Классификация минералов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Классификация минералов

минерал менделеев промышленность



В основе классификации минералов (Вернадского, Дана, Грота, Болдырева и др.) в той или иной форме лежит периодический закон химических элементов, открытый Д.И. Менделеевым. Этим объясняется то, что основное деление всех минералов на классы по типам химических соединений за небольшими изменениями прочно укоренилось в современной систематике минералов. Однако подразделения внутри классов на подклассы и группы минералов в связи с величайшими достижениями в области изучения строения кристаллических веществ, особенно за последние 70-80 лет, претерпели весьма существенные изменения.

Рентгеноструктурные исследования кристаллов, основанные на выводе Е.С. Федоровым 230 правильных систем точек, привели к созданию новой научной отрасли - кристаллохимии, которая приобрела исключительно важное значение для минералогии. Прежде всего эти исследования доказали взаимосвязь между химическим составом и кристаллическим строением вещества, что позволило уточнить химические формулы многих сложных соединений. Этим путем удалось совершенно определенно выяснить, что такие соединения, как минералы группы шпинели, титанаты и ниобо-танталаты, выделявшиеся ранее в виде самостоятельных классов, представляют не что иное, как сложные окислы. Коренным образом изменились наши представления и о химической природе силикатов, в кристаллических структурах которых раскрыты самые различные по форме и строению комплексные анионы.

Не менее существенным для нас следствием этих достижений является установление функциональной зависимости от особенностей кристаллического строения не только внешних форм кристаллов, но также таких свойств, как оптические, электрические, механические (твердость, спайность, упругость) и пр. Оказалось, что все эти свойства минералов обусловлены как пространственным расположением структурных единиц (ионов, атомов или молекул) при определенных соотношениях их размеров, так и природой связи между ними и свойствами самих ионов или атомов, определяемыми положением их в таблице химических элементов Менделеева, а следовательно, и их строением.

Мало того, закономерности сочетания химических элементов при минералообразовании приводят к более глубоким представлениям о генезисе минералов. Становится понятным, почему и в каком порядке происходят «отбор» и сочетание тех или иных ионов при образовании кристаллов, выпадающих из растворов или расплавов, в зависимости от физико-химических факторов равновесия системы (температуры, давления и концентрации химических компонентов). Отсюда нетрудно догадаться, почему в природе происходит направленное распределение химических элементов и типов химических соединений в различных, последовательно возникающих продуктах магматической деятельности (изверженных горных породах, пегматитах, гидротермальных образованиях), или в продуктах экзогенных процессов, приводящих к образованию коры выветривания и химических осадков в водных бассейнах, и т.д.

Все это свидетельствует о том, что в истории современной минералогии открывается новая страница, наступил новый этап ее развития. Теперь стало уже немыслимым понимание свойств минералов без увязки с химическим составом и без разбора кристаллических структур. И наоборот, в тех случаях, когда мы еще не знаем кристаллической структуры минерала, мы можем по физическим и химическим свойствам судить о принадлежности его к тому или иному структурному типу соединений, обладающих общими свойствами.

При разработке классификации минералов, принимаются следующие главные положения.

Все природные образования, составляющие предмет минералогии, так же как и все искусственные вещества в химии, необходимо делить, прежде всего, на две большие самостоятельные группы:

1. неорганические минералы, к которым, кроме редко встречающихся самородных элементов, относятся природные соединения (за исключением органических) всех элементов, и

2. органические минералы, представленные разнообразнейшими соединениями углерода (исключение составляют лишь карбонаты и карбиды, относимые к неорганическим соединениям).

Органические соединения, как известно, весьма существенно отличаются от неорганических соединений не только по химическим свойствам, но и по кристаллическому строению и природе связей между структурными единицами. Степень изученности этих групп минералов крайне не одинакова. В то время как наши знания по неорганическим минералам в настоящее время далеко продвинулись вперед, минералогия органических соединений находится еще в самой начальной стадии развития.

Если такие природные вещества, как торф, бурые каменные угли, смолы и нефти рассматривались еще как самостоятельные минералы (см. Курс минералогии ленинградского коллектива авторов, 1936), то теперь, в результате исследований, в частности, твердых органических веществ с применением новейших методик исследования стало совершенно ясным, что они представляют собой далеко не однородные по составу массы, состоящие из различных органических минералов, истинную природу которых начали изучать в самое последнее время.

Классификация неорганических минералов построена на следующих принципах. Так как минералы в основном являются кристаллическими продуктами химических реакций, то наиболее рациональной является систематика их по химическому составу и кристаллической структуре. Именно с этими признаками связаны те важнейшие химические и физические свойства, по которым мы распознаем минералы.

Все минералы неорганической природы с химической точки зрения разбивают прежде всего на большие группы, отличающиеся друг от друга по типу химического соединения.

