Карбонат кальция - осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая почти на 100 % из CaCO3 (известняка) в форме кристаллов кальцита различного размера.

Известняки – осадочные горные породы, состоящие главным образом из кальцита. Известняки могут содержать различные примеси (обломочных частиц, органических соединений и др.) Название известнякам дается в зависимости от особенностей слагающих его компонентов.

Известняки широко применяются в строительстве (как облицовочный камень, для производства извести и т. д.), стекольной промышленности, металлургии (флюсы).

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.

Описание объекта

Карбонат кальция

Соль; белые кристаллы
ρ= 2.74 г/см³, t п л = 825°C,
Гигроскопичен
Растворимость в воде 0.00015 г/100 мл
K 0 s = 3.8·10⁻⁹

Используется как белый пищевой краситель, для письма на досках, в быту, в строительстве

Электронная теория (донорно –акцепторная) Льюиса 1926 г.

CaCO₃↔ Са 2 ⁺ + CO₃ 2-

Са 2 ⁺ - является кислотой

CO₃ 2- - является основанием

C точки зрения этой теории:

Са 2 ⁺ - акцептор электронной пары для образования общей ковалентной пары.

CO₃ 2- - донор электронной пары для образования общей ковалентной пары.

Выбор методов анализа

Т.к. K 0 s < 10⁻⁸ титрование CaCO₃ кислотой

или щелочью невозможно.

Гравиметрический анализ

Гравиметрический анализ основан на точном измерении массы вещества известного состава, химически связанного с определяемым компонентом и выделенного в виде соединения или виде простого вещества. Классическое название метода – весовой анализ. Гравиметрический анализ основан на законе сохранения массы вещества при химических превращениях и является наиболее точным из химических методов анализа: предел обнаружения составляет 0,10%; правильность (относительная ошибка) - 0,2%.

Методы отгонки. определяемое вещество переводят в летучее состояние, отгоняют и поглощают каким-либо поглотителем, по увеличению массы которого рассчитывают содержание компонента.

Растворение навески.
Создание условие осаждения.
Промывание осадка.
Расчет результатов анализа

Осажденная форма должна быть:

1. Достаточно малорастворимой, чтобы обеспечить практически полное выделение определяемого вещества из раствора.

2. Полученный осадок должен быть чистым и легко фильтрующимся.

3. Осажденная форма должна легко переходить в гравиметрическую.

Основные требования к гравиметрической форме:

1. Точное соответствие ее состава определенной химической формуле.

2. Химическая устойчивость в достаточно широком интервале температур, отсутствие гигроскопичности.

3. Как можно большая молекулярная масса с наименьшим содержанием в ней определяемого компонента, для уменьшения влияния погрешностей при взвешивании на результат анализа.

Полное осаждение достигается, если K s 0 <10 -8 .

Титриметрический анализ

1.Титриметрический (объемный) анализ – один из разделов количественного анализа, основанный на точном измерении объема раствора реагента (титранта), вступившего в химическую реакцию с определяемым веществом. Концентрация раствора должна быть точно известна. Раствор реагента (титранта) с точно известной концентрацией называют стандартным, или титрованным рабочим раствором.

2.Наиболее важной операцией титриметрического анализа является титрование – процесс постепенного прибавления титрованного рабочего раствора к определяемому веществу. Титрование продолжают до тех пор, пока количество титранта не станет эквивалентным количеству реагирующего с ним определяемого вещества.

Выбор методов анализа

Гравиметрический метод

CaCO₃ твердое вещество можно применить:

Метод отгонки
Метод осаждения, предварительно переведя навеску в раствор соляной кислотой.

Титриметрический анализ

Перманганатометрия

Объектами перманганатометрии являются спирты, сахариды, окислители и ионы не обладающие восстановительной активностью, следовательно метод перманганатометрического титрования подходит для анализа карбоната кальция.
Сущьность метода: определяемое вещество титруют раствором перманганата калия.

MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5 = Mn 2⁺ + 4H₂O

Т. к. константа высока, мы можем применить этот метод для анализа

Комплексонометрическое титрование

Основано на реакции образования комплексов ионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами (комплексонами).

