Минералы группы цеолитов

Содержание.
Введение.
Глава 1. Минералогическая характеристика минералов группы цеолитов.
Глава 2. Происхождение и распространение цеолитов.
Глава 3. Основные месторождения цеолитов на территории России.
Глава 4. Промышленное использование минералов группы цеолитов.
Заключение.
Список литературы.

2).
Таблица 2. Запасы цеолитовых руд Серёдочного месторождения утвержденные ТКЗ. Хабаровский край.
Рудная залежь, минеральный тип руды Запасы руды, тыс. т, категория В С1 В+С1 С2 В+С1+С2 Залежь Iклиноптилолит-монтмориллониовый 1013,4 2575,5 3588,9   3588,9 Залежь II клиноптилолитовый 4564,1 12392,1 16956,2 30761,1 47717,3 Залежь III морденитовый       887,4 887,4 Всего по месторождению 5577,5 14967,6 20545,1 31648,5 52193,6  
Помимо крупных месторождений, на территории России обнаружено много месторождений и проявлений цеолитсодержащих пород. Эти месторождения находятся в Липецкой области (Никольское месторождение), Ульяновской области (Юшанское, Кадышевское, Белый Ключ), Республике Башкортостан (Южно-Уральское), Ханты-Манскийском АО (Мысовское), Красноярском крае (Вознесенское), Иркутской области (Бадарминское), Бурятии (Мухор-Талинское), Республике Саха (Сорос, Чучуба), Амурской области (Зейское), Магаданской области (Хурчан), Приморском крае (Богопольское, Неждановское), Камчатской области (Гейзерское, Начикинское, Уксичанское, Никольское).
Глава 4. Промышленное использование минералов группы цеолитов.
Промышленная ценность цеолитов определяется наличием у них уникальных ионно-молекулярно-ситовых и каталитических свойств, обусловленных кристаллохимическими особенностями цеолитов, их способностью к катионному обмену, потере и поглощению воды и других молекул без разрушения структурного каркаса. Особенно большое значение имеют природные (клиноптилолит, морденит) и искусственные высококремнистые цеолиты, а также их модифицированные формы, получаемые введением в структуру цеолитов катионов I-VIII групп. Обезвоженные цеолиты являются высокоактивными сорбентами большой ёмкости составляющей до 50% свободного объёма [7].
В нефтегазовой промышленности и нефтехимии цеолиты применяются для выделения, очистки и катализа углеводородов (например, в крекинге нефти). Для разделения и глубокой осушки газов, в том числе и природного газа, а также жидкостей. Природные цеолиты могут быть использованы при катализе если присутствующие примеси не ухудшают каталитические свойства и если каталитически активные центры могут быть созданы в цеолите без активации других компонентов. Каталитическая активность пропорциональна содержанию цеолита. Клиноптилолит является единственным цеолитом на котором при гидратации ацетилена не происходит образование кислых центров, которые не желательны при каталитических превращениях.
Извлечение бензола наиболее полно протекает при модификации клиноптилолитового туфа тетраметиламмонием C4H12N+.
Использование цеолитов в бумажном производстве особенно широко распространено в Японии. Цеолиты используются как добавка к глинистому наполнителю. В результате добавления цеолита получается воздухо-проницаемая бумага, способная сорбировать запахи. Для этой цели используются клиноптилолитовый туф. Если клиноптилолит имеет белую окраску, то он широко используется для получения оберточной пищевой бумаги.
Цеолиты широко применяются в строительстве. Молотые цеолиты вводятся в цемент для улучшения его свойств и для создания среды порообразования. Цеолитовый туф использовался в строительстве с глубокой древности как штучный камень. В современной технике туф используется для производства пенистых и ячеистых материалов. С этой целью обломки туфа смешиваются с доломитом и смесь подвергается автоклавному твердению.
В сельском хозяйстве цеолиты применяются в виде кормовой добавки, повышающей сохранность, продуктивность и качество животных и домашней птицы. Для подкормки животным используются цеолиты, выдержанные в растворе соляной кислоты (рН 1,5), соответствующем кислотности желудка. Выдержка в растворе кислоты варьирует от 10 до 60 и 120 минут. Затем цеолит отделяется от раствора центрифугированием с последующей промывкой дистиллированной водой. В результате получается удобрение, которое содержит азот, калий и фосфор органического происхождения [7].
В земледелии цеолиты применяются в качестве увеличивающих плодородие многолетних ионообменных регуляторов водно-солевого режима почв, пролонгаторов действия водорастворимых удобрений. Цеолитизированные туфы влияют на почвы через следующие параметры: катионообменную емкость, пористость и способность удерживать влагу.
В экологии цеолиты используют для удаления на предприятиях из выбросов, газов SO2, H2S, NOx. Для очистки воды от ионов аммония, токсичных тяжелых металлов Pb, Hg, Tl и радиоактивных металлов Sr, Cs. Для рекультивации почв в качестве селективной "ловушки" для ионов радиоактивных изотопов Sr и Cs.
Кроме примышленного применения, крупные кристаллы и друзы природных цеолитов являются ценным коллекционным материалом.
С 50-х гг 20 века в промышленных масштабах производятся искусственные цеолиты. В лабораториях было синтезировано более 100 структурных видов, большинство которых не имеют природных аналогов. Получают их в виде микрокристаллических агрегатов из высокоактивных реакционных смесей (гелей и других аморфных веществ) при температурах не свыше 200°С.
