Из чего делают известь полезное ископаемое
Известняк – популярный в строительстве камень, подходящий для возведения стен, отделки фасадов, создания декоративных элементов и малых архитектурных форм.
История известняка в архитектуре, строительстве и зодчестве исчисляется тысячелетиями. Известно, что на территории современной Турции люди строили дома из известняка еще 14 000 лет назад. Пирамида Хеопса в Египте, Стена Плача в Иерусалиме, город Пальмира в Сирии – все это известняк. При строительстве Великой Китайской стены использовался известковый раствор, в Древнем Риме из камня научились делать мозаику.
Что такое известняк
Известняк это осадочная порода, в ходе образования которой формируется пористый камень различной плотности и оттенка с обилием в составе кальцитов (известковых шпатов). В структуру материала также входят другие минералы, которые снижают его пористость и повышают прочность. Известняки отлагаются преимущественно в соленых морских бассейнах, реже – при испарении лагун и озер. Цвет известняков преимущественно светло-серый, бежевый, желтоватый. Присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.
Как правило, происхождение известняка связано с жизнедеятельностью организмов, которые выделяют из соленой воды карбонат кальция для формирования скелетов и раковин. Реже материал имеет хемогенное происхождение. Оседание породы длится миллионы лет (современные пласты остались после высыхания древних морей). Мощность толщ известняковых отложений кардинально отличается: от нескольких сантиметров до пяти километров. Чем меньше возраст отложений, тем более рыхлыми получаются породы.
Виды известняков
По структуре камень делится на такие виды:
- Кристаллический – плотный минерал, по своей структуре близкий к мрамору. Хорошо полируется за счет мелких пор, морозоустойчив.
- Органогенно-обломочный – это всем известный ракушечник, состоящий из остатков морских организмов. Хорошо обрабатывается (пилится, обтесывается), имеет большую пористость. К этому виду также относят рифовый известняк, крайне богатый на остатки морской фауны, и обычный мел – слабосцементированную карбонатную породу (фактически, затвердевший ил теплых морей).
- Обломочно-кристаллический – органогенный детрит, образованный из фрагментов растений, раковин и скелетов животных. Несмотря на мелкие поры, имеет малую прочность и высокую степень водопоглощения.
- Натечный (известковый туф) – формируется в стоячих и проточных подземных водоемах из нерастворимой соли, которая под давлением уплотняется. Камень из стоячих водоемов более плотный, из проточных – пористый и хрупкий.
По происхождению камень делится на:
- Биогенный – это отложения карбонатных остатков морских организмов с небольшой долей карбонатного цемента.
- Хемогенный – образуется в соленой воде или подземных источниках (тот самый туф) путем осаждения извести.
- Обломочный – образуется из угловато-окатанных обломков известняковых пород в ходе их раздробления и смыва.
- Смешанный – следствие одновременного протекания нескольких процессов, в ходе которых формируются карбонатные материалы.
Под воздействием высоких температур и давлений известковая порода постепенно уплотняется и становится более твердой, а ее зернистость уменьшается. В результате получается мрамор – по сути, метаморфизированный известняк с плотной кристаллической структурой. Резкого фазового перехода не происходит, мрамор формируется постепенно, поэтому в природе встречаются промежуточные варианты (например, мраморизированный известняк, одновременно плотный и легко поддающийся резке).
Свойства известняка
Свойства камня разнятся в зависимости от источника происхождения и напрямую зависят от структуры материала. Даже в одном месторождении могут встречаться залежи с различной плотностью, объемной массой и прочностью. Более плотные кристаллические породы хорошо полируются, пористые (например, ракушечник) – легко пилятся и обтесываются.
Физические характеристики материала:
- Плотность – 2700-2900 кг/м³.
- Объемная масса – от 800 кг/м³ (ракушечник) до 2800 кг/м³ (мраморизированные породы).
- Твердость по шкале Мооса – 3.
- Предел прочности при сжатии – от 0,4 МПа (ракушечник) до 300 МПа (кристаллический).
Основа известняка – карбонат кальция (50-95%). Остальное – это кварц, доломит, полевой шпат и другие минералы (5-50%). Именно из-за наличия в составе минералов камень имеет различные оттенки. Цвет известняка преимущественно белый, но в природе в обилии встречаются породы светло-серого, светло-желтого, красноватого, зеленого, бурого оттенка. Существует даже черный известняк – в его составе в обилии присутствуют нефтепродукты. В целом камень известен мягкими, пастельными тонами и ненавязчивыми цветовыми сочетаниями.
