Бетон.ру

Шунгит - новый вид углеродного сырья  

Шунгитовые породы - уникальные по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит-равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной углеродной матрице. В Карелии имеется единственное в мире разведанное месторождение шунгитовых пород. Шунгитовые породы Зажогинского месторождения уникальны по составу, структуре и свойствам. Аналогов этому сырью в мире неизвестно. Шунгит - минеральное вещество, состоящее из аморфного углерода и сильно диспергированного графита с примесью неорганических веществ.  

Основные характеристики шунгита:

Цвет - черный блестящий
Содержание углерода - от 20 до 35%
Плотность - 1840-1980 кг/м3
Насыпная масса - 1,1 г/см3  

Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь. Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Средний состав пород месторождения - 30% углерода и 70% силикатов. Породы характеризуются высокой прочностью, плотностью, химстойкостью и электропроводностью. Они обладают рядом необычных физических, химических, физико-химических и технологических свойств. 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 т.ч. на основе каучуков. Шунгитовый углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях. Шунгитовый углерод-аморфный углерод с метастабильной структурой, не способной к графитации. Такое состояние определяет многообразие (универсальность) свойств углерода. По реакционной способности такой углерод аналогичен коксу и способен заменить кокс в реакциях восстановления в электротермических процессах. По химической стойкости к некоторым средам даже превосходит его.  

Содержащийся в породах кварц с учетом его дисперсного состояния и равномерного распределения в углеродной матрице является не балластом, а полезным компонентом. Есть реальная возможность ввести в хозяйственный оборот новый вид углеродного сырья, обладающий универсальными свойствами, способный заменить во многих процессах традиционные виды твердого углерода и сделать это способам многократно более экономичным и экологически чистым. Шунгитовый углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях. Вследствие исключительно развитого контакта между активным углеродом и силикатами при нагреве шунгитовой породы активно протекают реакции восстановления кремнезема до металлического кремния и карбида кремния. Благодаря этому, шунгитовые породы являются эффективным сырьем в производстве литейного чугуна, ферросплавов, карбида кремния, в процессе удаления жидких шлаков из нагревательных колодцев и при выплавке элементарного фосфора, где они являются заменителем кокса. Основными потребителями шунгита являются металлургические заводы Тулы, Липецка, Челябинска. В производстве резин тонкие шунгитовые порошки заменяют углеродную и белую сажу. Могут быть получены композиты с широким диапазоном свойств, например, твердые конструкционные резины (резинопласты), предоставляющие новые возможности для модернизации в машиностроении.  

Шунгит используется в качестве наполнителя в различного рода полимерах, мастиках, композиционных материалах.

С применением шунгита создаются электропроводные краски, пластмассы с антистатическими свойствами, строительные материалы, стойкие в агрессивных средах футеровок, электропроводные строительные материалы, совмещающие функции обычных стройматериалов со способностью экранировать электромагнитные излучения или служить нагревателями. Шунгитовые электропроводные материалы, как нагреватели малой удельной мощности, безопасные в пожарном и ожоговом отношении, экологически безопасные, могут использоваться для строительства теплых полов и других обогреваемых поверхностей помещений.  Композиционные шунгитовые радиоэкранирующие материалы способны обеспечить ослабление электромагнитной энергии в диапазоне более 100 МГц на уровне не менее 100 дб. По сравнению с металлическими материалами обладают экологическими преимуществами, т.к. не искажают магнитное поле Земли и исключают возможность возникновения значительных напряжений за счет резонансных явлений. Шунгитовые радиоэкраны могут использоваться в жилых помещениях. Шунгитовые породы обладают сорбционными, каталитическими и бактерицидными свойствами. Эти свойства находят применение при использовании шунгитов в фильтрах подготовки питьевой воды и воды в плавательных бассейнах, катализаторах в процессах оргсинтеза. По способности очищать воду от нефтепродуктов шунгитовые породы не уступают активированному углю, но значительно дешевле. Они могут использоваться в крупных фильтрах для очистки поверхностных сточных вод, сточных вод карьеров, автомоек, железнодорожных депо и др. В частности, в Москве построены шунгитовые фильтры по очистке стоков с МКАД.  Эффективно использование шунгитовых электродных засыпок для электроосаждения ионов тяжелых металлов из промстоков гальванических заводов и возврата этих металлов в производство.  

Шунгит - универсальный сорбент и средство, выделяющее в соединении с водой различные органические и минеральные вещества. На поверхности шунгита загрязнители разрушаются на 80-90% и фиксируются.  

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. Настои воды оказывают благотворное профилактическое воздействие на кожу, очищая, восстанавливая и омолаживая её. Представляется перспективным широкое применение шунгитовых препаратов в фармакологии и косметике. Новый углеродный продукт имеет ряд преимуществ перед традиционными видами углерода (коксом, графитом, сажей):  

1.      Eгo получение исключает сложные, энергоемкие, экологически грязные химические и термические технологии, по которым производят кокс, графит, сажу;  

2.      Простота добычи и подготовка пород к промышленному использованию обуславливает исключительную рентабельность по отношению к другим видам углеродного сырья и энергоносителям;  

3.      Высокая механическая прочность шунгитовых пород-необходимая предпосылка прочности композиционных материалов, а отсутствие пористости в них - условие высокой морозостойкости композитов. Другим условием придания композитам высокой механической прочности является совместимость щунгитового наполнителя с вяжущими.  

Структурные особенности шунгита и разработанный технологический режим позволяют получить мелкозернистый материал (от 0-30 микрон), имеющий самые широкие перспективы по применению в промышленности. Так, специалистами фирмы "Альфа-Пол" был разработан и запатентован ряд уникальных магнезиально-шунгитовых строительных составов, обладающий свойствами экранирования от электромагнитных излучений. Не смотря на то, что активная научная работа в компании ведется достаточно давно и продолжается по сей день, уже сейчас можно сказать, что шунгитовые строительные материалы, производимые фирмой - есть новый шаг в экологичном строительстве.

Данная статья была любезно предоставлена в распоряжение портала БЕТОН.РУ компанией ООО "Альфа-Пол" (г. Санкт-Петербург).  При перепечатке данного материала или его фрагментов ссылка на портал БЕТОН.РУ обязательна.