1 .. 189 > .. >> Следующая
NaCl -[-NH3-I-CO2 I-H2O-NaHCO3 [-NH4CI
434"
2NaHCO3 X N а2СО* + CO21 -f H2O
Основными примесями в технической соде являются NaCl1 NH4Cl, NH4HCO3, Na2SO4, CaCO3, MgCO3, соли железа.
Качество синтетической кальцинированной соды определяется ГОСТ 5100-64.
Содержание карбоната натрия в прокаленной кальцинированной соде составляет не менее 99%, потеря в массе при прокаливании не более 2,2%, содержание хлоридов в пересчете на хлорид натрия не более 0,8%. В зависимости от назначения дополнительно определяют содержание сульфатов, железа, окиси калия и др.
§ 58. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЯКА
Определение карбоната кальция. Известняк - карбонатная горная порода, состоящая на 90-98% из CaCO3. Для определения CaCO3 применяют много методов. Одним из них является метод, основанный на взаимодействии кислоты с углекислым кальцием с выделением CO3:
CaCO3 + 2HCl ¦ > CaCI2 + CO2 f + H2O
Количество CO2 определяют по разности между массой кальциметра до и после реакции. Зная массу CO2, пересчитывают ее на массу CaCO3, выражая результаты в процентах.
Реактивы:
1) серная кислота (пл. 1,84);
2) соляная кислота, 10%-ный раствор.
Выполнение определения. Предварительно вымытый кальциметр 1 (рис 130) высушивают и охлаждают до комнатной температуры. Открывают пробку 6 воронки 4 и осторожно наливают серную кислоту (пл. 1,84), так чтобы носик капилляра 5 был погружен на 3-4 мм в кислоту. Осторожно закрывают притертой пробкой 6, следя за тем, чтобы кислоту не затянуло в нижнюю часть прибора. В воронку 7 при закрытом кране 8 помещают 10 мл 10%-ного раствора соляной кислоты и закрывают пробкой 9, после чего кальциметр взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем в кальциметр через отверстие 2 помещают около 0,5 г известняка, следя за тем, чтобы известняк не оставался на стенках отверстия, закрывают пробкой 3 и снова взвешивают на аналитических весах. По разности между вторым и первым взвешиванием определяют навеску известняка. Осторожно вынимают пробки 6 и 9, открывают кран 8 и понемногу сливают соляную кислоту в нижнюю часть прибора. Прибор выдерживают 15-20 мин для окончания реакции, при этом двуокись углерода выделяется через воронку 4, где происходит поглощение воды сер-
Рис. 130. Кальциметр для анализа известняка
435
ной кислотой. После окончания реакции прибор закрывают пробками 6 и 9 и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. По разности между вторым и третьим взвешиванием находят массу выделившейся CO2.
Процентное содержание CaCO3 д:сасо3 в известняке вычисляют по формуле
¦ gi100"100 ,vir яп
*СаСО, - (V1I.3I)
где gi - масса выделившейся двуокиси углерода, г; g - навеска известняка, г.
Определение двуокиси углерода в известняке можно выполнить газообъеыным методом. Для этого павеску известняка, соответствующую 80-100 мл CO2, помещают в реакционный сосуд 1 {см. рис. 130), обрабатывают 10 мл 10%-ного раствора соляной кислоты. Выделившуюся CO3 измеряют в газоизмерительной бюретке.? и приводят объем ее к нормальным условиям.
По количеству CO2 вычисляют процентное содержание карбоната кальция XCaCo3 в известняке:
PoIOO-100
где V0 - объем сухой двуокиси углерода при нормальных условиях, мл; g - навеска известняка, г.
§ 5». АНАЛИЗ ЖИДКОСТЕЙ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Жидкости в производстве кальцинированной соды анализируют на содержание хлора, азота, аммиака и двуокиси углерода. В дистил-лерной жидкости определяют избыток окиси кальция. В производстве соды концентрацию растворов принято выражать в так называемых нормальных делениях, т. е. количеством миллилитров точно 1 н. раствора реактива, израсходованным на 20 мл исследуемого раствора. Например, если на титрование 20 мл аммиачной воды затрачено 25 мл 1 н. раствора кислоты, то концентрация аммиачной воды составляет 25 нормальных делений, или сокращенно 25 н. д.
Одно нормальное деление соответствует V20 г-экв вещества віл раствора. Следовательно, если аммиачная вода имеет концентрацию
25 н. д., то это составляет 25^= 1,25 г-жвіл.
Пример. Выразить в нормальных делениях, г-экв!л и г!л концентрацию NH3 в жидкости, если на титрование 26 мл ее израсходовано 28,4 мл 0,5 н. раствора H2SO4 (К == 0,9980).
Решение.
1. Вычисляют количество точно 1 н. раствора H2SO4, которое израсходовано на титрование 25 мл исследуемого раствора по формуле A^f1 = N3V3, 28,4 0,9980 0,5=-1 V2, отсюда
02 = 28,4-0,9980-0,5=14,17 мл.
436
2. Определяют количество точно 1 и, раствора H2SO4, которое было бы израсходовано ка 20 мл исследуемого раствора: на 25 мл исследуемого раствора израсходовано 14,17 мл H2SO4, на 20 мл исследуемого раствора будет израсходовано X мл:
20-14,17
X = -¦-"¦- = 11,34 JHJ или 11,34 н. д. 25
3. Вычисляют концентрацию NH3 в г-зке/л: \ООО мл 1 н. раствора содержат 1 г-экв NH3
11,34 мл 1 н. раствора содержат х г-жа NH3
11,34-1 NHl 1000 в 20 мл исследуемого раствора.
11,34
20 мл содержат ^ г-экв NH3
1000 мл содержат х г-экв NH3
1000-11,34 1
= - 11,34 = 0,567 г-экв/л.
1000-20 20
4. Вычисляют концентрацию NH3 в г/л:

Цель работы: определить активность извести, скорость и температуру гашения.

Основные понятия

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый путём обжига кальциево-магниевых горных пород до возможно более полного выделения углекислоты. Известь применяют в смеси с различными добавками для получения различных вяжущих: известково-кварцевых, известково-шлаковых, известково-глинистых и др. Из неё изготавливают силикатный кирпич, силикатные блоки, армированные крупноразмерные силикатные детали и различные другие строительные изделия.

Основным процессом при производстве воздушной извести является обжиг, при котором известняк декарбонизируется и превращается и превращается в известь по следующей реакции:

CaCO 3 + 178,58 кДж → CaO + CO 2

В лабораторных условиях диссоциация углекислого кальция протекает примерно при 900 °С, в производстве температура обжига составляет 1000-1200 °С.

Негашёная известь бывает комовой и молотой. Её получают в виде кусков светло-жёлтого или серого цвета. Она интенсивно присоединяет влагу и поэтому хранить её рекомендуется в герметично упакованном состоянии. Если в сырье содержится более 6% глинистых примесей, то продукт обжига проявляет гидравлические свойства и называется гидравлической известью.

Качество получаемой извести оценивают по активности, которая показывает общее содержание свободных оксидов кальция и магния, находящихся в активном состоянии. Кроме них в извести могут находиться оксиды MgO и CaO в неактивном состоянии; это неразложившийся карбонат и крупнокристаллические включения (пережог).

В зависимости от содержания активных CaO и MgO известь выпускается трёх сортов (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Классификация извести по сортности

Воздушная известь может применяться в гашёном виде.

Гашёная известь бывает в виде пушонки, теста или молока. Содержание влаги в пушонке не превышает 5%, в тесте менее 45%. Процесс гашения протекает по следующей схеме:

CaO + H 2 O ↔ Ca (OH ) 2 +65,1 кДж

и сопровождается выделением тепла, что вызывает подъём температуры, способный воспламенить дерево. Гидратация оксида кальция – реакция обратимая, её направление зависит от температуры и давления водяных паров в окружающей среде. Упругость диссоциации Ca(OH) 2 на CaO и H 2 O достигает атмосферного давления при 547 °С, при более высокой температуре гидроксид кальция может частично разлагаться. Чтобы процесс шёл в нужном направлении, необходимо стремиться к повышению упругости водяных паров над Ca(OH) 2 и не допускать слишком высокой температуры. Вместе с тем следует избегать и переохлаждения гасящейся извести, так как это сильно замедляет гашение. Более половины её зёрен имеют размер, не превышающий 0,01 мм. Парообразование защищает материал от чрезмерного повышение температуры.

Объём пушонки при гашении извести в 2-3 раза превышает объём исходной негашёной извести за счёт увеличения объёма пустот (пор) между отдельными зёрнами образующегося материала. Плотность негашёной извести в среднем равна 3200, а гашёной – 2200 кг/м 3 .

