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).

Описание и виды

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.

Свойства известняка

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.

Применение известняка

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.

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 (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:

1. 1. 1. Перелила получившуюся смесь в пластиковые стаканчики.

         Поместила стаканчики в теплое место. Оставила в покое в течение 5 дней.

         На 5 день извлекла получившийся 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 .

1.1. Отбор и подготовку проб для химического анализа и определения содержания влаги известняков флюсовых производят по настоящему нормативному документу.

1.2. Отбор проб известняка производят в процессе погрузки и разгрузки транспортных сосудов, при формировании штабелей, наполнении бункеров и складов или опорожнении штабелей и складов.

1.3. Контроль качества известняков флюсовых производят по результатам химического анализа объединенной пробы, отобранной от партии.

1.4. Отбор и подготовку проб для химического анализа производят от каждой партии известняка.

1.5. Минимальное количество объединенных проб, отбираемых от партии известняка, равно частному от деления массы данной партии на массу известняка, от которой одну объединенную пробу отбирают. Масса известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу - по ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80. Если полученное число окажется дробным, его округляют до большего целого числа.

1.6. Максимально допустимое содержание влаги в известняке и периодичность ее определения устанавливают, согласно ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80, по соглашению изготовителя с потребителем.

1.7. Отбор проб производят равномерно от всей массы партии механизированным или ручным методами.

1.8. Обычные и усредненные доломитизированные известняки классифицируются настоящим документом как однородные по содержанию полезных и балластных компонентов (среднее квадратическое отклонение содержания данных компонентов? ? 1,3 %), a неусредненные доломитизированные известняки - как неоднородные по содержанию окиси магния (? > 1,3 %).

Расчет среднего квадратического отклонения (?) - по ГОСТ 15054-80

где x i - массовая доля компонента в i -й пробе, отобранной от партии известняка (i = 1, 2, ..., n), %;

Средняя арифметическая массовой доли компонента в партии известняка, %.

Периодичность контрольного определения неоднородности флюсовых известняков в партии по содержанию полезных и балластных компонентов - не менее одного раза в год.

1.9. Предел допускаемой погрешности опробования однородных известняков равен максимальному пределу погрешности для методики выполнения химического анализа, указанному в ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80; при опробовании неоднородных известняков - равен удвоенной величине данного показателя.

b - ширина щели пробоотсекающего устройства, м;

V - скорость движения пробоотсекающего устройства, м/с.

2.2 Минимальную массу точечной пробы, отбираемую с поверхности остановленного конвейера (m 2) механизированным методом, вычисляют по формуле

(2)

где h - высота слоя известняка в средней части ленты, м;

2.4. Отбор точечных проб механизированным или ручным методом с конвейера производят через равные промежутки времени (t ) или после прохождения определенной массы известняка (m 3)

где М

Q - производительность потока известняка, т/ч;

n - количество точечных проб, составляющих объединенную пробу.

2.5. Минимальное количество точечных проб, отбираемых механизированным или ручным методами с конвейера, приведено в табл. 2

Таблица 2

Примечание. По соглашению изготовителя и потребителя допускается увеличение массы известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу, т.е. масса объединенной пробы может быть отобрана от партии массой более 1500 т. При этом количество точечных проб для обычного и доломитизированного известняка увеличивается соответственно на 1 и 4 пробы на каждые 600 т сверх 1500 т.

2.6. При ручном методе отбора из железнодорожных вагонов одна точечная проба отбирается:

от обычного известняка - с каждого третьего вагона;

от доломитизированного усредненного и неусредненного известняка - от каждого вагона.

При ручном методе отбора при погрузке известняка в бункер или формировании штабеля отбирается не менее двух точечных проб в смену в точках, предусмотренных схемой контроля качества продукции.

2.7. В случае, когда обычные известняки является неоднородными по содержанию полезных и балластных компонентов (? > 1,3 %), то количество точечных проб, отбираемых с конвейера, удваивается, а также отбирается одна точечная проба с каждого вагона.

2.8. Объединенная проба из бункера или штабеля должна быть не менее 0,003 % от величины опробуемой массы известняка. При однородном вещественном составе допускается сокращение массы объединенной пробы до величины не менее 0,02 %.

2.9. Минимальное количество и масса точечных проб могут быть увеличены, но не могут быть уменьшены.

2.10. Отбор проб ручным методом с конвейера производится на перепаде при движущемся конвейере или же с остановленного.

2.11. Отбор проб ручным методом из железнодорожных вагонов производится на расстоянии не менее 0,5 м от борта вагона определенным порядком, приведенным на схеме.

Схема отбора точечных проб ручным методом из вагонов

Расположение точек отбора точечных проб от обычного известняка, расположенного в вагонах в виде конусов

Расположение точек отбора точечных проб от обычного известняка, расположенного в вагонах ровным слоем

Расположение точек отбора точечных проб от доломитизированного известняка, расположенного в вагонах в виде конусов

Расположение точек отбора точечных проб от доломитизированного известняка, расположенного в вагонах ровным слоем

2.12. При расположении известняка в вагонах в виде конусов, отбор точечных проб производится с поверхности выступающей части конуса. Точки отбора при этом по возможности располагают по образующей конуса, сдвинутой примерно на (40 ± 10)° по отношению к длинной оси вагона на высоте, не превышающей 2/3 высоты.

2.13. При отборе проб известняка во время перегрузок циклично действующими механизмами (ковшами, грейферами и др.), точечные пробы должны отбираться вручную из мест взятия или высыпания известняка без выкапывания лунок, с периодами (Ч ) через установленное число рабочих циклов погрузочного механизма, которое вычисляют по формуле

где Ч - количество циклов погрузочного механизма, после которых производится отбор одной точечной пробы, шт;

М - масса известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу, т;

n - количество точечных проб, составляющих одну объединенную пробу, шт;

m ч - масса известняка, перемещаемая за один цикл погрузочного механизма, т.

