Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти. Гене­зис, вла­сти­во­сті та про­ми­сло­ве зна­че­н­ня

Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти мають бага­то спіль­но­го. Оби­дві поро­ди є оса­до­во­го похо­дже­н­ня і містять зна­чну кіль­кість крем­не­зе­му, хоча дже­ре­ла цьо­го крем­не­зе­му різні. Діа­то­мі­ти утво­ре­ні з опа­ло­вих пан­ци­рів діа­то­мо­вих водо­ро­стей, тоді як спон­го­лі­ти – зі спі­кул крем­ні­є­вих губок. Оби­дві поро­ди хара­кте­ри­зу­ю­ться висо­кою пори­сті­стю та малою об’єм­ною масою, що робить їх цін­ни­ми у про­ми­сло­во­сті, зокре­ма в цемен­тно­му виро­бни­цтві. Їх вико­ри­сто­ву­ють як актив­ні міне­раль­ні домі­шки для покра­ще­н­ня яко­сті цемен­ту, зокре­ма для усу­не­н­ня шкі­дли­во­го впли­ву гідра­ту оки­су каль­цію.

Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти вхо­дять до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на адсорб­цій­на та сиро­ви­на цемен­тна.

Фізико-хімічні властивості

Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти мають низ­ку схо­жих і від­мін­них фізи­ко-хімі­чних вла­сти­во­стей, що визна­чає їхні сфе­ри засто­су­ва­н­ня, осо­бли­во в цемен­тній про­ми­сло­во­сті.

Діа­то­мі­ти є дуже лег­ки­ми та пори­сти­ми, зав­дя­ки стру­кту­рі з пан­ци­рів діа­то­мо­вих водо­ро­стей. Вони мають низь­ку об’ємну масу, добру адсорб­цій­ну зда­тність і тепло­ізо­ля­цій­ні хара­кте­ри­сти­ки. Однак тер­мо­стій­кість діа­то­мі­тів обме­же­на через неста­біль­ність стру­кту­ри при висо­ких тем­пе­ра­ту­рах. Основ­ний актив­ний ком­по­нент діа­то­мі­тів – амор­фний опал, що може лег­ко під­да­ва­тись стру­ктур­ним змі­нам при нагрі­ван­ні. У хімі­чно­му сен­сі вони від­но­сно інер­тні, але мають неви­со­ку стій­кість до дії кислот.

Спон­го­лі­ти, нав­па­ки, демон­стру­ють кра­щі тер­мо­стій­кі вла­сти­во­сті зав­дя­ки висо­ко­му вмі­сту актив­но­го крем­не­зе­му у вигля­ді опа­лу та спі­кул крем­ні­є­вих губок, які іно­ді пере­хо­дять у більш ста­біль­ні фор­ми, як-от хал­це­дон. Зав­дя­ки цьо­му спон­го­лі­ти не втра­ча­ють сво­їх вла­сти­во­стей навіть при зна­чно­му нагрі­ван­ні. Вони мають також дуже висо­ку хімі­чну стій­кість до кислот, що робить їх цін­ни­ми в умо­вах агре­сив­них сере­до­вищ. Крім того, спон­го­лі­ти можуть ефе­ктив­но вза­є­мо­ді­я­ти з каль­ці­є­ви­ми спо­лу­ка­ми, зокре­ма пере­тво­рю­ю­чи гідрат оки­су каль­цію на важ­ко­роз­чин­ні гідро­си­лі­ка­ти каль­цію. Це спри­яє під­ви­щен­ню дов­го­ві­чно­сті цемен­тних мате­рі­а­лів.

Оби­дві поро­ди мають висо­ку пори­стість, що забез­пе­чує низь­ку тепло­про­від­ність і добрі філь­тра­цій­ні вла­сти­во­сті. Саме зав­дя­ки цим хара­кте­ри­сти­кам діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти широ­ко вико­ри­сто­ву­ю­ться в яко­сті доба­вок для покра­ще­н­ня міцно­сті, змен­ше­н­ня трі­щи­но­утво­ре­н­ня та під­ви­ще­н­ня стій­ко­сті цемен­тних кон­стру­кцій до зов­ні­шніх впли­вів.

Генезис

Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти є оса­до­ви­ми поро­да­ми біо­ген­но­го похо­дже­н­ня, які фор­му­ва­ли­ся в мор­ських та при­бе­ре­жних умо­вах. Основ­ним дже­ре­лом крем­не­зе­му для обох порід ста­ли зали­шки орга­ні­змів, бага­тих на крем­ній. Про­цес їх утво­ре­н­ня вклю­чав нако­пи­че­н­ня біо­ло­гі­чних зали­шків (пан­ци­рів діа­то­мо­вих водо­ро­стей або спі­кул крем­ні­є­вих губок) на дні водойм. Зго­дом ці від­кла­ди ущіль­ню­ва­ли­ся під дією тиску верх­ніх шарів оса­дів і зазна­ва­ли діа­ге­не­ти­чних змін. Такі умо­ви спри­я­ли збе­ре­жен­ню висо­кої пори­сто­сті обох порід та їхньо­го основ­но­го ком­по­нен­ту – амор­фно­го крем­не­зе­му.

