Агрономические руды и нетрадиционное минеральное сырье ( интерактивный курс)
Скачать 2.06 Mb.
|
Комбикормовая промышленность | |||||||||
| Производство комбикормов и концентратов | + | + | | + | | | + | + | |
| Химическая промышленность | |||||||||
| Наполнители ядохимикатов | + | | | + | | | | + | |
| Производство жидких комплексных удобрений | | + | | + | | | | + | |
| Антислеживатели минеральных удобрений | + | | | + | + | | | + | |
| Животноводство | |||||||||
| Добавки к кормам | + | + | | + | + | | | | |
| Стимуляторы роста рыб и очистки водоемов | + | | + | | | | | | |
| Гигиеническая подстилка для скота | + | | | + | + | | | | |
| Очистка стоков и дезодорация | + | + | + | | | | | + | |
| Выращивание хлореллы на корм | + | | + | | | | | | |
| Пищевая промышленность | |||||||||
| Очистка масел, сиропов | + | + | | + | | | | + | |
| Холодильное дело | | | | | + | | | | |
| Транспортировка и хранение продукции | |||||||||
| Хранение овощей, картофеля, фруктов | + | | | + | + | | | + | |
| Упаковка луковичных продуктов для транспортировки | | | | + | + | | | | |
| К природным адсорбентам относится целая группа осадочных горных пород и минералов, обладающих высокими адсорбционными, каталитическими и ионно-обменными свойствами. К ним относятся цеолиты, монтмориллонитовые породы, а также кремнистые породы: бентониты, диатомиты, опоки, трепелы, вермикулиты, перлиты. |
Цеолиты. Водные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных элементов. Были открыты в 1756 г. А. Ф. Кронштедтом, который назвал их цеолитами (по-гречески — вскипающие камни) из-за установленной в процессе опыта способности этих минералов «вскипать» при нагреве. Практическое применение природных цеолитов началось лишь в 70-х годах нашего столетия.
Каркас кристаллической решетки цеолитов построен из крем-некислородных тетраэдров, связанных в цепочки и кольца, благодаря такому строению кристаллической решетки цеолитов образуется система взаимосвязанных микрополостей, в которых размещаются молекулы воды и обменные катионы. Суммарный объем пор и каналов может достигать 50% объема минерала. Известно более 40 структурных разновидностей цеолитов.
| Важнейшие особенности цеолитов — регидратация, молекулярно-ситовой эффект, избирательная поглотительная и ионно-обменнаяспособности. Указанные свойства, а также пористая микроструктура цеолитов определяют их уникальные полезные свойства как сорбентов, «молекулярных сит» и катализаторов различных природных и производственных процессов. В природе известно около 40 минеральных видов цеолитов. |
Наиболее широко распространены в природе следующие цеолитовые минералы: анальцим, клиноптилолит, морденит, хабазит, ломонтит, филлипсит, эрионит, фотасит.
Первое месторождение природных цеолитов в бывшем СССР — Быдхызскюе — было открыто в 1969 г. Сегодня в различных регионах страны известно более 30 месторождений этого сырья, представленного, в основном клиноптилолитом и морденитом.
В сельском хозяйстве цеолиты применяются давно. В Японии например, окультурирование почв цеолитами — многовековая традиция. Они используются для регулирования кислотности почв, содержания влаги и уничтожения неприятного запаха вносимых органических удобрений. Имеются сведения, что клиноптилолит способствует удержанию в почве азота. Цеолиты адсорбируют из почвы токсичный мышьяк, кадмий, свинец, цинк и медь. В Болгарии цеолиты используют при выращивании клубники.
Известны опыты эффективного применения цеолитов в животноводстве и птицеводстве в качестве кормовых добавок, повышающих продуктивность скота и птицы, для дезодорации помещений. Способность природных цеолитов избирательно сорбировать аммоний из растворов используется для очистки вод в рыбоводстве. Доказана высокая эффективность применения цеолитов для сушки влажного зерна, использования его в качестве минерального субстрата в гидропонике, как антислеживателей удобрений. Суммарная ежегодная потребность в цеолитах для сельского хозяйства определяется в 1,5—2 млн т.
