Шунгитовые породы в традиционных и инновационных технологиях презентация

В.В. Институт геологии КарНЦ РАН; ООО «Шунгитон», г. Петрозаводск

Павлов А.Н. Министерство по природопользованию и экологии Республики Карелия;

Шишков А.Ю. Департамент по недропользованию по Северо-Западному Федеральному округу РФ;

и структурно-вещественные особенности.
3. ООО НПК «Карбон–Шунгит»
4. Направления использования дробленых и молотых шунгитовых пород различных фракций.
5. Продукты глубокой переработки шунгитовых пород и их использование в наукоемких и инновационных технологиях (ООО НПК «Карбон–Шунгит», ООО «Шунгитон», …)

месторождений древних (~ 2 млрд. лет) углеродсодержащих пород в северо-западной части Онежского озера с прогнозными ресурсами > 250·млрд. тонн углерода.

млн. тонн + Максовская ~ 30 млн. тонн)
2. Залебяжское (~ 18 млн. тонн )
3. Мироновское (~ 14 млн. тонн )
4. Полежаевское (~ 9 млн. тонн )

Электронноэнергетическом
4. Структурно-физическом
5. Геолого-генетическом (парагенетическом)

Шунгит – уникальный природный углерод, - некристаллический,
неграфитируемый,
фуллереноподобный

образована плавно изогнутыми графеновыми слоями, охватывающими наноразмерные поры – признак фуллереноподобных структур.
(V.V.Kovalevski, P.R.Buseck, J.M. Cowley, 2001)

зонд 0.3-0.7 нм)

Нанодифракционное исследование

F., Carbon 2002)

2 нм

2 типа графеновых слоев в шунгитах:
графитоподобный фуллереноподобный

(L. Laffont, et al. , Carbon 2002)

Электронно-энергетический уровень

EELS spectra

Электронная структура шунгита и фуллеренов подобны

"диамагнитная яма" с температурным диапазоном и количественными изменениями диамагнетизма, подобными для CuC60, и сопровождающаяся проявлениями эффекта Мейснера.

Эффект существенно отличается для различных шунгитов и определяется взаимной ориентацией графеновых слоев в шунгитах.

Шунгиты и фуллерены имеют
аналогичные характерные
физические свойства

фуллеренов и фуллереноподобных структур

(Si, Fe, Ti, Al, Ca, Mg, Mn, K, Na и пр.)
Акцессорные - пирит, виоларит, халькопирит, сфалерит, миллерит, гетит, галенит, циркон, пироксен, сфен, рутил, гранат, эпидот, рог.обманка, роскоэлит, биотит, парагонит, монацит и др. (Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Cr, V, Mo, Pb, S, As, Se Ce, La, Y, Th и пр.)
Слоевые и кластерные примеси

Шунгитовые породы – природные углерод-минеральные композиты, содержащие шунгит и широкий спектр микро- и наноминералов

продукции

Добыча шунгитовых пород ведется открытым способом

В период навигации вывоз продуктов переработки шунгитовых пород осуществляется водным транспортом с последующей перевалкой на железную дорогу

Этапы производства

доменной металлургии (производство литейного и передельного чугуна, наведение гарнисажа в печах в процессе плавки), производство ферросплавов, желтого фосфора, электрометаллургии цветных металлов.
Пески - для подготовки питьевой воды (проточных фильтров и колодцев), очистке сточных и ливневых вод, очистке воды для бассейнов и ТЭЦ, для радиоэкранирования. Компонент для создания минеральных и органо-минеральных удобрений, искусственных почв.
Порошки – для производства эластомеров, различных красок (строительных, художественных, электропроводных, противопригарных), в качестве наполнителей специальных материалов – радиопоглощающих и радиоэкранирующих.

растворы, сухие смеси, гипс)
∙ черный пигмент для красок на любой основе (водной, масляной, полимерной)
∙ черный пигмент для строительных материалов (бетона, силикатного кирпича, штукатурных и кладочных растворов)
∙ наполнитель электропроводного бетона
∙ основной компонент электропроводного силикатного кирпича
∙ электропроводный кладочный и штукатурный растворы
∙ электропроводные краски
∙ электропроводные асфальты

Химическая промышленность
∙ активный наполнитель резин, пластмасс, красок, замазок, паст
∙ химически стойкая футеровка днища алюминиевых электролизеров
∙ катализатор в процессах оргсинтеза

Энергетика
∙ нагреватели инфракрасного излучения малой удельной мощности для обогрева помещений, локальных объемов, сушилок овощей
∙ теплоаккумуляторы
∙ очистка воды ТЭЦ

Экология

∙ очистка промышленных и бытовых стоков, стоков свалок
∙ очистка водных бассейнов
∙ защита человека от электромагнитных излучений
∙ очистка воздуха
∙ нейтрализация излучений геопатогенных зон
∙ нейтрализация излучений бытовых приборов

