Анализ известняка. Методы анализа известковых удобрений. СО2 в извести с добавками определяют газообъемным методом

3.1 Технические требования

3.1.1 Строительную известь следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

3.1.2 Материалы, применяемые при производстве строительной извести: карбонатные породы, минеральные добавки (гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки, активные минеральные добавки, кварцевые пески), должны удовлетворять требованиям соответствующих действующих нормативных документов.

3.1.2.1 Минеральные добавки вводят в порошкообразную строительную известь в количествах, допускаемых требованиями к содержанию в ней активных CaO + MgO по п. 2.4.

3.1.3 Воздушная негашеная известь без добавок подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3; негашеная порошкообразная с добавками - на два сорта: 1 и 2; гидратная (гашеная) без добавок и с добавками на два сорта: 1 и 2.

3.1.4 Воздушная известь должна соответствовать требованиям, указанным в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Примечания:

1. В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.

2. СО2 в извести с добавками определяют газообъемным методом.

3. Для кальциевой извести 3-го сорта, используемой для технологических целей, допускается по согласованию с потребителями содержание непогасившихся зерен не более 20%.

3.1.4.1 Влажность гидратной извести не должна быть более 5%.

3.1.4.2 Сортность извести определяют по величине показателя, соответствующего низшему сорту, если по отдельным показателям она соответствует разным сортам.

3.1.5 Гидравлическая известь по химическому составу должна соответствовать требованиям, указанным в табл. 3.2.

Таблица 3.2

3.1.6 Предел прочности образцов, МПа (кгс/см2), через 28 суток твердения должен быть не менее:

а) при изгибе:

· 0,4 (4,0) - для слабогидравлической извести;

· 1,0 (10) - для сильногидравлической извести;

б) при сжатии:

· 1,7 (17) - для слабогидравлической извести;

· 5,0 (50) - для сильногидравлической извести.

3.1.6.1 Вид гидравлической извести определяют по пределу прочности при сжатии, если по отдельным показателям она относится к разным видам.

3.1.7 Содержание гидратной воды в негашеной извести не должно быть более 2%.

3.1.8 Степень дисперсности порошкообразной воздушной и гидравлической извести должна быть такой, чтобы при просеивании пробы извести сквозь сито с сетками № 02 и № 008 по ГОСТ 6613-86 проходило соответственно не менее 98,5 и 85% массы просеиваемой пробы.

Максимальный размер кусков дробленой извести должен быть «не более 20 мм.

3.1.8.1. По согласованию с потребителем допускается поставка комовой гидравлической извести, используемой в технологических целях.

3.1.9 Воздушная и гидравлическая известь должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

3.2 Правила приемки

3.2.1 Известь должна быть принята отделом технического контроля предприятия-изготовителя.

3.2.2 Известь принимается и отгружается партиями. Размер партии устанавливается в зависимости от годовой мощности предприятия в следующем количестве: известь порода карбонатный состав

· 200 т - при годовой мощности до 100 тыс. т;

· 400 т - св. 100 до 250 тыс. т;

· 800 т - 250 тыс. т.

Допускается приемка и отгрузка партий и меньшей массы;

3.2.3 Массу поставляемой извести определяют взвешиванием в, транспортных средствах на железнодорожных и автомобильных весах. Массу извести, отгружаемой в судах, определяют по осадке судна.

3.2.4 Предприятие-изготовитель производит приемку и паспортизацию продукции и назначает вид и сорт извести на основании, данных заводского технологического контроля производства и данных текущего контроля отгружаемой партии.

Журналы с данными текущего контроля отгружаемой партии, используемые для приемки продукции, должны быть пронумерованы и опечатаны гербовой печатью.

3.2.4.1 Заводской технологический контроль производства осуществляют в соответствии с технологическим регламентом.

3.2.4.3 Пробы, отобранные для текущего контроля отгружаемой партии, тщательно смешивают, квартуют и делят на две равные части. Одну из этих частей подвергают испытаниям для определения показателей, предусмотренных стандартом, другую - помещают в герметически закрываемый сосуд и хранят в сухом помещении на случай необходимости контрольных испытаний.

3.2.5 Контрольную проверку качества извести осуществляют государственные и ведомственные инспекции по качеству или потребитель, применяя при этом указанный порядок отбора проб.

3.2.5.1 От каждой партии отбирают общую пробу, получаемую объединением и тщательным смещением разовых проб. Общая проба для комовой извести составляет 30 кг, для порошкообразной - 15 кг.

3.2.5.2 При отгрузке извести навалом пробу отбирают в момент погрузки или выгрузки, при отгрузке извести в таре - со клада готовой продукции или при разгрузке у потребителя.

3.2.5.4 Отобранную общую пробу извести подвергают испытаниям для определения показателей, предусмотренных настоящим стандартом.

3.2.5.5 При контрольной проверке качества известь должна соответствовать всем требованиям настоящего стандарта для данного вида и сорта.

3.3 Методы испытаний

3.3.1 Химический анализ и определение физико-механических свойств извести производят по ГОСТ 22688 - 77. При этом для кальциевой извести содержание активного MgO устанавливают по данным входного контроля сырья.

3.4 Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

3.4.1 Комовую известь отгружают навалом, порошкообразную - навалом или в бумажных мешках по ГОСТ 2226-88. Допускается с согласия потребителя применять четырехслойные бумажные мешки.

3.4.2 Для определения средней массы мешков брутто одновременно взвешивают 20 мешков с известью, отобранных случайным образом, и результат делят на 20. Среднюю массу мешка нетто определяют, вычитая из массы брутто среднюю массу нетто мешка. Отклонение средней массы мешков с известью нетто от указанной на упаковке не должно превышать ±1 кг.

3.4.3 Изготовитель одновременно с отгрузочными реквизитами обязан направлять каждому потребителю извести паспорт, в котором должны быть указаны:

· название предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак;

· дата отгрузки извести;

· номер паспорта и партии;

· масса партии;

· полное наименование извести, ее гарантированный вид и сорт, показатели соответствия продукции требованиям настоящего стандарта;

· время и температура гашения;

· вид и количество добавки;

· обозначение стандарта, по которому поставляется известь.

Кроме того, в каждую транспортную единицу должен быть вложен ярлык, в котором указывают: название предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак, полное наименование извести, ее гарантированный вид и сорт, обозначение стандарта, по которому поставляется известь.

3.4.4 При отгрузке извести в бумажных мешках на них должно быть обозначено: название предприятия и (или) его товарный знак, полное наименование извести, ее гарантированный вид и сорт, обозначение стандарта, по которому поставляется известь.

3.4.4.1 Допускается замена всех обозначений на мешках цифровыми кодами, согласованными с потребителем.

