Усебічне вивчення фізичних і фізико-хімічних властивостей мінералів

Залучення у промислове використання мінералів, у тім числі досить поширених, залежить від ступеня вивченості їхніх фізичних і фізико-хімічних властивостей. Можна навести безліч прикладів, коли мінерали, зачислені до категорії непотрібних, після досконалого вивчення їхніх фізичних і фізико-хімічних властивостей ставали важливими корисними копалинами. Це стосується коштовного й напівкоштовного каміння та дуже багатьох інших мінералів.

До коштовного каміння традиційно належить порівняно невеликий набір мінералів, які широко використовують у ювелірній промисловості. Практика засвідчує, що багато досить поширених мінералів, які ніколи не зачислювали до коштовних, в окремих випадках трапляються у вигляді ідеально прозорих різновидів. Якщо в них досить високий показних заломлення, не дуже низька твердість, гарне забарвлення, виникають особливі оптичні ефекти (іризація, ефект котячого ока тощо), то їх можна вважати коштовними і використовувати в ювелірній справі. До таких каменів належать прозорі різновиди цоїзиту-епідоту, скаполіту, хром-діопсиду, рідше датоліту, титаніту (сфену), каситериту, сфалериту (клейофану) та багато інших мінералів. Зокрема, в 60-х роках у Танзанії виявлено прозорі кристали цоїзиту-епідоту надзвичайно дивовижного голубого і сапфіро-синього кольору, які навіть отримали особливу назву -танзаніт, і їх стали використовувати як коштовне каміння високого класу. У 80-х роках таке трапилося зі скаполітом, прозорі різнозабарвлені відміни (інколи з ефектом котячого ока) якого виявили в різних регіонах: фіолетові у Мозамбіку, жовті - в Танзанії і чудові фіолетові, рожеві й жовті - на Памірі. Добрим ювелірним каменем є різнозабарвлені різновиди діопсиду.

Останніми десятиліттями в Болівії та Камеруні відкрито родовища великих прозорих кристалів вівіаніту темно-синього кольору, які використовують для огранювання, зелені та синьо-фіолетові кристали ювелірного чердериту дуже рідкісного фосфату кальцію і берилію СаВе(РбОН)[РО₄]. Цікавими є знахідки серед мінералів зони окиснення сульфідних родовищ ювелірного скородиту - водного арсенату заліза. Такий скородит виявлений на відомому мідному родовищі Цумебі в Намібії. Він має чітко виражений трихроїзм: у різних напрямах забарвлений у фіолетовий, синій і зелений кольори.

Великі перспективи на знахідки таких коштовних і напівкоштовних мінералів має Україна. В її геологічних утвореннях виявлено: алмаз, рубін, моріон, димчастий кварц, гірський кришталь, аметист, цитрин, хризопраз, опал, топаз, фенакіт, циркон, хризоліт, піроп, альмандин, смарагд, геліодор, аквамарин, турмалін, бурштин, халцедон, сердолік, агат, кровавик, тигрове, котяче і соколине око, родоніт, нефрит, лабрадор, амазоніт, содаліт та ін. Проте офіційно затвердженими родовищами є лише Волинське (топаз, берил, кварц), Клесівське (бурштин), Головинське і Федорівське (лабрадор), Колюсицьке (мармуровий онікс), Прилуцьке (родоніт, родохрозит), Кур'янівське і Нагірнянське (агальматоліт). Причому жодне з них, за винятком Клесівського. нині не функціонує. Це пов'язано частково з тим, що багато названих мінералів потребують додаткового вивчення, особливо з погляду сучасної мінералогії та гемології.

Важливе значення має розширення можливостей використання деяких тонковолокнистих мінералів, передусім силікатів. Зокрема, добре відомі азбестоподібні (товщина волокон становить десятки ангстрем) різновиди амфіболів і серпентинів, що їх давно застосовують як вогнетривкі мінеральні волокна для виготовлення спеціального одягу, виявилися також прекрасними сорбентами, до того ж, термопасивними. Такий поширений мінерал, як воластоніт, що його донедавна не вважали корисним, почали використовувати як наповнювач у бетоні й кераміці. Виготовлені з такого бетону і кераміки вироби вирізняються надзвичайно високою міцністю та довговічністю. З огляду на це можливим є використання з такою метою й інших волокнистих силікатів (тремоліт, актиноліт, силіманіт), які часто супроводжують рудні розроблювані родовища, і їх можна легко й дешево видобути.