2.14. Отбор проб из штабелей (к ним относятся известняки на складах и в речных судах) производят при невозможности опробования в процессе перегрузки.

Штабель разбивают на квадраты, в каждый из которых должно быть известняка массой не более, чем указано в ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80.

Отбор точечных проб из штабеля известняка производится путем забора экскаватором на всю высоту черпания. Отобранный известняк откладывается на приготовленную площадку для взятия требуемой массы точечной пробы.

В случае необходимости допускается отбор проб в каждом квадрате штабеля шахматным порядком на уровне 1/3 высоты штабеля без выкапывания лунок.

Допускается отбор проб согласно п. 4.2.4. ГОСТ 15054-80.

2.15. При отборе точечных проб ручным методом осуществляется откалывание от известняка крупностью свыше 100 мм представительных кусочков размером (10 - 30) мм.

2.16. Докучаевскому флюсо-доломитному комбинату допускается отбор и подготовка проб флюсовых известняков по инструкции, утвержденной главным инженером комбината и согласованной с основным потребителем.

2.17. Отбор точечных проб при входном контроле у потребителя допускается производить из вагонов с помощью грейферного пробоотборника. Масса точечной пробы должна быть не менее величин, указанных в табл. 1.

Отбор точечной пробы производится с поверхности усеченного конуса, высота которого должна быть не менее 1/3 высоты полного конуса. Из каждого вагона отбирается не менее одной точечной пробы.

3. АППАРАТУРА

3.1. Механизмы для отбора проб флюсовых известняков должны удовлетворять следующим требованиям:

пробоотбирающее устройство должно полностью, с постоянной скоростью и в равные промежутки времени, пересекать весь поток однородного (по марке, крупности) известняка или его часть при условии, что пробоотборники являются кратными делителями;

емкость пробоотбирающего устройства должна быть достаточна для отбора всей массы точечной пробы за одну отсечку или при неполном заполнении (оптимально на 3/4 объема), а ширина щели между отсекающими краями - не менее трех диаметров максимального куска известняка;

конструкция пробоотборника должка быть доступна для очистки, проверки и регулирования.

3.2. Для ручного отбора проб применяются: совок (приложение 1 ГОСТ 15054-80), молоток, щуп (приложение 2 ГОСТ 15054-80), пробоотсекающую раму.

3.3. При подготовке проб применяют отечественное и импортное оборудование:

дробилки, мельницы и истиратели, соответствующие размерам частиц и механической прочности известняка;

набор сит с размерами отверстия сеток, соответствующими крупности дробления и измельчения;

делители механические и ручные;

шкаф сушильный, обеспечивающий температуру сушки не менее (105 ± 5) °С;

весы, обеспечивающие случайную погрешность измерения не более ±0,5 % от массы взвешиваемого груза.

3.4. Перед началом отбора проб все механизмы и пробоотборные устройства должны быть подготовлены, очищены и отрегулированы.

4. ПОДГОТОВКА ПРОБ

4.1. Объединенная проба, составленная из соответствующего числа точечных проб, нумеруется в соответствии с принятой у изготовителя системой учета и доставляется в помещение для подготовки проб, где ее подвергают немедленной обработке.

4.2. Для определения содержания влаги из объединенной пробы отбирает часть массой не менее 0,3 кг, додробленной до крупности, не превышающей (10 - 20) мм, помещают в плотно закрытый сосуд и затем направляют в лабораторию или ОТК. Время хранения данной пробы - не более 8 часов.

4.3. Остаток объединенной пробы (после отбора от нее части для определения содержания влаги) подготавливают для химического анализа.

Первичное дробление пробы осуществляется до крупности (0 - 10) мм, затем - усреднение и сокращение до получения кассы не менее 0,2 кг.

При сокращении пробы ручным способом следует применять следующие методы: конусование и квартование, сокращение и квадратование.

После сокращения проба массой не менее 0,2 кг измельчается до конечной крупности для химического анализа, составляющей не более 0,2 мм. Затем измельченная проба просеивается через сито с отверстиями, соответствующими конечной крупности, принятой на данном флюсодобывающем предприятии, но не превышающими 0,2 мм.

Металлические частицы, загрязняющие пробу, удаляются магнитом.

Из данной массы готовят две пробы, одну направляют в лабораторию, вторую хранят не менее 1 месяца на случай арбитражного анализа.

4.4. Если при дроблении, измельчении и сокращении проба залипает, то, после выделения из нее пробы для определения содержания влаги, ее необходимо высушить при температуре не выше (105 - 110) °С или (150 ± 5) °C до постоянной массы.

4.5. Детальная схема подготовки проб для химического анализа и определения содержания влаги приводится в соответствующей инструкции изготовителя флюсовых известняков, утвержденной в установленном порядке.

5. УПАКОВКА И ХРАНЕНИЕ ПРОБ

5.1. Каждую пробу для химического анализа, помещенную в пакет или банку, регистрируют в специальном журнале. На этикетке пакета или банки должны быть указаны: наименование материала и номер пробы, место и время отбора и подготовка пробы, фамилии пробоотборщиков и пробораздельщиков.

5.2. Журнал регистрации проб для химического анализа должен содержать следующие данные:

наименование известняка и номер пробы;

номер партии, от которой отобрали пробу; место и время отбора и подготовки пробы;

фамилии пробоотборщиков и пробораздельщиков;

номер настоящих методических указаний.