Из многочисленных аминополикарбоновых кислот наиболее часто используют этилендиаминтетрауксусную кислоту

HOOC H₂C CH₂ COOH

NH⁺ CH₂ CH₂ NH⁺

‾OOC H₂C CH₂ COO‾

Анализ образца

Гравиметрический метод

Расчет массы навески анализируемого вещества и ее взвешивание.
Растворение навески.
Создание условие осаждения.
Осаждение (получение осажденной формы).
Отделение осадка фильтрованием.
Промывание осадка.
Получение гравиметрической формы
Взвешивание гравиметрической формы.
Расчет результатов анализа

Гравиметрический метод

CaCO₃ - твердое вещество нерастворимое в воде. Для переведения его в раствор воспользуемся HCl.

СaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Гравиметрический метод

Метод отгоники

Определяемое вещество переводят в летучее состояние, отгоняют и поглощают каким- либо поглотителем, по увеличению массы которого рассчитывают содержание компонента.

Ход анализа:

При определении карбоната кальция в известняке выделяют CО 2 (действием на СаСО 3 кислоты или прокаливанием), пропускают его через газопоглотительную трубку с натронной известью или аскаритом, по увеличению массы трубки определяют массу поглощенного углекислого газа и рассчитывают массу и массовую долю карбоната кальция в анализируемом образце.

CaCO₃ CaO + CO₂

CO₂ + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O

m(CO₂) = m(труб. кон) – m(труб. нач.)

По уравнению реакции

n(CO₂) = n (CaCO₃)

m (CaCO₃) = n (CaCO₃) * M (CaCO₃)

Гравиметрический метод
Сущность метода: СaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Ca 2 ⁺ + C₂O₄ 2 ⁻ + H₂O = CaC₂O₄ * H₂O ↓

Анализируемое соединение (СаСО₃) нерастворимо в воде. Прежде чем приступать к анализу, необходимо навеску его растворить в кислоте:

СaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Для количественного определения Са 2+ его осаждают в виде оксалата кальция СаС 2 0 4 *Н 2 0 (соль щавелевой кислоты Н 2 С 2 0 4). Осаждение ведут раствором (NH₄)₂C 2 О₄, реагирующим с СаС1 2:

Склонность CaC 2 О₄*H 2 0 выпадать в виде мелкокристаллического осадка, способного проходить сквозь фильтр, является свойством, очень усложняющим работу. Поэтому соблюдение основного условия образования достаточно крупнокристаллических осадков - ведение осаждения из слабо пересыщенного раствора- приобретает здесь весьма большое значение. Эта цель достигается при осаждении СаС 2 О₄ не из нейтрального, а из кислого раствора

Щавелевая кислота ионизирует по уравнениям:

Константы ионизации ее равны соответственно:

Ионы С 2 О₄⁻ появляются в результате второй ступени ионизации, которая, как показывает величина соответствующей константы (К₂), идет сравнительно слабо. Из этого следует, что при подкислении раствора большая часть С₂О₄⁻ ионов, введенных в него с (NH 4) 2 C 2 О₄, будет связываться в анионы НС₂О₄⁻ и далее - в свободную Н₂С 2 О 4:

Концентрация их будет вследствие этого уменьшаться, и притом тем сильнее, чем больше введено в раствор Н + . При достаточно сильном подкислении раствора концентрация С 2 О 4 ⁻ понизится настолько, что произведение растворимости СаС 2 0 4 , равное

окажется не достигнутым, и осадок выпадать не будет.

Если, однако, к такому сильнокислому раствору прибавлять по каплям NH 4 OH, то концентрация Н + будет постепенно понижаться, а концентрация С₂О₄⁻ - возрастать.

В конце концов произведение концентраций [Са 2+ ] [С₂О₄⁻] превысит величину произведения растворимости и осадок начнет выпадать. Но так как аммиак прибавляют по каплям, концентрация С₂0 4 ⁻ в растворе повышается очень медленно и постепенно. Вследствие этого осаждение происходит все время из слабо пересыщенного относительно СаС₂0 4 раствора, и кристаллы его могут в достаточной степени укрупниться.

По мере понижения концентрации Н⁺ в растворе осаждение Са 2+ будет становиться все более и более полным.

Практически полным осаждение становится уже при рН = 3,3.

Дальнейшее прибавление NH 4 OH бесцельно. Момент, когда рН раствора становится равным 4, можно уловить, ведя осаждение в присутствии индикатора метилового оранжевого, который приблизительно при этом значении рН меняет свою розовую окраску на желтую.