Для гашения извести в пушонку теоретически необходимо добавлять 32,13 % воды по массе. Практически в зависимости от состава извести, степени её обжига и способа гашения, берут примерно в два, а иногда в три раза больше воды, так как под действием тепла, выделяющегося при гашении, происходит парообразование, и часть воды удаляется.

В зависимости от температуры, развиваемой при гашении, различают высокоэкзотермичную (t гаш. >50 °C) и низкоэкзотермичную (t гаш. <50 °C) известь, а по скорости гашения: быстрогасящуюся (не более 8 мин.), среднегасящуюся (8-25 мин.) и медленногасящуюся (более 25 мин.) известь.

Для ускорения процесса гашения извести используются добавки CaCl 2 , NaCl, NaOH, которые взаимодействуют с оксидом кальция с образованием более растворимых соединений в сравнении с Ca(OH) 2 а для замедления – добавки ПАВ, солей серной, фосфорной, щавелевой, угольной кислот.

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

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, %.

ВВЕДЕНИЕ

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.

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.

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.

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%.

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

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.

3.2.4.2 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.

3.2.4.3 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.

3.2.5.3 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.

3.2.5.4 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.

3.4.6.1 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.

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 =1,7*4,88=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

Подобные документы

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.

К известняковому камню, поставляемому сахарным заводам для получения извести и сатурационного газа, предъявляются определенные требования в отношении размера кусков и химического состава.
По нормативам б. Главсахара, утвержденным в марте 1957 г., известняковый камень должен доставляться на сахарные заводы в кусках размером от 80 до 180 мм (вес кусков соответственно от 1 до 3 кг) с сортировкой на фракции: 80-120 мм и 120-180 мм. Кусков камня размером более 180 мм должно быть не больше 3%. Куски камня размером менее 80 мм считаются мелочью, количество которой не должно превышать 3%. Сопоставляемый известняковый камень должен быть чистым, без примесей песка, глины и других горных пород и иметь нормальную влажность (3-5%).
Химический состав известнякового камня по техническим условиям, утвержденным б. Министерством промышленности продовольственных товаров СССР в апреле 1956 г., должен быть следующим:

Для среднеазиатских сахарных заводов допускается поставка известнякового камня с содержанием углекислого магния до 12%, но при условии, что сумма его вместе с углекислым кальцием будет не менее 96,5%.
Технические условия предусматривают следующий химический состав мела (в % к весу сухого вещества):

Содержание влаги в свежедобытом меле может достигать 15-25%. Высокая влажность мела вызывает трудности при его обжиге и должна учитываться при дозировке топлива (антрацита).
Известняки для производства строительной воздушной извести в соответствии с ГОСТом 5331-50 делятся по химическому составу на три класса - А, Б и В (табл. 49), а по размеру кусков на крупные, средние и мелкие (табл. 50).
Таким образом, известняковый камень для сахарного производства по химическому составу соответствует требованиям к известняку по классу А, а по размерам кусков относится к средним.

В соответствии с ГОСТом 5331-50 правила приемки, отбор проб и подготовка проб к анализу известняка следующие.
Размер принимаемой партии устанавливается в 100 т. Остаток более 50 т считается также партией. Остаток менее 50 т присоединяется к предыдущей по счету партии. При поставках известняка менее 100 т любое поставленное количество считается партией.
При составлении пробы отбирают из 20 различных мест партии известняка куски весом около 1 кг каждый, или отбивают куски такого веса от более крупных кусков, или отбирают лопатой равное по весу количество мелких кусков с таким расчетом, чтобы получить среднюю пробу весом не менее 20 кг.
Отобранный известняк измельчают в куски размером 10-15 мм по наибольшему измерению, тщательно перемешивают и сокращают квартованием до получения средней пробы весом около 5-6 кг. Полученную среднюю пробу делят на две равные части по 2,5-3 кг в каждой. Одну часть подвергают испытаниям, а другую, опечатанную печатью завода, хранят в течение 2 месяцев на случай арбитражных испытаний.
Пробу известняка, предназначенную для испытаний, сокращают квартованием до получения пробы весом 1 кг, измельчают в ступке до полного прохождения сквозь сито со стороной отверстия 0,75 мм, после чего подвергают дальнейшему уменьшению квартованием до получения пробы весом 100 г.
Эту пробу растирают в ступке до полного прохождения сквозь сито со стороной отверстия 0,2 мм и из указанной измельченной пробы берут навески для анализа.
При анализе известнякового камня определяют содержание влаги, SiО2 и других нерастворимых в НСl примесей, окисей железа и алюминия (Fe2О3 + Аl2О3), углекислого кальция (СаСО3), углекислого магния (MgCО3), сернокислого кальция (CaSО4), окисей калия и натрия (К2О + Na2О).
Химический состав известнякового камня некоторых месторождений приводится в табл. 51.

