CC BY
63
УДК 549.21.004.14 (574)
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАЗАХСТАНСКОГО ШУНГНТА
С.В. Ефремова, С.А. Ефремов, О.Е. Лебедева, Л. Онгарбаева, Ж.А. Тайсерекова
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Центр физико-химических методов анализа КазНУ им. аль-Фараби
Мацалада гылыми багдарлама влшемШц жумыс нэтижесшде жергШют шунгыттарды пайзалану мумк1нд1нтер1 резинальщ цосындыларды тольщтыру сапасында элгктротермилж endipic yuiin кешенЫ шиюзат есебшде, шунгыт сорбенттердi даярлаудан алынган алгашк,ы нвтижелер1 царастырылады.
В статье в результате работы в рамках научных программ показана возможность использования местных шунгитов в качестве наполните/ей темных резиновых смесей в как комплексного сырья для электротермических производств, получены первые результаты по приготовлению шунгитовых сорбентов.
In the article as the result of scientific programs work the possibility of using local shunghits as fillers dark rubber mixtures as complex raw material for electrothermal manufactures is shown, first results of shunghit sorbents production are presented.
До сих пор в печати продол- ал, похожий на карельский шунгит, жает появляться информация [1, 2] был обнаружен на территории Ка-о том, что единственное в мире мес- захстана[3]. Мы работаем с ним на торождение шунгита находится на протяжении нескольких лет. В ходе территории России, а именно в Ка- сравнительного изучения местного релии. В связи с этим необходимо углеродного вещества (месторожде-напомнить, что углеродный матери- ние «Большевик», Восточно-Казах-
станская область) с карельскими шунгитами и рядом других известных углеродных материалов была подтверждена его принадлежность к классу шунгитов, несмотря на некоторые структурные различия между карельским и казахстанским шунгитами, и, напротив, близость структуры последнего со структурами, например, сажи и кокса [4, 5]. (Следует заметить, что сами карельские шунгиты весьма различны как по структурному состоянию, так и по надмолекулярной организации [6]).
Наши шунгиты, как и карельские, в природе залегают в виде толщ шунгитовых пород, представляющих собой уплотненную механическую смесь углеродной и минеральных компонентов разного состава. Сравнительно большая их часть находится в отвалах в виде отходов после обогащения полиметаллических руд. Содержание шунгита в пластах и отвалах варьирует от нескольких процентов до 25-30%, местами превышает 50%. Основу минеральной части составляют кварцит и различные алюмосиликаты. Ввиду этого породы характеризуются разнообразием физи-ко-механических и химических свойств, что, наряду с метастабиль-ностью структуры шунгитового углерода, создает предпосылки для оп-
ределения ряда направлений в области научных исследований и практического применения рассматриваемых пород.
На данном этапе выбор направлений научно-исследовательских работ во многом определяется состоянием дел в промышленности. Растущие потребности определяют обновление выпускаемых видов продукции,а постоянная необходимость снижения затрат в производстве влечет за собой обновление сырьевой базы. Все более актуальной задачей экономического развития различных стран мира становится рациональное использование природных ресурсов, создание безотходных технологий и производств. В этой связи в последнее десятилетие существенное изменение претерпело отношение к отходам. С точки зрения рационального природопользования промышленные отходы являются вторичными материальными ресурсами. Отходы, не востребованные «своей» отраслью промышленности, часто представляют ценное сырье для других отраслей. Утилизация отходов и получение вторичных материалов стала в мире видом деятельности, приносящим многомиллионные прибыли и отличающимся высокими темпами роста. [7]. Однако у нас в стране пе-
реработка отходов еще не достигла масштабов массового производства.
