Безотходные технологии производства цеолитов

Опыты с цеолитовыми фильтрами проводились и на других водоочистных сооружениях. В результате исследований, подтверждена эффективность адсорбции и показана возможность утилизировать аммиачную селитру из регенерационных растворов. Возможно применение цеолитов для удаления аммиака из промстоков кожевенных заводов. Существуют промстоки с высоким содержанием аммиака на крупнейших химических комбинатах — Новомосковском, Тольяттинском и др. Применение цеолитов позволит перехватывать большие объемы аммиака и даст возможность при необходимости использовать насыщенные аммиаком цеолиты для создания ионитных почв с азотными удобрениями. Помимо высокой эффективности цеолитов, играет большую роль также его дешевизна, по сравнению с аналогами.

Тяжелые металлы типа свинца, цинка, меди, железа, никеля, кадмия, хрома и др. присутствуют в промстоках разнообразных производств и оттуда попадают в городские стоки, загрязняя поверхностные и подземные воды. Железо также может находиться в природных водах, особенно на востоке РФ. Опыты по сорбции железа на холинских цеолитах из воды минерального источника «Шиванда» показали, что сорбция на цеолите идет с той же закономерностью, что и на катионите КУ-2-8. Это позволяет проводить обезжелезивание воды, причем ПДК по железу достигается на 25—30 объемах фильтрации (5 мг/л для воды III класса).

Были проведены многочисленные лабораторные и промышленные опыты по сорбции на цеолитных комплексах тяжелых металлов: в Институте источников тока (г. Свирск) на очистке сточных вод гальванопокрытий достигнуто снижение содержания меди — на 80—90%, цинка — на 50%, при двуступенчатом режиме — на 80—90%. В иркутском заводе радиоприемных устройств в очищенных водах снижено содержание хрома на 17%, меди — на 40—50%, железа — на 76%, никеля — до 33%. Доочистка стоков сувенирного завода при начальных содержаниях меди 0,54 мг/л, цинка — 0,50 мг/л, никеля — 0,2 мг/л довела их до ПДК. Доказана высокая обменная емкость цеолитов для свинца (0,8 мг-экв/г) и кадмия (0,66 мг-экв/г) и установлена возможность удаления основной части этих ионов менее чем за 15 мин. контакта с цеолитом.

Новокузнецким институтом комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний изучена барьерная роль цеолитов по отношению к ряду биологических и химических загрязнений. В частности, сорбция вирусов на цеолите в кислой среде достигает 94%, причем вирусы образуют с цеолитом прочные связи цеолит—вирус.

После кислотной обработки цеолит эффективно удаляет цианиды из промстоков.  Из промстоков хлорорганических производств цеолиты удаляеют трихлорэтилен. Цеолиты, используемые в виде порошка, очищают стоки от эмульгированных нефтепродуктов, снижая содержание нефтяных эмульсий на 70—95%. Из промстоков хлорорганических производств цеолиты удаляют трихлорэтилен. Цеолиты, используемые в виде порошка, очищают стоки от эмульгированных нефтепродуктов, снижая содержание нефтяных эмульсий на 70—95%.

Частичная замена клинкера 15—20% цеолитовых туфов позволяет получать цемент марки 400, 500, пуццолановый портландцемент марки 300 с сокращенным временем начала и конца схватывания. Цеолиты применяются также в качестве активной минеральной добавки и компонента вяжущего силикатных бетонов и гипсоцементопуццоланового вяжущего и бетонов на их основе. Испытания проведены в Ангарском цементо-горном комбинате, институте СибНИИ проектцемент, Тимлюйском цементном заводе, институте ДальНИМС, Киевском политехническом университете. Приняты соответствующие технические условия: «Цеолиты природные Холинского месторождения для цементной промышленности» и «Цеолиты природные (Холинские) в строительных материалах». Холинские цеолиты могут применяться в тампонажных растворах, широко используемых при оборудовании нефтяных и газовых скважин.

Цеолиты применяются в качестве добавки к тарному картону (наполнитель) в количестве 19—35%. Опыты по хранению овощной продукции показали, что улучшается сохранность перца и томатов благодаря созданию благоприятной микроатмосферы внутри упаковки, плоды имеют хороший тургор, мало поражаются болезнями, естественная убыль в 1,7—2,1 раза ниже, орагнолептические показатели лучше, чем в контроле. Существует соответствующий ТУ: «Цеолит природный измельченный для бумажной промышленности», согласованный с НИИ бумаги. В Японии ращработан картон с использованием 40% природных цеолитов. Его широкое применение для упаковки плодов и овощей позволяет в 3—5 раз увеличить срок сохранности.