Сельское хозяйство

∙ удобрение в агрономии
∙ кормовая биологически активная добавка в звероводстве, птицеводстве, свиноводстве, выращивании крупного рогатого скота
∙ лекарства в ветеринарии
∙ вещество, повышающее сохранность овощей при хранении

Водоснабжение

в подготовке питьевой воды:
-фильтрующий материал,
сорбент,
катализатор,
бактерицидный материал
структуризатор воды
антиоксидант
∙ в подготовке воды для душа и ванн
∙ в подготовке воды бассейнов

Шунгитовая терапия

∙ лечебная (марциальная) вода
∙ настой шунгитовый для наружного применения
∙ шунгитовые ванны (нормализация артериального давления)
∙ шунгитовые пасты (лечение суставов)
∙ шунгитовые диски, пластинки (при контакте эффект обезболивания)
∙ шунгитовые комнаты, гроты, полы, панно, пирамидки, ювелирные изделия (эффект нормализации состояния).

Металлургия
∙ заменитель кокса при производстве литейного чугуна
∙ замена кокса и наведение карбид-кремниевого гарнисажа в доменных печах (при выплавке передельного чугуна).
∙ комплексный заменитель кокса и кварцита в электрометаллургии ферросплавов
∙ комплексный заменитель кокса и кварцита электрометаллургии цветных металлов (Ni, Cu, Co)
∙ заменитель кокса и кварцита в процессе жидкого удаления шлаков из нагревательных
колодцев
∙ заменитель кокса в желобных массах
∙ шихта для производства карбидокремниевых материалов
∙ шихта для производства нитридокремниевых материалов

мг/л
на выходе – 0,12 мг/л

Очистка воды от железа с использованием шунгита

бензола)
от минеральных веществ (в т.ч. железосодержащих, мышьяка)
∙ от взвешенных веществ
Шунгитовые фильтры на МКАД при пересечении с р. Яузой.
Вода из шунгитовых фильтров соответствует ПДК рыбохозяйственных водоемов.

основе шунгита обладает биполярными свойствами. Они обладают способностью смешиваться без исключения со всеми связующими как органической, так и неорганической природы;
 ∙ физические свойства: плотность – 2,25 – 2,40 г/см3; пористость – 0,5-5%; прочность на сжатие 100-150 МПа; модуль упругости (Е) – 0,31· 105 МПа; электропроводность – (1-3)·103 сим/м; теплопроводность – 3,8 вт/м·к. Среднее значение к.т.р. в интервале температур 20-600 о С – 12·10-6 1/град.
∙ порода обладает сорбционными, каталитическими, бактерицидными свойствами, биологической активностью, способностью экранировать электромагнитные излучения в широком частотном диапазоне.
∙ присутствие в шунгите микроэлементов, биологически активных компонентов, бактерицидные свойства делают шунгит привлекательным материалом для использования в сельском хозяйстве

месторождения производства ООО НПК «Карбон-Шунгит» рекомендуется Всероссийским научно-исследовательским и технологическим институтом птицеводства (ГНУВНИТИП) для использования птицефабрикам страны в качестве минеральной добавки, способствующей удешевлению стоимости комбикормов, а также как средства неспецифической стимуляции роста птицы (2-3 %) и профилактики хронических микотоксикозов (3-4 %). Его включение в загрязненные комбикорма на указанном уровне представляет собой эффективный и безопасный для растущего организма цыплят-бройлеров приём, позволяющий снизить негативное влияние вторичных метаболитов плесневых грибов. Указанный препарат, используемый на фоне выраженных токсикозов (с проявлением характерных симптомов отравления), имеет определенные преимущества по сравнению с однотипными аналогами сорбентов и является эффективным лечебнопрофилактическим средством.

Шунгит, состоящий в основном из шунгитового углерода, кварца, полевого шпата и слоистых алюмосиликатов (слюда, хлорит) различной гранулометрии и содержащий примеси каталитически активных металлов, оказался эффективным природным мембранным сорбентом гептила и каталазой его разложения. Установлено, что стратифицированные шунгитовые породы Зажогинского месторождения III разновидности
с содержанием углерода около 30 % обладают наиболее подходящими параметрами геометрической структуры. Проведены сравнительные исследования и установлены зависимости концентрации гептила в реальных и модельных грунтах, загрязненных гептилом от температуры.
ВЫВОДЫ:
Использование природного сорбционного материала шунгита для обезвреживания грунтов от гептила позволяет повысить безопасность эксплуатации компонентов жидкого ракетного топлива. Так уже через одни сутки концентрация загрязнителя в грунте снижается в 1000 раз.
Среди продуктов трансформации гептила на природном сорбционном материале шунгите отсутствуют высокотоксичные соединения такие как нитрозодиметиламин и тетраметилтетразен.