Актуальность темы.

Известняки имеют чрезвычайно широкую область применения. Они употребляются для приготовления флюсов (в металлургии), для строительства, для производста извести и цементов, в производстве силикатного кирпича, в химической промышленности, в сахарном производстве и т.д. Главным образом, их используют в металлургической промышленности в качестве флюсов. Внедрение новых технологических процессов в металлургии требуют повышения качества флюсового известняка по химическому составу и механической крепости. Истощение запасов качественного сырья эксплуатируемых месторождений и закрытие карьеров в связи с обострением экологических проблем потребовало экстренного ввода в эксплуатацию новых месторождений. В связи с этим была начата разведка Родниковского месторождения Донецкой области. Исследование закономерности пространственного распределения качественных показателей известняков, а также выяснение причин изменчивости этих показателей, на месторождении не проводились. Детальное изучение геологических условий, тектоники и химического состава известняков позволит обосновать связь геологических факторов и качества сырья на территории Родниковского месторождения.

Рис. 1. Цикл обработки известняка. GIF-анимация, 13 кадров, зацикленное повторение, 23,1 кб .

На рисунке:

1. Флюсовый известняк
2. Известь
3. Доломит
4. Выплавка стали
5. Стальные слитки
6. Отходы и пыль
7. Переработка (отработка)
8. Многократное использование
9. Отходы
10. Конечный продукт (примеры): посуда, товары широкого потребления, автомобили, строительный материал
11. Повторная обработка
12. Сырье
13. Рециркуляция

Данная научная работа имеет связь с Общегосударственной программой развития минерально-сырьевой базы Украины на период до 2030 года по разделу «Неметаллическое сырье для металлургии» подразделу «Флюсовые известняки и доломиты». Она проводится по заданию государственного предприятия КП «Южукргеология» Приазовская КГРЭ.

Цель исследования заключается в изучении факторов изменчивости качества известняков и его пространственного распределения для оптимизации отработки Родниковского месторождения.

Задачи исследования:
1) изучить качество известняков юго-западной части Донбасса;
2) получить статистические характеристики изменчивости качественных показателей известняков;
3) выявить геологические факторы, влияющие на распределение различных показателей качества по различным участкам месторождения;
4) определить зависимость качества известняков от условий залегания;
5) провести сравнительный анализ качества известняков месторождения с техническими требованиями различных отраслей промышленности;
6) разработать практические рекомендации по дальнейшей отработки Родниковского месторождения.

Идея работы заключается в проверке известных теоретических факторов изменения химического состава известняков в Родниковском месторождении.

Объектом исследования является Родниковское месторождение флюсовых известняков Донецкой области.

Предмет – пространственные закономерности распределения качества известняков, их связь с геологическими факторами.

Методы исследования:
- статистическая обработка исходных данных;
- анализ графического материала для выяснения особенностей строения исследуемого объекта (геологическая карта района, гипсометрические планы, стратиграфические колонки и др.);
- составление выборок исходных данных для сравнительной характеристики отдельных элементов объекта;
- пространственный анализ распределения полезных и вредных компонентов полезного ископаемого на исследуемом объекте;
- метод системного анализа результатов обработки для создания моделей изменчивости качества известняков;

Научная новизна полученных результатов. Впервые проанализировано изменение качественных показателей карбонатной толщи юго-западной части Донбасса. Разработаны критерии качества известняков для отработки Родниковского месторождения. Установлены закономерности пространственного распространения изменчивости показателей качества полезного ископаемого.

Практическое значение полученных результатов
Обозначены зоны с высококачественным известняковым сырьем в пределах Родниковского месторождения. Сделаны рекомендации по технологии дальнейшей отработки месторождения.

Личный вклад
Мной были систематизированы ранее проведенные исследования, определены задачи работы, составлены выборки, проведена статистическая обработка и интерпретация данных. На основании проведенных исследований, результаты работы представлены в графическом виде. Составлены практические рекомендации.

