книги / Нетрадиционное использование минеральных солей, подземных горных выработок, калийных рудников и залежей калийных, калийно-магниевых солей и каменной соли

В настоящее время получают развитие следующие направления нетрадиционного использования минеральных солей: кластеротрапия заболеваний органов дыхания; "оживление" вдыхаемого воздуха; создание устройств для управления окислительно-восстановительными реакциями в

технологических процессах.

Автором установлено, что энергетическим источником и материальной

средой для осуществления физико-химических реакций по нейтрализации

ядовитых газов в рудничной атмосфере являются электрически заряженные соляные кластеры размерами от 2,5-10"4 до 6-10“3 мкм, генерируемые с соляных поверхностей за счет флуктуаций воздушной среды. Что же такое электрически заряженные соляные кластеры? Известно, что все вещества на Земле состоят из атомов (ионов) тех или иных химических элементов. Например, хлористый натрий (хлорид натрия) состоит из ионов Na+ и СГ. Вода состоит из атомов Н и О. При этом вещества, состоящие из однотипных атомов, называются простыми, а вещества, состоящие из разных атомов - сложными.

Вещество, в зависимости от величины его объемной массы, степени связи и возбужденности составляющих его частиц (значения этих параметров в свою очередь зависят от внешних условий: температуры, давления, напряженности электрического поля и т.д.) может находиться в том или ином агрегатном (фазовом) состоянии. Различают следующие агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное, плазменное. Переход из одного состояния в другое сопровождается изменением физико-химических характеристик вещества. В твердом виде каждое вещество характеризуется некоторым (практически неизменным) закономерным расположением составляющих его частиц. Например, кристалл NaCl характеризуется правильным (закономерным) расположением в пространстве ионов Na+ и С1.

Наименьшим объемом вещества, отражающим его свойства в твердом

состоянии, является элементарная ячейка кристаллической решетки. Для хлорида натрия ее размеры (5,36x5,36x5,36) 10"4 мкм. Частицы (осколки)

элементарной ячейки обладают уже другими, отличными свойствами. Эти "осколки" и будут являться кластерами. (Cluster (англ.) означает «пучок»,

«гроздь», «скопление», «рой») Для того чтобы разрушить механическим путем элементарную ячейку хлорида натрия, требуется огромное усилие порядка

104МПа.

Процесс образования кластеров упрощается, когда соляной кристалл находится под воздействием электрического поля молекул паров воды. В этом случае силы связи между ионами соли ослабевают и при определенных условиях возможно разрушение кристаллической решетки даже при нормальной температуре и давлении. В общем случае кластеры могут состоять из «скопления» только атомов или ионов одноименных химических элементов или одновременно из атомов и ионов различных элементов. Вообще,- к

кластерам относят пространственные системы вещества размерами до

(20...30) 10'3 мкм. Соляные электрически заряженные кластеры размерами от 2,5 10‘4 до 610'3 мкм в количестве до 6 тыс. в 1 см3 воздуха были обнаружены автором с помощью счетчика ионов UT-8401.

Удивительно, что минеральные соли в кластерном состоянии способны вступать в химические реакции, в которые они не вступают в твердом или жидком состоянии, ни в виде пара. Есть основания считать, что жизнь на Земле

существует благодаря наличию в ее атмосфере ничтожных примесей - кластеров, которые очищают атмосферу от природных и техногенных загрязнений, нормализуют тепловой обмен между Землей и космосом.

Кластеры способны осаждаться в дыхательных путях живого организма, поступать непосредственно в кровяное русло и поставлять в клетки живого

отмечалось выше, жизненно необходимые ионы минеральных солей, участвующие в процессах обмена веществ. Первый в мировой практике

генератор соляных электрически заряженных кластеров соляная

климатическая камера для профилактики и лечения аллергических заболеванийбыл разработан автором в 1981 году.

На данный момнт разработано и запатентовано около десяти

принципиально различных климатических камер. Одна из них, облегченная,

может быть использована на подводных лодках и орбитальных космических станциях.

сооружении автором были проведены, неизвестные ранее, настроечные работы

по активизации процессов генерирования соляных электрически заряженных

кластеров в атмосферу камеры, тем самым, впервые в регулируемом режиме был получен воздух, обладающий высокими лечебными свойствами. Начиная с

1989 года, на территории бывшего СССР построено свыше 200 соляных

климатических камер. Облегчение и избавление от недугов получили многие тысячи больных.