Наиболее крупными из выявленных на территории России месторождений цеолита являются Пегасское в Западной Сибири (Кемеровская область), Хонгуруу в Якутии, Холинское в Восточной Сибири (на границе Бурятией и Читинской области), Чугуевское в Приморье, Лютогское на Сахалине.
Пористая открытая микроструктура цеолитов определяет их полезные свойства: адсорбционные, молекулярно-ситовые, ионно-обменные и каталитические. Различные отрасли промышленности давно и активно использовали искусственные аналоги этих минералов. Считалось, что в природе они редки и не образуют значительных скоплений. В 50-е гг. при изучении вулканических туфов выяснилось, что во многих случаях то, что считалось нераскристаллизованной стекловатой массой силикатного состава, на самом деле состоит из мельчайших кристалликов цеолитов. Было установлено, что цеолиты встречаются во многих осадочных породах (песчаниках, глинах и других) нередко как породообразующие минералы, в глубоководных океанических осадках, среди продуктов выветривания, и в почвах. Малая стоимость природных цеолитов (по сравнению с синтетическими) позволяет широко применять их в сельском хозяйстве ( в Японии и США на эти цели идет более половины добычи цеолитов).
В сельском хозяйстве и химической промышленности редко применяют не мономинеральные концентраты, а разнообразные горные породы, содержащие от 10 до 96% цеолитов (приложение 1). В зависимости от дозы цеолитовых пород, сопутствующего применения удобрений, степени окультуренности почвы и других условий, повышение урожайности различных культур (овощных, зерновых, технических и т. п.) может составлять до 30 и более процентов.
Обобщая имеющиеся материалы о применении цеолитов в сельском хозяйстве, исследователи отмечают, что наиболее целесообразно их использовать на кислых слабоокультуренных почвах. Максимальный эффект при этом наблюдается при совместном использовании удобрений и цеолитовых пород. При недостатке минерального питания внесение цеолитов может оказать даже отрицательное действие на урожайность в связи с поглощением ионов калия и аммония. На хорошо окультуренных почвах урожайность заметно повышается только при внесении больших доз удобрений. Установлено, что в первый год действия цеолиты активно сорбируют биофильные элементы, что приводило к некоторому снижению урожайности. В последующие годы происходит десорбция элементов питания в почву, что способствовало повышению урожайности. Положительное действие от применения цеолитовых пород— многолетнее.
Эксперименты показали, что положительный эффект наблюдается при любом размере вносимых в почву пород (вплоть до 10 см), однако крупные фракции все же менее эффективны, оптимальный размер частиц — менее 1...2 мм.
Цеолиты комплексно влияют на повышение урожайности.
Образование цеолитов может быть связано с магматическими, метаморфическими, гидротермальными и осадочным процессами. Возникают они также при процессах выветривания и почвообразования.
Промышленное значение имеют два генетических типа залежей: вулканогенно-осадочный и осадочный (последний в кремнисто-карбонатных и терригенно-кремнистых формациях).
Вулканогенно-осадочные месторождения цеолитов образуются в результате диагенетических и гидротермально-диагенетических преобразований вулканического стекла тонкораздробленного пирокластического материала (пепла) кислого и среднего состава, отложенного в водной среде (в озерах, лагунах, морях). Цеолитизированные вулканические туфы залегают в виде пластов значительной мощности, характеризуются простым видовым минеральным составом, высоким содержанием цеолитов. Количество новообразованных цеолитов зависит от первоначального содержания вулканического стекла. Основная масса цеолитов тонкодисперсна. Размер кристаллов не превышает обычно 6 мк (редко до 10... 15 мк). Кроме цеолитов, вулканических туфах обычно присутствует монтмориллонит, полевые шпаты, кварц, хлорит, халцедон, гидрослюды, гидроокислы железа.
Такие цеолитизированные вулканические туфы с мощностью пластов 0,5,.. 150 м широко распространены в областях молодого вулканизма эксплозивного (взрывного) характера. Их возраст в нашей стране — позднемеловой — четвертичный. Цеолитов в породе 60...95%. Они представлены клиноптилолитом, реже морденитом, в отдельных случаях филлипситом, гейланднтом и анальцимом.