Апробация результатов
Вопросы данной работы докладывались на ІІ Всеукраинской научной конференции-школе молодых ученых «Сучасні проблеми геологічних наук», проходившей в Киеве12-15 апреля 2010 года. Мой доклад на тему «Совершенствование технологии разведки и отработки месторождений флюсовых известняков» напечатан в тезисах этой конференции.

Публикации

Волкова Т.П., Рогаченко А.М. Исследование качества известняков с целью оптимизации отработки Родниковского месторождения // Наукові праці ДонНТУ – 2010. – Донецк.

Основная часть

Анализ состояния изученности вопроса
Мной проанализирована литература и фондовые материалы по теме карбонатного сырья в Украине. Особое внимание было уделено изучению нижнекаменноугольных отложений известняков зоны сочленения Приазовского мегаблока Украинского щита и складчатого Донбасса.
Изучение отложений нижнего карбона южно-западной части Донбасса велось рядом геологов, начиная с середины XIX века. В 1928 – 1929 гг. Ротаем О.П. проведено геологическое картирование южно-западной части донбасса в масштабе 1:42000, в результате которого была принята новая индексация стратиграфических зон. В 1947-1951 гг. Укргеолтрестом МЧМ сделана инструментальная геологическая съемка масштаба 1:100000 с целью уточнения дальнейших направлений геологоразведовательных работ по наращиванию балансовых запасов флюсовых ивестняков и доломитов. Впервые поисковые работы на Родниковском месторождении были выполнены Приазовской ГРЭ в 1982-1984 гг. В период с 1985 по 1990 года Приазовской ГРЭ ДГП «Южукргеология» проведены поисково-оценочные работы на Комсомольской площади, в том числе и на Родниковском месторождении.
Изучением геолого-тектонических особенностей залегания карбонатного сырья в зоне сочленения Приазовского мегаблока Украинского щита и складчатого Донбасса занимался ученый А.И. Недошовенко. В его статье «О методике разведки месторождений карбонатного сырья юго-западной части Донбасса», опубликованной в 1977 году, освещена проблема закарстованности исследуемого района и несовершенствование системы геологической разведки подобных участков.
В работе А.В.Канунниковой и В.И. Ремизова «Литологические особенности, постседиментационные изменения и поровое пространство средне-нижнекаменноугольных известняков» (1977г.), исследования карбонатных пород проводились для оценки коллекторов, широко использующихся при поиске нефти и газа. Однако некоторые аспекты их работы могут быть полезны для сравнения химических особенностей известняков Родниковского месторождения.
В научной статье С.А. Мачулиной и М.В. Безуглой «О находке крупных сталактитоподобных образований пирита в известняках нижнего карбона Стыльского карьера юго-западной части Донбасса» (2004г.) указывается причины появления сульфидов серы в карстовых пустотах известняков турнейского возраста.
В работе В.А. Михайлова, М.М. Курило, Н.Ю. Галкина «Определение зависимости между рентабельностью горнодобывающих предприятий и технико-экономическими характеристиками отечественных месторождений флюсового карбонатного сырья» (2005г) рассмотрена проблема обеспечения качественного карбонатного сырья для металлургического производства в связи с увеличением технических требований промышленности к качеству известняков.

Особенности геологического строения юго-западной части Донбасса, тектонических особенностей, химического состава пород нижнего карбона описано в фондовых материалах КП «Южукргеология» Приазовская КГРЭ.

