В 1980–1981 гг. в Гипроникеле проведены лабораторные и укрупненнолабораторные технологические опыты по использованию шунгитов в качестве восстановителя и флюса, в том числе на шлаках комбината "Печенганикель" с добавкой 20 % штейна.
Укрупненно-лабораторные плавки проводились на печах двух типов – печах с косвенной дугой и печах со шлаковой проводимостью.
Выводы из опытов
1. Применение шунгитовой породы в качестве комплексного восстановителя флюса взамен коксика и кварцита при обеднении конверторных шлаков позволяет повысить извлечение кобальта в обогащенный штейн на 23,7 %, никеля на 5,2 %, меди на 8 % абс.
2. Коэффициент распределения улучшается для кобальта в 4,8 раза, для никеля в 3,3 раза, меди в 1,5 раза.
3. Потери на 1000 кг железа уменьшаются: кобальта в 3,45 раз никеля в 3,25 раз меди в 2 раза.
Шунгиты в энергосбережении
Шунгитовые породы Карелии – высокоэффективное энергосберегающее сырье. Энергосберегающий потенциал породам сообщает уникальное сочетание состава, структуры и свойств. В 1 т породы около 300 кг шунгитового углерода по активности превосходящего кокс. Этот углерод находится в исключительно развитом (до 20 м2/г) и тесном контакте с кварцем, содержание которого достигает 55 %. Благодаря такому сочетанию шунгитового углерода с кварцем химическая реакция между ними протекает настолько активно, что в термических процессах производства литейного чугуна, ферросплавов, карбида и нитрида кремния, металлургии кобальта и никеля 1 т шунгитовой породы заменяет до 1 т кокса.
Шунгитовая порода обладает высокой электропроводностью, характеризуется высокой механической плотностью и прочностью, отличной адгезией ко всем связующим.
На основе шунгитовых пород созданы электропроводные краски, асфальтобетон, широкая гамма электропроводных и радиоэкранирующих строительных материалов.
Электропроводные шунгитовые краски могут быть использованы для создания инфракрасных нагревателей малой удельной мощности (от 1 до 10 вт/дм2). Такие нагреватели являются безопасными в пожарном и ожоговом отношении. Специалисты считают, что использование инфракрасного отопления дает большой эффект энергосбережения и значительно снижает эксплуатационные расходы. Главное преимущество инфракрасных обогревателей заключается в прямой передаче тепла всем предметам в зоне облучения и в исключении промежуточных теплоносителей. Повышенная поверхностная температура ограждений способствует уменьшению теплопотерь человека, что позволяет снизить на 2–3 °C расчетную температуру воздуха в отапливаемом помещении.
Инфракрасными шунгитовыми нагревателями могут быть поверхности пола, стен, потолка.
Электропроводные краски могут использоваться для создания антистатических поверхностей.
Электропроводные шунгитовые асфальты могут быть использованы как для обогрева производственных (складских) помещений, так и для создания не покрывающихся льдом площадок на улицах.
Производство шунгитонаполненного бетона и кирпича (новый товар)
Плюсы и минусы шунгита в этой области, которая представляет собой принципиально новый подход к изготовлению бетона и прочих строительных смесей. Новый дом должен быть не только удобным, красивым и функциональным, но и оздоравливающим, именно последнее условие позволяет выполнить применение шунгитовых добавок (использование в строительстве для защиты человека и информации от воздействия ЭМИ).
Доля шунгита при изготовлении бетона по:
– массе на 1 м3 бетона – 80 % объема или 1450 кг;
– стоимости на 1 м3 бетона – 720 руб. (30 долл.). Доля шунгита при изготовлении кирпича по:
– массе на 1 тыс. кирпича – 2700 кг;
– стоимости на 1 тыс. кирпича – 1350 руб. (56 долл.).
Плюсы и минусы шунгита в этой области
Шунгитовые экраны – экологически чистые. Они экранируют высокочастотные, вредные для здоровья человека ЭМИ и не искажают естественное поле Земли. Не содержат и не выделяют вредных для человека веществ.
Шунгитовые экраны надежны и долговечны. Они не подвержены химической коррозии, биологическому воздействию, стойки против воздействия механических вибраций и высоких температур.
Шунгитовые экраны из бетона и кирпича целесообразно создавать при новом строительстве. Экран создается в этом случае в процессе создания самой строительной конструкции, не требует затрат на создание экрана.
Для создания экрана в существующем помещении целесообразно использовать оштукатуривание.