Физически и химически камень-известняк не слишком устойчив. Он растворяется в воде (пусть и медленно), поэтому при использовании камня в отделочных работах он обрабатывается водоотталкивающими составами. Особенно уязвим минерал к воздействию кислот (в частности, уксусной, серной, соляной), причем реакция протекает бурно и быстро, с образованием углекислого газа. В природных условиях это чревато образованием карстовых пустот, зачастую внушительных размеров. Морозостойкость камня существенно меняется в зависимости от пористости и наличия трещин. Наибольшую морозостойкость (до 400 циклов) имеют мраморизированные породы с плотной кристаллической структурой.
Добыча известняка
В России минерал добывается и разрабатывается преимущественно посредством буровзрывных работ (БВР). Предварительно проводятся вскрышные работы – верхний слой почвы снимается с помощью бульдозера и в дальнейшем используется для рекультивации. В твердом слое известковой породы бурятся шурфы глубиной до 24 метров, в них закладываются промышленные взрывчатые материалы и детонаторы (тротиловые шашки). Для одного подрыва обычно требуется 2-3 десятка скважин и порядка 5 тонн взрывчатки. Скважины взрываются не одновременно, а с задержкой в доли секунды.
Существует альтернативная европейская технология добычи известняка под названием Rip&Load (рыхление и погрузка), позволяющая работать без применения БВР. Массив забоя разрушается с помощью специального рыхлителя на тяжелом экскаваторе, после чего оператор не выходя из кабины меняет рыхлитель на ковш и грузит разрушенную горную массу в самосвал. Далее операция повторяется. Преимущество такой технологии – селективная выемка известковой породы в месторождениях со слоистой структурой. В обоих случаях используется тяжелая промышленная техника. Например, эксплуатационная масса экскаваторов в карьерах может достигать 240 тонн, а их производительность – 800 т/ч.
Образовавшиеся обломки породы грузятся тяжелым экскаватором в карьерные самосвалы и вывозятся на дробильно-обогатительную фабрику (ДОФ). В результате чаша карьера перемещается в сторону известковых пород, а выработанное пространство постепенно засыпается отсевом и вскрышными породами.
На дробильно-обогатительной фабрике известняк последовательно подвергается крупному, среднему и мелкому дроблению. Мелкие частицы камня (до 1 см) вывозятся обратно в карьер. Готовый продукт (дробленый камень) грузится в ж/д вагоны или автотранспорт и отправляется потребителям. В местах малых залежей известняк просто пилят на прямоугольники нужных размеров и вывозят грузовиками на завод.
В России основные месторождения минерала находятся в Московской и Тульской области. В Туле (помимо обычного) добывается ценный мраморизованный известняк, в Подмосковье – редкую породу кремового оттенка. Известняк встречается практически в любом регионе Земли, а некоторые карьеры используются на протяжении тысяч лет.
Использование известняка
Известняк – универсальный материал, нашедший применение в производстве, сельском хозяйстве, строительстве, дизайне помещений. Сфера применения камня различается в зависимости от его происхождения, физических характеристик, состава. Основные области использования известкового камня:
- Строительство. Прочности некоторых сортов известняка хватает, чтобы возводить из них малоэтажные здания, но в большинстве случаев материал используется в качестве облицовки. Из него делают стеновые панели, облицовочные плиты, декоративные элементы – колонны, пилястры, барельефы. Камень мелких фракций используют в качестве щебня при производстве бетона, крупных – для обустройства оснований автомобильных дорог и гидротехнических сооружений. Бутовый камень (крупные обломки размером до 500 мм) подходит для фундаментных работ.
- Отделка и облицовка. Известняк – популярный фасадный материал, хорошо противостоящий российским климатическим условиям. Тонкие срезы износостойкого камня – готовый материал для укладки садовых дорожек и тротуаров.
- Дизайн помещений. Мраморизированный известняк редких оттенков используется для отделки стен, лестниц, пола, изготовления кухонных столешниц, подоконников, барных стоек. Камень изысканных цветов подходит для создания каминных порталов, журнальных столиков, декоративных колонн. В среде дизайнеров особенно ценится слоистый камень с ярко-выраженным рельефом.