3.4.4.2 При отгрузке извести одного наименования и сорта по вагонными поставками в бесперевалочном железнодорожном сообщении допускается наносить маркировку только на мешки, уложенные у дверей вагона с каждой стороны в количестве не менее четырех.

3.4.5 Изготовитель обязан поставлять известь в исправном и очищенном транспортном средстве.

3.4.6 При транспортировании и хранении известь должна быть защищена от воздействия влаги и загрязнения посторонними примесями.

3.4.6.2 Известь следует хранить и транспортировать раздельно по видам и сортам.

3.5 Гарантия изготовителя

1. Изготовитель гарантирует соответствие извести требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий ее транспортирования и хранения.

2. Гарантийный срок хранения извести - 30 сут со дня ее отгрузки потребителю.

4. РАСЧЕТ СОСТАВА ИЗВЕСТИ И ИЗВЕСТНЯКА

Таблица 4.1. Исходные данные

4.1 Расчет состава извести

Известь состоит из CaO и MgO, неразложившегося известняка CaCO3 и погасившихся продуктов обжига (СаО + глина).

Согласно исходных данных содержание MgO=3 %. Из условия, активность извести равна 80 %, т.е. сумма оксидов СаO + MgO=80 %.

СледовательноСаO=80-3=77 %.

Содержание неразложившегося известняка можно определить по содержанию остаточной углекислоты в извести:

Са O + СО2 = СаСО3

µ(СаСО3) = 100 г/моль

µ(СО2) = 44 г/моль

Массу неразложившегося карбоната кальция вычисляем по формуле:

Следовательно, оставшаяся часть - это негасящиеся продукты обжига, содержание которых вычисляется по формуле:

100%- CaO - MgO - CaCO 3 =100-77-3-6,82=13,18%,

т.е. сумма негасящегося СаСО3 и глины (прокаленная) составляет 13,18 %. Из условия, что 1 % прокаленной глины (х) связывает 1,7 % СаО, можно составить уравнение:

X+1,7 X =13,18

2,7 X =13,18

X=4,88

Содержание прокаленной глины равно 4,88 %.

CaO =1,7* X =1,74,88=8,30%*

Таблица 4.2. Состав извести, %

4.2 Расчет состава карбонатной породы

Известняк состоит из кальцита, доломита и глины. Содержание доломита в извести можно вычислить исходя из содержания Mgo в извести:

X 10

Ca,Mg(CO 3 ) 2 =CaO+MgO+2CO 2

184 40

=13,8кг

Содержание глины можно определить из ее количества в извести, учитывая потери при прокаливании (П.П.П.):

Тогда в извести ее содержится:

Количество кальцита в извести можно рассчитать исходя из содержания СаО во всех формах (СаОактивный + СаОнепогасившийся + СаОнеразложившегося в составе СаСО3):

Из пропорции найдем массу СаО в составе СаСО3:

кг

Пересчитываем СаО в СаСО3:

кг

Но, так как часть СаСО3 содержится в доломите, тогда:

кг

где

Рассчитаем массу чистого кальцита:

Пересчитаем состав на %, исходя из пропорции:

где

Таблица 3. Состав карбонатной породы

Рассчитаем количество MgCO3 в извести:

4.3 Расчет степени декарбонизации

Степень декарбонизации СаСО3 определение по формуле:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе полученных данных можно сделать вывод, что:

Содержание MgCO3 составляет 8,08% что соответствует классу В. CaCO3 - 88,75% - классуБ. Глинистые примеси - 3,17% - классу Б.

Таким образом карбонатная порода относится к классу Б.

Активность извести - 80%, содержание MgО - 3%, остаточной углекислоты - 3%, не погасившиеся зерна - 13,18%.

Следовательно - это негашеная кальциевая известь второго сорта без добавок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Монастырев А.В. Производство извести, Стройиздат, М., 1972, 1975, 1978 гг.

2. Табунщиков Н.П. Производство извести, М., "Химия", 1974 г.

3. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов, "В.Ш.",М, 1980 г.

Размещено на Allbest.ru

Описание и виды

Свойства известняка

Применение известняка

ВВЕДЕНИЕ

1. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ

Для производства воздушной извести применяют все природные материалы, содержащие в основном углекислый кальций (известняк, мел, известковый туф и т. д.). Теоретический состав его: 56% СаО и 44% СО2. Углекислый кальций встречается в природе в виде трех минералов: кальцита, арагонита и ватерита.

Арагонит СаСО3 имеет твердость 3,5 - 4, плотность 2900 - 3000 кг/м3, при нагревании превращается в кальцит.

Кальцит СаСО3 имеет белую и серую окраску. Твердость кальцита по минералогической шкале 3; плотность 2720 - 2800 кг/м3 Кальцит растворяется в кислотах; в воде его растворимость незначительная. Кальцит обнаруживается эффектом «вскипания» при: воздействии на него 10%-ным раствором соляной кислоты.

Магнезит МgСО3 встречается желтого, белого, серого и коричневого цветов, имеет стеклянный блеск. Твердость 3,75 - 4,25, плотность 2900 - 3100 кг/м3.

Известняки. Горная порода карбонатной группы, состоящая из; кальцита (редко из арагонита) и некоторого количества минеральных примесей, называется известняком. К известнякам относятся карбонатные породы с содержанием углекислого кальция СаСО3 не менее 70%.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Подобные документы

Известняки (в широком понимании) имеют чрезвычайно многообразные области применения. Они используются в виде кускового известняка, щебня, дробленого песка, минерального порошка, минеральной ваты, известняковой муки. Основные потребители – цементная промышленность (известняк, мел и мергель), строительство (получение строительной извести, бетонов, штукатурки, строительных растворов; кладка стен и фундаментов, металлургия (известняк и доломит – флюсы и огнеупоры, переработка нефелиновых руд на глинозем, цемент и соду), сельское хозяйство (известняковая мука в агротехнике и животноводстве), пищевая (особенно сахарная). В Янтиковском районе известняк добывается карьерами в с. Янтиково, с. Можарки.

Район известен обилием известковых камней, обжиг извести здесь проводился с незапамятных времен. В 1982 году на левой стороне реки Соломинка, был открыт известковый карьер. Эту используют для удобрения почвы колхозов и совхозов нашего и других соседних районов республики. На карьере ежегодно добывают 45 тыс. тон извести.

По подсчетам геологов в Можарском карьере залежи известняка составляют около 15 млн. тонн, а в Янтиковском карьере – 5 млн. тонн.

В программе социально-экономического развития Янтиковского района на 2007-2010 года указаны основные задачи по повышению эффективности использования природных ресурсов района. Также приведены ожидаемые результаты реализации программы: бюджетная обеспеченность на душу населения возрастет, увеличится уровень среднемесячной заработной платы работающих в отраслях экономики, появятся дополнительные рабочие места обеспечивающие эффективную занятость населения, увеличится объем выпуска производства промышленной продукции.