Осадок СаС₂0 4 довольно хорошо растворим в воде, промывание чистой водой вызвало бы заметную потерю его. Поэтому в промывную жидкость необходимо вводить С₂О₄⁻-ионы, понижающие растворимость осадка.

Удаляя Сl⁻ промыванием, предотвращают потерю при прокаливании осадка вследствие образования летучего СаСl 2 .

В качестве весовой формы при рассматриваемом определении получается обычно окись кальция СаО, образующаяся из СаС₂0 4 -Н 2 0 при 900-1200 °С; реакция протекает по уравнению

Недостатком СаО как весовой формы является ее гигроскопичность и способность поглощать из воздуха СО₂, поэтому при взвешивании необходимо соблюдение ряда предосторожностей. Кроме того, процентное содержание Са в СаО (и, следовательно, фактор пересчета) велико, что также невыгодно.

Вследствие этих недостатков СаО как весовой формы иногда предпочитают превращать СаС₂0 4 *Н 2 0 в СаС0 3 прокаливанием при температуре около 500 °С или в CaS0 4 обработкой раствором H 2 S0 4 с последующим удалением избытка кислоты осторожным выпариванием ее и прокаливанием сухого остатка.

Пеманаганатометрический метод

Особенности метода:

Доступность
Дешевизна
Высокий окислительно - восстановительный потенциал
Вещество нестандартное, требует стандартизации
В соляно-кислых растворах идет побочная реакция, поэтому используют смесь Рейнгарда-Циммермана

Пеманаганатометрический метод

Сущность метода метод количественного определения веществ с применением титранта – раствора перманганата калия KMnO 4 .

1.1. Отбор и подготовку проб для химического анализа и определения содержания влаги известняков флюсовых производят по настоящему нормативному документу.

1.2. Отбор проб известняка производят в процессе погрузки и разгрузки транспортных сосудов, при формировании штабелей, наполнении бункеров и складов или опорожнении штабелей и складов.

1.3. Контроль качества известняков флюсовых производят по результатам химического анализа объединенной пробы, отобранной от партии.

1.4. Отбор и подготовку проб для химического анализа производят от каждой партии известняка.

1.5. Минимальное количество объединенных проб, отбираемых от партии известняка, равно частному от деления массы данной партии на массу известняка, от которой одну объединенную пробу отбирают. Масса известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу - по ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80. Если полученное число окажется дробным, его округляют до большего целого числа.

1.6. Максимально допустимое содержание влаги в известняке и периодичность ее определения устанавливают, согласно ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80, по соглашению изготовителя с потребителем.

1.7. Отбор проб производят равномерно от всей массы партии механизированным или ручным методами.

1.8. Обычные и усредненные доломитизированные известняки классифицируются настоящим документом как однородные по содержанию полезных и балластных компонентов (среднее квадратическое отклонение содержания данных компонентов? ? 1,3 %), a неусредненные доломитизированные известняки - как неоднородные по содержанию окиси магния (? > 1,3 %).

Расчет среднего квадратического отклонения (?) - по ГОСТ 15054-80

где x i - массовая доля компонента в i -й пробе, отобранной от партии известняка (i = 1, 2, ..., n), %;

Средняя арифметическая массовой доли компонента в партии известняка, %.

Периодичность контрольного определения неоднородности флюсовых известняков в партии по содержанию полезных и балластных компонентов - не менее одного раза в год.

1.9. Предел допускаемой погрешности опробования однородных известняков равен максимальному пределу погрешности для методики выполнения химического анализа, указанному в ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80; при опробовании неоднородных известняков - равен удвоенной величине данного показателя.

b - ширина щели пробоотсекающего устройства, м;

V - скорость движения пробоотсекающего устройства, м/с.

2.2 Минимальную массу точечной пробы, отбираемую с поверхности остановленного конвейера (m 2) механизированным методом, вычисляют по формуле

(2)

где h - высота слоя известняка в средней части ленты, м;

2.4. Отбор точечных проб механизированным или ручным методом с конвейера производят через равные промежутки времени (t ) или после прохождения определенной массы известняка (m 3)

где М

Q - производительность потока известняка, т/ч;

n - количество точечных проб, составляющих объединенную пробу.