Осадочные месторождения цеолитов приурочены к платформам. Цеолиты здесь образуются при диагенезе морских осадков, обычно при отсутствии вулканического стекла (но оно может и присутствовать). Цеолиты представлены клиноптилолитом, который формируется за счет биогенного аморфного кремнезема и других высокореакционных компонентов, содержащихся в морских осадках различного состава (глинистых, карбонатных, терригеныых, кремнистых, фосфатных). Содержание цеолитов в породе невелико - от долей процента до 10...20%.
Например, в низовьях Дона цеолиты содержат тонкозернистые слаболитифицированные глауконит-кварцевые пески эоценового возраста, залегающие в виде линз, мощностью 9...20 м, протяженностью 0,7...2 и 4...5 км. Цеолиты (10... 12%, иногда до 20%) в основном содержатся в алевритовой фракции. Такие цеолитизированные породы широко распространены в позднемеловых и палеогеновых отложениях центральных, южных и западных районов европейской части страны, а также на восточном склоне Урала.
Полевая и лабораторная диагностика всех цеолитовых пород затруднена чрезвычайно мелкими размерами кристаллов, отсутствием специфических внешних признаков и простых реакций при их определении. Основным методом их изучения является рентгеновский анализ. Цеолитовые породы разного минерального состава по внешнему виду неразличимы, похожи на многие породы — вулканические туфы, глины, диатомиты, трепелы, опоки и др. Как правило, при цеолитизации сохраняются структурные и текстурные особенности исходных пород. У вулканогенных пород преобладает пепловая структура, у обломочных - алевритовая, или песчаная, в некоторых случаях брекчиевидная, у биохемогенных -микрокристаллическая, или пелитоморфная. Текстура чаще полосчатая, слоистая (с косой или горизонтальной слоистостью), но может быть и однородной. Это обычно легкие, иногда опаловидные породы белого, светлосерого, голубоватого, зеленого, желтого или кирпично-красного и других цветов.
Осадочные месторождения пока привлекают меньше внимания в связи с не высоким содержанием в них цеолитов. Присутствие в этих породах других полезных компонентов (глауконита, фосфатов и др.), возможно, заставит в будущем произвести переоценку значения залежей такого типа.
Большая часть известных месторождений цеолитов связана с районами молодого вулканизма — мезозойского и кайнозойского (в том числе и четвертичного), хотя они известны и в более древних породах.
Месторождения цеолитов известны в Красноярском крае, Кузбассе, Приморье, Якутии, на Камчатке, Сахалине и в других местах, месторождения осадочных пород с высоким содержанием цеолитов установлены во многих областях европейской части России.
Монтмориллонит. Глинистый минерал подкласса слоистых силикатов. Al3Mg 2(OH)2[Si4О10](H2О)4 имеет в своей структуре трехслойные пакеты (слой алюмогидроксильных октаэдров между двумя слоями кремнекислородных тетраэдров) с переменным расстоянием между пакетами. В пространство между ними могут входить молекулы полярных жидкостей, в том числе вода, а также разнообразные обменные катионы и анионы. Минерал встречается в виде землистых агрегатов, жирных на ощупь, светлой (серой, зеленовато-серой) окраски. Является главным минералом монтмориллонитовых (бентонитовых) глин. Их особенностью является способность диспергироваться в воде до коллоидного состояния, они обладают высокой емкостью обменных оснований, сорбционной и каталитической активностью. Кроме монтмориллонита, содержание которого, как правило, не менее 60%, в бентонитах в качестве примеси присутствуют гидрослюды, каолинит, палыгорскит, опал, цеолиты, хлориты и другие минералы. По составу катионов обменного комплекса различают щелочные (натрий) и щелочно-земельные (кальций, магний) глины. Натриевые разновидности обладают наибольшей дисперсностью, коллоидальностью и разбухаемостью (при увлажнении могут увеличиваться в объеме в 8 раз), а кальциевые монтмориллониты имеют лучшие сорбционные свойства. Монтмориллонитовые глины используют в промышленности (парфюмерия, очистка многих продуктов, приготовление буровых растворов) под разными местными названиями — сукновальные глины, флоридины, фуллеровы земли, кил, гиляби, гумбрин, аскангель и др. Установлена возможность применения монтмориллонита для повышения плодородии почв, легких по гранулометрическому составу (глинование). Добавка глины способствует улучшению строения почвы, в частности, изменяется соотношение пор, занятых водой и воздухом, причем объем пор, занятых капиллярной водой, — увеличивается, уменьшается скважность аэрации, повышается водоудерживающая способность почвы и содержание в ней доступных для растений влаги. При внесении в почву 3...8 т/га монтмориллонитовой глины прибавка урожая люпина составила, например, 92...108 ц/га (19...22%), а в последействии —56...95 ц/га (11.-19%).