Особое положение при этом занимают самородные элементы, представленные главным образом металлами с характерной для них металлической связью между атомами. К ним же должны быть отнесены и солеобразные интерметаллические соединения.

Самостоятельный раздел составляют сернистые и им подобные соединения, по ряду свойств занимающие промежуточное положение между типичными металлами и соединениями с ионной связью. К этому же разделу условно присоединим так называемые сульфосоли, пока еще слабо изученные в структурном отношении.

Характерный тип химических соединений с типичной ионной связью представляют галоидные соли, т.е. соединения металлов с фтором, хлором, бромом и йодом.

К следующему разделу должны быть отнесены окислы и гидроокислы (простые и сложные соединения металлов с кислородом или гидроксилом).

Наконец, чрезвычайно многочисленную группу минералов составляют соли кислородных кислот, т.е. соединения катионов металлов с различными комплексными анионами, содержащими кислород.

В ряде указанных разделов является необходимым проводить дальнейшее подразделение минералов по типам анионов на классы и подклассы. Внутри последних в определенном порядке выделяются группы минералов по признакам сходства кристаллических структур и химических особенностей минералов, обусловливаемых главным образом катионами, входящими в их состав.

Таким образом, общая классификация неорганических минералов в схеме может быть представлена в следующем виде (без деления на группы):

· Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения

· Раздел II. Карбиды, нитриды и фосфиды*.

· Раздел III. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения.

o 1 класс. Простые и двойные сернистые и им подобные соединения.

o 2 класс. Сульфосоли.

· Раздел IV. Галоидные соединения (галогениды).

o 1 класс. Фториды.

o 2 класс. Хлориды, бромиды и иодиды.

· Раздел V. Окислы.

o 1 класс. Простые и сложные окислы.

o 2 класс. Гидроокислы.

· Раздел VI. Кислородные соли.

o 1 класс. Иодаты*.

o 2 класс. Нитраты.

o 3 класс. Карбонаты.

o 4 класс. Сульфаты и селенаты.

o 5 класс. Хроматы.

o 6 класс. Молибдаты и вольфраматы.

o 7 класс. Фосфаты, арсенаты и ванадаты.

o 8 класс. Арсениты*.

o 9 класс. Бораты.

o 10 класс. Силикаты.

§ A. Силикаты с изолированными тетраэдрами аниона SiO4.

§ Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO4.

§ B. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO4.

§ Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO4.

§ Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров SiO4 и АlО4.

Автор курса минералогии, вышедшего в последнее время, А.Г. Бетехтин предлагает классификацию минералов строить по следующему типу:

Наиболее крупные подразделения называть разделами, разделы подразделять на классы, а последние делить на группы.

Полная классификация по Бетехтину имеет следующий вид:

Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения. Раздел II. Карбиды, нитриды и фосфиды.

Раздел III. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения:

1-й класс. Простые и двойные сернистые и им подобные соединения;

2-й класс. Сульфосоли. Раздел IV. Галоидные соединения (галогениды)

1-й класс-фториды;

2-й класс - хлориды бромиды и иодиды.

Раздел V. Окислы (оксиды)

1 й класс. Простые и сложные окислы; 2-й класс. Окислы, содержащие гидроксил. Раздел VI. Кислородные соли (окси-соли) 1-й класс-иодаты; 2-й класс-нитраты: 3-й класс-карбонаты;

4-й класс-сульфаты, селенаты и теллураты; 5-й класс-хроматы; 6й класс - молибдаты и вольфраматы; 7-й класс-фосфаты, арсенаты и ванадаты; 8 й класс-арсениты; 9й класс-бораты; 10-й класс-силикаты;

A. Силикаты с изолированными тетраэдрами аниона SiO4; Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO₄;

B. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO₄; Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO₄;

Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров SiO₄

Отдельный раздел, пока еще не дающий возможности более детального подразделения, составляют минералы, имеющие характер органических соединений.

Карбонаты

К этому классу относятся минералы - соли угольной кислоты. На долю карбонатов в земной коре приходится около 2% от ее веса, причем 1,5% из этой части приходится на долю широко распространенного карбоната - кальцита. Общее количество карбонатов - более 60. Карбонаты слагают мощные толщи осадочных и метаморфических горных пород - известняки, доломиты, мел, мрамор и др. Для карбонатов характерна небольшая твердость (3-4), стеклянный блеск.

Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом [CO3] 2- Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH)-, F- и Cl- Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний. Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.

Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа. По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.

Среди карбонатов выделяют две подгруппы: карбонаты с крупными катионами (с радиусом больше 1 Е), кристаллизующиеся в ромбической сингонии, и карбонаты с малыми катионами (<1 Е), кристаллизующиеся в тригональной сингонии. Карбонат кальция, у которого ионный радиус катиона кальция составляет 1,05 Е, занимает промежуточное положение и является диморфным, т.е. может кристаллизоваться в той и другой сингониях. Кроме того, выделяют сложные карбонаты - малахит и азурит - моноклинной сингонии.