2.5. Минимальное количество точечных проб, отбираемых механизированным или ручным методами с конвейера, приведено в табл. 2

Таблица 2

Примечание. По соглашению изготовителя и потребителя допускается увеличение массы известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу, т.е. масса объединенной пробы может быть отобрана от партии массой более 1500 т. При этом количество точечных проб для обычного и доломитизированного известняка увеличивается соответственно на 1 и 4 пробы на каждые 600 т сверх 1500 т.

2.6. При ручном методе отбора из железнодорожных вагонов одна точечная проба отбирается:

от обычного известняка - с каждого третьего вагона;

от доломитизированного усредненного и неусредненного известняка - от каждого вагона.

При ручном методе отбора при погрузке известняка в бункер или формировании штабеля отбирается не менее двух точечных проб в смену в точках, предусмотренных схемой контроля качества продукции.

2.7. В случае, когда обычные известняки является неоднородными по содержанию полезных и балластных компонентов (? > 1,3 %), то количество точечных проб, отбираемых с конвейера, удваивается, а также отбирается одна точечная проба с каждого вагона.

2.8. Объединенная проба из бункера или штабеля должна быть не менее 0,003 % от величины опробуемой массы известняка. При однородном вещественном составе допускается сокращение массы объединенной пробы до величины не менее 0,02 %.

2.9. Минимальное количество и масса точечных проб могут быть увеличены, но не могут быть уменьшены.

2.10. Отбор проб ручным методом с конвейера производится на перепаде при движущемся конвейере или же с остановленного.

2.11. Отбор проб ручным методом из железнодорожных вагонов производится на расстоянии не менее 0,5 м от борта вагона определенным порядком, приведенным на схеме.

Схема отбора точечных проб ручным методом из вагонов

Расположение точек отбора точечных проб от обычного известняка, расположенного в вагонах в виде конусов

Расположение точек отбора точечных проб от обычного известняка, расположенного в вагонах ровным слоем

Расположение точек отбора точечных проб от доломитизированного известняка, расположенного в вагонах в виде конусов

Расположение точек отбора точечных проб от доломитизированного известняка, расположенного в вагонах ровным слоем

2.12. При расположении известняка в вагонах в виде конусов, отбор точечных проб производится с поверхности выступающей части конуса. Точки отбора при этом по возможности располагают по образующей конуса, сдвинутой примерно на (40 ± 10)° по отношению к длинной оси вагона на высоте, не превышающей 2/3 высоты.

2.13. При отборе проб известняка во время перегрузок циклично действующими механизмами (ковшами, грейферами и др.), точечные пробы должны отбираться вручную из мест взятия или высыпания известняка без выкапывания лунок, с периодами (Ч ) через установленное число рабочих циклов погрузочного механизма, которое вычисляют по формуле

где Ч - количество циклов погрузочного механизма, после которых производится отбор одной точечной пробы, шт;

М - масса известняка, от которой отбирают одну объединенную пробу, т;

n - количество точечных проб, составляющих одну объединенную пробу, шт;

m ч - масса известняка, перемещаемая за один цикл погрузочного механизма, т.

2.14. Отбор проб из штабелей (к ним относятся известняки на складах и в речных судах) производят при невозможности опробования в процессе перегрузки.

Штабель разбивают на квадраты, в каждый из которых должно быть известняка массой не более, чем указано в ОСТ 14 63-80 и ОСТ 14 64-80.

Отбор точечных проб из штабеля известняка производится путем забора экскаватором на всю высоту черпания. Отобранный известняк откладывается на приготовленную площадку для взятия требуемой массы точечной пробы.

В случае необходимости допускается отбор проб в каждом квадрате штабеля шахматным порядком на уровне 1/3 высоты штабеля без выкапывания лунок.

Допускается отбор проб согласно п. 4.2.4. ГОСТ 15054-80.

2.15. При отборе точечных проб ручным методом осуществляется откалывание от известняка крупностью свыше 100 мм представительных кусочков размером (10 - 30) мм.

2.16. Докучаевскому флюсо-доломитному комбинату допускается отбор и подготовка проб флюсовых известняков по инструкции, утвержденной главным инженером комбината и согласованной с основным потребителем.

2.17. Отбор точечных проб при входном контроле у потребителя допускается производить из вагонов с помощью грейферного пробоотборника. Масса точечной пробы должна быть не менее величин, указанных в табл. 1.

