Шунгит

Шунги́т — минерал, являющийся аморфной разновидностью графита (углерод).

Назван в честь посёлка Шуньга в Карелии. Электропроводен. Теплотворная способность 7500 ккал/кг. В золе шунгита (как и у всех природных графитов, содержащих примеси) содержится ванадий, никель, молибден, медь и др.

Исторические сведения

Шунгит получил своё название в 1887 году от посёлка Шуньга в Карелии, расположенном на берегу Онежского озера. Сначала ученые думали использовать этот загадочный минерал как противогарное покрытие при производстве чугуна, как шихту при выплавке ферросплавов, карбида, как наполнитель резины.

Происхождение

Шунгит имеет явно биогенное происхождение. В те времена Землю населяли простейшие одноклеточные и многоклеточные: жгутиковые водоросли и бактерии, которые к тому времени уже успели превратить в биомассу и кислород почти весь углекислый газ первичной атмосферы. Причем, вопреки расхожему мнению, интенсивность фотосинтеза и накопления биомассы простейшими водорослями не ниже, а много выше, чем у тропических лесов или болотных папоротников каменноугольного периода.

Единственным фактором, ограничивающим рост водорослей в первичном океане, была, как и сегодня, нехватка углекислого газа. Поэтому эпохи вулканической активности, когда выбросы углекислого газа перерабатывались биосферой в живое вещество, сопровождались и повышенным накоплением органических донных осадков, которые позже дали начало углистым сланцам — в том числе и шунгиту, а также нефти и газу.

Происхождение шунгита связано с самым крупным из этих периодов накопления углеродистых осадков, получившим название Беломорского, потому что горные породы того времени лучше всего сохранились в районе Карелии и Белого моря, на древнем гранитном щите.

Как образовался шунгит? Сначала шунгит был рыхлым донным осадком, весьма похожим на сапропель — богатый органикой жидкий озерный ил. Органические осадки, прикрываемые сверху все новыми наслоениями, постепенно уплотнялись, обезвоживались и погружались все глубже и глубже.

По мере того как будущий шунгит, придавленный сверху сотнями метров более молодых осадочных пород, погружался в глубины земли, под влиянием сжатия и высокой температуры шел процесс превращения, или, как говорят геологи, «метаморфизации», будущего шунгита.

Месторождение

Чистый шунгит встречается в природе довольно редко, да и то в основном в виде тонких, до 30 см шириной, прожилок. Чаще он присутствует в качестве примеси в шунгитовых сланцах и доломитах, распространенных по всему Заонежью — от Гирваса на западе до Толвуи и Шуньги на востоке.

Основные запасы шунгитов находятся на территории Заонежского полуострова и вокруг северной оконечности Онежского озера. К настоящему времени разведано два месторождения: «Максовское месторождение» (запасы неизвестны) и «Зажогинское месторождение» с запасами 35 млн тонн.

Физические свойства

Плотность — 2,25-2,84 г/см3; пористость — 0,5-5 %; прочность на сжатие 100—276 МПа; модуль упругости (Е) — 0,31*105 МПа; электропроводность — (1-3) х 103 сим/м; теплопроводность — 3,8 вт/м·к. Среднее значение к.т.р. в интервале температур 20-600 0С — 12х10 ?6 1/град.

Порода обладает сорбционными и каталитическими свойствами.

Стоит так же отметить, что шунгитовое вещество не является просто аморфным углеродом, а представляет из себя смесь разнообразных углеродных аллотропов, чьи небольшие решётки соединены аморфным углеродом.

Разновидности

Различают две разновидности:
1) Блестящая разновидность

• С = 94 %
• O, N = 1,9 %
• H = 0,8 %
• зольность= до 2,2 %

2) Матово-серая разновидность

• С = 64 %
• O, N = 3,5 %
• H = 6,7 %
• зольность = до 3,3 %

Шунгит используется в качестве фильтрующего элемента в фильтрах для воды, отделочного материала, а также при изготовлении лечебных шампуней для волос.

Шунгит содержит как твердый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены весьма химически активными формами. В связи с этим он может быть использован в металлургии как восстановитель и — одновременно — как SiO₂-содержащий флюс и источник кремния (например, при производстве феррохрома или ферросиликохрома).

