Исследование химических свойств природного мела Ак-Чыраанского месторождения
|
Введение 3
1. Характеристика природного мела 4
1.1 Классификация разновидности мела 6
1.2 Минеральный состав природного мела 7
1.3. Важнейшие технологические свойства 10
2. Добыча и использование природного мела 12
2.1. Использование природного мела в бумажной промышленности 15
2.2. Использование мела в животноводческой отрасли 18
2.3. Использование мела в резинотехнической отрасли 20
2.4. Использование природного мела в строительной промышленности и в
сельском хозяйстве 22
3. Исследование химических свойств, природного мела Ак-Чыраанского
месторождения 29
3.1. Характеристика Ак-Чыраанского месторождения природного мела 29
3.2. Определение массовой доли нерастворимого в соляной кислоте остатка 30
3.3. Определение массовой доли углекислого кальция и углекислого магния 32
3.4. Определение массовой доли суммы полуторных оксидов железа и алюминия 34
3.5. Определение содержания массовой доли: оксида калия, кремния,
кальция, магния, марганца и стронция в природном меле 37
Выводы 40
Литература 41
Приложение 44
1. Характеристика природного мела 4
1.1 Классификация разновидности мела 6
1.2 Минеральный состав природного мела 7
1.3. Важнейшие технологические свойства 10
2. Добыча и использование природного мела 12
2.1. Использование природного мела в бумажной промышленности 15
2.2. Использование мела в животноводческой отрасли 18
2.3. Использование мела в резинотехнической отрасли 20
2.4. Использование природного мела в строительной промышленности и в
сельском хозяйстве 22
3. Исследование химических свойств, природного мела Ак-Чыраанского
месторождения 29
3.1. Характеристика Ак-Чыраанского месторождения природного мела 29
3.2. Определение массовой доли нерастворимого в соляной кислоте остатка 30
3.3. Определение массовой доли углекислого кальция и углекислого магния 32
3.4. Определение массовой доли суммы полуторных оксидов железа и алюминия 34
3.5. Определение содержания массовой доли: оксида калия, кремния,
кальция, магния, марганца и стронция в природном меле 37
Выводы 40
Литература 41
Приложение 44
В Республике Тыва залежи мела находятся на территории Овюрского кожууна. Ак-Чыраанское месторождение мела находится в Овюрской районе Республики Тува. Расположено оно в 2 км к северу от с. Оо-Шынаа и занимает площадь ~40 га. Карьер вытянут с северо-запада на юго-восток. Сложено месторождение светло-серым мелом, иногда бледно-желтоватого оттенка.
Природный мел в современной мировой индустрии является широко используемым материалом. Природный мел является важным компонентом для использования в различных отраслях промышленности, народного хозяйства и быта. Природный мел является дешевым природным материалом. Возрастающая потребность различных отраслей промышленности в тонкодисперсном меле делает актуальной проблему проведения научных исследований, направленных на изучение физико¬химических свойств, природного мела.
Цель выпускной квалификационной работы заключается в исследовании химических свойств, природного мела Ак-Чыраанского месторождения Тувы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Определение химического состава мела.
2. Определение массовой доли нерастворимого в соляной кислоте остатка.
3. Определение массовой доли суммы полуторных оксидов железа и алюминия.
4. Определение содержания углекислого кальция и магния в пересчете на углекислый кальций.
5. Определение массовой доли оксидов кальция ,магния, кремния, калия, марганца и стронция
6. Годность карбонатного сырья в качестве строительного материала.
1. Характеристика природного мела
Мел - осадочная горная порода с химическим составом - кальция карбонат с небольшой добавкой магния карбоната. Синонимы и торговые названия: мел природный технический дисперсный, химический,строительный, известняк, кусковый, кальция карбонат, белый мел и мел пищевой, молотый. Также, как мрамор и гипс, мел - известняк.
Для природного мела характерно отсутствие перекристаллизации и слоистости, большое количество ходов разных илоядных животных (грунтоедов).
Природный карбонат кальция (мел) представляет собой отложения раковин морских организмов и состоит из кальциевых многолетних структур, образованных частицами ромбоэдрической или призматической формы. Содержание СаС03 в природном меле достигает 97-99%, посторонними примесями являются МдСо3, SiO2, полуторные оксиды ^е2О3 и А12О3).
Мел, как горная порода, относится к группе органогенных карбонатных пород. В группу входят известняки, доломиты, мергели и магнезиты. Фактически мел - разновидность известняка. Это тонкопористая порода с размером зерен менее 0,01 мм [4].
Мел в основном состоит из мельчайших, видимых только под микроскопом остатков морских водорослей - кокколитов (хотя остатки раковин простейших животных - корненожек и встречаются) и зерен кальцита. Это продукт совместного накопления на дне водоема или подобного химического карбонатного осадка и остатков известковых скелетов микроорганизмов. Благоприятными условиями для развития таких организмов считаются мелководные теплые моря со спокойным течением при отсутствии сноса обломочного материала с суши. Однако окончательно условия возникновения писчего мела не выяснены. В современных океанах нет аналогичных условий.