К настоящему времени разработаны, запатентованы и испытаны переносные генераторы соляных электрически заряженных кластеров массой

до нескольких грамм, с использованием внешнего побудителя движения воздуха и разрежения, создаваемого легкими пользователя.

Открытие соляных электрически заряженных кластеров и разработка

устройств по их генерированию, в свою очередь; открывают новые перспективы:

“оживление” воздуха, используемого в дыхательных аппаратах и спасательных устройствах, хранилищах продуктов питания (патенты РФ на

топливовоздушной смеси для снижения токсичности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (патент РФ на изобретение).

Создан и запатентован универсальный источник для насыщения вдыхаемого воздуха биологически активными соляными кластерами с целью коррекции ионного состава крови живого организма.

НЕТРАДИЦИОННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ И ЗАЛЕЖЕЙ КАЛИЙНЫХ, КАЛИЙНО - МАГНИЕВЫХ СОЛЕЙ И КАМЕННОЙ СОЛИ

Важность правильных формулировок и определений горно­ технологических терминов и понятий очевидна.

Давайте обратим внимание на некоторые из них, касающихся рассматриваемой темы. Горное дело это вид человеческой деятельности, охватывающий комплекс работ (процессов), направленных на извлечение (добычу) из недр Земли полезных ископаемых с целью использования их в промышленности, сельском хозяйстве, энергетике, транспорте, в быту. К горному делу относят и обогащение добытого полезного ископаемого, направленное на повышение потребительских свойств последнего. Горные выработки - это искусственные полости в недрах Земли, образованные с целью добычи полезного ископаемого.

По назначению, т. е. по традиционному (для горного дела) использованию, горные выработки делятся на технологические (разведочные, вскрывающие, подготовительные, нарезные, аккумулирующие, очистные), канализационные (для перемещения полезного ископаемого, пустой породы, людей, воздуха, энергии, материалов, оборудования, воды, закладочного материала) и специализированные (локомотивные депо, мастерские, склады, электроподстанции, водосборники, пункты приема пищи, медпункты, камеры ожидания людей, в том числе газоубежища и объекты гражданской обороны для шахтеров.

Использование горных выработок для целей, не связанных с добычей полезного ископаемого, является нетрадиционным.

В тех случаях, когда устойчивость, вместимость, раскрытость (величина, обратная изолированности), заводненность, загазованность горных выработок не удовлетворяют требованиям потребителя (пользователя), в недрах Земли образуют специальные искусственные полости (выработки, сооружения). Очевидно, что речь, в данном случае, идет уже о нетрадиционном использовании залежей (месторождений) полезных ископаемых, когда вскрытие, подготовка и выемка ведутся по технологии, обеспечивающей, в первую очередь, выполнение требований заказчика подземных сооружений. Вопрос эффективного извлечения полезного ископаемого из недр отходит на

второй план. Все решается с позиций стратегических интересов государства.

Обследование горных выработок Верхнекамских калийных рудников на предмет возможности их использования для нужд народного хозяйства, выполненные в 1987 году в соответствии с требованиями "Положения о порядке отбора, учета и консервирования подземных горных выработок и естественных полостей (пещер), перспективных для размещения объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых", показало их практическую непригодность по следующим причинам: неустойчивость ограждающих горные выработки поверхностей, вероятность газодинамических явлений, способность соляных аэрозольных частиц образовывать во влажной среде ионы, вызывающие коррозию металлических изделий, при длительном взаимодействии. Кроме того, горные выработки, особенно расположенные под охраняемыми объектами, подлежат закладке. И вместе с тем, нетрадиционное

использование горных выработок калийных рудников существует. На

рудниках внедрена технология раздельной и совместной, с солеотходами

обогатительных фабрик, закладки неутилизируемых отходов глинисто­

солевых шламов калийного производства. На стадии патентования находится разработанный автором настоящей публикации способ “захоронения” ядовитых и токсичных неутилизируемых химических веществ.

Какие задачи позволяет решить создание специальных подземных

сооружений в соляной толще Верхнекамского месторождения ?