Химический состав шунгита, используемого в качестве сорбента

№	Элемент, Компонент	Формула компонента	Содержание % массы
1	Оксид алюминия	Al2O3	4,05
2	Оксид железа (III)	Fe2O3	1,01
3	Оксид железа (II)	FeO	0,32
4	Оксид калия	K2O	1,23
5	Оксид кальция	CaO	0,12
6	Оксид кремния	SiO2	36,46
7	Оксид магния	MgO	0,56
8	Оксид марганца	MnO	0,12
9	Оксид натрия	Na2O	0,36
10	Оксид титана	TiO2	0,24
11	Оксид фосфора	P2O3	0,03
12	Барий	Ba	0,32
13	Бор	B	0,004
14	Ванадий	V	0,015
15	Кобальт	Co	0,00014
16	Медь	Cu	0,0037
17	Молибден	Mo	0,0031
18	Мышьяк	As	0,00035
19	Никель	Ni	0,0085
20	Свинец	Pb	0,0225
21	Сера	S	0,37
22	Стронций	Sr	0,001
23	Углерод	C	26,26
24	Хром	Cr	0,0072
25	Цинк	Zn	0,0067
26	Вода	H2O	0,78
27	Вода	H2O	1,40
28	Потеря при прокаливании	ППП	32,78

Применение

Производство ферросплавов

Шунгит содержит как твёрдый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены весьма химически активными формами. В связи с этим он может быть использован в металлургии как восстановитель и — одновременно — как SiO₂-содержащий флюс и источник кремния (например, при производстве феррохрома или ферросиликохрома).

Строительство

Другая область применения— строительство. Полированные плиты смоляно-черного цвета с редкими белыми прожилками, не тускнеющие со временем, украшают интерьеры Исаакиевского и Казанского соборов в Ленинграде и станции Московского метрополитена. В современной строительной индустрии шунгит используется также для производства шунгизита — легкого заменителя бетона.

Нетрадиционная медицина

Изделиям, пастам и фильтрам на основе шунгита приписывается лечебное воздействие. Считается, что шунгит обладает бактерицидным действием, а также биологически активен.

Шунгизит

Шунгизит — искусственный пористый материал, получаемый при обжиге шунгитсодержащих пород. Шунгизит используется в качестве заполнителя для легких бетонов (шунгизитобетон) и в качестве теплоизоляционной засыпки

Получение

Основной материал, используемый при получении шунгизита — шунгитовые породы с силикатной минеральной основой, подразделяемые на малоуглеродистые шунгитсодержащие (до 5 % С), среднеуглеродистые шунгитистые (5—25 % С) и высокоуглеродистые шунгитовые (25— 80 % С); твердость по минералогической шкале 3—3,5, плотность 1840—1980 кг/м3. Шунгизит получают при помощи обжига шунгизитсодержащих сланцевых пород, в состав которых входит тонкораспределенный аморфный углерод-шунгит и обладающих способностью вспучиваться при обжиге.

Свойства и применение

Экологически чистый, сухой теплоизоляционный материал. Не горит, не тонет, не гниет. Долговечен. Такие качества шунгизита, как большая прочность, малая насыпная плотность, повышенная стойкость в агрессивных средах и морозостойкость делают его перспективным материалом. Как показали исследования Петрозаводского государственного университета, дробленный шунгизит обладает достаточной для загрузки фильтров механической прочностью, химически стоек, не загрязняет фильтруемую через него воду и как материал пригоден для загрузки фильтров. В настоящее время МП «Петрозаводскводоканал» использует дробленный шунгизит на водопроводных очистных сооружениях в качестве загрузки скорых фильтров на основании разрешения, выданного Министерством здравоохранения СССР за № 121-5/873-6 от 30.10.81 года. Данное свойство шунгита не является уникальным, поскольку для подобных целей (насадка для закрепления микроорганизмов, образующих активный ил) используют пластмассы, керамзит, щебень и прочие материалы доступные и дешёвые в данном регионе. Сорбционные особенности шунгита ни чем не отличаются от других угольных загрузок, используемых для очистки питьевой воды от остатков хлора. Использование шунгита в быту, в качестве фильтрующего материала в открытых фильтрах, способствует размножению в воде бактерий, как на загрузке в аэротенках и в денитрификаторах.

Ссылки

• Шунгит в БСЭ