Геологическое строение объекта исследования
Главным районом разведанных запасов флюсовых известняков Украины, является зона сочленения юго-западной части Донецкой складчатой структуры с Приазовским блоком Украинского щита. Здесь сконцентрированы 38 % разведанных запасов флюсовых известняков и 20 % известняков доломитизированных. Продуктивной является моноклинально залегающая известняково-доломитная толща турнейского и визейского ярусов нижнего карбона мощностью до 500 м. Отложения визейского яруса представлены, главным образом, известняками, а турнейского яруса – чередованием слоев известняка, доломита и доломитизированных известняков. Также встречаются глинистые и окремненные известняки, известняк со сланцем. Мощность карбонатной толщи колебается от нескольких до 100 и больше метров.
Основным поставщиком известняка для конвертерного производства является Комсомольское рудоуправление. Его сырьевая база представлена Каракубским месторождением флюсовых известняков. Действующие карьеры - Северный, Южный, Жеголевский. Карьер Дальний полностью отработан и затоплен. Запасов Каракубского месторождения хватит до 2015 года при достигнутой мощности предприятия в 7 млн тонн сырого известняка в год. Пополнение дефицита высококачественного флюсового сырья планируется за счет введения в эксплуатацию Родниковского месторождения.
В геолого-структурном отношении Родниковское месторождение известняков расположено в юго-западной части зоны сочленения складчатой структуры Донбасса с Приазовским мегаблоком Украинского щита. Оно приурочено к полосе распространения пород визейского и турнейского ярусов нижнего карбона, которые слагают южное крыло Кальмиус-Торецкой котловины. Продуктивными толщами являются известняки турнейского и визейского яруса нижнего карбона. Мощность полезного ископаемого составляет 72,4 м на Восточном участке месторождения и 90,3 м – на Западном (подсчитаны запасы до горизонта?7м). Отложения визейского яруса представлены, в основном, известняками. Турнейский ярус отличается чередованием слоев, главным образом, известняка, доломита, доломитизированных известняков с прослоями глинистых, окремненных известняков, сланцевых известняков. Карбонатные породы турнейского и визейского ярусов относятся к типу органогенных, преимущественно мелкодетритусовых, слабометаморфизованных пород. В них, как сингенетические образования, встречаются кремни разной формы. Это доказывает хемогенность процесса образования известняков. Большая роль химического процесса в образовании доломита подтверждается малым наличием ископаемой фауны в доломитизированных породах, которая постепенно изменяется в доломитизованных или обычных известняках.
В зависимости от химического состава и содержания лимитирующих компонентов среди известняков Родниковского месторождения выделяются: ферросплавные, конверторные, доменные. При этом почти 70% от всех запасов месторождения составляют конверторные известняки. Для контроля массовой доли SiO2 карбонатные породы предварительно обжигаются в специальных известнякобжигающих агрегатах с получением конверторного известянка. Запасы карбонатных пород Родниковского месторождения подсчитаны по данным предварительной разведки (табл 2). Данные по состоянию запасов флюсовых известняков Родниковского месторождения предоставлены предприятием КП «Южукргеология» Приазовская КГРЭ.

Методика исследований и фактические данные

Описание фактических данных
На первом этапе работы был проведен анализ геологической документации, содержащей сведения о литологии и тектонике участка исследований, отобраны данные для выборки, по которым рассчитаны статистические показатели и определены корреляционные связи для каждого стратиграфического пласта в отдельности. Наибольшую информативность имеет качественный показатель СаО. Он является определяющим критерием при сортировке известняков. Для всех показателей рассчитаны максимальные и минимальные значения, среднее значение показателя и стандартное отклонение, характеризующее степень изменчивости показателя. По статистическим характеристикам определены особенности изменчивости качественных показателей по отдельным пластам и в целом, по мощности. Проведен сравнительный анализ между результатами статистической обработки данных по отдельным пластам и по всей полезной толщи месторождения. При проведении пространственного анализа выявлены участки с высококачественным известняковым сырьем.
Исходными данными для количественного исследования закономерности распространения качества известняков являются пространственно привязанные данные химических анализов секционных проб по пластопересечениям разведочных скважин Родниковского месторождения. Выборка включает в себя 2270 секционных проб (при средней длине секции равной 2,0 м). Пробы отобраны Приазовской КГРЭ. В пробах определены следующие качественные показатели: СаO, MgO, SiO2, Al2O3+Fe2O3, S, P. На месторождении были проведены предварительные геолого-разведовательные работы. Выделены геологические блоки с категориями запасов С1 и С2. Площадь месторождения покрыта сетью разведочных скважин с расстоянием между ними: по категории запасов С1 - 200?200 м, по категории запасов С2 - 400?400 м. Бурение скважин проводилось до горизонта с абсолютной отметкой -7 м.

Выбор и описание методики обработки данных
Имеющиеся данные организованы для обработки следующим образом:
- составлены выборки по отдельным стратиграфическим пластам, служащие для исследования влияния геологических факторов на качество известняков;
- составлены выборки по всей мощности месторождения в целом для сравнения пространственного распределения качества и выявления общих закономерностей.