Однак, є і від­мін­но­сті у гене­зи­сі цих порід. Діа­то­мі­ти утво­ри­ли­ся в прі­сно­во­дних і мор­ських басей­нах з пан­ци­рів діа­то­мо­вих водо­ро­стей роз­мі­ром 0,01–0,04 мм, скла­де­них з амор­фно­го опа­лу. Вони фор­му­ва­ли­ся у широ­ко­му стра­ти­гра­фі­чно­му діа­па­зо­ні – від крей­до­вої до нео­ге­но­вої епо­хи.

Спон­го­лі­ти, нато­мість, вини­кли виклю­чно в мор­ських умо­вах із зали­шків крем­ні­є­вих губок (спон­гій), ске­ле­ти яких скла­да­ли­ся зі спі­кул опа­ло­вої стру­кту­ри, що інко­ли пере­хо­ди­ла у хал­це­дон. Ці поро­ди поча­ли фор­му­ва­ти­ся в крей­до­вий пері­од і най­більш поши­ре­ні у кай­но­зой­ських при­бе­ре­жно-мор­ських від­кла­дах, від­зна­ча­ю­чись біль­шою тер­мо- та хімі­чною стій­кі­стю.

Розповсюдження га території України

Покла­ди діа­то­мі­тів і спон­го­лі­тів тра­пля­ю­ться в одних і тих самих регіо­нах Укра­ї­ни, зокре­ма у Дон­ба­сі, на При­а­зов­сько­му мега­бло­ці, у При­чор­но­мор­ській та Львів­ській запа­ди­нах, а також у Гір­сько­му Кри­му. Про­те за гео­ло­гі­чною стра­ти­гра­фі­єю вони мають від­мін­но­сті. Діа­то­мі­ти пере­ва­жно пов’язані з від­кла­да­ми крей­до­во­го, палео­ге­но­во­го та нео­ге­но­во­го пері­о­дів, а спон­го­лі­ти відо­мі ще з крей­до­вих від­кла­дів, про­те най­біль­ше поши­ре­н­ня отри­ма­ли в кай­но­зой­ських мор­ських від­кла­дах.

Згі­дно з Дер­жав­ним балан­сом запа­сів кори­сних копа­лин Укра­ї­ни вра­хо­ва­не лише одне родо­ви­ще діа­то­мі­тів і одне — спон­го­лі­тів.

Вели­ко­бур­лу­цьке родо­ви­ще діа­то­мі­тів, що роз­та­шо­ва­не в одно­ймен­но­му райо­ні Хар­ків­ської обла­сті, на від­ста­ні 1 км на пів­ні­чний схід від села Гни­ли­ця і 7 км на пів­ні­чний схід від залі­зни­чної стан­ції Бур­лук. Пласт діа­то­мі­тів у цьо­му родо­ви­щі має поту­жність від 0,5 до 14,5 м і про­стя­га­є­ться на від­стань 3,2 км. Загаль­ні під­твер­дже­ні запа­си, які вико­ри­сто­ву­ю­ться як актив­на міне­раль­на домі­шка у цемен­тній про­ми­сло­во­сті, пере­ви­щу­ють 11 млн тонн.

Рава-Руське родо­ви­ще спон­го­лі­тів, роз­та­шо­ва­не у Жов­ків­сько­му райо­ні Львів­ської обла­сті, на схі­дній око­ли­ці села Поте­лич, за 4–5 км на пів­ден­ний захід від залі­зни­чної стан­ції Рава-Руська. Тут спон­го­лі­ти утво­рю­ють два покла­ди поту­жні­стю від 1,2 до 35 м серед вапня­ків і гли­ни­стих мер­ге­лів крей­до­во­го віку. Під­твер­дже­ні запа­си родо­ви­ща ста­нов­лять 23,391 млн тонн.

Використання діатомітів та спонголітів

Діа­то­мі­ти та спон­го­лі­ти широ­ко вико­ри­сто­ву­ю­ться у про­ми­сло­во­сті, осо­бли­во в цемен­тно­му виро­бни­цтві. Діа­то­мі­ти зав­дя­ки сво­їй висо­кій пори­сто­сті та лег­ко­сті слу­жать актив­ною міне­раль­ною домі­шкою, що покра­щує стру­кту­ру цемен­ту і змен­шує трі­щи­но­утво­ре­н­ня. Вони також засто­со­ву­ю­ться у філь­тра­цій­них систе­мах, як тепло­ізо­ля­цій­ний мате­рі­ал та як адсор­бент для очи­ще­н­ня рідин і газів.

Спон­го­лі­ти, сво­єю чер­гою, зав­дя­ки висо­кій тер­мо­стій­ко­сті, хімі­чній стій­ко­сті до кислот і зна­чній пори­сто­сті також є важли­ви­ми домі­шка­ми у виро­бни­цтві цемен­ту. Вони ней­тра­лі­зу­ють гідрат оки­су каль­цію, під­ви­щу­ю­чи дов­го­ві­чність і міцність бетон­них кон­стру­кцій. Крім цемен­тної про­ми­сло­во­сті, спон­го­лі­ти засто­со­ву­ю­ться у виро­бни­цтві вогне­трив­ких мате­рі­а­лів, хімі­чних філь­трів і тепло­ізо­ля­ції, що пра­цює в умо­вах висо­ких тем­пе­ра­тур та агре­сив­них сере­до­вищ.