Нами в результате работы в рамках научной программы «Физико-химические основы анализа новых материалов из минерального сырья Казахстана» и межотраслевой научно-технической программы "Создание и опытно-промышлен-ное освоение технологий производства остро дефицитных химических продуктов и реактивов из отходов и промпродуктов химических и металлургических производств" показана возможность использования местных шунгитов в качестве наполнителей темных резиновых смесей [4, 8], в качестве комплексного сырья (углеродминеральных брикетов) для электротермических производств [5, 9], получены первые результаты по приготовлению шунги-товых сорбентов [10]. При апробировании шунгитового сырья в различных технологических процессах мы не ставили целью комплексную переработку шунгитовых пород. Преимущественно преобладали работы по разделению пород на углеродную и минеральную, составляющие с последующей заменой дефицитных углеродных материалов шунгитовым веществом. Большая же часть минерального субстрата при этом оставалась практически
невостребованной. В связи с этим было выбрано новое направление -утилизация минеральной части казахстанских шунгитовых пород с целью изучения каталитических свойств и возможности ее использования в качестве носителей при синтезе катализаторов.
Поиск активных и стабильных катализаторов является одним из актуальных вопросов гетерогенного катализа, имеющего место почти в 90 % всех производств нефтеперерабатывающей и химической промышленности [6]. В основе большинства существующих технологий их приготовления лежат методы и приемы, следствием использования которых являются многостадий-ность, громоздкость оборудования, значительный расход реагентов, появление вредных стоков и т. д. Все это снижает эффективность технологий, противоречит представлениям об экологически чистых катализаторах и заставляет искать новые нетрадиционные подходы. Принимая во внимание требования, предъявляемые к современным катализаторам (высокая активность, избирательность, механическая прочность, термическая стойкость и др.), а также специфику состава и свойств шунгитовых пород и их минеральной части [4,5] можно ожидать про-
явления ими высокой каталитической активности,особенно в реакциях кислотно-основного типа.
В настоящее время наше внимание привлекло еще одно направление в области использования казахстанских шунгитов. Сегодня все чаще стали появляться сведения о целебных свойствах этого минерала. По данным российских и казахстанских врачей [2, 11], различные пасты, мази, настойки на основе шун-гита обладают исцеляющим действием на организм человека и могут быть использованы при лечении большого спектра хронических и патологических заболеваний. Идея использования шунгитов в лечебных целях принадлежит школе Санкт-Петербургских медиков и берет свое начало из опыта работы курорта «Марциальные воды» - первого в России курорта, организованного Петром I еще в 1719 году, вода источников которого проходит через мощную толщу шунгита. Использование фильтров из карельского шунгита позволяет не только обеспечивать необходимую чистоту воды, но и искусственно получать минерализованную воду, как питьевую, так и сильно насыщенную косметическую, обладающую противоожоговым, заживляющим, дезинфицирующим действием [2]. Однако, оста-
ется загадкой причина уникальности и оздоровительного эффекта шунгита. Есть предположения [1,2], что лечебные свойства карельских шунгитов и паст продиктованы действием присутствующих в них фул-леренов.
В [12] приводятся сведения о присутствии фуллеренов С60 - С70 в количестве 0,0001% в карельских шунгитах. Здесь же дается гипотеза образования в них фуллеренов. Нами было опробовано извлечение молекул С60 и С70 из местных шунги-товых пород с высоким содержанием углерода (более 60 %) методом непрерывной экстракции ксилолом в аппарате Сокслета в течение 24 часов и экстракцией толуолом под действием ультразвука (считается [13], что растворимость фуллеренов в этих использованных экстрагентах довольно высока). В ходе исследования толуольных и ксилольных экстракционных вытяжек с помощью метода ИК-спектроскопии присутствия фуллеренов обнаружено не было. При проведении рентгенографического анализа на рентгенограммах всех исследуемых образцов шун-гитовых пород фуллереновые рефлексы также отсутствовали, и, по заключению гл. секретаря'РАН Н. А. Плате и д.х.н. Королева Ю.М., во всех природных образцах Казахстан-
ских шунгитовых пород (месторождение «Большевик») рентгенографических количеств фуллеренов С60 не обнаружено.