Для решения задач поставленных в этой работе выбраны следующие методы:
- статистический анализ, позволяющий охарактеризовать массив данных, выявить связи между различными показателями;
- анализ графического материала, который дает возможность подробно рассмотреть геологическое строение объекта;
- пространственный анализ, при помощи этого метода осуществляется выделение пространственных закономерностей распределения показателей и их привязка к геологическим структурам объекта;
- метод системного анализа результатов обработки по генезису полезного ископаемого и пространственному положению изучаемого объекта;
- обобщение результатов для создания моделей изменчивости качества полезного ископаемого.

Интерпретация результатов
Для месторождений известняков определяющими показателями качества являются показатели СаO, MgO, SiO2, Al2O3+Fe2O3, S, P. Содержание СаО является основным показателем качества известняков. Для получения точных сведений о причинах и закономерностях его изменчивости, была проведена статистическая обработка данных. По результатам проведенных анализов выявлено неоднородное распределение основного качественного показателя СаО в Родниковском месторождении (рис 1).

Рис. 2. Гистограмма изменчивости показателя СаО в Родниковском месторождении а) по пласту С1vb+c; б) по всем слоям продуктивной толщи.

Гистограммы изменчивости показателя СаО имеют ступенчатый одновершинный вид, что доказывает соответствие исследуемого признака зеркально-логнормальному закону распределения. Присутствие пустых интервалов свидетельствует о неоднородности геологической среды. Это объясняется слоистым строением продуктивных толщ визейского и турнейского ярусов нижнего карбона, наличием карстовых пустот и разрывных нарушений. На рис.1а изображена гистограмма изменчивости показателя СаО по одному из стратиграфических пластов продуктивной толщи Родниковского месторождения. На рис.1б приведена гистограмма изменчивости усредненного показателя по всей продуктивной толщи месторождения. Размах между минимальным и максимальным значениями показателя СаО по пласту C1vb+c составляет (рис. 1а) 7,06, а по продуктивной толщи в целом – 19,32 (рис.1б). При осреднении данных происходит значительное снижение значения показателей качества известняков (CaO + MgO). Такое отличие объясняется тем, что в продуктивной толще месторождения, представленной отложениями визейского и турнейского ярусов, встречаются некондиционные прослои пород известняка с низким содержанием СаО и непродуктивные добавки в виде аргиллитов, алевролитов, песчаника. Самые высококачественные известняки встречаются в стратиграфических пластах C1vb+c, C1td, C1tb.
Распределение изменчивости качественного показателя MgO – зеркальнообратно изменчивости показателя СаО. Это вызвано зависимостью содержания MgO в толще известняков от развития (интенсивности) процессов доломитизации:

2CaCO3 + MgSO4 + 2H2O - CaMg(CO3)2 + CaSO4 2H2O.

При этом Mg2+ замещает Са2+ в кристаллической решетке известняка СаСО3.
Изменение показателя СаО связано со слоистостью месторождения и с изменением минерального и химического состава следующих пород, а также их примесей:
- известняка (доломита, кальцита);
- глины (каолинита Al4(OH)8);
- ортофира (содержание кальцита, каолинита, хлорита);
- плагиопорфира (плагиоклазов);
- сульфидсодержащих пород.
Изменение значения показателя СаО в Родниковском месторождении находит объяснение не только в слоистом строении продуктивной толщи, но и в протекающих процессах доломитизации, окремнения, кальцитизации и выщелачивания.
Наличие значимой отрицательной корреляционной связи между показателями СаО и MgO (равна -0,6, уровень значимости < 0.05) объясняется замещением оксида кальция оксидом магния в процессе доломитизации породы. Основная часть доломитизированных пород образовалась на стадии седиментации карбонатных отложений и связана с процессами диагенетической доломитизации. Также имеет место эпигенетическая доломитизация, вызываемая действием подземных вод, обогащенных магнием. Она приурочена к трещиноватым известнякам и карстовым пустотам.
Отрицательная корреляционная связь СаО и SiO2 (равна -0,31) объясняется изменением значения показателя СаО, связанное с окремнением известняков. В карбонатных породах, слагающих Родниковское месторождение, как сингенетическое образование, встречается кремни разной формы. Причиной возникновения кремния в известняках являются химические реакции, происходящие на стадии седиментации известняков и наличие карстовых пустот, способствующих протеканию процесса окремнения. Карстовые пустоты возникли в результате размыва толщи грунтовыми и поверхностными водами, а также в результате деятельности тектонических нарушений. Карстовые полости, в зависимости от наличия непосредственной связи с поверхностью, могут быть заполнены рыхлыми песчано-глинистыми отложениями – это подтверждается наличием значимой отрицательной связи между показателями СаО и Al2O3+Fe2O3 (равна -0,3).
Проведен пространственный анализ распределения качественного показателя СаО.