Во-первых, строительство подземных сооружений способствует

сохранению поверхности планеты, фауны и флоры для человека. При этом в

некоторых технических решениях достигается экономия энергии и материалов. Кроме того, установлено, что некоторые биологические объекты, находившиеся определенное время в атмосфере соляных подземных сооружений, приобретают или восстанавливают утраченные физиологические свойства (повышение всхожести и урожайности картофеля и защитных свойств организма). Опираясь на изучение уникальных свойств минеральных солей и рудничной атмосферы в семидесятых годах автор совместно с проф. А.Е. Краснонггейном явились инициаторами строительства в толще соляных пород на шахтном поле первого Березниковского рудника подземного стационара для лечения аллергических заболеваний органов дыхания. Первый в мире подземный стационар на 30 коек в толще калийных солей был сдан в эксплуатацию в 1977 году. За время работы стационара немедикоментозное лечение прошли более 6 тысяч человек. Положительные результаты зарегистрированы у 96 % пациентов, из которых 81 % выписан с отличными и хорошими результатами. Терапевтический эффект, согласно исследованиям,

обусловлен отсутствием в воздухе аллергенов и других раздражающих веществ, низким уровнем содержания бактерий и наличием большого количества биологически активных электрически заряженных соляных кластеров, содержащих жизненно необходимые ионы Na, К, Mg, Cl.

В девяностые годы в толще подстилающей каменной соли на шахтных полях Березниковских и Соликамских калийных рудников начали проходить специальные камеры для "захоронения" неутилизируемых отходов калийных обогатительных фабрик (глинисто-солевых шламов). Размеры шламовых

PNRPUспециальные камеры размещают у границ шахтных полей, породу от проходки специальных камер размещают в очистных камерах рабочих горизонтов рудников. В перспективе в подобных специальных камерах планируется размещать все шламы калийных предприятий данного промышленного района.

Во-вторых, что, по мнению автора, является наиважнейшей, общечеловеческой и, можно сказать, вселенской задачей, - это строительство специальных сооружений для защиты, сохранения и воспроизводства накопленной человечеством информации от опасности, грозящей извне (падение крупных космических тел, гравитационной, радиационной, тепловой, микробиологической интервенции). Такая угроза человечеству существует. Необходима ускоренная разработка и создание подземных биоинформационных сооружений (Центра) “вечного” пользования для защиты, сохранения и воспроизводства генофонда человечества, животного и растительного мира, достижений культуры, науки и техники с возможностью контролируемого (персоналом Центра) или запрограммированного введения накопленной информации в память грядущих поколений, в том числе искусственно воспроизведенных с помощью систем жизнеподдержания и сохранения.

Такое сооружение должно находиться в среде, прошедшей испытания временем, сопоставимым с временем геологических эпох, обладающей водо- и газоупорностью, пластичностью, высокой вязкостью и теплопроводностью, постоянством положительных субнормальных температур, индифферентностью к органическим веществам; по химическому составу среда должна включать биологически активные и свойственные живому организму компоненты; быть доступной к разрушению режущим инструментом при образовании полости.

Сравнительный анализ физических свойств базальтов, гранитов, глин, соляных пород показывает, что соляные породы, образующие соляную толщу, заключенную в породах земной коры, оказываются способными поглотить и

рассеять в окружающую среду гигантское количество энергии, выделяющейся, например, при ударе космического тела о земную поверхность (теплопроводность соляных пород в 1,2 2 раза выше, чем гранитов и базальтов). Аномально высокий коэффициент линейного теплового расширения (в 7 раз выше, чем у гранитов) стимулирует образование в области нагрева локальных зон переизмельчения соляной породы, исключающих развитие магистральных трещин и разрыв соляной толщи. При этом соляные породы склонны к самовостановлению сплошности (“самозалечиванию”) после снятия внешней нагрузки. Соли характеризуются сравнительно низким, порядка 3 кН/м, сопротивлением резанию. Горные выработки сводообразной формы, образованные в соляной толще с помощью комбайнов и расположенные на расстоянии друг от друга более их шестикратной ширины, оказываются независимыми друг от друга с точки зрения формирования напряженно-деформированного состояния окружающих их соляных массивов и исключительно устойчивыми, не требуют крепления. Соляные породы не горючи. Геологические данные свидетельствуют, что соленосные отложения за период более чем 200 млн. лет не пропустили через себя ни жидкость, ни газ, поэтому сохранены в жизнеспособном состоянии многие виды древнейших микроорганизмов: грибов, водорослей, бактерий.