ФГУП "25 Государственный научно-исследовательский институт Минобороны России"
Институт общей и неорганической химии им Н. С. Курнакова РАН
Институт физической химии РАН

водоподготовки

∙ По физико-механическим свойствам (прочности, истираемости, объемной плотности) шунгит близок к традиционно используемому фильтрующему материалу – кварцевому песку.
∙   Шунгит обладает сорбционной способностью к широкому ряду органических веществ (ПАВ, спирты, смолы, пестициды, нефтепродукты и т.д.)
∙   Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной природы (хлорорганики, диоксинов) превосходя в этом активированный уголь в 30 раз.
∙    Шунгит проявляет способность обеззараживать и очищать воду от бактерий, спор, простейших микроорганизмов, сине-зеленых водорослей.
∙ Шунгит обладает способностью сообщать воде биологическую активность и лечебные свойства.
∙.  Шунгит обладает каталитическими свойствами, ускоряющими окисление сорбируемых органических веществ.
Шунгит может быть использован:
-          в подготовке питьевой воды через фильтры (бытовые и промышленные различной производительности для пищевых предприятий и производств);
-          очистки и обеззараживание воды в колодцах;
-          подготовки воды бассейнов;
-          подготовки воды ТЭЦ;
-          подготовки воды косметических производств;
-          очистки ливневых и промышленных стоков;
-          очистки воды замкнутых циклов;
-          производство пористых минеральнополимерных композитов.

инновационных технологиях

новых продуктов с различными соотношением, морфологией и размерами фуллероидных структур и нановолокнистых карбидов кремния

Фуллереноподобный углерод

Фуллероидные наноструктуры

Нановолокнистые карбиды кремния

Модификация
(терм. обр.)

Микро- и нано-дисперсные минералы

2 нм

100 нм

А.А.Матвиенко. Наноразмерные материалы из шунгитовых
пород // Неорган. Матер. 2012, Т. 48. № 11. С. 1234-1242

Институт химии твердого тела и
механохимии СО РАН, Новосибирск

Т=373 К

Т=295 К

Т=203 К

Т=111 К

Мёссбауэровские γ-спектры

Спектры характерны для суперпарамагнитных
наноразмерных частиц

на основе алюминия, титана и пр. для применения в авиа-, авто-, судостроении и энергетике (ИМЕТ РАН, ООО «Новомет»).
Производство новых материалов на основе полимерных и керамических матриц для применения в машиностроении (ООО «Буммаштехнолог).
Производство перспективных материалов для использования в резинотехнической промышленности и отраслях стройиндустрии (НИИШП).
Получение новых материалов с перспективными электро-физическими свойствами.

наполнителем

шунгитовым наполнителем (ИМЕТ РАН)

для проведения работ по выбранным направлениям
Выбор шунгитовых пород для конкретных направлений использования, предварительная подготовка и контроль за исходным материалом
Создание условий для внедрения разработок в промышленность, повышение конкурентноспособности предлагаемых продуктов.

района

Земельные участки: кадастровый номер 10:03:01-13 01:52 площадью 131006 м2; кадастровый номер 10:03:0011301:13 площадью 43504,0 м2.
В рамках создания инфраструктуры промышленной площадки предполагается строительство: 11 км подводящих сетей водопровода (в двухтрубном исполнении), диаметром 200 мм; 11 км подводящих сетей канализации, диаметром 200 мм; 3 км электрических сетей (10 кабелей 3х120 напряжением 10 кВ); подводящего газопровода среднего давления, протяженностью 5,3 км, диаметром 110 мм.
Гарантии Республики Карелия по софинансированию мероприятия подтверждены письмом Правительства Республики Карелия от 26 января 2015 года № 409/02-12/Аи.
Общий объем финансирования – 639,9 млн. руб., в том числе:
Финансирование из средств федерального бюджета – 607,9 млн. руб.;
Финансирование из консолидированного бюджета Республики Карелия – 32,0 млн. руб.;

по матричному принципу:
создание рабочей группы, которая включает сотрудников профильных институт и потенциальны

сточных и промышленных вод
Теплосберегающий и тепловыделяющий элемент 
Различные виды строительных и дорожных материалов 
Материалы для защиты человека от вредных воздействий окружающей среды 

геолого-технологических исследований шунгитовых пород и проверки определенных свойств на опытном полигоне. За счет государственной поддержки были на территории стационара возведены жилые и лабораторные помещения и опытные камеры из спецматериала на основе шунгитовых пород. Результаты научных исследований имели положительный резонанс и влияние на развитие Толвуйского опорного пункта.

определил пути инновационного развития Республики Карелия путем создания технопарков – промышленных площадок, на которых могут разместиться новые, в том числе и инновационные промышленные производства