Кальцит (известковый шпат) - СаСO₃

Название дано по составу. Химический состав: СаО - 56%, СO2-44%. Отмечаются примеси магния, железа, марганца (до 8%), реже - стронция и цинка. Сингония тригональная. Твердость 3. Уд.вес 2,7-2,9.

Морфология: зернистые агрегаты, натеки в виде сталактитов и сталагмитов, кристаллические массы, друзы, жеоды. Облик кристаллов - разнообразный. Спайность совершенная в трех направлениях по ромбоэдру. Блеск стеклянный. Цвет бесцветный, молочно-белый, желтый, розовый, голубой, бурый, черный (с примесью органического вещества). Разновидности: Исландский шпат - прозрачный, бесцветный. Бумажный шпат - листоватые, пластинчатые агрегаты. Антраконит - черный, с примесью битумов. Особые свойства: обладает двойным лучепреломлением, вскипает в холодной разбавленной соляной кислоте. Происхождение гидротермальное - с кварцем, флюоритом, баритом, доломитом, сульфидами. Осадочное - слагает мощные толщи карбонатных пород (известняков, мела и др.), при процессах выветривания. Месторождения. Урал, Средняя Азия, Кавказ, Нижняя Тунгуска, Италия, Исландия.

Значение. Исландский шпат используется в оптических приборах. Известняки - в химической, металлургической (флюсы) и строительной промышленности, в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Мрамор - облицовочный материал.

Арагонит - СаСO₃

Назван по местности Арагония в Испании. Химический состав: СаО - 56.0%, СO2 - 44,0%. Часто содержит примеси стронция (до 5,6%), магния, железа и цинка. Является полиморфной разновидностью кальцита. Сингония ромбическая. Твердость 3,5-4. Уд. вес 2,9-3,0. Морфология: натечные, радиально-лучистые, оолитовые образования, игольчатые и призматические кристаллы, спайность несовершенная, Излом раковистый, Блеск стеклянный, в изломе жирный, цвет бесцветный, белый, желтый, светло-зеленый. Разновидности. Перламутр. Жемчуг. Гороховый камень - оолитового строения. Особые свойства. Вскипает в разбавленной соляной холодной кислоте. В горячем растворе азотнокислого кобальта приобретает фиолетовую окраску. Хрупок.

Происхождение и парагенезис. Гидротермальное - в ассоциации с сульфидами, целестином. Биогенное - жемчуг, перламутр. Экзогенное - в сочетании с гипсом, доломитом, гидрогётитом, малахитом, кальцитом, серой. Месторождения. Урал, Алтай, Узбекистан (Шор-Су), Чехословакия (Карловы Вары). Значение. Поделочный камень.

Магнезит (магнезиальный шпат) - MgCО₃

Название происходит от области Магнезия в Греции. Химический состав: MgO -47,6%, СО2 -52,4%. Изоморфные примеси: железо, марганец, кальций, никель, кобальт. Сингония тригональная. Твердость 3,5 - 4,5. Уд. вес 2,9-3,1. Морфология. Крупнозернистые агрегаты, метаколлоидные фарфоровидные массы, кристаллы ромбоэдрического облика. Спайность совершенная по ромбоэдру. Излом раковистый (для плотных разностей). Блеск стеклянный. Цвет белый, желтоватый. Разновидности. По морфологии можно выделить кристаллически-зернистый и метаколлоибный (фарфоровидный), скрытокристаллический магнезит. Особые свойства.

Растворяется в горячей соляной кислоте с выделением СО2. Иногда при. ударе молотком светится желтым цветом. Происхождение и парагенезис. Метасоматическое - при замещении известняков магнезиальными растворами, в ассоциации с доломитом. Экзогенное - при процессах выветривания ультраосновных пород в ассоциации с доломитом и опалом. Месторождения. Саткинское (Ю. Урал), Савинское (Иркутская обл.), КНР, Чехословакия, Австрия. Значение. Для изготовления огнеупорных кирпичей, в строительстве (штукатурка), цементном производстве, для производства электроизоляторов и др.