- Производство отделочных материалов. На основе известняка делают белила, краску, шпатлевку.
- Изготовление цемента. Карбонатные компоненты в сырьевой смеси при производстве цемента могут достигать 80% от общего объема сырья. Наряду с известняком в цемент добавляют глину, шлак, корректирующие добавки.
- Химическая промышленность. Материал используется в технологиях производства пластика, резины, фармацевтических препаратов.
- Производство сахара, стекла, соды. Здесь минерал используется в качестве дополнительного сырья. Например, в производстве сахара используется известь, получаемая путем обжига карбонатных пород.
- Металлургия. Известняк – незаменимый компонент при выплавке металлов. Известняковый флюс снижает температуру плавления и облегчает отделение металла от пустой породы. Используется с рудами, богатыми кремнеземом и глиноземом.
Кроме этого, известняк активно используется в качестве компонента зубных паст и кремов для обуви, в производстве фильтров и минеральных удобрений. Минерал также применяется в производстве бумаги – из одной тонны материала можно получить порядка 800 кг готовой продукции. Некоторые виды известняка применяются в производстве абразивных материалов для тонкой шлифовки, а в сельском хозяйстве его используют в качестве минеральной добавки для скота и птицы.
Известняк важен не только для отделки зданий и интерьеров. Он незаменим в создании цемента, а также находит применение в других отраслях промышленности, таких как очистка сахара, производство стекла. Когда известняк нагрет, он используется в производстве железа и стали, а также глинозема и магнезии. Также известняк помогает очистить питьевую воду. Фермеры часто используют удобрение, которое содержит дробленый известняк на зерновых культурах. Известняк в смеси – источник питательных веществ и нейтрализатор кислотности почвы. Порошкообразный известняк используется, чтобы удалить примеси из литых металлов. Известняк используется в качестве наполнителя во множестве изделий, включая бумагу, пластмассу и краску. Самый чистый известняк даже используется в продуктах питания и лекарствах, таких как таблетки кальция и хлопья для завтрака.
Известняк в архитектуре и дизайне
Известняк является очень популярным материалом для строительства и облицовки зданий. Подходит для облицовки фасада, а также для создания декоративных элементов экстерьера – барельефов, колонн и пилястр, кронштейнов. Область дизайнерских решений для интерьера довольно широка: изготовление колонн, арок, каминных порталов, отделка известняком полов и стен, дверных и оконных проемов. Некоторые виды известняка подходят для помещений с повышенной влажностью (ванные комнаты, бассейны).
В ландшафтном дизайне известняк используется при оформлении дорожек, террас, декоративных стенок, оград и сооружения альпийских горок (сохраняет тепло, пропускает воду и воздух, нормализует почвенный состав).
В нашей стране популярны отечественные известняки, Испанские известняки и Немецкие мраморизованные известняки. Благодаря относительно низкой цене (по сравнению с другими натуральными камнями) и устойчивости к перепадам температур (количество циклов зима/лето) известняк является самым популярным материалом для отделки фасадов жилых комплексов и коммерческих зданий и сооружений.
Самые популярные известняки:
Jura Beige
Jura Grey
Jura Rahmweis
Branco Valongo
Branco do Mar
Фотографии известняка
Ниже вы можете посмотреть несколько фотографий известняка в различном применении. Фасады, отделка стен, мощение и тд.
стена, сложенная из известняка
Известня́к — осадочная, обломочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция (CaCO3) 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 — массивнослоистые и тонкослоистые. При метаморфизме известняк перекристаллизуется и образует мрамор.
Входящий в состав известняка карбонат кальция способен медленно растворяться в воде, а также разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания. Первый процесс — важнейший фактор образования карста, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла Земли, даёт источник газа для минеральных вод.
Месторождения[править | править код]
Известняк — широко распространённая осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах. Это мономинеральная порода, состоящая из кальцита с примесями. Название разновидности известняка отражает присутствие в нём остатков породообразующих организмов, район распространения, структуру (например, оолитовые известняки), примесей (железистые), характер залегания (плитняковые), геологический возраст (триасовые).
