«САПОНИТОВЫЕ ГЛИНЫ»

автор: Янов В.П.

yanovСапонитовые глины — это уникальные природные образования, промышленные залежи которых впервые в мировой практике были открыты в Украине, в северной части Хмельницкой области. Они представлены аргиллитоподобной пестрой корой выветривания туфов, основного состава берестовецкой свиты венду. Варваровское месторождение сапонитовых глин является единственным в Украине. Оно также является крупнейшим, наиболее разведанным, изученным и перспективным для промышленной разработки сапонита в мире.

Сапонит – природный сорбент, обладает высокими адсорбционными, ионообменными, каталитическими и фильтрационными свойствами. Порода сапонита – аргиллитоподобный минерал темно-красного, иногда темно-рыжего цвета, без запаха и вкуса.

Минерал сапонит относится к группе триоктаэдрических магниевых смектитов, с относительно крупной кристаллической решеткой. Сапонит Варваровского месторождения является разновидностью обширного семейства бентонитов и относится к группе монтмориллонитов, с более высоким содержанием магния MgO, в котором алюминий Al3+ почти полностью замещен на магний Mg2+, а кремний Si4+, частично замещен Al3+.

Содержащийся в сапоните MgO (в пределах 10%) играет важную роль в сотнях биологических реакций, таких как образование различных органических соединений. Участвует в работе сердечной мышцы и сосудистой системы, центральной и периферической нервной систем,  органов пищеварения и др.

normal

Кристаллическая структура минералов группы монтмориллонитов-сапонитов состоит из двух слоев ненасыщенных форм: двух тетраэдрических решеток SiO2 и одной октаэдрической решетки, расположенной между ними и которая содержит, в основном, Al, Mg, Fe по типу  2:1. Между этими тремя слоями кристаллической решетки может происходить изоморфный обмен. Поэтому минералы группы монтмориллонитов обладают высокими адсорбционными и ионообменными свойствами. Минералы группы монтмориллонитов имеют катионно-обменную способность 50-100 мг/экв. Емкость катионного обмена сапонита значительно больше, чем трепела и глауконита и составляет 0,68 мг/экв/г.

Известно, что слоистые силикаты вследствие достаточно большой емкости катионного обмена и высокой избирательной активности к ионам больших размеров, являются перспективными природными сорбентами для очистки сточных вод от ионов аммония и калия, радиоактивных вод, а также сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов.
Сапонит проявляет повышенную избирательность, как селективный сорбент, к ионам щелочных металлов больших размеров и аммонию. В качестве ионообменника активированный сапонит может эффективно извлекать из воды ионы свинца, стронция, кадмия, аммония, радиоактивного цезия и др.

Сапонит Ташковского участка имеет следующий химический состав:

  • SiO2 — 42,9-48,3%
  • TiO2 — 1,3%
  • Al2O3 -12,42-13,52%
  • Fe (общ.) — 9,7-10,3%
  • Fe2O3 — 8,81-13,3%
  • FeO — 1,2-4,65%
  • MgO — 8,2-10,91%
  • Mn2O7 — 0,21%
  • CaO — 1,69-3,13%
  • Na2O — 0,06-2,88%
  • K2O — 0,96-1,7%
  • S (общ.) — 0,004%
  • P2O5 — 0,124%
  • CO2 — 0,58-0,72%
  • Влага -8,45-8,47%

Также сапонитовые глины Ташковского участка Варваровского месторождения содержат следующий набор микроэлементов (обнаружено спектроскопически):

  • скандий — 0,0015-0,0032%
  • бериллий — 0,001%
  • молибден — 0,0005%
  • свинец — 0,0005%
  • галлий — 0,00063-0,0012%
  • ниобий — 0,0001%
  • висмут — 0,025%
  • барий — 0,0015%
  • лантан — 0,0025%
  • цинк — 0,0047%
  • цирконий — 0,012-0,02%
  • хром — 0,05-0,08%
  • таллий — 0,00002%
  • олово — 0,00015%
  • литий — 0,002%
  • медь — 0,004-0,008%
  • платина — 0,002%
  • золото — 0,000002%
  • иттрий — 0,00012%
  • кобальт — 0,004%
  • ванадий — 0,0015-0,0032%
  • германий — 0,00012%.