Досить різноманітного і своєрідного практичного застосування нещодавно набув такий екзотичний мінерал, як палигорськіт. Унаслідок детальнішого вивчення цього мінералу виявлено його корисні властивості. Вони зумовлені специфікою кристалічної структури мінералу, 'передусім

тривимірністю його будови, яка, на відміну від монтморилоніту, унеможливлює набухання, а наявність у його голчастих мікрокристалах каналів з перерізом 3,7x6,4 А (3,1-6,4-10~¹⁰м) і своєрідне упакування цих голочок приводить до появи шпар різної форми і розмірів (за середнього їхнього розміру 200 А), які спричиняють неколоїдні властивості палигорськіту, що зберігаються до 720°С. Завдяки цим властивостям його використовують як прекрасний сорбент у каталізаторах для очищення та освітлення нафти, а також в інших галузях виробництва. Оскільки ж палигорськіт не набухає, а лише диспергується на елементарні голочки, то стає придатним для використання в бурових розчинах, особливо під час буріння на нафту, його застосовують як наповнювач у хімічній і фармацевтичній промисловості тощо.

Значно розширилися можливості практичного застосування низки досить розповсюджених силікатів шаруватої і каркасної будови (мусковіту, глауконіту, цеолітів та ін.). Зокрема, виявлені властивості деяких слюд вбирати у міжшаровий простір водні розчини й забарвлювальні речовини розширили галузі застосування серицит)', дрібнолускуватого мусковіту, а також флотаційного мусковітового концентрату, який одержують у значній кількості під час збагачення багатьох рудних родовищ. Фарби з домішками дрібнолускуватого мусковіту або серициту успішно використовують для фарбування фасадів будинків (такі фарби зазвичай не вицвітають і є вогнетривкими).

Детальніше вивчення глауконіту розширило можливості його практичного використання як нетрадиційної мінеральної сировини. Він поглинає деякі токсини, в тому числі й пестициди, радіоактивні ізотопи, катіонні барвники, нафтопродукти, важкі метали. Останніми роками з'ясовано, що природні незбагачені й неактивовані глауконітові породи є ефективними сорбентами радіонуклідів. Зокрема, глауконіту властиве вибіркове поглинання довгоіснуючих радіоактивних ізотопів ^І37Сз і ⁹⁰8г, тому його можна використати для дезактивації стічних вод з підвищеною радіоактивністю. Отже, глауконіт доцільно застосовувати як радіопротектор на забруднених територіях.

Унаслідок дослідження іонообмінних властивостей деяких природних цеолітів, зокрема клиноптилоліту й морденіту, визначено такі найважливіші галузі їхнього використання: очищення газових відходів від оксидів сірки; осушення й очищення природного газу; осушення повітря й азоту; очищення каламутних вод для пиття та промислового водопостачання; очищення міських стічних вод від амонійного азоту; підвищення врожайності сільськогосподарських культур; збільшення продуктивності тваринництва.

Крім того, доведена ефективність використання природних цеолітів для добування металів під час знешкодження стічних вод, для сорбції аміаку з продуктів газифікації вугілля, витягнення радіоактивних Сз і 8г з відходів атомної промисловості, як домішки для виробництва високостійких і декоративних цементів тощо. Отже, природні цеоліти сьогодні є дуже важливим новим видом неметалічної сировини, яка відіграє важливу роль у вирішенні низки проблем охорони довкілля.

Вивчення напівпровідникових, п'єзоелектричних, сегнетоелектричних, лазерних та інших подібних властивостей привело до використання кристалів окремих мінералів у сучасній радіоелектроніці. Це, зокрема, стосується мінералів групи турмаліну (п'єзоелектричні давачі), складних оксидів типу шпінелі (ферити), гранатів (лазери), деяких сульфідів А§, Ое і Са. Оскільки для таких цілей потрібні ідеальні кристали без будь-яких недосконалостей, а реальні природні мінерали часто не є такими, тог в промисловості використовують їхні відповідні синтетичні аналоги. Проте основою для синтезування таких кристалів слугують детальні дослідження властивостей природних мінералів.