Из известняков сложены целые горные цепи в Альпах, в Крыму, также широко распространён и в других местах. У известняка нет блеска, он обычно светло-серого цвета, но может быть белым или тёмным, почти чёрным; голубоватым, желтоватым или розовым, в зависимости от состава примесей. В известняке встречаются останки древних животных.
В России известняки обычны в центральных районах европейской части, а также распространены на Кавказе, Урале и в Сибири[1].
Широко известны месторождения Русской платформы, известняки которых традиционно использовались для строительства и наружной отделки зданий. Сегодня же сырьевая база этих известняков, в том числе белых известняков мячковского горизонта, весьма ограничена[2].
Одним из самых перспективных[источник не указан 751 день] месторождений известняка считается открытое в 2015 году Ждановское месторождение (Оренбургская область), где в настоящее время[когда?] идёт промышленная добыча известняка «Сармат»[3]. Месторождение поставляет известняк с высокими качественными показателями, имеет крупные запасы и неглубокое залегание пластов[источник не указан 751 день].
Применение[править | править код]
Известняк широко применяется в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности используют для создания скульптур.
Обжиг известняка даёт негашёную известь — древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве[4]. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетона. В металлургии известняк используется как флюс. Известняк используется в химической и пищевой промышленности: в производстве соды, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.
Ракушечник[править | править код]
Ракушечник (ракушняк, ракушка) — строительный материал природного происхождения, известный с древних времен и популярный в южных регионах России, а также прибрежных районах Украины и Казахстана.
Ракушечник применяется:
- в жилищном строительстве: кладка наружных стен и возведение внутренних перегородок;
- на хозяйственных объектах: сооружение подвалов, гаражей, ограждений, пр.;
- в оформлении ландшафта: подпорные стенки, фонтаны, гроты;
- при облицовочных работах: в виде плитки с обязательной предварительной её гидрофобизацией и полировкой.
Самые распространенные по степени прочности марки: М35, М25, М15.
Лёгким считается блок стандартных геометрических размеров 380 × 180 × 180 мм с прочностью на сжатие до 15 кг/см2. Стены из него выдерживают нагрузку при одноэтажном строительстве, возведение гаражей и хозяйственных объектов.
Двухэтажные дома предпочтительно возводить из камня марки М 25. И только самые износостойкие и прочные блоки (М 35) применяются для сооружения стеновых конструкций подвалов и цокольных частей фундаментов.
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Известняк — статья в энциклопедии Кругосвет.
- Известняк — горная порода. Описание, фото, месторождения.
- Ракушечник: экологичный материал для строительства дома
Известняк является горной породой, образованной в результате осаждения частиц органогенного и хемогенного характера. Месторождения минерального сырья, применяющегося в различных отраслях производства, распространены на обширных территориях.
Характеристика минерального состава породы
В таблице величин твердости по Моосу камень известняк занимает 3-е место по мере возрастания показателей. Его твердость соответствует 3, а плотность зависит от содержания примесей, в том числе доломита, кварца и других минералов.
Вещества, входящие в химический состав известняка, могут разрушаться под действием воды, медленно разлагаться на соответствующие основания с выделением углекислого газа. Эти природные процессы являются источниками газа для минеральных вод и факторами, способствующими образованию карстовых пещер в земных глубинах.
При повышении температурного градиента до 200°C камень быстро разлагается, а в результате обжига образуется известь.
Формула известняка, состоящего из кальцита, — это CaCO3. Если состав содержит доломит, то химическая формула включает магний CaMg(CO3)2. Известняковая горная порода, состав которой формируют раковины и их обломки, называется ракушечник (ракушняк).
Цвет минерала обычно белый или серый, но примеси органических веществ изменяют породу, привнося черный и темно-серый оттенки. Наличие соединений железа в разных концентрациях придает желтую, красную или коричневую окраску.
Виды породы
Физические свойства известнякового материала зависят от наличия пустот и пор в породе. Залежи минерального сырья встречаются во всех геологических системах.
Наиболее интенсивное формирование отложений — в карбоне, меле. Основная характеристика известняка из карбона — отсутствие блеска и белый с желтоватым оттенком цвет. Его отличительная особенность — легкость в обработке, разнообразие текстурных поверхностей и естественных рисунков.
Структура минерала разнообразна и служит в качестве основы для выделения разновидностей породы. Выделяют такие типы:
- органогенно-обломочную;
- кристаллическую;
- смешанную (обломочно-кристаллическую);
- травертин (натечную).