Физические характеристики сапонита:

  • удельный вес — 2700-3150 кг/м3;
  • насыпной вес – 960 кг/м3;
  • коллоидность — 11,7-12,2%;
  • органические добавки — 0,16%;
  • набухание — 5,6%;
  • пластичность — 28,4%;
  • связанная вода — 25,9%;
  • скорость капиллярного просачивания — 0,08 см/сек;
  • огнестойкость 1280-1300 ºС;
  • РH — 7,6;
  • электрокинетический потенциал при РН = 6-7;
  • адсорбция по Сs 134 — 99,5%.
  • адсорбция по Sr 90 — 59%

Важную роль в повышении эффективности использования сапонита выполняют некоторые ультраэлементы. Например, литий, содержание которого в сапоните колеблется от 0,0002 до 0,00033%,  входит в состав крови, тканей и органов животных. Избыток Na и K из организма выводится с мочой, а ионы лития способствуют транспортировке натрия  в клетки и ткани. Его соли благоприятно действуют на нервную систему, устраняют стрессы. Хром, который содержится в сапоните в пределах 0,05-0,08%, выполняет важную роль в кроветворных процессах и учувствует в системе ферментации, принимает участие в процессах обмена глюкозы. Молибден является активатором в некоторых процессах ферментации. Накапливается в печени, почках и железах внутренней секреции. Многие макро- и микроэлементы являются жизненно необходимыми для живых организмов. Например, кремний, находящийся в организме животных в ничтожно малых количествах, является после кислорода, наиболее связанным с биосредой элементом.

В сапоните находится, например, редчайший элемент германий, который регулирует все клапанные системы пищеварения, перистальтики и венозной системы. Золото и платина, присутствующие в сапоните в коллоидной форме, выполняют роль бактерицидов. Висмут также выполняет важную роль, как бактерицид. Он действует как агент против вздутия и диареи, образует пленку на поверхности пищевода, которая защищает его от раздражений.

Это далеко не полный перечень благоприятного влияния микроэлементов, находящихся в сапоните, на живой организм. Анализ 80 образцов сапонита продемонстрировал отсутствие в его составе токсичных и радиоактивных элементов: мышьяка, кадмия, таллия, цезия, урана и др.

С позиций эколого-геологической оценки имеются основания считать, что сапонитовые породы Варваровского месторождения являются экологически чистым минеральным сырьем.

Минерал в мире считается малораспространенным и имеет ограниченное применение из-за отсутствия крупных месторождений. Известны, например, жилы мощностью от 10 до 30 см в Японии (рудник Вакаматсу), залежи сапонита в Великобритании (мощность жилы 1-5 см). Из 23-х химических анализов  разведанных залежей сапонита, взятых в различных местах земного шара (в порядке уменьшения содержания магния), сапонит Варваровского месторождения содержит его наименьшее количество. Уникальность Варваровского месторождения, в частности, состоит еще и в том, что впервые в мире было открыто и подробно изучено столь крупное месторождение сапонита на Украине, тем более оказавшееся экологически чистым.

Сфера применения сапонита очень широкая. Этот минерал может быть использован:

  • в производстве комплексной минеральной добавки к кормам. Добавка способствует повышению эффективности откорма КРС, свиней, птицы и других животных;
  • для повышения урожайности кукурузы, озимой пшеницы, сахарной свеклы;
  • для детоксикации техногенно и радиационно-загрязненных грунтов;
  • для  очистки молока, молокопродуктов и др. жидких пищевых продуктов от солей тяжёлых металлов и радионуклидов;
  • для получения лёгких пористых наполнителей;
  • как мелиорант комплексного действия для супесчаных и дерново-подзолистых почв;
  • для природного раскисления почв, приведения уровня pH к нейтральному;
  • как природный консервант для силосных кормов;
  • как средство для увеличения сроков хранения корнеплодов;
  • для природного консервирования влажного зерна кукурузы, пшеницы, ячменя и др.;
  • как сырье для производства медикаментов (БАДы и адсорбенты). Сапонит способствует выведению радионуклидов из организма человека, животных и растений;
  • как сырье для окомковывания железорудных концентратов.

Saponit-cosmetics1За последние 25 лет в Украине выполнен большой объем научно-исследовательских работ по комплексному изучению сапонитовых глин, обнаруженных и исследованных геологом Грициком В.Е., в результате которых сложились условия для организации промышленного производства сапонитовой продукции и её использования в различных областях агропромышленного комплекса, охраны окружающей среды, промышленности и медицины.

В процессе проведения геологоразведовательных и прикладных исследований стали образовываться различные по направлениям научно-производственные центры в Киеве, Львове, Днепропетровске, Виннице, Хмельницком, Житомире, Симферополе и других городах, для которых сапонит стал объектом глубоких системных исследований.

В каждом таком центре разрабатывались современные, эффективные и экономически целесообразные  технологии по практическому применению и использованию сапонитовой продукции в животноводстве, растениеводстве, земледелии, деинтоксикации грунтов, повышению урожайности зерновых и технических культур, а также восстановлению техногенно-загрязненных объектов и сред.