Цеолит находит применение в качестве наполнителя некоторыз видов бумаги. Зарубежные исследователи показали, что цеолит можно использовать вместо талька и каолина для производства писчей, газетной бумаги и бумаги для печати. Работы ЦНИИ бумаги показали возможность использования холинского цеолита в качестве наполнителя газетной бумаги.

Цеолиты используются в качестве наполнителя всех видов переплетных материалов — ледерина на ткани и бумаге, коленкора м нитрооьделкой путем замены от 30 до 50% литопона. Испытания проводились Щелковской фабрикой «технических тканей» совместно с ВНИИШИК. Выработан патентный формуляр и дополнение к технологическому регламенту. Сочтено целесообразным внедрение рецептуры с использованием цеолитов взамен части литопона в полном объеме выпуска этих материалов. При выпуске 50 тыс. погонным метров столовой клеенки 30% мела — наполнителя было заменено на цеолит. Материал обнаружил высокие физико-механичекие показатели и соответствовал ГОСТ-24702-81 Промышленные опыты проведены на Калининском комбинате искусственных кож и Ленинградском ПО искусственных кож. Разработано соответствующее ТУ: «Цеолиты природные — наполнители полимерных искусственных кож и пленочных материалов».

Производству искусственных кож с поливинилхлоридным покрытием слвершенно необходимо использование цеолитов вместо мела, запасы которого практически исчерпаны.

Холинские цеолиты соответствуют ТУ 113-12-103-87, предъявляемым к природным цеолитам нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Цеолиты могут применяться в каталитическом крекинге.

На западе для каталитического крекинга широко используют синтетические цеолиты. В то же время холинские цеолиты почти не уступают по свойтсвам синтетическим цеолитам.

Бурятским ВНИСХ СО ВАСХИЛ получены положительные результаты применения цеолитных руд в качестве добавок в корм кур, свиней, овец и крупного рогатого скота. Утверждены соответствующие технические условия: ТУ 407-629-90 «Цеолит природный — добавка к кормам сельскохозяйственных птиц». Цеолиты по качеству отвечают прежним общесоюзным техническим условиям: ТУ-113-12-76-170-89 «Кормовая добавка для с/х животных». Опыты на бройлерах и курах-несушках установили повышенную сохранность поголовья, прирост живой массы, устойчивость к стресс-факторам. Оптимальная доза цеолитного рациона — 4%. При колебаниях качества комбикормов цеолиты повышают их перевариваемость, компенсируя недостатки питательной ценности и увеличивают эффективность. В свиноводстве в опытных партиях увеличивается суточный привес до 9,5% при введении 15 г. цеолита на голову, улучшается сохранность поголовья. В овцеводстве увеличивается показатель убойного выхода и качества шерсти при добавке в корм цеолита в количестве 0,5 г. на 1 кг. Живого веса. Введение цеолита в рацион бычков увеличивает прирост живой массы от 4,1 до 11,5% при оптимальной дозе цеолита — 4% от сухого вещества рациона.

Целенаправленное использование цеолитов в животноводстве и птицеводстве в качестве минеральной профилактической и лечебной добавок позволяет не только повысить продуктивность животных и птиц, но и обеспечить профилактику болезней.

Применение природных минералов в животноводстве приобрело актуальность в современное время в связи с нарушением централизованного обеспечения животноводства минеральными добавками, значительный интерес представляет использование природных минералов.

Наибольшую перспективность для использования в животноводстве представляют цеолитизированные туфы (клиноптилолит) и бентонитовые глины, которые содержат в своем составе свыше 25 макро- и микроэлементов.

Природные минералы соответствуют всем требованиям, регламентированным техническим условиями по предельно допустимым концентрациям вредных радиоактивных компонентов, что позволило использовать их в экспериментах в качестве минеральных добавок в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц.

Первые научно-хозяйственные опыты по изучению природных цеолитов и бентонитовых глин были проведены на свинокомплексе «Южный» Тарбагатайского района и Сотниковской птицефабрике.

Результаты трехмесячного опыта в условиях свинокомплекса «Южный» показали, что скармливание откормочным свиньям 15 и 30 г цеолита на 1 голову в сутки повышает прирост их живой массы соответственно на 9,51 и 7 32% по сравнению с контролем, обеспечивает среднесуточный прирост 449 и 440 г, увеличивает выход туши соответственно на 5,55 и 2,19%, выход жира на 14,29 и 3,57%, калорийность мяса на 7,15 и 4,26%, снижает затраты кормов на 1 ц прироста на 8,87 и 8,95%.

Включение в рацион откормочных свиней 10 и 20 г бентонита натрия на 1 голову в сутки увеличивает прирост их живой массы соответственно на 10,49 и 13,40% по сравнению с контролем, а также повышает выход туши на 2,92 и 3,50%, выход жира на 10,71 и 17,86%, калорийность мяса на 7,04 и 10,21%, снижает затраты кормов на 1 ц прироста на 7,82 и 7,85%.