Доломит (горький шпат) - CaMg[CО₃]₂

Xимический состав: СаО -30,4%, MgO -21,7%, СO2 - 47,9%. Содержит - изоморфные примеси железа, марганца, иногда цинка, никеля, кобальта. Сингония тригональная. Твердость 3,5-4. Уд. вес 2,8-2,9. Морфология. Кристаллически-зернистые массы. Пористые и мучнистые образования. Облик кристаллов ромбоэдрический. Часто грани искривлены. Спайность совершенная по ромбоэдру. Блеск стеклянный. Цвет белый, серый, желтый. Разновидности. Выделяют кристаллическую (серо-белого и светло-коричневого цвета) и мучнистую (ярко-желтого цвета) разности. Особые свойства. В катодных лучах светится оранжево-красным цветом. Реагирует с соляной кислотой только в тонком порошке. Происхождение и парагенезис. Основная масса доломита образуется осадочным и метасоматическим путем (за счет преобразования известняков магнезиальными растворами). Ассоциирует с гипсом, ангидритом, флюоритом, опалом, халцедоном. Гидротермальное в ассоциации с магнезитом, кальцитом, сульфидами и кварцем. Месторождения. Урал, Донбасс, Поволжье, Подмосковье. Значение. Используется как флюс и огнеупор в металлургии, как стройматериал, в сельском хозяйстве (доломитовая мука).

Сидерит (железный шпат) - FeCО₃

Название от «си-дерос» - железо (греч.). Химический состав: FeO -62,1% (Fe -48,3%), СО2 -37,9%. Изоморфные примеси - магний и марганец, иногда цинк и кобальт. Сингония триклинная. твёрдость 4-4,5. Удельный вес 3,5 3,9, Морфология. Кристаллически-зернистые агрегаты. Шаровые конкреции (сферосидериты). Оолиты. Кристаллы ромбоэдрические. Спайность совершенная. Блеск стеклянный. Цвет желтовато-бурый, темно-бурый, серый. Черта светло-коричневая. Разновидности. Сферосидерит (шаровые образования, часто с радиально-лучистым строением), олигонит (содержит до 40% МnСО3). Особые свойства. При взаимодействии с холодной соляной кислотой не вскипает, образуется зеленовато-желтое пятно FeCl3. Происхождение и парагенезис. Гидротермальное - в ассоциации с пирротином, халькопиритом и хлоритом. Метасоматическое - при замещении известняков в ассоциации с магнетитом и гематитом. Осадочное - в лагунах с восстановительными условиями. Месторождения, Бакальское (Ю. Урал), Керчь, Великобритания. Значение. Важная руда на железо.



Малахит (медная зелень) - Сu[СO₃] (ОН)₂ или CuCO₃xСu(ОН)₂

Название происходит от греческого слова «малахе» - мальва (очевидно, назван по цвету зелени этого растения). Химический состав: СuО - 71,9% (Сu -57,4%), СO2-19,9%, Н2O -8,2%. Отмечены примеси СаО, Fе2О3, SiO2 и др. Сингония моноклинная. Твердость 3,5-4. Уд. вес 4. Морфология. Натечные формы, корки, почки с концентрически-зональным строением, землистые массы. Кристаллы призматические, очень редки. Спайность по {001} средняя. Излом раковистый. Блеск стеклянный, алмазный, шелковистый, матовый. Цвет зеленый. Черта светло-зеленая. Особые свойства. В НСl бурно выделяет СО2. Смоченный НCl окрашивает пламя в голубой цвет. При добавлении аммиака к раствору малахита в НСl наблюдается посинение. Происхождение и парагенезис. Образуется экзогенным путем в зонах окисления медных сульфидных месторождений в парагенезисе с азуритом, самородной медью, купритом, гидрогётитом, гипсом и др. Месторождения. Урал, Алтай. Значение. Руда на медь, поделочный камень.

Азурит - Сu₃[СO₃]₂(ОН)₂ или 2CuCO₃xСu(ОН)₂ (медная синь, медная лазурь)

Название происходит от французского слова «азур» или арабского «лазавард» - голубой камень, лазурь. Химический состав: СuО - 69,2%, СO2 -25,6%, Н2O -5,2%. Обычно химически чистый. Иногда - примеси золота. Сингония моноклинная. Твердость 3,5-4. Уд. вес 3,7-3,9. Морфология. Налеты, землистые массы (медная синь). Корочки, зернистые массы с мелкими таблитчатыми и призматическими кристаллами, друзы мелких кристаллов, радиально-лучистые агрегаты. Спайность средняя. Блеск стеклянный. Цвет синий, голубой. Черта голубая. Особые свойства. Бурно реагирует с НСl. Растворяется в аммиаке, окрашивая раствор в голубой цвет. Происхождение, парагенезис и месторождения те же, что и у малахита. Значение. Руда на медь. Для изготовления синей краски.



Объёмы добычи и применение

Карбонат кальция, или кальциевая соль угольной кислоты, встречается в природе в виде белых минералов арагонита и кальцита (в известняке, ракушечнике, меле и мраморе). Горные породы на основе СаCO3 с незначительными примесями покрывают примерно 40 млн. кв. км поверхности Земли. За счёт примесей, главным образом окислов железа, цвет известняков может отличаться от белого или светло- желтого вплоть до тёмно-серых, красноватых или чёрных тонов. В природе встречаются крупные чистые и прозрачные куски карбоната кальция, известные как исландский шпат. Они применяются в оптике благодаря выраженному эффекту двойного преломления

Наиболее прочные и плотные мелкокристаллические разновидности известняков - различные виды мрамора широко используются в строительстве в виде цельных распиленных глыб благодаря декоративным свойствам, экологической чистоте и преобладанию светлых тонов.

