Асия Ежкова - Технология использования бентонитовых глин в качестве сорбентов солей тяжелых металлов из организма животных в регионах техногенной нагрузки Республики Татарстан Страница 2

Ко второй группе относятся среднекачественные (содержание цеолита в породе – 60-70 %, глинистого минерала не более 15 %), основной минеральный тип: клиноптилолит, клиноптилолитгейландит.

К третьей группе относятся средне- и низкокачественные (соответственно для среднекачественных содержание цеолита в породе не менее 60 %; для низкокачественных суммарное содержание цеолита, опалкристобалита монтмориллонита не менее 50 %, глинистого минерала не более 24 %), основной минеральный тип: клиноптилолит, смешанные породы. Благодаря разнообразию вещественного состава и физико-химических свойств природные минералы относятся к сырью многоцелевого назначения и применяются практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

В промышленности цеолиты применяют при сушке и очистке газов, сточных вод, для обезвоживания органических жидкостей, как наполнители для бумаги, обогащения воздуха кислородом и т.д. (D.B.Hawkins, 1984; Hemken R.W., 1984).

В сельском хозяйстве с помощью цеолитов можно решать многие задачи. Они способны улучшать плодородие почвы, снижать уровень токсических веществ и тяжелых металлов в растениях и зерне (Петункин Н.И. , 1990; Улитько В.Е., 2001). В последние годы появились сообщения об использовании цеолитов как кормовой добавки, стимулирующей рост и продуктивность сельскохозяйственных животных, лечебно-профилактического препарата, а также средства, существенно улучшающего экологию содержания животных и рабочих мест обслуживающего персонала.

Таким образом, исторические данные свидетельствуют о том, что природные цеолиты давно привлекают внимание исследователей разных направлений. Биологическая активность и эффективность использования цеолитов зависят от вида животных, состава рациона, дозы применения, месторождения и других пока малоизученных факторов (K.S. Deffeyes, 1978; F. Letther, 1989; I. Lichvar, 1983).

Установлено, что добавление цеолитов в рационы различных видов сельскохозяйственных животных, птиц, рыб и пушных зверей способствует росту продуктивности и снижению затрат кормов на единицу продукции, повышению ее качества, увеличению сохранности молодняка, а также цеолиты крайне необходимы для животного организма, так как они принимают активное участие во всех обменных процессах организма (U. Jacobi, 1986; Чамуха М.Д., 1987).

Бентониты представляют собой тонкодисперсные высокопластичные горные породы смектитового состава и обладают (в различной степени) связующими тиксотропными и адсорбционными свойствами. Обычно это плотные, вязкие, жирные на ощупь породы с оскольчатым или полураковистым изломом самых разнообразных цветов – от белого до черного (обычно голубые, зеленые и желтые тона); с водой образуют гель. В воде бентониты набухают (щелочные) или распадаются на мелкие частицы (щелочноземельные) (Ш.Б. Батталова, 1980; В.В. Наседкин, 2001).

По данным ряда авторов (Л.В. Краснова, 1980; М.С. Мерабишвили, 1979) к истинным бентонитам, в соответствии с требованиями современной промышленности, относятся монтмориллонитовая глина, в которой содержание монтмориллонита (ММ) более 70 %. Если глина на 80-90 % состоит из смешаннослойных минералов, в которых содержание монтмориллонитовых слоев превышает 70 %, то ее также можно относить к бентонитам, но с несколько другим названием: гидрослюдистый или калиевый бентонит. Все глины, в которых содержание ММ менее 70 % или вместо ММ присутствует нонтронит или какой-либо другой минерал из группы смектитов, следует относить к бетонитоподобным глинам или «бентоноидам» (Н.В. Кирсанов, 1961; М.С. Мерабишвили, 1979; А.А. Сабитов, 1990).

Кроме ММ в глине могут присутствовать такие минералы как кварц, минералы группы каолинита, гидрослюда, слюда, полевой шпат, пирит, гематит, гетит и другие минералы.

В зависимости от состава обменного комплекса различают щелочные и щелочноземельные бентониты. Высокое содержание монтмориллонита в щелочных бентонитах обуславливает наличие множества активных центров, поэтому такие бентониты наиболее пригодны для использования в качестве адсорбентов. Щелочноземельные бентониты монтмориллонитового и монтмориллонитового маложелезистого минеральных типов по адсорбционной активности близки щелочным аналогам. Они имеют высокое содержание ММ, низкое содержание примесей, даже в естественном виде обладают каталитической и сорбционной активностью (М.С. Мерабишвили, 1997; B.G. Stephenson, 1992).

Разработана промышленная классификация бентонитового сырья, в которой все бентониты с высоким содержанием монтмориллонита разделены на три группы (У.Г. Дистанов, 19911998): бентониты для окомкования и буровых растворов; литейные бентониты; бентониты-адсорбенты.