Янтиковский район входит в зону, где средне-прожиточный уровень населения считается ниже нормы, 66,7% населения района не трудоустроено. Основной проблемой в трудоустройстве безработных и незанятых граждан в районе является недостаток рабочих мест на предприятиях и в организациях района. В связи с этим мы предлагаем уделять внимание к развитию промышленного производства, в частности производства щебня, цемента, сахара. А для производства цемента и сахара, природное сырье должно иметь высокое качество. Поэтому целью нашей работы является: 1 Изучить качественный и количественный состав известняка 2-х карьеров на территории Янтиковского района.

Известняк, осадочная порода, сложенная преимущественно карбонатом кальция – кальцитом. Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам известняк добывается и используется в большей степени, чем другие породы, уступая только песчано-гравийным отложениям. Известняки бывают разных цветов, включая черный, но чаще всего встречаются породы белого, серого цвета или имеющие коричневатый оттенок. Объемная плотность 2,2–2,7. Это мягкая порода, легко царапающаяся лезвием ножа. Известняки бурно вскипают при взаимодействии с разбавленной кислотой. В соответствии со своим осадочным происхождением имеют слоистое строение. Чистый известняк состоит только из кальцита (редко с небольшим содержанием другой формы карбоната кальция – арагонита). Присутствуют и примеси. Двойной карбонат кальция и магния – доломит – обычно содержится в переменных количествах, и возможны все переходы между известняком, доломитовым известняком и горной породой доломитом.

Хотя известняки могут образовываться в любых пресноводных и морских бассейнах, преобладающее большинство этих пород имеет морское происхождение. Иногда они осаждаются, подобно соли и гипсу, из воды испаряющихся озер и морских лагун, но, по-видимому, большая часть известняков отложилась в морях, не испытавших интенсивного высыхания. По всей вероятности, формирование большинства известняков начиналось с извлечения живыми организмами карбоната кальция из морской воды (для построения раковин и скелетов). Эти остатки отмерших организмов в изобилии накапливаются на морском дне. Самым ярким примером аккумуляции карбоната кальция служат коралловые рифы. В некоторых случаях в известняке различимы и узнаваемы отдельные раковины. В результате волно-прибойной деятельности и под влиянием морских течений рифы разрушаются. К известковым обломкам на морском дне добавляется карбонат кальция, осаждающийся из насыщенной им воды. В образовании более молодых известняков участвует также кальцит, поступающий из разрушенных более древних известняков.

Известняки встречаются почти на всех материках, за исключением Австралии. В России известняки обычны в центральных районах европейской части, а также распространены на Кавказе, Урале и в Сибири.

1. 2 Цемент

Цемент – это вяжущий порошкообразный материал, который образует пластическую массу, способную постепенно затвердевать в камень. Он состоит в основном из трикальциевого силиката 3 CaO SiO2.

В состав цемента могут входить разные добавки, массовое отношение оксидов определяет техническую пригодность цемента. Кремнезем входящий в его состав, связывает оксиды кальция, алюминия; при этом образуются следующие соединения силикаты – 3CaO SiO2 nH2O, 2CaO SiO2 nH2O; гидроалюминаты - 3CaO X AI2 O3 6H2O; алюмоферриты - 4CaO AI2 O3 Fe2O3.

Наиболее распространенной разновидностью цемента является портландцемент. Он обладает большой механической прочностью, устойчивостью в воздухе и под водой, морозостойкостью. Основным сырьем для производства портландцемента являются известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV).

Известняк и глину тщательно перемешивают и их смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах, длина которых достигает более 200 м, а в поперечнике – около 5 м. В процессе обжига печь медленно вращается и исходные материалы постепенно движутся к нижней ее части на встречу раскаленных газов – продуктов сгорания поступающего газообразного или твердого пылевидного топлива.

При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшие из них являются обезвоживание каолинита, разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция:

Al2O3 2SiO2 2H2O → Al2O3 2SiO2 + 2H2O

CaCO3 → CaO + CO2

CaO + SiO2 → CaSiO3

Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что различные силикаты и алюминаты, входящие в состав цемента, реагируют с водой с образованием каменистой массы. В зависимости от состава изготавливают различные сорта цемента.

1. 3 Гашенная известь. Гидроксид кальция используется для производства сахара

Сахарная свекла подается на завод гидравлическим транспортером и с помощью насосов подается в свекломойку. Промытая свекла поднимается элеватором 15-17 м и подает с в свеклорезку, где она измельчается, превращается в тонкую стружку. Свекловичная стружка поступает в диффузионные аппараты. Первейшая задача производства заключается в том, чтобы а полнее выделить сахар из свеклы. С этой целью через диффузоры пропускают горячую воду на встречу движущейся стружке (свекловидный жом) массовая доля сахарозы не превышает 0,5%. Диффузионный сок представляет собой непрозрачную темную жидкость. Темный цвет придают пигменты, которые относятся несасарам.

И задачей другой стадии производства заключается в том, чтобы освободить раствор сахарозы от примесей. Чтобы освободить раствор сахарозы от примесей сверху в него заливают известковое молоко из расчета 20-30 кг гидроксида кальция Cu(OH)2 на 1 кг свеклы. Под действием гидроксида кальция происходит нейтрализация диффузионного сока.

Глава 2. Экспериментальная часть работы

2. 1 Определение CaCO3 в известняке.

Наиболее простой способ определения CaCO3 в известняке заключается в том, что определенную навеску образца средней пробы известняка обрабатывают избытком титрованного раствора соляной кислоты и не вошедшей в реакцию c CaCO3 избыток HCl подвергают обратному титрованию раствором едкой щелочи. По количеству HCl, пошедшей на разложение известняка вычисляют содержание CaCO3 в известняке.

Для анализа образец средней пробы известняк (200 г) растирали в ступке, пропускали через сито в 0,5 мм отсюда отбирали новую среднюю пробу в количестве 40 г. Затем из этой средней пробы брали навеску около 2 г, поместили ее в мерную колбу емкостью на 500 мл, смачивали 5 миллитрами дистиллированной воды и осторожно приливали 50 мл 1,0-нормалного раствора соляной кислоты. После выделения углекислоты в колбу приливали 300 мл дистиллированной воды и содержимое колбы в течение 15 мин. кипятили (до полного прекращения выделения CO2). По окончании кипячения раствору дали остыть, долили в колбу до метки дистиллированной водой, перемешали и дали осадку осесть на дно колбы. После этого отобрали отсюда пипеткой 100 мл прозрачного раствора, перенесли их в коническую колбу емкостью на 250 мл и титровали 0,1-нормальным раствором едкой щелочи в присутствии 2 – 3 капель метилоранжа до появления слабо – желтой окраски раствора.