Многие сорта известняков используются как облицовочный материал и в виде щебня. В строительстве широко используются в виде щебня и облицовочных материалов также разновидности доломита, отличающегося от других известняков значительным содержанием в породе карбоната магния. Термостойкость оксида магния определяют применение доломита при производстве огнеупорных материалов (кирпича, листов и т.п.).

Переработка карбоната кальция основана на добыче известняков и мела с целью производства клинкера для нужд цементной промышленности, а также гашеной, негашеной и хлорной извести, строительного мела, белильных растворов, карбида кальция, цианамида кальция, известковой воды и др. веществ. Известняк используют как флюс в металлургии и при производстве сварочных электродов, для очистки свекловичного сока в сахарной промышленности и для снижения кислотности почв. В глобальном масштабе ежегодно сотни млн. т дроблёных известняковых пород следует вносить в почвы для того, чтобы снизить вымывание из почв калия, азотистых соединений и микроэлементов, повысить устойчивость растений к заболеваниям и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Реальные масштабы известкования почв, как правило, на порядок меньше потребности в этих мероприятиях. Тонкоизмельчённый или химически осаждённый мел используют в косметической промышленности при производстве зубной пасты и кремов, в резиновой промышленности - в качестве наполнителя.

При производстве клинкера, основного продукта переработки карбоната кальция и представляющего собой совокупность кристаллов различных алюмосиликатов кальция, можно поступать по-разному:

(1) либо первоначально обжигом известняка получать оксид кальция (горячую комовую известь), как самостоятельный продукт, и лишь затем из него и глинозёма спекать клинкер, как это и делали в XIX веке,

(2) либо молотый до - 1 мм влажный известняк (или мел) направлять вместе с влажным глинозёмом в трубные печи для спекания клинкера, как это принято делать в современном производстве клинкера. В наши дни на клинкерном заводе в среднем на 1 т клинкера расходуется 1,60 - 1,65 т карбонатных пород и 0,30 т глинистых компонентов. В цементах в зависимости от марки и назначения содержится от 40 до 90% клинкера1.

В 2007 г. в мире произведено около 2,5 млрд. т цемента, из них 1100 млн. т в КНР, 160 млн. т в Индии, 102 млн. т в США, 70 млн. т в Японии, 65 млн. т в РФ, 62 млн. т в Южной Корее, 50 млн. т в Таиланде и т.п., согласно данным Геологического управления США (U.S. Geological Survey, Mineral

Для производства цемента в настоящее время в мире каждый год добывают приблизительно 2 млрд. т известняков. Добыча известняков для производства извести имеет сопоставимый масштаб. Кроме того, только в США добывается около 2 млрд. т горных пород (песка и щебня) для строительных целей.

Значительная часть этих пород представлена известняками. Мировой объём добычи известняков для строительных целей измеряется, вероятно, десятками млрд. т.

Карбонат кальция находит также и специальное применение в виде карбонатных наполнителей пластиков, бумаги, резины и красок. Но объёмы потребления карбонатных наполнителей в десятки раз меньше, чем цементов или извести. Например, в 2007 г. на производство карбонатных наполнителей ушло не более 100 млн. т мела и мрамора. Ещё более специфическими и менее объёмными являются такие области применения карбоната кальция, как производство фармацевтических порошковых смесей для таблетирования или производство комбикормов, а также производство химических реактивов.

Таким образом, основным потребителем карбоната кальция, не считая отраслей, связанных с производством известнякового щебня и цельных строительных блоков, является производство порошковых строительных материалов, особенно цемента, извести и мела, но также и сухих строительных смесей, в которые кроме цемента входит молотый мел или мрамор.

Использование карбоната кальция в строительстве

Карбонат кальция, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков называется ракушечником (ракушняком). Входящие в состав карбоната кальция вещества способны хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания; первый процесс - важнейший фактор образования карстовых пещер, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод.

При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Известняки бывают нуммулитовыми, мшанковыми, ракушечниками и мраморовидными. Карбонат кальция широко применялся в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур. Обжиг карбоната кальция даёт негашёную известь - древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. О месте и роли известняков в истории Земли говорит уже тот факт, что в геологии целая эпоха развития планеты называется меловым периодом. Наиболее частыми примесями в известняках являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс и органические вещества. Известняки нередко содержат остатки известковых скелетов ископаемых организмов.

Мы производим и поставляем все виды строительного карбоната кальция именуемого так же - микрокальцит или мрамор молотый.

Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу кальцита (56% CaО и 44% СО2). Доломитизированные известняки - известняки, содержащие MgO от 4 до 17%.