Отбор точечной пробы производится с поверхности усеченного конуса, высота которого должна быть не менее 1/3 высоты полного конуса. Из каждого вагона отбирается не менее одной точечной пробы.

3. АППАРАТУРА

3.1. Механизмы для отбора проб флюсовых известняков должны удовлетворять следующим требованиям:

пробоотбирающее устройство должно полностью, с постоянной скоростью и в равные промежутки времени, пересекать весь поток однородного (по марке, крупности) известняка или его часть при условии, что пробоотборники являются кратными делителями;

емкость пробоотбирающего устройства должна быть достаточна для отбора всей массы точечной пробы за одну отсечку или при неполном заполнении (оптимально на 3/4 объема), а ширина щели между отсекающими краями - не менее трех диаметров максимального куска известняка;

конструкция пробоотборника должка быть доступна для очистки, проверки и регулирования.

3.2. Для ручного отбора проб применяются: совок (приложение 1 ГОСТ 15054-80), молоток, щуп (приложение 2 ГОСТ 15054-80), пробоотсекающую раму.

3.3. При подготовке проб применяют отечественное и импортное оборудование:

дробилки, мельницы и истиратели, соответствующие размерам частиц и механической прочности известняка;

набор сит с размерами отверстия сеток, соответствующими крупности дробления и измельчения;

делители механические и ручные;

шкаф сушильный, обеспечивающий температуру сушки не менее (105 ± 5) °С;

весы, обеспечивающие случайную погрешность измерения не более ±0,5 % от массы взвешиваемого груза.

3.4. Перед началом отбора проб все механизмы и пробоотборные устройства должны быть подготовлены, очищены и отрегулированы.

4. ПОДГОТОВКА ПРОБ

4.1. Объединенная проба, составленная из соответствующего числа точечных проб, нумеруется в соответствии с принятой у изготовителя системой учета и доставляется в помещение для подготовки проб, где ее подвергают немедленной обработке.

4.2. Для определения содержания влаги из объединенной пробы отбирает часть массой не менее 0,3 кг, додробленной до крупности, не превышающей (10 - 20) мм, помещают в плотно закрытый сосуд и затем направляют в лабораторию или ОТК. Время хранения данной пробы - не более 8 часов.

4.3. Остаток объединенной пробы (после отбора от нее части для определения содержания влаги) подготавливают для химического анализа.

Первичное дробление пробы осуществляется до крупности (0 - 10) мм, затем - усреднение и сокращение до получения кассы не менее 0,2 кг.

При сокращении пробы ручным способом следует применять следующие методы: конусование и квартование, сокращение и квадратование.

После сокращения проба массой не менее 0,2 кг измельчается до конечной крупности для химического анализа, составляющей не более 0,2 мм. Затем измельченная проба просеивается через сито с отверстиями, соответствующими конечной крупности, принятой на данном флюсодобывающем предприятии, но не превышающими 0,2 мм.

Металлические частицы, загрязняющие пробу, удаляются магнитом.

Из данной массы готовят две пробы, одну направляют в лабораторию, вторую хранят не менее 1 месяца на случай арбитражного анализа.

4.4. Если при дроблении, измельчении и сокращении проба залипает, то, после выделения из нее пробы для определения содержания влаги, ее необходимо высушить при температуре не выше (105 - 110) °С или (150 ± 5) °C до постоянной массы.

4.5. Детальная схема подготовки проб для химического анализа и определения содержания влаги приводится в соответствующей инструкции изготовителя флюсовых известняков, утвержденной в установленном порядке.

5. УПАКОВКА И ХРАНЕНИЕ ПРОБ

5.1. Каждую пробу для химического анализа, помещенную в пакет или банку, регистрируют в специальном журнале. На этикетке пакета или банки должны быть указаны: наименование материала и номер пробы, место и время отбора и подготовка пробы, фамилии пробоотборщиков и пробораздельщиков.

5.2. Журнал регистрации проб для химического анализа должен содержать следующие данные:

наименование известняка и номер пробы;

номер партии, от которой отобрали пробу; место и время отбора и подготовки пробы;

фамилии пробоотборщиков и пробораздельщиков;

номер настоящих методических указаний.