По размеру зерен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллические виды известняков.
Материал, используемый в качестве писчего инструмента, для нанесения контуров на ткань, с целью развития у детей творческого уклона, более известный как мел (белый известняк), относится к типу органогенно-обломочных образований. Если рассмотреть кусочек мела при увеличении, то можно увидеть в нем мелкие ракушки.
Мощность толщ породы зависит от условий формирования осадочных образований и составляет от нескольких сантиметров до 5 км. Прочность известняка невысокая, а во влажном состоянии она снижается.
Для каждого месторождения характерен неравномерный показатель прочности сырья. Мраморовидный известняк в отличие от других минеральных образований, в том числе гранита, имеет меньшую твердость и легко поддается обработке.
Свойства минерала зависят от характера его образования и состава. Иногда порода сложена оолитовыми зернами, обломками кварца и кремния, характеризуется мелкими порами, невысокой прочностью.
Так, например, травертин (натечное образование) характеризуется структурой в виде ячеек, невысокой объемной массой; он легко поддается обработке.
Типичный пример карбонатных образований в современных условиях наблюдается возле источников, в водах которых растворенный компонент оседает на растениях и разнообразных предметах в виде налета.
Путиловский известняк в свое время являлся основным материалом при строительстве города на Неве. Отличные физико-химические свойства, минеральный состав и устойчивость к воздействию внешней среды позволяют активно внедрять его в строительство в качестве декоративного экономически выгодного материала.
Мраморизованный известняк состоит из карбонатов, в его составе содержатся окаменелости в виде моллюсков, раковин. Добываемый материал серовато-голубого, белого цвета с желтым оттенком. Мраморную известняковую породу используют в качестве отделочного компонента для фасадов при выполнении реставрационных работ.
Сферы применения минерального сырья
Горная порода не является редкой, месторождения разрабатываются во всем мире. Запасы доломитов на территории РФ распределены неравномерно, а основные залежи сырья сосредоточены в Центральном федеральном округе, на Урале и в Сибири.
В зависимости от форм залегания породы и глубины разработки добыча известняка производится с использованием специальной техники, различной по функциональности.
Применяется материал в различных отраслях промышленного производства, металлургии. Известняк в строительстве используется в качестве:
- необработанных глыб камня;
- щебня;
- извести (белого цвета);
- облицовочных плит;
- минеральной крошки и песка;
- стенового камня;
- минеральной ваты и порошка;
- муки.
В цементной отрасли используются разновидности минерального сырья — мел и мергель. Использование материала в строительстве в качестве компонента для растворов, бетона, штукатурки повышает качество и надежность работ.
Особенные свойства карбонатных образований делают их привлекательным материалом для декоративных и отделочных работ. Разнообразие текстурных и фактурных характеристик служит украшением любого интерьера.
Карбонатный материал (алебастр, гипс) является поделочным камнем. В течение многовековой истории его используют для изготовления статуэток, подсвечников, ювелирной бижутерии. Изделия, дошедшие до наших времен, пользуются спросом среди коллекционеров и ценителей искусства.
Флюсовый известняк и доломит применяются в металлургии в качестве материала и сырья для переработки нефелиновых руд на цемент, соду и глинозем. Известковый камень используют в качестве материала для строительства гидротехнических сооружений.
Флюсующая добавка компонента, вводимая в доменную шихту с целью снижения температуры плавления породы, не содержащей рудный компонент, является единственным видом основной добавки. В металлургии используют доломитизированный известняк, повышающий содержание в шлаке оксида магния, который увеличивает подвижность и стабильность химических и физических свойств материала при изменении температурного градиента.
Производство использованного соединения, изменившего требования к свойствам флюса, предоставило возможность работать с непрочными материалами. Поэтому в качестве шихты применяют ракушечник. Его структура (большая пористость) позволяет улучшить технологический процесс и качество материала, а химический состав положительно влияет на сохранение температурных условий.
Применение известняка в сельскохозяйственном производстве (доломитовая мука) позволяет снизить кислотность почвы и увеличить урожайность культур. В качестве сырья порода используется в стекольной промышленности.
Известняковый компонент используется для очистки сахара от примесей, полировки изделий из цветных металлов, внешнего покрытия электродов и теплоизоляции конструкционных соединений.