Доломиты - При возрастании содержания магния доломитизированные известняки через ряд промежуточных разновидностей переходят в доломиты. Мергели - известняки, содержащие от 25 до 50% глинистых частиц, называются мергелями. Существуют также переходные образования между известняками и песчаниками.

Мраморизованные известняки - Изменение известников под влиянием процессов метаморфизма приводит к образованию мрамора. Переходные разности называются мраморизованными известняками.

По происхождению известняки подразделяются на:

· Органогенные известняки - образующиеся за счёт накопления органических остатков (ракушечники, шламовые и рифовые);

· Хемогенные известняки - возникающие в результате осаждения кальцита из растворов;

· Обломочные известняки - образующиеся за счёт накопления обломков - продуктов разрушения более древних известняков.

По структурным признакам известняки делятся на плотные, пористые, мраморовидные и землистые Плотные известняки состоят отчасти из крайне мелких зерен известкового шпата, но большей частью из обломков известковых раковин и панцирей различных организмов. Обычно плотные известняки окрашены в желтоватые, бурые и серые цвета и встречаются во всех геологических образованиях, часто в виде мощных отложений. Плотные известняки используются при изготовлении плит для наружной и внутренней облицовки. К ним относятся, в частности, знаменитые мячковские, коробчеевские и ковровские известняки, из которых русские архитекторы возводили чудеса белокаменного зодчества.

Пористые известняки - известковый туф, травертин, ракушечники и другие породы. В них нередко заключены остатки растений, раковины моллюсков и тому подобное. Мраморовидные или кристаллические известняки - различные виды мрамора, мраморизованные известняки. Землистые известняки - мел.

В зависимости от строения и характера зернистости известняки делят на:

· Оолитовые известняки - грубозернистая структура с кальцитовыми образованиями, круглые зерна концентрически скорлуповатого строения, более или менее плотно сцементированные.

· Пизолитовые известняки - зерна достигают величины горошины и состоят из арагонита. (Также называются гороховый камень);

· Характер и степень зернистости известняков могут значительно различаться. Иногда в известняках наблюдается хорошо выраженная слоистость.

Известняки с малым количеством примесей имеют обычно белый или светло-серый цвет. Примеси органических веществ окрашивают известняки в чёрные и тёмно-серые цвета, а окислы железа - в жёлтые, коричневые и красные оттенки. Мшанковые известняки состоят из скелетов мельчайших морских организмов - мшанок, живших в самом конце мелового периода. Животные класса мшанковых характеризуются микроскопическими размерами: их длина доходит до 1 мм. Эти известняки известны в Крыму под названием инкерманского (бодракского) или альминского белого камня. Они легко пилятся, а по прочности близки к красному кирпичу. Здания из них не требуют наружной штукатурки. Их применяют для изготовления стеновых блоков, облицовочных плит, архитектурных деталей. Из них построено большинство домов Севастополя, многие здания в Симферополе и других населенных пунктах Крыма и за его пределами. Нумуллитовые известняки состоят в основном из раковин одного вида - вымерших одноклеточных организмов рода нуммулитов, которые жили в позднем мелу в морях Евразии, Африки и Америки. Размеры их раковин колеблются от 1 до 10 см (а иногда и до 16 по материалам art-keramos.ru

Возраст образования и отложения мшанковых и нуммулитовых известняков от 78 до 157 миллионов лет верхнемелового периода и среднего отдела палеогена. Отличаются они прочной однородной по всему объему структурой естественной цементизации.

Карбонат кальция, осадочная горная порода, состоящая преимущественно из кальцита СаСО3 (редко из арагонита). Наиболее частыми примесями являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс, органическое вещество и др. Химический состав чистого карбоната кальция приближается к теоретическому составу кальцита (56% CaО и 44% СО2). При содержании в карбонате кальция MgO от 4 до 17%, его называют доломитизированным карбонатом кальция. При возрастании содержания магния через ряд промежуточных разновидностей кальцит переходит в доломит. Карбонат кальция, содержащий от 25 до 50% глинистых частиц, называются мергелями. Существуют также переходные образования между карбонатом кальция и песчаниками. Природный мел также представляет собой на 96-99% из СаСО3.