Кроме влаги, монтмориллонит удерживает в почве и растворимые минеральные удобрения и тем самым уменьшает их вредное воздействие на окружающую среду (загрязнение поверхностных и подземных вод).
Монтмориллонитовые глины могут использоваться для приготовления субстрата в теплицах, как наполнители ядохимикатов, для упаковки и консервации сельскохозяйственной продукции, а также в животноводстве и птицеводстве.
В нашей стране 46% добычи приходится на осадочные месторождения, 36% — на гидротермально-метасоматические, 17% — на вулканогенно-осадочные.
Прогнозные ресурсы оцениваются в десятки миллиардов тонн. Месторождения есть практически во всех регионах: в Центральном и Центрально-Черноземном районах России, Поволжье, Западной Сибири, Алтае-Саянской горной области, на Кавказе и в других местах.
Палыгорскит. Глинистый минерал, обладающий кристаллической структурой, переходной от ленточной к слоистой, — MgAI 2(OH)2[Si 4О10](H2О)4. Встречается в виде двух морфологических разновидностей — длинноволокнистых мономинеральных образований очень своеобразного облика и поэтому называемых «горная кожа», «горная пробка», «горная бумага», а также в виде землистых агрегатов (глины). Палыгорскитовые глины встречаются среди осадочных пород, накопившихся в аридных зонах. Чистые палыгорскитовые глины— легкие трепеловидные породы, распадающиеся на угловатые обломки, при увлажнении превращаются в студнеобразную массу. Структурные особенности палыгорскита обусловливают его адсорбционные, катионно-обменные, молекулярно-ситовые, каталитические свойства. При его обезвоживании пустоты и полости структуры освобождаются, и минерал получает возможность поглощать катионы и даже целые молекулы различных веществ (воды, например, до 64% от собственной массы). Важной в практическом отношении является способность палыгорскита противостоять коагуляции глинистых суспензий, особенно в условиях воздействия высокой минерализации и температуры. Это также объясняется особенностями кристаллической структуры минерала, в частности, иглоподобной формой кристаллов, с чем связана их малая внешняя поверхность, препятствующая концентрации на них коагулирующих ионов.
Установлена возможность использования палыгорскита в качестве мелиоранта для улучшения структуры почвы и ее водоудерживающих свойств. Доза внесения-до 10 т/га. Эффективно использовать палыгорскит для замедления действия фосфорных удобрений. Палыгорскит может поглощать из водных растворов до 8% Р2О5, отдавая его затем постепенно растениям. Палыгорскит можно также использовать:
- как фосфорное удобрение. Предварительно насыщенные фосфором глины могут использоваться под различные культуры. Насыщение фосфором может происходить в результате использования глин для очистки сточных вод;
- в качестве наполнителя (носителя) ядохимикатов — 80...90% гранул (размером 0,06...0,12 мм). В производстве пестицидов за рубежом используют до 18% добываемых глин;
- как суспензирующая и стабилизирующая добавка при изготовлении, транспортировании и внесении жидких удобрений. 2% палыгорскитовой глины обеспечивают сохранение постоянного состава удобрения в течение всего времени от приготовления до использования. В США на эти цели применяют около 200 тыс. т палыгорскита (20% всего потребления) ;
- для изготовления тепличного субстрата. Содержание палыгорскита в искусственном грунте может составлять 50%;
- как антислеживатель удобрений. Для покрытия частиц удобрений с целью их изоляции достаточно добавки 0,5... 1% палыгорскитовой глины. Обработанные таким образом удобрения долго не теряют сыпучесть даже при хранении под открытым небом;
- для грануляции семян. Опудривание палыгорскитом мелких семян (морковь, сахарная свекла и т. п.) облегчает их механический сев. Одновременно такое опудривание создает возможность для нанесения необходимых удобрений непосредственно на «рубашку», окружающую семя.