В течение всего опыта физиологическое состояние подсвинков было в норме, о чем свидетельствовали данные клинических исследований и биохимических показателей крови.

Необходимо отметить, что за период опыта ни в одной группе не было падежа животных. Кроме того, цеолитовая и бентонитовая подкормка улучшает сортность свинины из-за повышения содержания мяса и снижения сальности.

Цеолиты с размерами частиц 0,5-2,5 мм оказались хорошей диетической добавкой в кормлении взрослой птицы. Внесение в состав корма кур-несушек Сотниковской птицефабрики в количестве 3-6- % его весовой части обеспечило экономию эквивалентного количества комбикормов, увеличило сохранность поголовья на 1,5-2,0%, повысило яйценоскость на 5-8%, улучшило качество скорлупы.

Кроме того, природные минералы оказали дезодорирующее влияние. Перспективно использование природных минералов в качестве кормовой добавки в молочном скотоводстве. Об этом свидетельствуют исследования, проведенные в учхозе «Байкал» Бурятской ГСХА.

Результаты показали, что скармливание телятам с 15-20-дневного возраста цеолитовой муки в количестве 0,3 г на кг живой массы не оказало отрицательного влияния на поедаемость кормов и физиологическое состояние животных. Среднесуточный прирост живой массы у опытных телят составил 757,7 г против 666 г в контроле. При этом у телят, получавших цеолиты, не отмечалось заболеваний желудочно-кишечного тракта. Такие показатели естественной резистентности как фагоцитарная и бактерицидная активности сыворотки крови были выше у опытных телят соответственно на 6,0 и 8,0%, чем в контроле. Отсюда следует, что скармливание природных цеолитов телятам повышает их иммунологическую реактивность. Высокие адсорбционные свойства цеолитов позволили широко использовать их в комплексе с пробиотиками (иммунобактерин, стрептобифид) в ветеринарной практике в лечении диспепсии телят.

Изучено использование природных цеолитов в кормлении стельных сухостойных коров в количестве 0,5 и 1% от массы сухого вещества рациона, что составило соответственно 50-52 и 100- 104 г.

Анализ отела показал, что лучшими показателями воспроизводства характеризовались животные, получавшие цеолитовую муку. Продолжительность выведения плода у коров опытных групп была меньше, чем в контроле на 36 и 52 мин. время отделения последа соответственно на 70 и 105 мин, сроки выведения лохий на 2 и 4 дня, продолжительность сервис-периода на 87 и 8,3 дня Молочная продуктивность коров, получавших цеолиты за 100 дней раздоя была выше чем в контроле на 11,7-16,7%. За 305 дней лактации удой по опытным группам составил 3540,1 и 3638,0 кг против 3280,4 кг в контроле.

Скармливание природных цеолитов оказало благоприятное влияние на становление гуморальных факторов не только у стельных коров, но и новорожденных телят. Телята, полученные от коров опытных групп, характеризовались лучшей жизнеспособностью и низкой заболеваемостью желудочно- кишечного тракта.

Наблюдения за клинико-физиологическим состоянием высокопродуктивных коров показали, что через 8-9 недель после отела у отдельных животных контрольной группы отмечались признаки остеомаляции, а скармливание коровам опытных групп цеолитов способствовало нормальному течению обменных процессов Таким образом природные минералы, содержащие богатый состав микро- и макроэлементов, способствуют улучшению процессов пищеварения и использования питательных веществ, что способствует повышению резистентности и продуктивности животных. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что животные извлекают из минералов недостающие их организму химические элементы, отдавая через механизм ионного обмена избыточные, нормализуя тем самым минеральный баланс.

Бурятский НИИСХ исследовал влияние применения цеолитов на урожайность картофеля. При использовании цеолитов (10 т/га) и совместном применении цеолита и азотных удобрений отмечено повышение урожая. Прибавка урожая соответственно на 16,2 ц/га и 21 ц/га. При этом отмечается хорошая сохранность клубней, случаев загнивания не выявлено

Сибирский институт физиологии и биохимии растений РАН провел ряд опытов с катионными моноформами холинских цеолитов, заряженных аммонием, калием, кальцием и магнием для создания почвенного субстрата. Ионитовые субстраты на основе природных цеолитов получены в Болгарии и Белоруссии. Они пригодны для эксплуатации в парниках, поскольку имеют преимущества с обычными почвогрунтами, в частности, большие запасы питательных элементов, отсутствие необходимости внесения подкормок, рыхления, борьбы с сорняками. Уход за растениями сводится к поливу.