Изменение карбоната кальция под влиянием процессов метаморфизма приводит к образованию мрамора. Характер и степень зернистости карбоната кальция различны; иногда наблюдается хорошо выраженная слоистость. По структурным признакам разделяются на кристаллические, органогенные, обломочные и со смешанной структурой. Чистые известняки - белого или светло-серого цвета, примеси органических веществ окрашивают карбонат кальция в чёрный и тёмно-серый цвета, а окислы железа - в жёлтый, коричневый и красный. По происхождению различают: органогенный карбонат кальция, образующиеся за счёт накопления органических остатков (ракушечники, шламовые и рифовые); хемогенный карбонат кальция, возникающий в результате осаждения кальцита из растворов; обломочные карбонат кальция, образующиеся за счёт накопления обломков - продуктов разрушения более древних карбонат кальция Большинство карбоната кальция формировалось в мелководных морских бассейнах путём накопления органических остатков, при одновременном химическом осаждении кальцита, реже - в водоёмах суши. Карбонат кальция залегает в виде пластов, мощностью несколько сотен, а иногда и тыс. м. Залежи карбоната кальция встречаются среди отложений всех геологических систем - от докембрийских до антропогеновых. Карбонат кальция используются во многих отраслях народного хозяйства: в чёрной металлургии (в качестве флюса), в промышленности вяжущих стройматериалов - для изготовления портландцемента, в химической промышленности - при производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений и др.; в сахароварении - для очистки свекловичных соков; в стекольной промышленности для придания стеклу термической стойкости, механической прочности и устойчивости против воздействия химических реагентов и выветривания. Кроме того, карбонат кальция используются в полиграфической промышленности, в жилищном, дорожном и промышленном строительстве (бут, щебень, камень для кладки стен, облицовочный и декоративный камень и т.п.).

Карбонат кальция, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком).

Входящие в состав карбоната кальция вещества способны хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания; первый процесс - важнейший фактор образования карстовых пещер, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод.

При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы.

Известняки бывают нуммулитовыми, мшанковыми, ракушечниками и мраморовидными - массивнослоистыми и тонкослоистыми.

Карбонат кальция широко применялся в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур.

Обжиг карбоната кальция даёт негашёную известь - древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. Одним из основных строительных материалов, получаемых из карбоната кальция, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов.

Карбонат кальция - является одним из самых древних строительных материалов. С применением известняков построено множество знаменитых архитектурных шедевров (Чудес Света), таких как: Пирамиды Египта, древний храм Джгантия на Мальте, Великая Китайская Стена, собор Святого Петра в Ватикане, Московский Кремль и белокаменные церкви Золотого Кольца Российской Федерации. И это далеко не полный перечень шедевров мировой архитектуры, запечатленных в этом камне на протяжении более 5000 лет истории. Испокон веков ценился карбонат кальция, образованный нетленными остатками раковин древних морских моллюсков. Ему приписывали уникальные целебные и сакральные свойства.

К примеру, такая разновидность карбоната кальция, как нуммулитовый карбонат кальция, является одним из са мых долговечных, сочетая высокую прочность и износостойкость. Он обладает прочной однородной объемно-монолитной структурой естественной цементации. Превосходно обрабатывается, шлифуется, полируется, держит кромку, допускает фигурную высечку самых тонких архитектурных форм и деталей. Диапазон его геометрических форм не ограничен стандартными типоразмерами.

Цветовая гамма: от ослепительно белого до светло-серого, включая пастельные тона - сахарно-белый, желтый, розовый и светло-бежевый.

Многие разновидности известняков получили воплощение в коммерческом и индивидуальном строительстве - многоквартирных домов, элитных загородных домов, вилл, коттеджей и особняков; реконструкции и реставрации памятников истории и архитектуры, ландшафтно-парковой архитектуре. В наше время, он применен при реставрации стен московского Кремля, здания НАТО в Брюсселе, фасадов площади Независимости в Киеве, крымских дворцов - Ливадийского, Алупкинского и Ласточкина Гнезда, монастырей и соборов - Владимирского, Александра Невского и Свято-Успенского.

С течением времени известняки не теряют своего элитарного эстетичного вида, приобретая шарм античности. Они также имеют наивысшую экологическую и биологическую совместимость с человеком, обладая ярко выраженными природными свойствами антисептика и антиаллергена. Имеют, как правило, отрицательный радиоактивный фон, и по своим параметрам сопоставимы только с натуральным деревом. Стены из него дышат, пропуская пар и влагу, сохраняя прекрасную звукоизоляцию. Абсорбируя тепло, излучаемое солнцем, они предотвращают нежелательный нагрев здания, формируя наиболее благоприятную среду обитания для человека.

Благодаря широкому распространению, легкости обработки и химическим свойствам карбонат кальция 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 карбонат кальция состоит только из кальцита (редко с небольшим содержанием другой формы известняка - арагонита). Присутствуют и примеси. Двойной известняк и магния - доломит - обычно содержится в переменных количествах, и возможны все переходы между карбонатом кальция, доломитовым карбонатом кальция и горной породой доломитом. В процессе отложения карбоната кальция водой привносятся также глинистые частицы, порода становится глинистой, стираются четкие границы между карбонатом кальция, глинистым карбонатом кальция и глинистым сланцем. Кремень тоже является обычной примесью; он нередко присутствует в форме желваков (кремневых конкреций) или в виде более или менее явно выраженных слоев. При метаморфизме, по мере того, как перекристаллизация кальцита охватывает всю породу и возникает мозаичная структура (агрегат из четко ограниченных плотно прилегающих друг к другу изометричных зерен приблизительно одинакового размера), карбонат кальция постепенно превращается в мрамор.