Согласовано
Главное управление металлургического производства министерства металлургии СССР
Заместитель начальника		А.А. Павлов
Письмо от 06.10.89 № 01-4-90
Главное производственно-технологическое управление ферросплавного производства Министерства металлургии СССР
Главный инженер		В.А. Матвиенко
Письмо от 04.10.89 № 05-65/7
Концерн «Рудпром» Министерства металлургии СССР

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА с. ОКТЯБРЬСКОЕ

СТЕРЛИТАМАКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Секция: Мир химии

Номинация: Мир вокруг нас

Выполнила: Зайдуллина Алсу, обучающаяся 7 класса МОБУ СОШ с. Октябрьское

Научный руководитель: Исхакова Р.У., учитель химии МОБУ СОШ с. Октябрьское

2015

Введение

изучить литературу по данной проблеме;

изучить физические свойства известняка;

изучить химические свойства известняка;

самостоятельно получить известняк;

сделать выводы.

ИЗУЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРЫ. Что такое известняк?

Известняк -осадочная горная порода органического происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция( CaCO 3 ) 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 - массивно-слоистые и тонко-слоистые.

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе - перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк - массивный и плотный, слабопористый; травертиновый - кавернозный и сильнопористый.

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. Пишущий) мел.

Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью мной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве:

В металлургии известняк служит флюсом.

В производстве извести и цемента известняк - главный компонент.

Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.

Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк же с древнейших времён использовали в качестве строительного материала; причем сначала довольно «простодушно»: находили пещеру и обживали её, в соответствии с имевшимися запросами.

2.ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

(Приложение 2).

У каждого минерала есть свои, присущие лишь ему признаки, я рассмотрела следующие признаки:

Блеск

матовый

Твердость

средняя

Цвет

бело-серый

Плотность

2000-2800кг / м 3

Электропроводность

10~5 до10~~4

Теплопроводность

0.470 м*K

Растворимость. (Приложение 3)

Растворимость в воде

Известняк не растворяется в воде

Растворимость в ацетоне (Органический растворитель)

Известняк не растворяется в ацетоне

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

(Приложение 4)

Опыт №1. Взаимодействие известняка с кислотами (соляная, уксусная, азотная).

Химикаты и оборудование:

Сильные кислоты: HCI (соляная), HNO 3 (азотная).

Слабая CH 3 COOH (уксусная).

Штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Реагент

Наблюдения

Вывод

HCI (соляная),

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с соляной кислотой

HNO 3 (азотная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция бурная

Хорошо взаимодействует с азотной кислотой. Лучше с соляной.

CH 3 COOH (уксусная)

На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

Реакция медленная, но при нагревании скорость реакции увеличилась.

Плохо взаимодействует с уксусной кислотой. Т.к. кислота слабая.

CaCO 3 +2HCl=CO 2  +H 2 O +CaCI 2

CaCO 3 +2CH 3 COOH= (CH 3 COO) 2 Ca+ H 2 O+ CO 2 

CaCO 3 + 2HNO 3 =Ca(NO 3 ) 2 + CO 2  +H 2 O

Вывод: Известняк взаимодействует с кислотами с выделением углекислого газа и воды. С сильными кислотами реакция была бурной, а со слабой кислотой реакция началась только после нагревания.

Опыт №2. Взаимодействие со щелочами (растворимые в воде основания).

(Приложение 4)

Химикаты и оборудование:

Гидроксид натрия – NaOH, штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Описание опыта : В пробирку внесли некоторое количество известняка и прилили гидроксид натрия. Реакции не было, через 15 минут добавила еще реагента и нагрела. Реакция не наблюдалась.

Вывод: Известняк не реагирует со щелочами.

Опыт №3. Разложение известняка.

(Приложение №5).

Химикаты и оборудование: известняк, штатив, газоотводная трубка, колба, лучина, спиртовка.

Описание опыта : Известняк поместили в пробирку и закрыли газоотводной трубкой, конец которой опустили в колбу. Зажгли спиртовку и начали нагревать. Наличие углекислого газа определили с помощью горящей лучины.

Наблюдения: Известняк разлагается. Цвет стал белым. На стенках пробирки появились капельки воды и выделился углекислый газ.

CaCO 3 CaO+ CO 2

Вывод: При нагревании известняк разлагается с образованием оксида кальция и воды.

Опыт №4. Получение известняка в домашних условиях.

Для выполнения опыта понадобится:

пластмассовое ведерко

пластиковые стаканчики

сухая штукатурка

гипсовая смесь

Время для проведения эксперимента: 15 минут для подготовки к опыту и 5 дней для получения известняка.