Заключение.
В реферате рассмотрены данные о минерах группы цеолитов. Обобщены основные данные о кристаллическом строении, процессах происхождения, распространении, месторождения цеолитсодержащих пород и особенностях промышленного использования цеолитов.
Цеолиты представляют собой большую группу близких по составу и свойствам минералов, относящихся к водным алюмосиликатам кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов. Всего к группе цеолитов относят около 40 минеральных видов. Цеолиты это нестехиометрические соединения, их составы изменяются в широких пределах, образуя ряды твёрдых растворов. Кристаллическая структура цеолитов образована тетраэдрическими группами SiO44- и AlO45-, объединенными общими вершинами в трехмерный каркас, пронизанный полостями и каналами. Обобщенна эмпирическая химическая формула цеолитов Mn[(AlO2)x(SiO2)y]*zH2O. В полостях и каналах расположены молекулы воды и катионы металлов. Дегидратированные обезвоженные цеолиты (вода при этом выделяется постепенно с повышением температуры) могут адсорбировать молекулы других веществ, таких как NH3, NO2, H2S, углеводородов, спиртов, металлоорганических и других соединений. К наиболее распространённым представителям группы цеолитов относятся – натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, сколецит, ломонтит. В группе цеолитов относят также анальцим. Особенно большое значение в промышленности имеют клиноптилолит, гейландит, морденит и шабазит.
Цеолиты образуются при температурах не свыше 250°С и давлениях 200-300 МПа. Они имеют гидротермальное, экзогенные и метаморфическое происхождение. Образование гидротермальных цеолитов происходит в насыщенных щелочами растворах, о широком диапазоне температур при низких давлениях. При образовании цеолитов наблюдается некоторая последовательность, которая заключается в том, что сначала выделяются цеолиты бедные водой и богатые кремнеземом, а затем цеолиты, обогащенные водой и бедные кремнеземом. Встречаются цеолиты главным образом в низкотемпературных гидротермальных жилах, в песчаниках, аркозах и граувакках, в трещинах и пустотах гнейсов и кристаллических сланцев, а также в миндалинах и трещинах эффузивных пород, где образуются как продукт поствулканических процессов и находятся в ассоциации с кальцитом, кварцем, селадонитом, халцедоном (агатом).
Туфогенно-осадочные формации с промышленной цеолитизацией, как правило, приурочены к областям киммерийской, альпийской и современной складчатости. Однако на территории СССР в последние годы установлены месторождения цеолитов в более древних вулканогенно-осадочных породах, вплоть до нижнего карбона. В целом, наблюдается тенденция уменьшения количества месторождений и суммарных запасов цеолитов от мезо-кайнозойских отложений к более древним.
На территории России выявлено около 120 месторождений и проявлений цеолитсодержащих пород. В государственном балансе учтено 14 месторождений. Балансовые запасы в России составляют 661,9 млн. тонн. При этом, объем разведанных запасов природных цеолитов сосредоточен неравномерно и 70% всего объема приходится на Забайкальский край. К наиболее крупным месторождениям относятся Хотынецкое месторождение (Орловская область), Татарско-Шатрашанское (республика Татарстан), Пегасское (Кемеровская область), Сахаптинское и Пашенское (Красноярский край), Холинское, Шивыртуйское и Бадинское (Читинская область), Хонгуруу (республика Саха), Куликовское и Вангинское (Амурская область), Радденское и Середочное (Хабаровский край), Чугуевское (Приморский край), Лютогское и Чеховское (Сахалинская область), Пастбищное (Чукотский АО), Ягодинское (Камчатская область). Большинство крупных месторождений имеют вулканогенно-осадочное происхождение. Это главным образом туфы клиноптилолитовые, клиноптилолит-морденитовые, тофопесчаники, реже это осадочные породы – кремнистые мергели.
Список литературы.
1. Андреева Е.Д., Ким А.У. О цеолитах некоторых эпитермальных золото-серебряных месторождений Камчатки // Вестник Камчатской региональной организации "Учебно-научный центр". Серия: Науки о Земле. 2010. С. 13 – 20.
2. Буллах А.Г. Общая минералогия. Учебник. 3-е изд. СПб. Изд-во СПбГУ. 2002. 356с.
3. Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Базай А.В., Яковенчук В.Н., Меньшиков Ю.П., Горяинов П.М Цеолиты из гидротермальных жил в породах полосчатой железорудной формации Кольского полуострова // Зап. РМО. вып. 134. № 2. 2005. С. 67 - 74.
4. Мельникова В.Л. Цеолиты некоторых железорудных месторождений Тургая / Изв. АН КазССР. Сер. геол. 1975. № 3. С. 61 - 68.
5. Обзор рынка природных цеолитов в СНГ / ИнфоМайн. Москва. 2010. 85с.
6. Пеков И.В. Цеолиты щелочных массивов. М. Экост. 2004.
7. Природные цеолиты, под ред. А. Г. Коссовской, М., 1980. 224с.
8. Шушков Д.А. Минералого-технологические свойства анальцимсодержащих пород Тимана. Автореф. дисс. к.г-м.н. Сыктывкар. 2007. 19с.
20