Существует много разновидностей карбоната кальция. Ракушечником называют скопления обломков раковин, сцементированных в ячеистый агрегат. Если раковины имеют микроскопическую величину, образуется слабосвязанная, мягкая, тонко крошащаяся, мажущая порода - мел. Оолитовый карбонат кальция состоит из мелких, размером с рыбьи икринки, сцементированных между собой шариков. Ядро каждого такого шарика-оолита может быть представлено песчинкой, обломком раковины или частицей какого-либо другого инородного материала. Если шарики более крупные, величиной с горошину, их называют пизолитами, а породу - пизолитовым карбонатом кальция. Травертин - карбонат кальция, образовавшийся на поверхности в результате осаждения известняка (кальцита или арагонита) из воды углекислых источников. Если такие отложения сильно пористые (губчатые), их называют известковым туфом. Мергель представляет собой несцементированную смесь известняка и глины. Названия некоторых разновидностей карбоната кальция обусловлены возможным направлением его практического использования. Например, литографический карбонат кальция - это исключительно плотный, компактный и однородный камень, применяемый в литографии.

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 известняка из морской воды (для построения раковин и скелетов). Эти остатки отмерших организмов в изобилии накапливаются на морском дне. Самым ярким примером аккумуляции известняка служат коралловые рифы. В некоторых случаях в карбонате кальция различимы и узнаваемы отдельные раковины. В результате волноприбойной деятельности и под влиянием морских течений рифы разрушаются. К известковым обломкам на морском дне добавляется известняк, 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. Они сформировались в разные геологические эпохи. Мощность пластов варьирует от нескольких сантиметров до сотен метров. Известняки распространены в США и занимают 75% площади страны. В Российской Федерации известняки обычны в центральных районах европейской части, а также распространены на Кавказе, Урале и в Сибири.

Известняки (в широком понимании) имеют чрезвычайно многообразные области применения. Они используются в виде кускового карбоната кальция, щебня, штучного (пильного, стенового) и бутового камня, облицовочных плит, минеральной крошки, дробленого песка, минерального порошка, минеральной ваты, известняковой муки. Основные потребители - цементная промышленность (карбонат кальция, мел и мергель), строительство (получение строительной извести, бетонов, штукатурки, строительных растворов; кладка стен и фундаментов; декоративно-облицовочные работы и т.д.), дорожное и железнодорожное строительство, каменная наброска для защиты берегов и гидротехнических сооружений, металлургия (карбонат кальция и доломит - флюсы и огнеупоры, переработка нефелиновых руд на глинозем, цемент и соду), сельское хозяйство (известняковая мука в агротехнике и животноводстве), нефте- и коксохимическая, пищевая (особенно сахарная), целлюлозно-бумажная, стекольная (карбонат кальция, мел, доломит), кожевенная (карбонат кальция), резиновая, кабельная, лакокрасочная промышленность (мел как наполнитель). Другие области применения - полировка предметов торговли из цветных металлов и перламутра (карбонат кальция), электросварка (мел для покрытия электродов), писчие мелки (мел), теплоизоляция строительных конструкций и технологического оборудования (минеральная вата) и т.д.

В Российской Федерации карбонат кальция добывается карьерами в Подмосковье, Ленинградской (облицовочный), Архангельской, Вологодской, Тульской, Белгородской, Воронежской областях, в Предуралье (Пермская область) и Поволжье, Краснодарском крае, на Северном Кавказе, на Урале, в ряде районов Восточной Сибири. Из подмосковных мячковских известняков возводились храмы и другие постройки Москвы белокаменной. Сырьевые ресурсы карбонатного сырья (карбоната кальция, мела, мергеля, доломита) в стране практически неисчерпаемы, хотя распределены очень неравномерно. В Донецкой области на Украине находится крупнейшее в Европе Еленовское месторождение карбоната кальция и доломита.

Широко используется в сельском хозяйстве - входит в состав известковых удобрений, которые улучшают химические и физические свойства почвы, а также закрепляют ее комковатую структуру. Удобрения с наибольшей концентрацией углекислого кальция имеют названия агромел, синтетический мел для сельского хозяйства, карбонат кальция конверсионный. Производство таких удобрений давно поставлено на поток, как в нашей стране, так и за рубежом, в других государствах с выраженной аграрной политикой. Карбонат кальция купить можно на любом производстве, которое занимается минеральными удобрениями.

Доля чистого карбоната кальция в составе агромела составляет 85-90% в зависимости от марки удобрения. Используется вещество для регуляции кислотности (рН) на почвах с повышенной кислотностью.

Размещено на Allbest.ru

...