Несмотря на отсутствие фуллеренов, как отмечалось выше, местные шунгиты обладают лечебным эффектом. Вновь возникает вопрос, что является причиной уникальности шунгита, который, с одной стороны, является перспективным сырьем для ряда технологических производств, а с другой, зарекомендовал себя как лечебный минерал. Решение данной проблемы, на наш взгляд, является серьезной задачей именно для химиков. Прежде всего необходимо установить, действительно ли шунгиты являются источником здоровья. С этой целью мы заключили договор о сотрудничестве с ТОО «Лечебные минералы» (директор к.м.н. Бартновский В.И.). Подготовлена партия шунгито-вого концентрата - потенциального
сырья для получения минерализованной воды, паст, мазей и других лечебных препаратов. В ТОО «Лечебные минералы» на основании Государственной фармакопии (ГФ XI. Вып. 1, стр 165) проведены испытания на содержание мышьяка. Получен отрицательный результат. Направлены образцы шунгитового концентрата в Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова для проведения исследований (на токсичность, острую, хроническую; канцеро-генность, противоканцерогенное действие; антимикробное, антибактериальное действие) на животных для выявления возможности проведения последующих клинических исследований в лечебных целях. Начата работа по выявлению возможности приготовления на основе шунгитовых пород минерализованной воды, обладающей лечебным действием, и ее всестороннему исследованию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рысьев O.A. Шунгит - национальный камень России. - Спб. - 81 с.
2. Дар природы на благо человеку. - 1 городская научно-прак-тическая конференция «Опыт применения минерала шунгит в курортологии»: Сб. докладов конференции (январь 1998 г., Санкт-Петербург).-Спб, 1999.-48 с.
3. Находка шунгита в палеозойских породах Восточного Казахстана / Марченко Л.Г., Лавриенко Л.И., Шибко B.C., Сибирякова Н.Я. // Докл. АН СССР. - М., 1979. - Т. 246, № 2. - С. 455-459.
4. Ефремова C.B. Шунгито-вый углерод как заменитель технического углерода при наполнении
композиционных материалов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.х.н. - Алматы, 1999.-30 с.
5. Ефремов С.А. Шунгито-вый концентрат - комплексное сырье для электротермических процессов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.х.н. -Алматы, 2000. - 30 с.
6. Шунгиты - новое углеродистое сырье. - Петрозаводск: Карелия, 1984. - 183 с.
7. Налти П. Рециркуляция становится большим бизнесом. (Recycling becomes a big business) // «Форчун», 13 августа, 1990. - С. 41-45.
8. Ефремова C.B., Ефремов С.А., Колесников Б.Я. Шунгитовые породы Казахстана - заменитель технического углерода // Труды Межд. симп., посвященного 100-летию со дня рождения К.И. Сатпае-ва (7-8 апреля 1999г.)// Сб. научн. тр. -Алматы, 1999.-С. 530-533.
9. Ефремов С.А., Колесников Б.Я., Вонгай И.М. Электрическое сопротивление шунгитовых восстановителей для производства фосфо-
ра // Вестн. КазГУ. Сер. хим. - Алматы, 2000. - с. 63-67
10. Ефремов С.А., Ефремова C.B., Колесников Б.Я., Приз Е. Получение шунгитовых сорбентов // Материалы межд. конф. по анал. химии, посвящ. 100-летию со дня рожд. чл.-корр. HAH PK О. А. Сон-гиной. - Алматы, 2001. - С. 52.
11. Бартновский В.И., Криву-шина JI.E. Коксуские шунгиты - первый опыт применения в классической, альтернативной медицине и защите человека от вредного воздействия аномальных (геопатогенных) зон природного и техногенного происхождения // Вестник качества для предпринимателей, бизнесменов,товаро-про-изводителей. - Алматы: Госстандарт PK, 1999.-№2.-С 10-12.
12. О фуллереноподобных структурах шунгитового углерода / Зайденберг А.З., Ковалевский В.В., Рожкова H.H., Туполев А.Г. //Журнал физической химии, 1996.-Т. 70, № 1.-С. 107-110.
13. Елецкий A.B., Смирнов Б.Н. Фуллерены и структуры углерода // Успехи физ. наук, 1995. - Т. 165, №9.-С. 977-990.
