду кальция оставаться в воздушно-сухом состоянии. Что обеспечивает возможность длительного хранения смеси закрытых помещениях с умеренной влажностью. Это является одним из главных преимуществ использования астраханских цеолитов с хлоридом кальция перед чистой солью хлоридом кальция.

Ниже приведены результаты исследований двух составом ПГМ на основе цеолитов: ПГМ-1 - размолотые цеолиты в чистом виде и ПГМ-2 – смесь размолотого цеолита и сухого хлорида кальция (CaCl₂) в соотношении 20:1

Таблица 1. Техническая оценка смеси ПГМ-1.

Таблица 2. Техническая оценка смеси ПГМ-2.

На основании результатов, приведенных выше в таблицах, можно сделать выводы о том, что по своим физико-химическим показателям  цеолиты Астраханской области могут быть применены в качестве противогололедных материалов - как в чистом виде, так и в смеси с хлоридом кальция 20:1.

Для условий средний полосы и Юга России в качестве противогололедного материала рекомендуются размолотые цеолиты в чистом виде (ПГМ-1). Размер частиц от 1,2 до 4 мм, допускается наличие пылевидных частиц на уровне 8-10%. Норма внесения ПГМ-1 при толщине слоя льда от 0,5 до 2,0 мм при температуре от 0 до -5°С составляет 0,2 кг/м².

Для условий, когда температура достигает значений от -5°С до -15°С, рекомендуется использовать смесь размолотого цеолита и сухого хлорида кальция (CaCl₂) в соотношении 20:1 (ПГМ-2). Норма внесения ПГМ-2 составляет 0,6 кг/м².
Разрыхленная масса убирется механическим или ручным способом. При выполнении механизированного подметания, обработанный реагентами слой снега беспрепятственно удаляется с проезжей части плугами и щетками уборочных машин.

С точки зрения экологии, данные ПГМ тоже представляют собой ряд преимуществ. Обычные песочно-солевые смеси разрушают плодородный слой почвы, а смесь с астраханскими цеолитами, наоборот, благотворно влияет на почву и, соответственно, улучшает рост зеленых насаждений.

Так как в реагенте есть и соли кальция, это тоже благоприятно влияет на почву — в городах почвы части имеют слишком высокую кислотность (а растения предпочитают нейтральные либо щелочные почвы) — соли кальция, как известно, прекрасно снижают кислотность почв.

Цеолиты, присутствующие в смеси, делают почву  менее подверженной размыванию и выветриванию.

По стоимости данный противоголедный материал весьма доступен. Поэтому легко может конкурировать с популярными аналогами по соотношению "цена-качество-безопасность". 

Опока имеет высокие физико-механические свойства, что должно препятствовать разрушению, износу, дроблению и шлифованию противоголедного материала и способствовать образованию шероховатости на стекловидном льду и снежном накате. К тому же, данный материал не содержит глинистых и других загрязняющих примесей, что должно препятствовать увеличению запыленности воздуха и загрязнению придорожной полосы. Цеолиты не токсичны, при контакте с почвой не выделяют вредных веществ и не образуют агрессивных сточных вод, а значит безопасны для человека и для животных. 

1. Алыков Н.Н., Алыкова Т.В., Алыков Н.М. Опоки Астраханской области: Монография / под ред. Н.М. Алыкова. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005.140 с.
2. Исследовательская группа Инфомайн. Обзор рынка природных цеолитов в СНГ. Издание 3-е, 2014. 130 с.
3. Наумкина Н.И., Ильичёва О.М., Зорина С.О., Афанасьева Н.И. Диагностика минеральных компонентов палеоценовых опок разреза «Каменный Яр» методом рентгеновского количественного фазового анализа [Электронный ресурс] Режим доступа: http//:minsoc.ru/2010-1-159-0
4. Цицишвши Г.В. Перспективы применения природных цеолитов // сб. науч. тр. Добыча, переработка и применение природных цеолитов. — Тбилиси, 1986. — С. 4.
5. Шаталов А.Я., Маршаков И.К. Практикум по физической химии. М.: «ВШ», 1986, 224 с.

Рецензии:

26.01.2017, 12:49 Хопунов Эдуард Афанасьевич
Рецензия: В статье, имеющей практическое значение, следует привести показатели экономичности предложения по сравнению с известными решениями и отразить вопросы экологии ( пылеобразования при высыхании и утилизации снежной массы с реагентом). После добавления статья может быть рекомендована к публикации.

6.02.2017, 11:42 Хопунов Эдуард Афанасьевич
Рецензия: Замечания учтены,рекомендуется к публикации



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий