Хімічні і фізичні властивості крейди

Крейда являє собою осадову породу білого кольору. Він не розчиняється у воді, має органічне походження. Із статті дізнаємося, де використовується крейда, фізичні та хімічні властивості цієї породи.

Освіта

90 млн років тому в Північній Європі, у нижній області великого моря накопичувався іл. На морському смітті жили найпростіші (форамініфери). Їх частки включали в себе кальцит, витягнутий з води. Крейдяна група стратиграфічного європейського підрозділу з'явилася під час однойменного періоду. З неї утворені Білі скелі в графстві Кент і схили в іншій частині протоки Дувра. Саме ці останки і стали основою крейди. Однак переважно порода складається з утворень водоростей і дрібнодисперсних сполук. Таким чином, дослідники роблять висновок, що поява крейди - заслуга рослин.

Структура породи

Останки молюсків, скапливавшихся в донних відкладах, перетворилися у крейда. У породі присутні:

Близько 10% скелетних уламків. Серед них не тільки частини найпростіших, але і багатоклітинних тварин.

Близько 10% черепашок форамініфер.

До 40% фрагментів вапняних утворень водоростей

До 50% кристалічного дрібнодисперсного кальциту. Його розмір настільки малий, що встановити біологічну приналежність елементів, його складових, практично неможливо.

До 3% нерозчинних мінералів. В основному вони представлені силікатами. Нерозчинні мінерали - свого роду геологічний сміття (уламки різних порід і пісок), який занесений у відклади крейди течіями і вітрами.

Раковини молюсків, конкреції інших мінералів, скелети кишковопорожнинних виявляються в породі досить рідко.

Опис фізичної властивості крейди - міцності

Дослідження речовини проводили багато вчених. В ході інженерно-геологічних заходів було виявлено, що воно є жорсткою полускальной породою. Його міцність багато в чому визначається вологістю. У повітряно-сухому стані тимчасовий опір при стисненні змінюється від 1000 до 45000 кН/м 2 . Модуль пружності сухої породи - від 3 тис. МПа (для пухкого стану) до 10 тис. МПа (для щільного). Величина кута внутрішнього тертя - 24-30 градусів, при всебічному стисненні зчеплення досягає 700-800 кН/м 2 .

Вологість

При впливі води фізичні властивості крейди починають змінюватися. Зокрема знижується його міцність. Зміни відбуваються вже при 1-2% вологості. При 25-35% в 2-3 рази збільшується міцність на стиск. Разом з цим виявляються інші фізичні властивості крейди. Порода стає пластичною. Це прояв істотно ускладнює процес переробки речовини. В ході цього крейда починає налипати на елементи машин (на ківш екскаватора, стрічковий конвеєр, живильник, кузов транспортного засобу). Найчастіше фізичні властивості крейди (в'язкість і пластичність) не дозволяють здійснювати видобуток з нижніх горизонтів, хоча тут він вважається якісним.

Морозостійкість

Після заморожування-розморожування крейда розпадається на частинки величиною 1-2 мм. В ряді випадків це корисна властивість породи. Наприклад, при його використанні в якості меліоранту при розкислення грунту не обов'язково подрібнювати речовина до 025 мм У грунт можна внести роздроблену породу до 10 мм. При заморожування-розморожування з переорювання грунту шматочки руйнуються. Таким чином, дія по нейтралізації зберігається тривалий час.

Властивості крейди: хімія

Порода переважно включає в себе карбонатну і некарбонатну частини. Перша розчинна в оцтовій і соляній кислотах. У некарбонатной частини присутні оксиди металів, кварцовий пісок, мергелі, глини та ін. Деякі з них нерозчинні у зазначених кислотах. У карбонатної частини 98-99% карбонату кальцію. Кристалічні частки магнезиального кальциту, сидерита і доломіту утворені карбонати магнію, які в незначній кількості включені у крейда. Склад і властивості породи виступають в якості критеріїв класифікації.

Виявлення якісних покладів

Спочатку вважалося, що механічні і хімічні властивості крейди однакові на всьому родовищі. Однак на практиці при тривалій експлуатації району, особливо після переходу видобувного та переробного підприємства на випуск більш якісної продукції, виявляються відмінності за цими характеристиками. Тому на деяких родовищах виконується геолого-технологічне картування. Дослідники, вивчаючи хімічні властивості крейди і його механічні характеристики на різних ділянках поклади, позначають райони скупчення якісної породи.

Промислове освоєння

Великі поклади крейди присутні в Білгородській і Воронезькій областях. Менш якісне речовина присутня у Знам'янській, Заслоновской, Валуйской та інших покладах. На цих родовищах виявляються порівняно низькі показники СаСО 3 (не більше 87%). Крім цього, в породі присутні різні домішки. Тому на зазначених родовищах без глибокого збагачення можна отримати якісну продукцію. Фізичні властивості крейди на таких покладах дозволяють використовувати його при виготовленні вапна, а також в меліоративних заходах для розкислення ґрунтів. Воронежские родовища відносять до турон-коньякскому віком. Тут видобувається більш якісний крейда. Властивості і застосування породи, отриманої на цих родовищах, вивчаються досить давно. Продукт, добутий в Воронезької обл., відрізняється високим вмістом СаСО 3 (до 985%). При цьому частка некарбонатних домішок менше 2%. Видобуток на родовищах, проте, ускладнюють фізичні властивості крейди. Зокрема його висока водонасиченість. Частка вологи в породі - близько 32%.

Перспективні поклади

Серед великих родовищ варто відзначити Россошанское, Крупненниковское, Бутурлинское і Копанищенское. Крейдяна товща останнього становить 165-85 м. Вскрышу становить грунтово-рослинний шар. Його товщина близько 18-2 м. По вертикальній лінії крейдяний шар розділений на дві пачки. У нижній присутній до 98% карбонату кальцію, у верхній дещо менше - до 96-975%. У Бутурлинском родовищі виявлено гранично однорідний білий крейда турунского ярусу. Потужність шару - 195-41 м. Товщина розкриву досягає 95 м. Вона представлена маргелями, рослинним шаром, піщано-глинистими утвореннями і пісковиками. Частка магнію і карбонатів кальцію досягає 993%. При цьому некарбонатные складові присутні у відносно невеликій кількості. Великий інтерес для промисловості представляють Стойленское і Лебединське родовища. У цих районах крейду видобувають як вскрышную породу і вивозять у відвали. Попутна щорічне виробництво становить більше 15 млн т. Близько п'яти з них використовується в економічних галузях. Зокрема крейда поступає на Старооскольський завод по виготовленню цементу і на деякі інші невеликі підприємства. Більший обсяг видобутої породи втрачається у відвалах. Мел, який знаходиться в районах залізорудних родовищ, за змістом кремнезему і карбонатної частини відноситься до категорії високоякісних. Його можна використовувати у промислових цілях, не піддаючи глибокому збагачення. Необхідно сказати, що в процесі проектування видобувних і переробних підприємств, що спеціалізуються на залізних рудах, необхідно передбачати технологічні лінії для витягається попутно крейди або місця для його окремого складування.

Виробництво і споживання

Корисні властивості крейди відомі досить давно. Спочатку породу використовували в будівництві. З неї виробляли вапно. Крейдяної порошок виступав в якості основи для замазки, шпаклівок, фарб і так далі. В кінці 19-го століття на родовищі "Біла гора" стали організовувати приватні заводи. У шахтних печах з шматків породи випускали вапно і порошок. У 1935 році з'явився Шебекинский комбінат, який займався випуском продукції для промислових потреб. Корисні властивості крейди були затребувані в електротехнічній, лакофарбової, полімерної, гумотехнічної та інших галузях. Разом з збільшенням потреби в продукції підвищувалися вимоги до її якості. Існували до 1990 року підприємства не могли забезпечити промисловість необхідною сировиною. У Білгородській області стали виникати приватні підприємства. Велика їх кількість була зумовлена величезними обсягами покладів породи і видимою простотою технологій по переробці. Однак примітивні методи видобутку і подальшої обробки, використовувалися на приватних підприємствах, не могли забезпечити необхідної кількості якісної продукції. Відповідно, багато такі заводи закрилися. Разом з цим великі підприємства провели модернізацію та реконструкцію обладнання. Випуск якісної продукції забезпечувався в 90-ті роки Білгородським, Петропавлівським, Шебекінським заводами.

Виробництво якісних марок

До ключовим вимогам, що пред'являються до продукції з крейди, крім частки карбонатів, відноситься крупність - тонина помелу. Вона виражається в залишку на ситах певного розміру або в процентному вмісті частинок заданої величини (наприклад, 90% частинок розміром 2 мкр). Поява нових виробничих ліній з виготовлення лакофарбової, гумотехнічної, полімерної та іншої продукції, для якої в якості сировини використовується крейда, спровокувало різкий дисбаланс між виробництвом і споживанням. Це особливо виразно проявилося в паперовій промисловості. Підприємства цієї галузі висувають особливі вимоги до крейдяного порошку, який замінив каолін у виробництві. Випуск якісних марок зосереджений на заводах в Білгородській обл. Крім Шебекінського підприємства, випускаючого сепарований крейда, були створені нові комбінати. Так, у 1995 році на Лебединському Гзк з'явився завод з переробки ЗАТ "Руслайм". Він був споруджений з іспанської проектом компанії "Реверте" з очікуваної продуктивністю 120 тис. тонн/рік. Завод виробляє до 10 різних марок крейди. За своєю якістю вони анітрохи не поступаються зарубіжним аналогам і відповідають міжнародним стандартам. Підприємство оснащене найсучаснішим технологічним обладнанням, операції на лініях механізовані і автоматизовані. За проектом компанії "Мабетекс" на Стойленском Гзк був побудований завод з продуктивністю крейдяної продукції високої якості 300 тисяч тонн. При цьому плани підприємства передбачають подальше збільшення потужності.

Распускаемость породи

Одним із ключових критеріїв у процесі аналізу фізичних властивостей породи на новому родовищі небудь ділянці, залучення в діючу технологічну лінію переробки, є поведінка крейди при подрібненні. Як вище було сказано, на різних пластах поклади речовина має різні механічні характеристики. Візуально виявити ці відмінності не представляється можливим у більшості випадків. Визначення поведінки крейди у процесі його сухого подрібнення у технологічному процесі здійснюється за допомогою встановлення показника його распускаемости у вологому середовищі при механічному впливі. Для цього використовується спеціальне обладнання.

Гідрокарбонат натрію

Для його виробництва використовуються різні матеріали, в тому числі вапняк або крейда. Корисні властивості для організму, якими володіє гідрокарбонат натрію, відомі багатьом. Часто його використовують при захворюваннях ясен і горла, печії, для розрідження мокротиння при кашлі. У промисловості фізичні властивості соди і крейди дуже затребувані. Обидва цих речовини використовуються в будівництві, обробці, виготовленні матеріалів, лакофарбової і іншої продукції. Що стосується виробництва гідрокарбонату кальцію, то застосування одного тільки крейди вважається неекономічним варіантом. Як вище було сказано, ця порода дуже добре вбирає вологу, внаслідок чого змінюються її механічні характеристики. Це, в свою чергу, негативно позначається на ході технологічного процесу.

Можна їсти СаСО 3 ?

Досить поширена думка про те, що лікарі рекомендують використовувати крейду медичний. Властивості цієї речовини, як вважається, сприяють поповненню дефіциту кальцію. В першу чергу слід сказати, що лікарі неоднозначно висловлюються з цього приводу. Нерідко до фахівців звертаються пацієнти, яким подобається їсти крейду (харчової). Корисні властивості речовини, однак, досить сумнівні. Тяга до його поїдання може виникнути внаслідок нестачі кальцію. Однак слід знати, що характеристики речовини піддаються істотним змінам при попаданні в шлунок. Проходячи через кілька окислювальних процесів, воно втрачає початкову нейтральність і перетворюється в реагент. По своїй дії речовина аналогічно гашеного вапна. В результаті на слизову шлунка починає впливати окислений крейда. Лікувальні властивості при цьому ніякі не проявляються. Швидше, навпаки. Варто пам'ятати ще про те, що концентрація кальцію в речовині дуже велика. В результаті надмірне вживання крейди може спровокувати вапнування судин. У зв'язку з цим лікарі рекомендують замінити його глюконатом кальцію або аналогічними препаратами. Що стосується позбавлення від печії, то, за словами багатьох людей, які спробували її усунути з допомогою крейди, він не допомагає в цьому.

Промислове та побутове використання

Крейда виступає в якості необхідного компонента паперу, яку застосовують у поліграфії. Висока дисперсність карбонату кальцію в подрібненому вигляді впливає на оптичні та друковані характеристики, пористість, гладкість продукції. За рахунок присутності крейди знижується абразивність виробів. Порода в молотом вигляді широко використовується для побілки стін, бордюрів, захисту дерев. Крейда застосовується при очищенні бурякового соку, який, у свою чергу, використовується в сірниковій промисловості. Для цих цілей, як правило, підходить так звана осаджена порода. Такий крейда одержують хімічним способом з кальцій вмісних мінералів. Поряд з іншими карбонатними породами речовина використовується при варінні скла як один з компонентів шихти. За рахунок крейди підвищується термічна стійкість продукції, її механічна міцність і стійкість при впливі вивітрювання і реагентів. Широко застосовується порода у виготовленні добрив. Також крейда додається до комбікорму сільськогосподарським тваринам.

Гумовотехнічна галузь

Крейда знаходиться на першому місці серед всіх наповнювачів, що застосовуються в промисловості. Це пов'язано в першу чергу з тим, що використання цієї сировини економічно вигідно. Крейда має порівняно невелику вартість. При цьому введення його в гумотехнічну продукцію не завдає шкоди. Другою причиною популярності сировини в галузі виступає технологічна доцільність. Крейда істотно спрощує процес по виготовленню гумотехнічної продукції. Зокрема, за рахунок нього прискорюється вулканізація, поверхню виробів стає гладкою. Широко використовується порода і при виробництві губчастої і пористої гуми, продукції з пластмаси, шкірозамінників та ін.