Палыгорскит может применяться для адсорбции тяжелых
металлов и других токсичных компонентов из почвы, а также
для различных целей в пищевой промышленности и живот-
новодстве.
Палыгорскитовые глины могут накапливаться в морских и озерных условиях при господстве на прилегающей суше. Они встречаются совместно с известняками, доломитами, кремнями, монтмориллонитовыми глинами, а также фосфоритами.
Палыгорскитовые глины давно известный вид минерального сырья. Прогнозные запасы этого минерала велики. Большинство проявлений и месторождений этого сырья расположены в важных сельскохозяйственных районах, в том числе центральных областях России, на Украине, Кавказе, в Казахстане и Средней Азии.
Мощность пластов палыгорскитовых глин среди девонских и каменноугольных отложений в Архангельской, Новгородской, Московской, Тульской, Калужской областях достигает 5 м и более. В ряде случаев они обнаружены в действующих карьерах строительных известняков и керамзитовых глин. В Калужской области разведано крупнейшее на сегодняшний день в нашей стране Борщевское месторождение с запасами 20,5 млн т.
До последнего времени палыгорскитовые глины оценивались у нас для применения исключительно в промышленности. Поэтому требуется дополнительный анализ всей информации в связи с возможностью и целесообразностью их использования как сельскохозяйственного сырья.
Следует отметить, что палыгорскит (в США—аттапулъгит), как и цеолиты, применяется не только в сельском хозяйстве, но и во многих других отраслях промышленности, где требуются эффективные наполнители, фильтрующие или избирательные сорбенты.
В отраслях агропромышленного комплекса палыгорскитовые глины используются для производства гранулированных и суспензированных удобрений, в качестве наполнителя пестицидов, для грануляции семян, дезодорации помещений и многих других нужд.
Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Вода — самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства, вода — это... |  | Рецензия на интерактивный образовательный ресурс Интерактивный образовательный ресурс выполнен в программном обеспечении Interwrite Workspace, с учетом возрастных и индивидуальных... |
| Реферат Основные источники углеводородного сырья и требования, предъявляемые к нему Это связано с тем, что в нефтехимических производствах основная доля затрат (65 – 70 %) приходится на сырье. Сырье должно быть доступным,... | | О районном конкурсе «Лучший интерактивный урок» Общие положения Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения районного конкурса «Лучший интерактивный урок» (далее – Конкурс)... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Интерактивный проектор LightRaise™ 60wi позволяет добавлять интерактивность практически на любую поверхность. Этот ультракороткофокусный... | | Урок по геогафии по теме " Горная система Саур-Тарбагатай"Интерактивный урок по географии Интерактивный урок по геогафии по теме " Горная система Саур-Тарбагатай"Интерактивный урок по географии |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Нетрадиционное применение техники тканого гобелена в изделиях декоративно-прикладного характера на уроках в детской художественной... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Реферативную работу «Добыча урановой руды, её переработка и использование» выполнил учащийся 10 физико-математического класса «Средней... |
| Лекарственное сырье тибетской медицины: современный взгляд Охватывает собой весь период существования человеческого общества от первобытной эпохи до современности | | Методические рекомендации по предмету: география Методы: сравнительный, статистический, картографический, когнитивный, интерактивный |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока: совершенствование навыка беглого, выразительного чтения через нетрадиционное представление новых слов на уроке и способы... | | Урок по теме: «Обогащение медной руды. Получение меди» Наши выпускники выбирают профессии, связанные с горным производством. В целях профориентации мы проводим экскурсии на комбинат. Чтобы... |
| 1. Свойства почвы. Гранулометрический состав, влажность, кислотность... Печатается по решению Центрального координационно-методического совета Казанского государственного медицинского университета | | Реферат Отчет 50 с., 1 ч., 22 рис., 14 табл., 22 источн., 2 прил Переработка, зерно, ферменты, ресурсосбережение, безопасность, технологии, методы, хлебобулочные, макаронные, мучные кондитерские... |
| Мультимедийный интерактивный комплекс Открытый аукцион на право заключения муниципального контракта на поставку мультимедийного интерактивного комплекса и мультимедийных... | | Исследование и Разработка устройства контроля наличия посторонних... Межвузовская студенческая научно-практическая конференция «Молодежь, наука, сервис – XXI век» |