По всей видимости, природные условия мелового периода - теплый равномерный климат и моря, эпиконтинентальные моря, покрывшие огромные пространства континентов, вызвали расцвет образовывавших меловые скелеты организмов. Скелеты эти скапливались в мучнистый ил, затем спрессовываясь в горную породу.
Природный мел в зависимости от технологии обработки разделяют на мел сухого или мокрого обогащения. При мокром обогащении получают более чистый и тонкодисперсный продукт.
За рубежом выпускают природный мел в зависимости от способа обработки со средним размером частиц от 5000 нм до 700 нм и средней удельной поверхностью частиц 2-4 м2/г. В России карбонат кальция (мел) производят главным образом сухим способом.
Карбонат кальция (мел) применяют в резиновых смесях на основе практически всех каучуков общего назначения, в качестве дешевого инертного наполнителя. Он хорошо диспергируется в каучуках различных типов. Резиновые смеси, наполненные мелом, отличаются высокой пластичностью и хорошими рабочими свойствами, легко каландруются, шприцуются и заполняют пресс-форму.
Химически осажденный карбонат кальция (мел) получают карбонизацией гашеной извести. Этот вид мела характеризуется большей белизной, меньшим размером частиц и более узким их распределением, более высокой чистотой по сравнению с природным мелом. Наиболее часто встречающиеся формы кристаллов химически осажденного мела - сферическая, призматическая и ромбоэдрическая.
Поверхность частиц мела характеризуется слабой химической активностью. Для улучшения совместимости с полимером как природный, так и химически осажденный мел модифицируют гидрофобными веществами (обычно стеариновой кислотой или стеаратами) [2].
Химически осажденный мел можно использовать в качестве полуусиливающего наполнителя.
За рубежом выпускается химически осажденный мел с удельной поверхностью до 10 м2/г (для ультратонкого - до 40 м2/г) и средним размером частиц от 0,7 мкм до 40 нм. Уровень цветности (белизна) составляет от 85 до 99% (у продуктов с более развитой поверхностью цветность уменьшается). Химически осажденный карбонат кальция (мел) применяется в смесях для изготовления рукавов, кабельной изоляции, транспортерных лент, автомобильных деталей, цветных изделий, герметиков. Его использование позволяет улучшить распределение компонентов смеси, снизить выпотевание пластификаторов [37].
Природный мел в современной мировой индустрии является широко используемым материалом. Природный мел является важным компонентом для использования в различных отраслях промышленности, народного хозяйства и быта. Природный мел является дешевым природным материалом. Возрастающая потребность различных отраслей промышленности в тонкодисперсном меле делает актуальной проблему проведения научных исследований, направленных на изучение физико¬химических свойств, природного мела.
Цель выпускной квалификационной работы заключается в исследовании химических свойств, природного мела Ак-Чыраанского месторождения Тувы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Определение химического состава мела.
2. Определение массовой доли нерастворимого в соляной кислоте остатка.
3. Определение массовой доли суммы полуторных оксидов железа и алюминия.
4. Определение содержания углекислого кальция и магния в пересчете на углекислый кальций.
5. Определение массовой доли оксидов кальция ,магния, кремния, калия, марганца и стронция
6. Годность карбонатного сырья в качестве строительного материала.
1. Характеристика природного мела
Мел - осадочная горная порода с химическим составом - кальция карбонат с небольшой добавкой магния карбоната. Синонимы и торговые названия: мел природный технический дисперсный, химический,строительный, известняк, кусковый, кальция карбонат, белый мел и мел пищевой, молотый. Также, как мрамор и гипс, мел - известняк.
Для природного мела характерно отсутствие перекристаллизации и слоистости, большое количество ходов разных илоядных животных (грунтоедов).
Природный карбонат кальция (мел) представляет собой отложения раковин морских организмов и состоит из кальциевых многолетних структур, образованных частицами ромбоэдрической или призматической формы. Содержание СаС03 в природном меле достигает 97-99%, посторонними примесями являются МдСо3, SiO2, полуторные оксиды ^е2О3 и А12О3).
Мел, как горная порода, относится к группе органогенных карбонатных пород. В группу входят известняки, доломиты, мергели и магнезиты. Фактически мел - разновидность известняка. Это тонкопористая порода с размером зерен менее 0,01 мм [4].
Мел в основном состоит из мельчайших, видимых только под микроскопом остатков морских водорослей - кокколитов (хотя остатки раковин простейших животных - корненожек и встречаются) и зерен кальцита. Это продукт совместного накопления на дне водоема или подобного химического карбонатного осадка и остатков известковых скелетов микроорганизмов. Благоприятными условиями для развития таких организмов считаются мелководные теплые моря со спокойным течением при отсутствии сноса обломочного материала с суши. Однако окончательно условия возникновения писчего мела не выяснены. В современных океанах нет аналогичных условий.