(a KHCl – bKщ) 0,005*500*100

Где a – количество миллилитров раствора, взятого для титрования; в данном случае а = 100 мл; b – количество миллиметров 0,1- нормального раствора едкой щелочи, пошедшей на титрование избытка HCl;

KHCl и Kщ - поправки на нормальность кислоты (KHCl)и щелочности,(Kщ);

0,005 – количество граммов CaCO3 , отвечающих 1 мл 1,0 – нормального раствора кислоты;

Р – навеска известняка.

CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2+H2O

2. 2 Характерные и специфические реакции катионов магния

Общедоступных специфических реакций на катионы магния в настоящее время не имеется. Из общеаналитических реакций наиболее характерными для них являются: взаимодействие с кислым фосфорнокислым натрием.

Образование двойной фосфорнокислой магний - аммонийной соли.

К воде, где содержались соли магния приливают NH4OH до прекращения образования осадка гидрата окиси магния:

MgCl2 + 2NH4OH = ↓Mg(OH)2 + 2NH4Cl2

Затем сюда же приливают раствор хлористого аммония до полного растворения полученного гидрата окиси магния:

Mg(OH)2 + 2NH4Cl = Mg Cl2 + 2NH4OH

К полученному аммонийному раствору магниевой соли осторожно, по каплям приливают разбавленный раствор Na2HPO4. При этом из раствора выпадают мелкие белые кристаллы MgNH4PO4, часть которых в виде едва заметной пленки как бы «ползет» вверх по стенкам пробирки. Если при действии Na2HPO4 осадок образовался аморфный, для его растворения добавляют несколько капель HCl, после чего приливают раствора Na2OH и снова производят осаждение MgNH4PO4. Предельная открываемая концентрация катионов этой реакцией равна 1,2 мг/л.

Так как образование белых кристалликов MgNH4PO4 не наблюдались, значит концентрация катионов магнии

2. 3 Определение pH

Для характеристики водных растворов электролитов условно принято использовать концентрацию ионов H+. При этом для удобства величину этой концентрации выражают через так называемый водородный показатель – pH.

Водородный показатель – это отрицательный логарифм молярной концентрации ионов водорода в растворе: pH = -1g

В чистой воде, очевидно, pH = 7. Если pH 7, то раствор щелочной.

pH водных растворов определяли универсальным индикатором. В таблице приведены значения pH водных растворов известняка.

Результаты исследования двух карьеров

Месторождение карьера Содержание CaCO3 Содержание MgCO3 pH

С. Янтиково 87% >9% 8,0-8,5

С. Можарки 94,81%

1. Исследования показывают, что известняк из Можарского известкового карьера содержит 94,81% CaCO3 и 5,19% примесей.

2. Процентное содержание CaCO3 в известняке из Можарского карьера оказалась выше, чем в известняке из Янтиковского.

3. Так как по качеству и составу известняк из Можарского карьера лучше, он соответствует технологическим стандартам для производства цемента.

4. В Янтиковском районе в перспективе можно построить завод по производству сахара.

Ожидаемые результаты

Бюджетная обеспеченность на душу населения возрастет, увеличится уровень среднемесячной заработной платы работающих в отраслях экономики, появятся дополнительные рабочие места обеспечивающие эффективную занятость населения, увеличится объем выпуска производства промышленной продукции.

Состав известняка

Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO 2 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов , доломита , кварца , реже гипса , пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO 2 +R 2 О 3 . Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона . Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный , слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый. Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. пишущий) . Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной , малой объёмной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов , линз кремней . Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением . Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые , пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др. По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки. Органогенные (биогенные) известняки представляют собой скопления карбонатных остатков или целых скелетных форм морских, реже пресноводных организмов, с небольшой примесью преимущественно карбонатного цемента. Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных (травертин). Обломочные известняки образуются в результате раздробления, смыва и переотложения угловато-окатанных обломков карбонатных и других пород и скелетных остатков, преимущественно в морских бассейнах и на побережьях. Известняки смешанного происхождения представляют собой комплекс отложений, возникших в результате последовательного или параллельного наложения различных процессов образования карбонатных осадков.

Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый; присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород; она слагает различные формы рельефа Земли . Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу; составляют 19-22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м 3 , колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м 3 (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м 3 (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Во влажном состоянии прочность известняков часто снижается. Для большей части месторождений характерно наличие известняков, не однородных по прочности. Потери на износ, истирание и дробимость увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков. Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. В металлургии известняк служит флюсом. В производстве извести и цемента известняк — главный компонент. Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция , минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги. Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк — важнейший строительный материал , из него изготовляются облицовочные

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА с. ОКТЯБРЬСКОЕ

СТЕРЛИТАМАКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Секция: Мир химии

Номинация: Мир вокруг нас

Выполнила: Зайдуллина Алсу, обучающаяся 7 класса МОБУ СОШ с. Октябрьское

Научный руководитель: Исхакова Р.У., учитель химии МОБУ СОШ с. Октябрьское

2015

Введение

изучить литературу по данной проблеме;

изучить физические свойства известняка;

изучить химические свойства известняка;

самостоятельно получить известняк;

сделать выводы.

ИЗУЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРЫ. Что такое известняк?

Известняк -осадочная горная порода органического происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция(CaCO 3 ) в виде кристаллов кальцита различного размера.

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Кроме того, бывают нуммулитовые, мшанковые и мраморовидные известняки - массивно-слоистые и тонко-слоистые.

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. Пишущий) мел.

Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью мной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве:

В металлургии известняк служит флюсом.

В производстве извести и цемента известняк - главный компонент.

Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.

Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк же с древнейших времён использовали в качестве строительного материала; причем сначала довольно «простодушно»: находили пещеру и обживали её, в соответствии с имевшимися запросами.

2.ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

(Приложение 2).

У каждого минерала есть свои, присущие лишь ему признаки, я рассмотрела следующие признаки:

Блеск

матовый

Твердость

средняя

Цвет

бело-серый

Плотность

2000-2800кг / м 3

Электропроводность

10~5 до10~~4

Теплопроводность

0.470 м*K

Растворимость. (Приложение 3)

Растворимость в воде

Известняк не растворяется в воде

Растворимость в ацетоне (Органический растворитель)

Известняк не растворяется в ацетоне

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

(Приложение 4)

Опыт №1. Взаимодействие известняка с кислотами (соляная, уксусная, азотная).

Химикаты и оборудование:

Сильные кислоты: HCI (соляная), HNO 3 (азотная).

Слабая CH 3 COOH (уксусная).

Штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Реагент

Наблюдения

Вывод

HCI (соляная),

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с соляной кислотой

HNO 3 (азотная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с азотной кислотой. Лучше с соляной.

CH 3 COOH (уксусная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция медленная, но при нагревании скорость реакции увеличилась.

Плохо взаимодействует с уксусной кислотой. Т.к. кислота слабая.

CaCO 3 +2HCl=CO 2  +H 2 O +CaCI 2

CaCO 3 +2CH 3 COOH= (CH 3 COO) 2 Ca+ H 2 O+ CO 2 

CaCO 3 + 2HNO 3 =Ca(NO 3 ) 2 + CO 2  +H 2 O

Вывод: Известняк взаимодействует с кислотами с выделением углекислого газа и воды. С сильными кислотами реакция была бурной, а со слабой кислотой реакция началась только после нагревания.

Опыт №2. Взаимодействие со щелочами (растворимые в воде основания).

(Приложение 4)

Химикаты и оборудование:

Гидроксид натрия – NaOH, штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Описание опыта : В пробирку внесли некоторое количество известняка и прилили гидроксид натрия. Реакции не было, через 15 минут добавила еще реагента и нагрела. Реакция не наблюдалась.

Вывод: Известняк не реагирует со щелочами.

Опыт №3. Разложение известняка.

(Приложение №5).

Химикаты и оборудование: известняк, штатив, газоотводная трубка, колба, лучина, спиртовка.

Описание опыта : Известняк поместили в пробирку и закрыли газоотводной трубкой, конец которой опустили в колбу. Зажгли спиртовку и начали нагревать. Наличие углекислого газа определили с помощью горящей лучины.

Наблюдения: Известняк разлагается. Цвет стал белым. На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

CaCO 3 CaO+ CO 2

Вывод: При нагревании известняк разлагается с образованием оксида кальция и воды.

Опыт №4. Получение известняка в домашних условиях.

Для выполнения опыта понадобится:

пластмассовое ведерко

пластиковые стаканчики

сухая штукатурка

гипсовая смесь

Время для проведения эксперимента: 15 минут для подготовки к опыту и 5 дней для получения известняка.

Для того, чтобы получить известняк:

Примечание:

Ракушки могут быть любого размера, но воспользуйтесь более мелкими ракушками для наилучшего качества известняка.

Наблюдение: Похож ли получившийся известняк на природный?

Результат:

Известняк является одним из видов осадочных пород. Когда микроскопические морские животные умирают, они падают на дно океана, где их собирают ракушки. Так ракушки собирают эти частицы в течение долгого времени, и формируется известняк .

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Кафедра технологии цемента и композиционных материалов

Курсовая работа

По дисциплине «Химия вяжущих материалов»

На тему «Расчет состава извести и известняка»

Студента группы _ХТд 41

специальности 18.03.01

Белозорова Оксана Дмитриевна

Руководитель работы

Коновалов В.М.

Белгород, 2017г.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать состав извести и степень диссоциации карбоната кальция в ней, а также состав исходного известняка и определить вид извести (кальциевая, магнезиальная, доломитовая, карбонатная) и сорт извести (1, 2, 3 й), если известно (см. вариант в приложении):

Активность извести (Ак.);

Потери при прокаливании глины, содержащейся в известняке (% пппгл).

Указание

Состав извести включает содержание неразложившегося известняка и содержание негасящихся продуктов обжига, %.

Состав известняка включает содержание кальцита, доломита и глины, %.

MgO содержится в исходном известняке в виде доломита (MgCО3СаСО3).

Принять, что 1 % прокалённой глины связывает 1,7 % СаО.

Степень диссоциации (зс.д.) СаСОз определяется по формуле:

где (CaO+MgO)aкт. - активность извести, %;

(СО2)ост - содержание в извести остаточной углекислоты, %.

Сложно представить себе, как можно обойтись в строительстве без строительных материалов. Их использование берёт своё начало в глубокой древности, и продолжается по сей день. Древние люди первые каменные строения складывали насухо из больших, часто не отёсанных камней, плотно пригонявшихся друг к другу. Однако такие постройки были непрочными. Примерно три тысячи лет назад для связывания отдельных камней стали применять вяжущие вещества, первыми из которых были гипс и известь. Известь - вяжущий материал, получаемый путём высокотемпературного отжига. Она известна человеку не одно тысячелетие и все это время активно используется им в строительстве и многих других отраслях. Ее применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, при производстве силикатного кирпича и газосиликатных блоков, для очистки и смягчения воды, при удобрении и снижении кислотности земли сельскохозяйственных земель, для подкормки и животноводства. Применяют для производства различных растворов, как самостоятельно вяжущих, так и в смеси с цементом, а так же для производства красок.При внесении извести в почву устраняется вредная для сельскохозяйственных растений кислотность. Почва обогащается кальцием, улучшается обрабатываемость земли, ускоряется гниение гумуса, при этом заметно снижается потребность во внесении больших доз азотных удобрений. В животноводстве и птицеводстве гидратная известь используется для подкормки с целью устранения дефицита кальция в рационе животных, а так же для общего улучшения санитарных условий содержания скотника. Известь смягчает воду, осаждает органические вещества, находящиеся в воде, а так же производит нейтрализацию кислых природных и сточных вод.

Такое широкое использование объясняется доступностью сырья, простотой технологии и достаточно хорошими свойствами извести.

Доломиты представляют собой породы смешанного происхождения. В виде примесей обычно присутствуют кальцит и глинистые, минералы, иногда - ангидрит, кварц, оксиды железа и др. По внешнему виду доломиты очень похожи на известняки как по структуре, так и по окраске. Аналогично многим известнякам они имеют зернистую или плотную структуру. Они отличаются значительной пористостью и трещиноватостью. Плотность доломитов составляет 2700-2800 кг/м3, предел прочности при сжатии - 100 - 140 МПа. От известняков доломиты отличаются повышенным содержанием минерала доломита.

Известняки образовались в основном из останков живых организмов, обитавших миллионы лет назад в морской воде. Чем больше времени прошло с момента образования таких скоплений, тем более плотным является известняк.

Некоторая часть известняков образовалась химическим путем вследствие перехода растворимой в воде двууглекислой соли кальция в нерастворимую углекислую.

В природе встречаются известняки самой разнообразной окраски: белой, серой, желтой, зеленоватой, бурой, красноватой, черной и пестрой. Цвет известняка определяется примесями. Пахучесть известняка говорит о значительном содержании в нем органических остатков.

Известняки классифицируют по двум признакам: по структуре, т.е. по строению материала, и по химическому составу.

Зернисто-кристаллические известняки - к ним относятся кальцитовый и доломитизированный мрамор, имеют крупнокристаллическое строение Объемная масса мрамора 26002800 кг/м3; карьерная влажность до 2%.