Как уже отмечалось, атмосферный воздух, особенно кондиционированный, поступая в закрытое помещение и находясь в нем, превращается в “мертвый”, непригодный для длительного использования в качестве дыхательной смеси (способствует изменению функционального состояния сердечно-сосудистой и центральной нервной системы). Это явление объясняется, в частности, отсутствием или низким содержанием в воздухе легких аэроионов (отрицательно заряженных молекул кислорода). Неаэроионизированный воздух непригоден для нормального протекания в организме обменных процессов (появляются патологические изменения, ощущения духоты, головной боли, понижается внимание, повышается

агрессивность, ухудшаются умственные способности и теряются восстановительные свойства организма).

Искусственная ионизация воздуха с помощью известных ионизаторов во многих случаях становится физиологически вредной, так как способствует

приобретению электрического заряда не только полезными, но и вредными

аэрозольными частицами, находящимися в атмосфере помещения, в том числе и респираторными выбросами, в состав которых входит до 200 вредных компонентов.

Минеральные соли, состоящие из жизненно необходимых ионов калия,

натрия, магния, хлора в кластерном состоянии (размеры частиц от 2,5-10'4 до

6,5-10"3 мкм), способны вступать в химические, воздухоочистительные реакции, в которые они не вступают ни в твердом, ни в жидком состоянии, ни в виде

пара. Эти соляные частицы способны осаждаться в дыхательных путях

живого организма, поступать непосредственно в кровяное русло и доставлять в клетки организма не только электрический заряд, но и жизненно необходимые ионы минеральных солей, которые участвуют в процессах обмена веществ и обычно поступают в организм через желудочно-кишечный тракт с пищей.

Дополнительно к сказанному можно отметить, что автором разработан и

опробован метод гигиенической оценки среды обитания подземного

пространства. Метод предусматривает использование физической модели с перфорированными ограждающими поверхностями, выполненными из соляной горной породы. Модель помещают в светонепроницаемую газо­ влагозащитную оболочку. В качестве индикатора биологической пригодности среды обитания используют здоровые клубни картофеля, которые размещают в свободном пространстве модели. Первоначально, в течение 70 суток при температуре 15 20° С и естественном (солнечном) освещении, исследуется прорастание почек и усыхание клубней. Эти же характеристики исследуются в последующем при полном затемнении модели в течение 40 суток. Затем

образовавшиеся ростки и материнские клубни раздельно высаживают в грунт, где изучается фенология растений, склонность к болезням.

Использование этого метода позволило впервые установить “темновой” эффект образования хлорофилла на листочках ростков картофеля, помещенных в затемненную изолированную среду, насыщенную соляными электрически заряженными кластерами и соответствующую подземным горным выработкам,

пройденным по каменной соли, сильвинитовым и карналлитовым пластам. Обнаружено угнетающее действие на биологический объект атмосферы

выработок, пройденным по сильвинитовому пласту АБ, содержащему

микровключенный газ - сероводород. Установлено исключительно высокое, до 47 %, иссушающее действие среды обитания в карналлитовых выработках на биологические объекты, что не позволяет рекомендовать выработанное пространство, образованное в карналлитовом пласте В, для длительного, непрерывного пребывания этих объектов, находящихся в жизнедеятельном состоянии. А если в жизнеспособном (в анабиозе)? Исследования Н.К.Чудинова подтверждают, что карналлитовые породы содержат наибольшее (в сравнении с другими соляными породами) количество жизнеспособных древних микроорганизмов.

Автором начаты комплексные экспериментальные исследования по изучению продолжительности жизни биологических объектов в условиях, моделирующих среду помещений, образованных в соляной толще, для длительного изолированного пребывания людей. Первые опыты по изучению продолжительности жизни беспородных (лабораторных) белых мышей в изолированном объеме воздуха, насыщенном соляными электрически заряженными кластерами, показали, что продолжительность жизни животных, по сравнению с контрольной группой, при температуре среды обитания 15 °С, возрастала до 10 и более раз.

Спасательное устройство В.А.Старцева (патент РФ №2095045) позволило испытателю находиться (без болезненных и неприятных ощущений) в