Шунгиты – новый наполнитель резиновых смесей
Шунгитовые породы уникальны по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит – равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной углеродной матрице. Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Средний состав пород эксплуатируемого месторождения – 30 % углерода и 70 % силикатов. Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь. Порода характеризуется высокой плотностью, химической стойкостью и электропроводностью.
Такая структура и состав пород сообщают шунгитовым материалам ряд необычных физических, химических, физико-химических и технологических свойств. Частицы шунгитового порошка даже микронных размеров содержат разные по полярности фазы. Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами (водными суспензиями и фторопластами, каучуками, смолами и цементами и др.). Следствием высокой совместимости шунгитов со связующими является способность создавать высоконаполненные композиции, в том числе на основе каучуков.
Выполнены исследования по замене шунгитовым порошком белых саж и технического углерода в составе резиновых смесей для производства шин, РТИ и резиновой обуви. В производственных условиях завода "Красный треугольник" (Санкт-Петербург) в серийной каркасной смеси на основе бутадиенметилстирольного и изопренового каучуков произведена полная замена белой сажи БС-120 шунгитом (5 масс. ч. на 100 масс. ч. каучука), а в серийной протекторной резиновой смеси на основе бутадиенметилстирольного, изопренового и бутадиенового каучуков произведена добавка к основному рецепту (3 масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука).
Замена 5 масс. ч. белой сажи обеспечивает хорошие технологические свойства каркасной резиновой смеси (каландруемость, шприцуемость). Кроме того, наблюдается значительное снижение "шубления" резиновой смеси, содержащей бутадиеновый каучук при переработке на оборудовании.
Добавка 3 % масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука к основному рецепту протекторной смеси практически не влияет на ее основные технологические и физико-механические свойства. Отмечено, что шунгит меньше пылит, легко вводится в каучук в процессе смешивания. Его применение улучшает санитарные условия труда на производстве и снижает энергозатраты на гомогенизацию смесей.
На заводе "Красный треугольник" (Санкт-Петербург) проведены производственные опыты по применению шунгита в качестве наполнителя резиновых смесей для производства обуви. Шунгит вводился взамен 60 масс. ч. технического углерода П 803 в обкладочную резиновую смесь для подкладки клееной обуви на основе бутадиенстирольного каучука.
У резиновой смеси с шунгитом существенно улучшились технологические свойства: на 30 % снизилась вязкость по Муни, в 2 раза увеличилось время начала подвулканизации. Улучшился ряд физико-механических свойств резины с шунгитом – на 10 % повысилась прочность и на 20 % эластичность.
В лабораторных условиях изучена возможность применения шунгита в качестве заменителя белой сажи БС-50 в резиновой смеси, предназначенной для резиновых прослоек на ткани в обычном и тропическом исполнении. В смеси на основе изопренового и бутадиенстирольного каучуков 7 масс. ч. белой сажи были заменены шунгитом. Результаты испытаний показали, что технологические и физико-механические свойства остаются на том же уровне и возможна замена белой сажи шунгитом.
Исследована возможность применения шунгита в качестве заменителя технического углерода Т-900 в резиновой смеси, предназначенной для промазки тканей, применяемых в производстве конвейерных лент.
Замена шунгитом 20 масс. ч. ТУ Т-900 практически не влияет на технологические и прочностные свойства резин. Производственное опробование в резинах для конвейерных лент подтвердили лабораторные испытания.
В резиновой смеси, предназначенной для внутреннего и наружного слоев напорных рукавов на основе наирита и бутадиенстирольного каучука, на шунгит было заменено 25 масс. ч. технического углерода Т-900. Технологические свойства резиновых смесей и физико-механические свойства резин при этом сохранились.
Исследована возможность применения шунгита в огнестойких композициях с галогенсодержащими каучуками, которые являются традиционными при разработке трудногорючих резин. Наполнение резин шунгитом снизило потери массы приблизительно в 3 раза, продолжительность самостоятельного горения сократилась в 50 раз.
Сделан вывод, что эластомерные композиции, наполненные шунгитом, имеют достаточно высокую термо-и огнестойкость, что позволяет рекомендовать их к применению в теплонагруженных узлах и пожароопасных объектах.
В целом исследования и опытное опробование шунгитов в резиновых смесях выявили следующие эффекты.
1. Возможность замены шунгитом белой сажи.
2. Возможность замены шунгитом малоактивного и полуактивного технического углерода.
3. Улучшение технологических свойств резиновых смесей (вязкость по Муни, стойкость к преждевременной вулканизации, реологические свойства).
4. Улучшение способности резиновых смесей к переработке (снижение шубления на вальцах в сравнении с техническим углеродом и белой сажей).