Плотные известняки имеют тонкозернистую структуру; объемная масса - 24002600 кг/м3; карьерная влажность- 24%. Отдельные виды плотных известняков поддаются полированию и поэтому называются мраморовидными.

Пористые известняки - известняк-ракушечник, известняковые туфы и оолитовые известняки.

Ракушечник сложен из остатков крупных раковин (размером 23 см); влажность 810%.

Мел имеет землистое сложение. Его особенности рыхлость, тонкозернистость, отсутствие слоистости. Объемная масса мела 13002000 кг/м3; карьерная влажность мела составляет 1030%.

Известняковый туф - ноздреватая относительно твердая порода; предел прочности при сжатии в сухом состоянии до 80 МПа.

Землистые известняки мел и рыхлые сходные по структуре с мелом известняки.

Доломитизированные известняки дают серую воздушную известь, используемую иногда в строительных растворах, а при обжиге во взвешенном состоянии - в изделиях автоклавного твердения.

Примеси - известковые горные породы обычно содержат различные примеси, главным образом глинистых веществ, доломита, кварца, окиси железа. Соединения железа находятся в примесях в виде карбонатов (сидерит FeСО3), сульфидов (пирит), свободных окислов (магнетит, гематит) и в составе других примесей (глауконит). Условно к карбонатным породам относят только те, которые содержат не менее 50% карбонатов кальция и магния и не более 50% глинистых примесей. Карбонатную породу, содержащую от 21 до 50% песчано-глинистых веществ, называют мергелем.

Количество примесей колеблется в довольно значительных пределах. Даже сравнительно чистые известняки содержат 2-3% примесей. Характер физической структуры известняков и наличие в них примесей отражаются на процессе производства извести, обусловливая изменение температуры обжига и производительности печи, а также оказывают влияние на свойства конечного продукта.

Глинистые примеси в количестве до 8% существенно не изменяют свойства воздушной извести. Известняки с содержанием глинистых примесей от 8 до 12% называются слабо мергелистыми известняками, а получаемая из них известь - слабогидравлической. При содержании глинистых примесей в пределах 1220% известняки называются мергелистыми, а получаемая из них известь сильногидравлической.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ

В зависимости от характера последующей обработки обожженного продукта воздушная известь делится на негашеную (комовую и молотую) и гашеную - гидратную (пушонку и тесто).

Негашеная известь, иногда называемая кипелкой, состоит из СаО, а гашеная - из Са(ОН)2, причем известковое тесто наряду с Са(ОН)2 содержит значительное количество механически примешанной воды.

Комовая негашеная известь представляет собой кусковую обожженную известь, которая может содержать примеси мелких частиц. извести и золы сгоревшего топлива. Молотая негашеная известь - порошкообразный продукт; полученный помолом комовой извести.

Гашеная известь-пушонка представляет собой порошкообразный продукт гашения комовой извести.

Известковое тесто - тестообразный продукт гашения комовой или молотой извести.

На свойства извести большое влияние оказывают содержащиеся в известняках примеси: глина, углекислый магний, кварц и др., в той или иной степени уменьшая ее способность к гашению. Известняк в чистом виде дает при надлежащем обжиге продукт, который при взаимодействии с водой полностью гасится, превращаясь в гидрат окиси кальция.

При производстве молотой извести некоторые примеси не только не ухудшают, но даже улучшают ее качество. Если глинистых примесей в известняке больше 6%, то продукт обжига приобретает четко выраженные гидравлические свойства и называется гидравлической известью; гидравлическая известь делится на слабо - и сильногидравлическую.

В зависимости от пластичности получаемого продукта, зависящей от содержания глинистых и песчаных примесей, различают жирную и тощую извести.

Жирная известь быстро гасится, выделяя при этом много тепла, и дает после гашения пластичное жирное на ощупь тесто. Жирная известь отличается большей пескоемкостью, т. е. позволяет получать удобо-обрабатываемые строительные растворы при введении большего количества песка.

Тощая известь гасится медленно и дает менее пластичное тесто, в котором прощупываются мелкие зерна. Чем больше глинистых и песчаных примесей содержит известняк, тем более тощей получается изготовленная из него известь.

В зависимости от содержания окиси магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую при содержании не более 5% MgO, магнезиальную при содержании 5-20% MgO и доломитовую (высокомагнезиальную) при содержании 20-40% MgO. При значительном содержании MgO известь гасится медленнее и выделяет при гашении меньшее количество тепла, чем известь с малым содержанием MgO и, следовательно, с высоким содержанием СаО. Магнезиальная и доломитовая извести проявляют гидравлические свойства при меньшем содержании глинистых и песчаных примесей, чем маломагнезиальные, так как Mg(OH)2 значительно менее растворим в воде, чем Са(ОН)2.

В зависимости от температуры, развивающейся при гашении, различают низкоэкзотермичную (с температурой гашения ниже 343 К) и высокоэкзотермичную (с температурой гашения выше 343 К) извести.

По скорости гашения согласно ГОСТ 9179- 77 различают известь быстрогасящуюся (скорость гашения не более 8 мин); средне-гасящуюся (скорость гашения не более 25 мин) и медленно гасящуюся (скорость гашения не менее 25 мин).

3. ТРЕБОВАНИЯ ГОССТАНДАРТА К СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ

Наименование показателя	Норма для извести, % , по массе
	негашеной	гидратной
	кальциевой	магнезиальной и доломитовой
	Сорт извести

Активные СаО и MgO, не более:
с добавкой
без добавок
Активные MgO, не более
СО2, не более:
с добавкой
без добавок
Непогасившиеся зерна, не более

3.2.4.2 Текущий контроль качества отгружаемой партии осуществляют по данным испытаниям общей пробы. Общую пробу составляют не менее чем за две смены работы предприятия и не менее чем из восьми разовых проб. Пробы отбирают для комовой извести - от транспортных средств подачи продукции на склад, для порошкообразной - от каждой мельницы или гидратора, работающих в данный силос. Общую пробу для комовой извести: составляют массой 20 кг, порошкообразной - 10 кг. Отбор разовых проб осуществляют равномерно и в равных количествах. Общую пробу комовой извести измельчают до размеров кусков не более 10 мм.

3.2.5.3 При поставке извести навалом в вагонах пробу отбирают равными долями из каждого вагона; при поставке извести автомобильным транспортом - равными долями от каждых 30 т извести; при поставке извести в мешках - равными долями из 10 мешков, отобранных случайным образом от каждой партии; при поставке водным транспортом - с транспортных лент или другого вида погрузочно-разгрузочных средств.

3.4.6.1 Известь транспортируют всеми видами крытого транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта. Допускается с согласия потребителя поставка комовой извести в цельнометаллических полувагонах и открытых автомашинах при условии сохранения ее качества и принятия необходимых мер против распыления и воздействия атмосферных осадков.