Рис. 3. План распределения показателя СаО в продуктивной толще восточного участка Родниковского месторождения.

Значение показателя оксида кальция на востоке распространено крайне неравномерно (рис. 2). Поле карты распределения показателя СаО имеет сложное строение, что подтверждается наличием нескольких минимумов и максимумов, неравномерно размещенных на изучаемом объекте. Большую часть карты занимают известняки с процентным содержанием СаО равным 46 – 48 %. В центре описываемой территории наблюдается чередование минимумов и максимумов содержания показателя. Наименьшее значение показателя СаО приурочено к южной части Родниковского месторождения, что объясняется прохождением субгоризонтального тектонического разрывного нарушения и выходом на поверхность протерозойского гранитоидного массива. Максимальное значение СаО в центре описываемой территории подтверждается геологическим строением участка. Здесь отсутствуют тектонические нарушения, карстовые пустоты и расположены наиболее качественные известняки, имеющие большую мощность и малую долю примесей вредных компонентов (SiO2, Al2O3+Fe2O3, S, P).
По результатам химического анализа послойно исследовано распределение качества известняков на месторождении. Выявлены слои с повышением и понижением качественных характеристик полезного ископаемого, исследованы причины их изменения. С целью установления закономерности изменения качества известняков Родниковского месторождения проводилась статистическая обработка данных с последующим сравнением изменения каждого из показателей качества (табл. 1).

Табл. 1. Значения качественных показателей известняков восточной части Родниковского месторождения.

Как видно из таблицы 1, при осреднении значений показателей на всю мощность продуктивной толщи месторождения происходит снижение качества, в сравнении с послойными значениями: полезные компоненты (CaO и MgO) уменьшаются; вредные – увеличиваются.

Практические выводы и рекомендации
- Таким образом, было детально изучено качество известняков юго-западной части Донбасса.
- Полученные статистические характеристики изменчивости качественных показателей известняков по отдельным стратиграфическим пластам и по всей полезной мощности значительно отличаются. Средние содержания качественных показателей известняков на конкретном горизонте Родниковского месторождения различны. Выявлено снижение качественных характеристик при осреднении показателей по всей полезной мощности месторождения в 3 раза.
- Снижение качества известняков вызвано процессами доломитизации, окремнения, кальцитизации и выщелачивания. Самым негативным фактором является карстообразование.
- В связи с отличием качественных характеристик отдельных стратиграфических слоев месторождения, рекомендуется подсчитывать запасы для каждого конкретного потребителя отдельно.
- Отработку Родниковского месторождения следует проводить послойно с учетом различия строения стратиграфических пластов продуктивной толщи. В этом случае, сорт будет соответствовать техническим условиям определенной промышленности. Известняки возраста C1vb+c соответствуют техническим условиям для доменного, металлургического, сталеплавильного производства. Известняки C1td могут использоваться в качестве сырого материала для металургии. Породы возраста С1vd, C1tc, C1tb могут применяться в сталеплавильной, ферросплавной промышленности, производстве строительной извести и цемента.

Литература:

1. Блоха Н. Т. Карбонатные породы производства строительной извести / Н. Т. Блоха, В. И. Кольбах, В. С. Марков – М.: Недра, 1980. – 52 с.

2. Волкова Т. П.,Вершинин А. С. Методика геолого-технологического картирования месторождений каолинов.// Горный журнал. Известия 1393.6 / – Донецк, 1993. - № 4. – С. 12-18

3. Ляхов Г. М. Нерудные ископаемые – известняки, глины, обломочные горные породы./ Г. М. Ляхов, Н. Д. Рождественский – М.: Недра, 1948. – 116 с.

4. Постникова И. Е. Методы изучения карбонатных формаций платформенных областей./ В. А. Крыжановский, И. Е. Постникова – М.,Недра, 1988. – 205 с.

5. Салов И. Н. Известняки Смоленской области./ И. Н. Салов – Смоленская область, 1952. – 56с.

6. Флюс, в металлургии Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона А. В. Митинский: [Электронный ресурс]. – Режим доступа.