Продукты, которые можно получить на основе известняка

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

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

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

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

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

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

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

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

1. 2 Цемент

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

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

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

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

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

Al2O3 2SiO2 2H2O → Al2O3 2SiO2 + 2H2O↑

CaCO3 → CaO + CO2↑

CaO + SiO2 → CaSiO3

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

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

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

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

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

Глава 2. Экспериментальная часть работы

2. 1 Определение CaCO3 в известняке.

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

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

Содержание CaCO3 в анализируемом известняке вычисляли по следующему уравнению:

(a KHCl – bKщ) 0,005*500*100

W% CaCO3 = %;

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

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

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

Р – навеска известняка.

CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2↑+H2O

2. 2 Характерные и специфические реакции катионов магния

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

Образование двойной фосфорнокислой магний - аммонийной соли.

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

MgCl2 + 2NH4OH = ↓Mg(OH)2 + 2NH4Cl2

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

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

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

Так как образование белых кристалликов MgNH4PO4 не наблюдались, значит концентрация катионов магнии < 1,2 мг/л.

2. 3 Определение pH

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

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

В чистой воде, очевидно, pH = 7. Если pH<7, то раствор кислый; если pH>7, то раствор щелочной.

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

Результаты исследования двух карьеров

Месторождение карьера Содержание CaCO3 Содержание MgCO3 pH

С. Янтиково 87% >9% 8,0-8,5

С. Можарки 94,81% <2% 8,5-9,0

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

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

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

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

Ожидаемые результаты

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