...

СаСО3

(непогасивший

Негасящиеся продукты обжига

Сырьевые материалы для производства строительной извести, ее классификация. Основные требования Госстандарта к строительной извести, ее упаковка, маркировка, транспортирование и хранение. Расчет состава карбонатной породы и степени декарбонизации СаСО3.

курсовая работа , добавлен 09.01.2013

Определение шихтового состава массы по химическому составу черепка и сырьевых материалов. Расчет молекулярного, рационального состава сырьевых материалов и масс. Расчет шихтового состава массы при расчетной (полной) замене одного из сырьевых материалов.

контрольная работа , добавлен 14.10.2012

Характеристика химических и физических свойств извести. Проводство и виды строительной (воздушной) извести. Процесс гашения и твердения. Гидравлические известесодержащие вяжущие. Смешанные вяжущие вещества. Применение, хранение, транспортировка извести.

реферат , добавлен 16.03.2015

Расчет количества и химического состава сырьевых компонентов, энергетической и биологической ценности батона, степени удовлетворения суточной потребности человека в конкретном пищевом веществе. Определение пищевой ценности изделия с добавкой соевой муки.

практическая работа , добавлен 19.03.2015

Общая характеристика и марки (типы) гипсовых вяжущих. Свойства гипса и растворов на его основе. Сырье для производства гипсовых вяжущих веществ. Дегидратация гипсового камня (гипса). Производство строительного гипса с обжигом во вращающихся печах.

реферат , добавлен 10.01.2013

Аналитическая химия - наука о методах анализа; области ее применения. Сероводородная аналитическая и кислотно-основная классификация катионов по группам, групповые реагенты. Отбор проб сухих веществ и способы растворения. Анализ анионного состава смеси.

курсовая работа , добавлен 07.12.2011

Расчет химического процесса синтеза циклогексанона: расходные коэффициенты, материальный и тепловой баланс. Термодинамический анализ основной реакции и константа равновесного состава реагирующих веществ. Расчет теплот сгорания и образования веществ.

курсовая работа , добавлен 27.01.2011

Особенности измерения состава веществ и материалов. Детальная характеристика приёмов определения неизвестной концентрации в инструментальных методах анализа. Обобщенная трактовка физико-химического анализа как самостоятельной научной дисциплины.

реферат , добавлен 30.03.2015

Технология производства меди из окисленных руд методом кучного выщелачивания. Расчет рационального состава окисленной медной руды. Выбор оптимальных параметров переработки руды и минимизация рисков, связанных с недостижением проектных показателей.

курсовая работа , добавлен 12.04.2015

Исследование химического состава снежного покрова районов г. Рязани. Определение примесей воздуха и веществ, которые снег накапливает за зиму. Источники поступления загрязнений, их биологическое значение. Правила отбора проб снега. Оценка результатов.

Известняк принадлежит к группе мономbнеральных пород. Его основной составной частью является минерал кальцит, представляющий собой как химическое соединение карбонат кальция (СаСО3).

В природе некоторые известняки действительно состоят исключительно из одного кальцита, другие же содержат, помимо него, различные количества магнезита и другие примеси. Эти примеси чаще всего состоят из окислов железа, глинистых минералов, зерен песка, включений аморфного кремнезема, битума и т. д. В так называемом чистом известняке общее содержание добавок и примесей редко когда превышает 1%, в то время как в сильно загрязненных известняках оно может достигать 15 и более весовых процентов. Такие известняки называются песчаными, глинистыми (мергелистыми), кремнистыми, доломитовыми и т. д. Если некальцитовые компоненты достигают верхнего предела, можно говорить об известковом песчанике, мергеле, известковом доломите и т. д.

Добавки и примеси оказывают значительное влияние на поведение известняка при коррозии. Поэтому покомпонентный анализ известняка может дать весьма полезную информацию о некоторых процессах при выяснении генезиса карста. Часто бывает необходимо установить:

1) соотношение карбоната и примесей в известковой породе,

2) распределение катионов (отношение Ca:Mg) ее карбонатных минералов,

3) состав и минералогический характер примесей. Карбонатная масса известняка растворяется без остатка в разбавленной соляной кислоте:

Следовательно, в целях изучения любой осадок, состоящий из некарбонатных примесей, легко может быть выделен этим простым способом.

В табл. 6 представлены химические составы некоторых типов известняка, и в частности соотношения в них добавок и примесей.

Идеально чистый известняк (кальцит) содержит 56% СаО и 44% СО2, однако известняк такого состава в природе встречается чрезвычайно редко.

Примеси в известняке, нерастворимые в разбавленной соляной кислоте, как правило, не растворяются и в грунтовых и в карстовых водах и могут поэтому аккумулироваться в виде значительных масс осадков в процессе эволюции известнякового рельефа, играя тем самым решающую контролирующую роль в процессе карстования. Различные отложения, выполняющие пещеры, также сложены в основном этими нерастворимыми осадками (Boglt, 1963/2; Lais, 1941; Kukla - Lozek, 1958).

Самым распространенным инородным включением в известняке, как видно из табл. 6. является карбонат магния, присутствия которого следует ожидать в большинстве известняков. Его количество весьма изменчиво, и в природе наблюдается постепенный переход от химически чистого известняка к химически чистому доломиту, в котором молярное отношение СаСО3 к MgCO3 равно 1:1, что соответствует в весовых процентах отношению 54,35:45,65. Следующими по распространенности компонентами являются SiO2, А12О3 и Fe2O3, но их концентрации ниже, чем концентрации MgCO3. Остальные компоненты встречаются в меньших количествах и реже.

Теоретическое предположение относительно влияния минерального состава на растворимость известняка дает двойственные результаты, как это видно из противоречивых выводов соответствующих расчетов (Ganti, 1957; Marko, 1961). Причина, по-видимому, заключается в том, что различия в составе не всегда сопровождаются различиями в особенностях кристаллического строения и структуры решетки, которые также влияют на динамику растворения. Вот почему первостепенную важность должны приобрести экспериментальные исследования, направленные на сравнение скоростей растворения известных типов известняка в близких условиях.

Из венгерских авторов следует упомянуть Т. Манди и его интересные исследования по сравнительной растворимости известняков разного геологического возраста и верхнетриасового «главного доломита» в водных растворах, насыщенных СО2 при парциальном давлении атмосферы и стекающих по поверхности породы с разным уклоном. Его экспериментальные выводы подтвердили и пролили новый свет на древний догмат практики и теории о том, что растворимость доломита намного меньше, чем растворимость любого известняка. В частности, это несоответствие тем больше, чем длительнее контакт между породой и растворителем (рис. 6).

