Характерным недостатком является неподготовленность государственных и отраслевых проектных институтов, контор, бюро к проектированию строительства на подрабатываемой (угленосной) территории в соответствии с требованиями СНиПов, других нормативных и директивных документов Госпроматомнадзора СССР, Госстроя СССР и др.
Так как во многих случаях выбор площадок под строительство осуществляется без участия представителей геологических организаций и органов госгортехнадзора, уже отсюда закладываются трудно решаемые проблемы как с отработкой запасов угля, так и охраной застройки от вредного влияния горных работ.
6.2. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦЕОЛИТОВ КУЗБАССА
Народно-хозяйственное значение цеолитов Общие сведения
Предлагаемый раздел Программы подготовлен первооткрывателем Пегасского месторождения цеолитов, главным геологом литологической партии ПГП "Запсибгеология", кандидатом геолого-минералогических наук В. П. Болтухиным.
Состояние изученности проблемы.
В 70-е годы работами ПГП "Запсибгеология" выявлен крупный цсолитоносный район в бассейне р. Томи, вблизи п. Крапивино. Детально разведано и эксплуатируется Пегасское цеолитовое месторождение, способное удовлетворить потребности сельского хозяйства, коммунального хозяйства и промышленности Кемеровской области в этом виде высокоэффективного минерального сырья. Подготовленные к эксплуатации разведанные запасы месторождения составляют 36 млн. тонн.
Уже в 1989 году ПО "Кемеровоуголь" заложило на месторождении эксплуатационный карьер и артелью "Цеолит" было добыто, переработано и отправлено потребителям 21 тыс. т пегасских цеолитов. В настоящее время добыча сырья наращивается.
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, xvчисло 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
Очисткаотходящихгазов отокисловсеры
На Алавердском ГМК внедряете^ установка для извлечения двуокиси серы из газовых отходов, Расчеты показывают, что экономический эффект на весь объем отходящих газов Алавсрдского ГМК составит около 1 млн. рублей в год. Применение цеолитов для этой цели только на аналогичных предприятиях Минцветмета СССР может дать экономический эффект около 10—15 млн. рублей, причем помимо эффек-
59
та охраны окружающей среды, в процессе очистки газов получается дополнительно 0,8-1,0 млн. тонн серной кислоты.
Очисткавысокомутныхводдляпитьевогои промышленноговодоснабжения