По всей видимости, природные условия мелового периода - теплый равномерный климат и моря, эпиконтинентальные моря, покрывшие огромные пространства континентов, вызвали расцвет образовывавших меловые скелеты организмов. Скелеты эти скапливались в мучнистый ил, затем спрессовываясь в горную породу.
Природный мел в зависимости от технологии обработки разделяют на мел сухого или мокрого обогащения. При мокром обогащении получают более чистый и тонкодисперсный продукт.
За рубежом выпускают природный мел в зависимости от способа обработки со средним размером частиц от 5000 нм до 700 нм и средней удельной поверхностью частиц 2-4 м2/г. В России карбонат кальция (мел) производят главным образом сухим способом.
Карбонат кальция (мел) применяют в резиновых смесях на основе практически всех каучуков общего назначения, в качестве дешевого инертного наполнителя. Он хорошо диспергируется в каучуках различных типов. Резиновые смеси, наполненные мелом, отличаются высокой пластичностью и хорошими рабочими свойствами, легко каландруются, шприцуются и заполняют пресс-форму.
Химически осажденный карбонат кальция (мел) получают карбонизацией гашеной извести. Этот вид мела характеризуется большей белизной, меньшим размером частиц и более узким их распределением, более высокой чистотой по сравнению с природным мелом. Наиболее часто встречающиеся формы кристаллов химически осажденного мела - сферическая, призматическая и ромбоэдрическая.
Поверхность частиц мела характеризуется слабой химической активностью. Для улучшения совместимости с полимером как природный, так и химически осажденный мел модифицируют гидрофобными веществами (обычно стеариновой кислотой или стеаратами) [2].
Химически осажденный мел можно использовать в качестве полуусиливающего наполнителя.
За рубежом выпускается химически осажденный мел с удельной поверхностью до 10 м2/г (для ультратонкого - до 40 м2/г) и средним размером частиц от 0,7 мкм до 40 нм. Уровень цветности (белизна) составляет от 85 до 99% (у продуктов с более развитой поверхностью цветность уменьшается). Химически осажденный карбонат кальция (мел) применяется в смесях для изготовления рукавов, кабельной изоляции, транспортерных лент, автомобильных деталей, цветных изделий, герметиков. Его использование позволяет улучшить распределение компонентов смеси, снизить выпотевание пластификаторов [37].
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Определен химический состав природного мела Ак-Чыраанского месторождения.
-Массовая доля углекислого кальция и углекислого магния составляет
- 87, 26 %;
- массовая доля нерастворимого в соляной кислоте остатка - 8,63 %;
- массовая доля суммы полуторных оксидов железа и алюминия - 3,55%;
- массовая доля оксида кремния - 7,93 %; массовая доля оксида калия
- 1,12%;массовая доля оксида марганца - 0,19%; массовая доля оксида стронция - 0,254%; массовая доля оксида магния - 0,93%; массовая доля оксида калия - 85,83%.
2. По данным химического анализа, Ак-Чыраанский природный мел отличается от крупных Российских месторождений засоренностью кремнеземом и полуторными оксидами.
3. Результаты исследования месторождения могут быть использованы при разработке студенческим бизнес-инкубатором ТувГУ способа получения школьного мела из природного мела Ак-Чыраанского месторождения.
4. . Согласно ОСТ 21-27-76 «Породы карбонатные для производства строительной извести», мел Ак-Чыраанского месторождения относится к классу «Б», и может применяться в качестве строительного материала.
1. Определен химический состав природного мела Ак-Чыраанского месторождения.
-Массовая доля углекислого кальция и углекислого магния составляет
- 87, 26 %;
- массовая доля нерастворимого в соляной кислоте остатка - 8,63 %;
- массовая доля суммы полуторных оксидов железа и алюминия - 3,55%;
- массовая доля оксида кремния - 7,93 %; массовая доля оксида калия
- 1,12%;массовая доля оксида марганца - 0,19%; массовая доля оксида стронция - 0,254%; массовая доля оксида магния - 0,93%; массовая доля оксида калия - 85,83%.
2. По данным химического анализа, Ак-Чыраанский природный мел отличается от крупных Российских месторождений засоренностью кремнеземом и полуторными оксидами.
3. Результаты исследования месторождения могут быть использованы при разработке студенческим бизнес-инкубатором ТувГУ способа получения школьного мела из природного мела Ак-Чыраанского месторождения.
4. . Согласно ОСТ 21-27-76 «Породы карбонатные для производства строительной извести», мел Ак-Чыраанского месторождения относится к классу «Б», и может применяться в качестве строительного материала.