Скорость растворения триасового «главного доломита» и различных известняков водопроводной водой, насыщенной углекислотой

Далее Т. Манди зарегистрировал большую разбросанность показателей растворимости доломитов из разных мест. К сожалению, он не опубликовал геохимические характеристики образцов известняка я доломита и тем самым затруднил какую-либо оценку причинной связи между растворимостью и составом породы.

Значительно больше по этому вопросу можно узнать у немецких исследователей А. Герштенхауэра и Д. Пфеффера (Gerstenhauer - Pfeffer, 1966), которые правели серию испытаний в лаборатории Института географии университета во Франкфурте-на-Майне с целью окончательного решения данной проблемы. На 46 образцах известняка различного возраста, отобранных в большом числе мест, они впервые провели количественный анализ содержания СаСО3 и MgCO3; затем после измельчения минимум до 2 мм они выдержали образцы в течение 28 часов в воде комнатной температуры, насыщенной СО2 из атмосферного воздуха, и после этого определили скорости растворения. Результаты, полученные со служащей примером тщательностью и с помощью самых современных химических и технических средств, приведены в табл. 7.

Для некоторых образцов А. Герштенхауэр и Д. Пфеффер построили также весьма поучительные диаграммы скорости растворения, охватывающие промежутки времени свыше 28 часов; они представлены на рис. 7.

Как из табл. 7, так и из рис. 7 видно, что контрасты в величине растворимости для разных известняков могут достигать одного порядка величины. Другое интересное наблюдение состоит в том, что сам процесс растворения, видимо, характеризуется специфическими различиями, так как перегибы на диаграммах скоростей растворения для разных образцов не коррелируются.

Чтобы внести ясность во взаимоотношение между составом породы и режимом растворения, А. Герштенхауэром была построена диаграмма зависимости количества СаСО3, находящегося в растворе в течение 28 часов, от процентного содержания СаСО3 в породе (рис. 8). Однако расположение точек, нанесенных таким способом, не обнаружило никакой скрытой закономерности:. Поэтому один из основных выводов данной серии опытов можно сформулировать следующим образом: даже если скорости растворения известняков различного состава действительно проявляют некоторую слабую зависимость от содержания СаСО3 в породе, этот факт сам по себе не способен объяснить разницу в степени растворимости.

Если же рассмотреть приведенные выше скорости растворения в зависимости от содержания в породе MgCО3, а не СаСО3 (рис. 5), то получится гораздо более правильное распределение со сравнительно узкой зоной растворения, охватывающей подавляющее большинство точек. Эта особенность еще более отчетливо видна на диаграмме, где молярное отношение СаСО3 к MgCO3 нанесено по оси абсцисс. Она позволяет сформулировать второй основной вывод из данных опытов: на растворимость известняка решающее влияние оказывает содержание в нем MgCO3, что справедливо даже при низких значениях молярного отношения.

Рис. 9 позволяет также видеть еще одну особенность, а именно то, что растворимость представляет собой обратноэкспоненциальную, а не линейную функцию содержания MgCO3. Другими словами, если при растворении в течение 28 часов концентрация раствора, находящегося в контакте с известняком, содержащим около 1% MgCO3, достигла 40 мг/л, то при содержании MgCO3 от 2 до 5% растворимость упала на половину этой величины; более высокие концентрации MgCO3 не вызывают дальнейшего значительного падения растворимости.

Для того чтобы в приведенных выше экспериментах исключить влияние на растворимость других широко распространенных химических компонентов известняков или по крайней мере объяснить это влияние, с тем чтобы однозначно определить воздействие на растворимость только карбоната магния, А. Герштенхауэр и Д. Пфеффер (Gerstenhauer - Pfeffer, 1966) провели аналогичные опыты по растворению различных смесей химически чистых порошков карбонатов кальция и магния. Заслуживающие внимания результаты этих опытов иллюстрируются рис. 10 и 11; на рис. 10 охвачен диапазон всех возможных концентраций MgCO3, а на рис. 11 более детально показан диапазон от 0 до 10%: именно такое количество MgCO3 входит в состав большей части известняков, встречающихся в природе.

Эти опыты показывают с несомненностью, что растворимость СаСО3, пли, что почти одно и то же, известняка, заметно уменьшается даже при минимальном содержании MgCO3, но что дальнейшее, более значительное, увеличение содержания MgCO3 вызывает непропорционально меньшее уменьшение растворимости.

Сравнение абсолютных значений растворимости, показанных на рис. 10 и 11, с таковыми на рис. 8 и 9 обнаруживает интересную закономерность: растворимость природных известняков, как чистых, так и тех, которые содержат магний, гораздо выше, чем растворимость порошка карбоната кальция или смеси химически чистых порошков карбонатов кальция и магния. Этот, до некоторой степени неожиданный, вывод может быть следствием одной из двух причин: либо некарбонатные примеси в природном известняке способствуют растворимости, либо результаты отражают влияние особенностей кристаллического строения и текстуры природного известняка.

Растворимость в воде при комнатной температуре и атмосферном рСО2 — CaCO3 и MgCO3

Поскольку речь идет об объективной оценке карстовых явлений, мы настоятельно заинтересованы в решении этой проблемы. Поэтому мы использовали аналитические данные А. Герштенхауэра и Д. Пфеффера, приведенные в табл. 7, с тем чтобы вычислить содержание некарбонатных примесей в 46 образцах известняка, внесли их в соответствующую колонку табл. 7 и затем изобразили зависимость растворимости (за 28 часов) от содержания примесей в форме диаграммы (рис. 12).

Значительный разброс точек на рис. 12 свидетельствует о том, что зависимость растворимости от концентрации некарбонатных составных частей не является определяющей. Очевидно, что любое изменение растворимости или каких-либо других связанных с процессом растворения характерных явлений, не обусловленное отношением Ca:Mg, нужно относить за счет другого единственно возможного фактора - влияния специфики текстуры и кристаллической структуры породы.

Имеется и другой аргумент в пользу сказанного, по крайней мере в качестве хотя бы приблизительного объяснения явления. Образцы А. Герштенхауера и Д. Пфеффера № 1, 34, 35 и 45 состоят только из СаСО3 и малого количества MgCO3. Следовательно, способность к растворению этих четырех образцов должна целиком зависеть от отношения Са: Mg, если не брать во внимание текстурные различия. Иными словами, кривые зависимости для этих образцов должны в этом случае совпадать с графиком рис. 11. Истинная ситуация показана для сравнения на рис. 13, составленном авторам настоящей книги.

Расположение четырех точек на рис. 13 ни в коем случае не может быть отнесено за счет химического состава пород, и можно лишь повторить, что, по всей видимости, специфика растворимости обусловлена исключительно воздействиями литоструктуры.