5. Шунгитонаполненные резины обладают улучшенными динамическими свойствами – сопротивлением росту трещин при изгибе с проколом, пониженным теплообразованием при знакопеременном изгибе, динамической выносливостью при угловом вращении.
6. Наполнение резин шунгитом значительно увеличивает их термо-и огнестойкость.
7. Применение шунгита позволяет создать высоконаполненные (400 масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука) резины с необычными свойствами – высокой твердостью и ударопрочностью, электропроводностью и антифрикционными свойствами.
8. Шунгит легко вводится в каучук в процессе смешивания, требует меньше энергозатрат для распределения в полимере.
9. Применение шунгита позволяет улучшить санитарно-гигиеническую обстановку на предприятии, так как шунгит меньше пылит, меньше силикозоопасен.
10. Шунгит может применяться в резиновой промышленности для производства шин, резино-технических изделий и резиновой обуви.
11. Введение в хозяйственный оборот шунгита позволит сократить обьем "грязных" технологий получения наполнителей для резин – белой сажи и техуглерода.
Шунгитовый сорбент для очистки воды в колодцах
Предназначен для загрузки в колодцы с целью очищения воды от бактериальных загрязнений, нитратов, нефтепродуктов, металлов и придания воде свойств, соответствующих требованиям санитарных правил к питьевой воде.
В качестве сорбента для очистки воды в колодцах используется уникальный природный камень из Карелии – шунгит. Шунгит обладает способностью очищать воду практически от всех органических веществ (в том числе нефтепродуктов и пестицидов), от многих металлов и неметаллов, от бактерий и микроорганизмов.
Самая чистая и мягкая на планете вода Онежского озера – свидетельство тысячелетнего взаимодействия с шунгитом, который подстилает Онего. Всемирно известные источники "Марциальные воды" и "Три Ивана" своими чудодейственными свойствами обязаны фильтрации подземных вод через шунгитовые породы.
Шунгиты с содержанием углерода около 30 % имеют суммарную пористость 5 -10 %, значительную внутреннюю поверхность (в диапазоне 10–30 м2/г), насыпную плотность около 1,1 г/см3, обладают высокой механической прочностью, электропроводностью, химической стойкостью, каталитическими и бактерицидными свойствами.
Эти свойства делают шунгиты привлекательным и перспективным материалом в процессах подготовки питьевой воды (как в проточных системах, так и в колодцах), в процессах фильтрационной и адсорбционной очистки сточных вод от органических и неорганических веществ, электровосстановления и электроосаждения ионов тяжелых металлов. Отмечена адсорбция шунгитами ряда органических веществ различных классов: фенолов, жирных высокомолекулярных кислот, спиртов, веществ лингоуглеводного комплекса древесных и торфяных гидролизатов, водорастворимых смол гидролиза, гуминовых веществ и другие, а также ряда газов.
Шунгит может быть использован в качестве сорбента для очистки вод от различных промышленных загрязнений, а также бытовых стоков, например, с помощью отстойников с засыпкой шунгита в качестве фильтров, различного типа пропускных систем как на начальных стадиях очистки, так и на конечных.
Перспективно применение шунгитовых фильтров взамен песка в процессе водоочистки. При прохождении воды через шунгитовый фильтр значительно снижается ее цветность, практически полностью убирается микрофлора, в зависимости от скорости подачи воды через фильтр достигается снижение колииндекса до нуля.
Шунгит взаимодействует с водой не только как фильтрующий материал и адсорбент. Он обладает каталитическими и катионообменными свойствами.
Благодаря каталитическим свойствам шунгит способен длительное время очищать воду от разного типа органических веществ (хлороргаников, ароматических углеводородов, алифатических спиртов и др.), разрушая органические вещества до элементарных оксидов (CO2, H2O) и осаждая (на 70–90 %) из воды металлы в виде нерастворимых смесей (карбонатов, оксалатов и др.)
На применение шунгитов в процессах водоподготовки имеется гигиенический сертификат.
Эффективно использование шунгитов в качестве материала для насыпных электродов проточных электролизеров для осаждения тяжелых металлов из промстоков гальванических производств и плавильных заводов и возврата их в производство.
Шунгиты разрабатываемой в настоящее время Зажогинской залежи обладают следующими геометрическими параметрами: удельной поверхностью до 30 м2/г, суммарный обьем пор 0,05-0,15 см3/см3 при эффективном радиусе 30-100 А.
СОРБЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. Доказана способность шунгитов сорбировать фенол, амиловый спирт и амилаты калия, метоксифенолы, вещества лингоуглеродного комплекса, получаемые в процессе гидролиза древесины и торфа, а также при термолизе древесины и целлолигнина, водорастворимой смолы, образующейся в процессе термолиза древесины и целлолигнина.