В первую группу включены бентониты, имеющие набухаемость от 15 и выше. Все эти бентониты отличаются высоким содержанием монтмориллонита, более 80 %. Сумма обменных катионов превышает 75 мг-экв/100 г. Монтмориллонит, как правило, имеет Na-форму от природы или после активации. Из подобного бентонита могут быть получены не офлюсованные окатыши при содержании глинистой связки порядка 0,3-0,5 %, а также высокодисперсные буровые растворы. В первую группу входят: греческий (о-в Милос), индийский (западное побережье Индии), Асканское (Грузия), Таганское (Казахстан) и Огланлинское (Туркмения). Весьма близки к первой группе также бентониты некоторых участков Даш-Сахалинского и Сари-Гюхского месторождений (Азербайджан и Армения соответственно) (Грабовенский И.И. с соавт., 1984; Д.Г. Козманишвили и др., 1980).

Во вторую группу включены бентониты среднего качества с набухаемостью 9-15. Сумма обменных катионов обычно 60-75 мгэкв/100 г глины. Содержание ММ не должно быть ниже 70-80 %. Монтмориллонит обычно Ca-Mg-состава. При активации промышленные свойства такого бентонита значительно уменьшаются. К этой группе относится основное количество поступающих на рынок в данное время бентонитов Даш-Сахалинского и Сари-Гюхского месторождений и, возможно, сырье Черногорского (Десятый Хутор, Западная Сибирь), а также большинство бентонитов из месторождений Румынии, Турции и Югославии (У.Г. Дистанов, 19901998).

Бентониты третьей группы бентоподобные глины характеризуются низкой набухаемостью. Сумма обменных катионов 40-60 мг-экв/100 г сухого остатка и ниже. Содержание ММ обычно 5570 %. Монтмориллонит относится к Са-разновидности. Сюда входит сырье практически всех месторождений Центральной России, Урала, Западной Сибири и т.д. Из зарубежных – некоторые месторождения Германии. К бентонитам, которые используются как адсорбенты, предъявляются свои специфические требования. Среди примесей наиболее благоприятны цеолиты, кристобалит, опал органического происхождения. Высокими адсорбционными свойствами обладают бентониты месторождения Гумбри (Грузия), месторождений из окрестностей Нальчика (Кабардино-Балкария) и др.

Бентониты каждого класса могут быть представлены как щелочной, так и щелочноземельной разновидностями в зависимости от содержания обменных катионов щелочных и щелочноземельных металлов, в основном, натрия и кальция (табл. 2).

Таблица 2. Промышленная классификация технологических типов бентонитов (Дистанов У.Г., 1998)

К щелочным отнесены бентониты, в обменном комплексе которых содержится не менее 60 % обменных катионов натрия от общей обменной емкости.

Известная технологическая классификация в большей степени относится к щелочным бентонитам, месторождений которых на территории России крайне мало. Для щелочноземельных бентонитов отсутствуют технические решения по переработке их как адсорбционного сырья. В качестве адсорбентов глины монтмориллонитового состава – бентониты используются как в природном виде, так и, более эффективно, после их активации химическим, термическим, термохимическим и другими способами.

Вся бентопродукция поступает потребителям и в продажу в виде порошков, гранул, хлопьев, паст, суспензий.

В странах СНГ принята следующая градация бентонитов: а) щелочные; б) щелочноземельные; в) щелочно-щелочноземельные; г) белые или беложгущиеся (маложелезистые, щелочные и щелочноземельные); д) нонтронитовые; е) активированные; ж) бентон (гидрофобный бентонит); з) бентокол (наиболее тонкая фракция после отмучивания).

Технологические типы бентонитов выделяют по соотношению в них катионного состава:

• щелочной Na Ca Mg;

• щелочноземельный Na Ca Mg;

• щелочно-щелочноземельный Na Ca Mg.

Сельское хозяйство является перспективной отраслью, где с большой эффективностью используются бентониты (А. Хенниг, 1976; К.Т. Ташенов, 1997; K.D. Gunter, 1992).

Комбинированные корма, сбалансированные по основным питательным веществам, могут обеспечить повышение продуктивности животноводства на 10-12 %, а при обогащении средствами химии, биологически активными веществами и другими средствами, их эффективность повышается на 25-30 % (Э. Филиппович, 1994; Б.Д. Кальницкий с соавт., 1985, 1996).

Лабораторные и заводские испытания подтверждают высокую эффективность применения бентонитов для ликвидации слеживаемости карбамида и комбикорма с карбамидом и бентонитом (Георгиевский В.И., 1979; С.А. Лапшин, 1988; П.А. Матюшевский, 1997).