Параллельно с поисковыми и разведочными работами в 1988—92 гг. проведен большой комплекс научно-исследовательских работ по многоцелевому использованию цеолитов в Кузбассе: для очистки дымовых газов от окислов серы и азота, для очистки промышленных и хоз-бытовых сточных вод, для повышения урожайности почв, для использования молотых цеолитов в качестве добавок в корм скоту и птице, для изготовления лечебных препаратов и так далее.

В процессе выполнения программ "Цеолиты Сибири", "Цеолиты Кузбасса", "Цеолиты России" значительно расширился перечень областей применения природных цеолитов. Проведены опыты по их использованию при производстве строительных материалов, препаратов с фунгицидами и гербицидами, в цветоводстве, рыбном хозяйстве и пр. В научных исследованиях кроме ПГП "Запсибгеология" приняли участие ряд институтов Сибирского отделения РАН (в том числе Институт почвоведения и агрохимии, результаты исследований которого рассмотрены в томе 5 настоящей Программы), СО ВАСХНИЛ, КемТИП, СибНИИрыбпроект, Новокузнецкий НИИКПГИПЗ, КемНИИСХ и другие.

По результатам всего комплекса работ и составлена предлагаемая ниже комплексная программа использования цеолитов Кузбасса. Бурное развитие промышленности и сельского хозяйства, опирающихся на научнотехнический прогресс, сопровождается вовлечением в сферу использования новых видов минерального сырья. Одним из таких видов сырья с очень широким спектром применения являются цеолиты.

Цеолиты — минералы из группы каркасных алюмосиликатов с общей формулой Mx/n[(AlO2)x(SIO2)y.wH2O]

где: М — катион с валентностью п, xv число молекул воды, у/х в зависимости от структуры принимает значение от 1 до 5.

Во внутрикристаллическом пространстве широкополостных цеолитов имеется система микропор, в которых располагаются обменные катионы и молекулы воды. Эти особенности строения цеолитов объясняют их уникальные адсорбционные катионообменные и каталитические свойства, которые используются в промышленности и 'сельском хозяйстве.

В настоящее время в природе известно около 40 разновидностей минералов — цеолитов. Из них наибольшее практическое значение имеют следующие: филлипсит 2,6 (диаметр пор в ангстремах), клиноптилолит — 3,5; мордснит ~ 3,9; шабазит 4,3. На основе природных цеолитов можно получить молекулярные сита с другими размерами входных окон (до 6—9 ангстрем).

Цеолиты, обезвоженные путем нагревания, приобретают способность сорбировать молекулы различных веществ, которые по своим размерам не превышают диаметра входных окон (молекулярно-ситовой эффект).

При изменении условий, сорбированные молекулы могут быть легко удалены, а обменные катионы заменены другими, в результате чего цеолиты легко регенеруются и могут работать в многоцикловом режиме. Обработка цеолитов растворами кислот, солей и щелочей позволяет модифицировать их и целенаправленно изменять свойства применительно к решению поставленных задач.

Основные направления использования природных цеолитов в народном хозяйстве

Несмотря на то, что цеолиты известны с давних времен, широкое внедрение природных цеолитов в сферу промышленного производства только начинает осуществляться.

Это связано с тем, что до последнего времени не было известно крупных месторождений цеолитового сырья, пригодных для промышленной разработки. Потребность в адсорбентах подобного типа послужила причиной создания в экономически развитых странах промышленности синтетических цеолитов.

В СССР и за рубежом синтетические цеолиты в больших объемах используются в самых различных областях науки и промышленности. Природные цеолиты по своим основным полезным свойствам либо не уступают, либо мало уступают синтетическим, а по некоторым показателям превосходят их.

В течение последних 20—25 лет были выявлены крупные месторождения природных цеолитов в породах вулканогенного происхождения в США, Японии, ВНР, ВНР, Кубе, СФРЮ, Италии, Франции и СССР. По-видимому, наиболее крупными запасами цеолитов обладают СССР и США.

Экономическая оценка эффективности добычи цеолитов из месторождений США показала, что разработка бедных месторождений с последующим обогащением сырья обходится в 20 раз дешевле производства синтетических, а добыча мономинеральных залежей дешевле в 100 раз.

Стоимость одной тонны цеолитов в Японии составляет 50—200 долларов и зависит от чистоты продукта и характера предварительной обработки.

Наиболее богатый опыт использования цеолитосодержащего сырья имеется в Японии. По данным Т. Кагио, наибольшее количество цеолитосодержащих пород применяется в качестве наполнителей при производстве резины и бумаги (30000—36000 т/год), для кондиционирования почв (4800—6000 т/год), для добавления в корм домашним животным (4300—6000 т/год). Всего за год в Японии потребляется 80—90 тыс. тонн природного цеолита.

В США природные цеолиты разрабатываются и применяются целым рядом компаний, которые используют природные цеолиты с целью получения катализаторов и молекулярных сит для нефтеперерабатывающей промышленности, как адсорбента при осушке и очистке газов, очистке сточных вод.

Природные цеолиты используют в некоторых зарубежных странах для удаления из радиоактивных растворов изотопов цезия и стронция. В ФРГ для этой цели применяют смесь природных цеолитов с другими природными минералами (фильтролит). По данным комиссии по атомной энергии США природный клиноптилолит можно использовать для ионной дезактивации вод с низкой радиоактивностью.

В СФРЮ, ФРГ, Италии и других странах цеолитовые туфы используются в цементной промышленности. По данным Мамптона (1973) в одной только СФРЮ для получения цементов используется 200 тыс. тонн цеолитов в год.

Приведенные выше цифры являются ориентировочными и не в полной мере отражают масштабы применения цеолитов за рубежом, так как вопросы практического применения цеолитов являются профессиональными секретами фирм. Фактически объем потребления цеолитов за рубежом постоянно возрастает. В последние годы разработаны новые перспективные области применения цеолитов в энергетике, холодильной технике, химической и пищевой промышленности, природоохранных мероприятиях.

В СССР промышленные месторождения цеолитов не были известны до 1969 года. Работами сотрудников ВНИИгеолнеруд во главе с доктором геолого-минералогических наук А. С. Михайловым были определены районы и площади, перспективные на цеолиты. На этих площадях непосредственно институтом, либо территориальными геологическими организациями, было открыто 20 месторождений с суммарными прогнозными запасами порядка 1 млрд. тонн клиноптилолита и мордснита.

Одновременно с геологическими работами в нашей стране проводятся промышленные, опытно-промышленные и лабораторные технологические исследования с целью определения путей использования природных цеолитов. В настоящее время имеются три основных области их применения:

1. Охрана окружающей среды;

2. Промышленность;

3. Сельское хозяйство.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕОЛИТОВ В СФЕРЕ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