Для того, чтобы получить известняк:

Примечание:

Ракушки могут быть любого размера, но воспользуйтесь более мелкими ракушками для наилучшего качества известняка.

Наблюдение: Похож ли получившийся известняк на природный?

Результат:

Известняк является одним из видов осадочных пород. Когда микроскопические морские животные умирают, они падают на дно океана, где их собирают ракушки. Так ракушки собирают эти частицы в течение долгого времени, и формируется известняк .

Настоящий руководящий нормативный документ устанавливает методы для определения химического состава известняков флюсовых.

Методы, приведенные в настоящем документе, применяются у производителя при отгрузке и у потребителя при поступлении продукции.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Все реактивы должны иметь квалификацию не ниже ч.д.а. Дистиллированная вода для приготовления раствора реактивов и проведения анализа - по ГОСТ 6709-72 и деионированная.

1.2. Определение массовой доли элементов проводят в двух параллельных навесках, взвешенных со случайной погрешностью 0,0002 г.

1.3. Значение суммарной погрешности среднего результата анализа контролируется не реже одного раза в смену путем проведения одновременно с анализом пробы и в тех же условиях анализа стандартного образца. Для контроля выбирают стандартный образец с химическим составом, соответствующим требованиям данного документа на методику определения массовой доли элементов. Средний результат анализа стандартного образца не должен отличаться от значения массовой доли определяемого элемента более, чем на половину величины допускаемого расхождения для соответствующего интервала массовой доли элемента. В противном случае определение массовой доли элемента анализируемой пробы в стандартном образце повторяют. Результаты повторного анализа считают окончательными.

1.4. За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений при условии, что расхождение между результатами параллельных измерений не должно превышать допускаемые при доверительной вероятности 0,95 расхождения, приведенные в табл. .

Таблица 1

Массовая доля элемента, %

Допускаемые расхождения, абс. %

Окись кальция

от 40,0 до 50,0

св. 50,0 « 60,0

Окись магния

св. 2,0 « 5,0

Нерастворимый остаток

св. 0,5 « 1,0

от 0,005 до 0,01

св. 0,01 « 0,02

от 0,015 « 0,03

св. 0,03 « 0,05

Раствор с объемной долей соляной кислоты 0,5; 0,06 - по ГОСТ 3118-77 .

Лодочки фарфоровые прямоугольные - по ГОСТ 9147-80 К, тигли фарфоровые низкие - по ГОСТ 9147-80 Е.

Фильтры обеззоленные «белая лента», фильтровальная бумага с известным содержанием золы или фильтры средней плотности.

2.2.3. Алгоритм операций по подготовке растворов к анализу

Раствор с объемной долей соляной кислоты 0,5 готовят следующим образом: одну объемную часть раствора соляной кислоты с массовой концентрацией 1,19 г/см3 смешивают с таким же объемом воды и тщательно взбалтывают.

Раствор с объемной долой соляной кислоты 0,05 готовят следующим образом: пять объемных частей раствора соляной кислоты с массовой концентрацией 1,19 г/см3 смешивают с 95 такими же объемами воды и перемешивают.

2.2.4. Алгоритм выполнения измерений

Навеску воздушно-сухой пробы весом 1 г помещает в коническую колбу емкостью 100 см3, предварительно смоченную водой. Приливают осторожно 15 см3 раствора с объемной долой соляной кислоты 0,5, нагревают до кипения и кипятят в течение 3 мин.

Осадок промывают фильтрованием через беззольный фильтр «белая лента» или фильтровальную бумагу. Промывают стенки колбы два раза горячим раствором с объемной долей соляной кислоты 0,06, протирают кусочком фильтра и отмывают осадок пять раз горячей водой.

Фильтр с нерастворимым остатком помещают во взвешенную фарфоровую лодочку или тигель, озоляют и прокалывают при температуре 900 °С в течении 20 мин. Остывший осадок взвешивают.

2.2.5. Обработка результатов анализа

Массовую долю нерастворимого остатка (Х) в процентах вычисляют по формуле

где м - найденная масса нерастворимого остатка, г;

М1 - масса осадка контрольного опыта, г;

М - навеска пробы, г.