Выявлены адсорбционные свойства шунгитовых пород по отношению к торфяным водным вытяжкам, содержащим большое количество минеральных и органических веществ.
Шунгит очищает сточные воды от нефтепродуктов до норм сброса (ПДК) в рыбохозяйственные водоемы.
Шунгитовый фильтр обеспечивает эффективное удаление из воды диоксинов – вредных хлорорганических соединений.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ. Шунгитовые породы наряду с ощутимой внутренней поверхностью обладают и хорошей электропроводностью. Это позволяет использовать их в качестве материала для насыпных электродов проточных электролизеров в процессах очистки воды от тяжелых металлов.
Из модельных растворов меди, никеля, кобальта, цинка в проточном электролизере с шунгитовым насыпным электродом в среднем удается осадить до 90 % металла. Отмечено 100 % электроосаждение никеля из водно-аммиачного раствора. Практически полное извлечение кобальта и цинка из водных растворов происходит при энергозатратах 6-10 и 12–50 кВт.ч/кг.
Обнаружена физическая адсорбция меди и никеля из водных и водноалюминиевых растворов в статических условиях.
Шунгиты в сельском хозяйстве
В качестве подкормки используется шунгито-доломитовая смесь из натуральных природных компонентов шунгита и доломита.
Шунгито-доломитовая подкормка содержит:
1) кальций и магний – необходимые для роста растений;
2) микроэлементы: калий, фосфор, ванадий, кобальт, медь, никель, цинк и другие, а также редкоземельные элементы, ускоряющие рост растений.
Черная окраска зерен шунгита регулирует тепловой режим почвы – накопление, длительное сохранение и медленную отдачу поглощенного за день солнечного тепла. Благодаря наличию крупинок шунгита в 1–3 мм подкормка разрыхляет почву.
Применяется для всех видов овощных культур, плодовых деревьев и кустарников. Повышает урожайность в 1,5–2 раза.
Нормы внесения:
300-400 г/м2 – для легких почв (песчаных, супесчаных, легких суглинков);
400-600 г/м2 – для тяжелых почв (торфяников, средне-и тяжелосуглинистых).
Применение шунгитов в медицине
Уникальны бактерицидные свойства шунгитов. Настои воды на шунгите и шунгитовые пасты обладают лекарственными свойствами, эффективно лечат многие заболевания – аллергические, кожные, респираторные, гинекологические, мышечные и суставные, характеризуются выраженным противоаллергическим, противозудным и противовоспалительным действием.
Шунгитовый настой используется как наружное средство в целях ухода за кожей всех типов. При увлажнении кожи шунгит очищает и смягчает ее, придает ей упругость и эластичность, способствует омоложению. Используется также как бактерицидное средство при инфицировании ссадин и ран, снимает отеки и боль при ожогах, при укусах насекомых. Шунгитовый настой используют и для ухода за волосами. Для лечения заболеваний кожи и суставов применяется шунгитовая паста, которая представляет собой сметанообразную массу черного цвета, состоящую из тонкоизмельченного шунгитового порошка, смешанного со специально приготовленным шунгитовым настоем.
Шунгитовая паста обладает антиаллергическим, бактерицидным свойством и за счет энергетики шунгита создает прогревающий эффект, в результате чего улучшается микроциркуляция крови, усиливаются обменные процессы и как следствие улучшается питание ткани. Паста не токсична, не имеет побочных явлений. Может использоваться одновременно со всеми другими лекарственными и физиотерапевтическими средствами. Благодаря этим качествам паста применяется для лечения кожно-аллергических заболеваний, дерматитов, псориаза, нейродермита, а также последствий травм и заболеваний суставов (артрит, полиартрит) и позвоночника (радикулит, остеохондроз мышц, миозит). Лечение шунгитовой пастой более эффективно в сочетании с принятием ванн, минерализованных шунгитовой смесью, а также с массажем ступней ног при помощи шунгитового щебня.
Топтание на щебне шунгита – это процедура, в основе которой лежит воздействие на рефлексогенные зоны, обильно представленные на стопе (более 70), каждая из которых взаимосвязана с определенным органом человека. Такой массаж способствует улучшению кровоснабжения органов и тканей организма и не имеет прямых противопоказаний. При хождении босиком благодаря сложным процессам, происходящим в нервной системе, создаются условия, при которых нормализуется артериальное давление крови. Если, приходя с работы, становиться на шунгитовый щебень на 3–4 мин, то снимается нервное напряжение, утихают боли в ногах, улучшается сон.