2.3. Определение массовой доли окиси кальция

2.3.1. Метод измерений

Метод основан на определении окиси кальция комплексно-метрическим титрованием с индикатором кислотным хром-темносиним при рН 12. Влияние трехвалентных железа и алюминия устраняют маскирующей смесью или триэтиламином, связывая их во фторидный комплекс. Допускается использовать индикаторы флуорексон и мурексид.

2.3.2. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

ГОСТ 1770-74 Е.

ГОСТ 25336-82 Е.

гост 3760-79 .

Раствор с объемной долей соляной кислоты 0,33 - по ГОСТ 3118-77 .

Раствор гидрата окиси калия с массовой концентрацией 20 г/см3.

Соль двунатриевая этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), молярная концентрация эквивалента трилона Б равна 0,025 моль/дм3 - по ГОСТ 10652-73 .

Цинк гранулированный.

Триэтаноламин - по ТУ 6-09-2448-86.

Бумага конго.

Допускается применение импортных реактивов и посуды.

2.3.3. Алгоритм операций по подготовке растворов к анализу

Раствор молярной концентрации эквивалента соли цинка, равный точно 0,05 моль/дм3, готовят следующим образом: 1,6345 г цинка металлического взвешивают со случайной погрешностью ± 0,0002 г помещают в фарфоровую чашку и растворяют при нагревании на водяной бане в смеси 100 см3 воды и 15 см3 азотной кислоты, накрыв чашку стеклом. Затем тщательно смывают стекло водой, собирают ее в ту же чашку и упаривают раствор до 3 - 4 см3. Остаток из чашки количественно переносят, смывая стенки чашки водой, в мерную колбу вместимостью 1 дм3 и доводят объем до раствора до метки водой. Раствор годен в течение месяца.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,025 моль/дм3 готовят следующим образом: 9,31 г трилона Б растворяют в воде и доводят объем водой до 1 дм3. Раствор сохраняют в полиэтиленовых или стеклянных, парафинированных изнутри, сосудах.

Буферный раствор рН 9,5 ... 10 готовят следующим образом: 70 г аммония хлористого растворяют в 1000 см3 аммиака водного, раствор 1:1.

Маскирующую смесь готовят следующим образом: 15 г фтористого натрия растворяют при нагревании в 1 дм3 воды и добавляют 20 см3 триэтаноламина.

Индикаторы готовят следующим образом: 0,250 г индикатора растирают в ступке с 25 г натрия хлористого или 1 г индикатора растворяют в 10 см3 буферного раствора рН 9,5 ... 10 и доводят объем дистиллированной водой до 100 см3.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,5 моль/дм3, определяют по раствору соли цинка следующим образом: к 25 см3 соли цинка с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм3 прибавляют 5 см3 буферного раствора, около 0,1 г индикатора эриохрома черного Т и 70 см3 воды. Раствор перемешивают и титруют раствором трилона Б до перехода фиолетово-красной окраски в синюю.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,05 моль/дм3, вычисляют по формуле

где У - объем трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,005 моль/дм3, израсходованный на титрование, см3.

Массовую концентрацию трилона Б (Т) по окиси кальция в г/см3 вычисляют по формуле

где N - молярная концентрация эквивалента;

28,04 - грамм-эквивалент окиси кальция.

Кроме указанного способа допускается установка массовой концентрации трилона Б по стандартному образцу.

2.3.4. Алгоритм выполнения измерений

Навеску воздушно-сухой пробы 0,5 г растворяют в 30 см3 раствора в объемной долей соляной кислоты 0,33 в конической колбе вместимостью 250 см3 при нагревании и кипятят в течение 3 мин. Раствор переводят в мерную колбу емкостью 250 см3, добавляют объем водой до метки, тщательно перемешивают.

Для определения массовой доли окиси кальция отбирают 50 см3 приготовленного раствора в коническую колбу вместимостью 500 см3, разбавляют водой до 200 см3, вводят 5 см3 маскирующей смеси или 5 ... 7 капель триэтаноламина, добавляют (15 ... 20) см3 раствора трилона Б, нейтрализуют раствором гидрата окиси калия с массовой концентрацией 20 г/см3 по индикаторной бумаге конго, дают на избыток около 10 см3 щелочи (рН 12 - 13); 0,10 - 0,15 г или 4 - 6 капель индикатора кислотного хром темно-синего и продолжают добавлять трилон Б до перехода окраски из малиновой в фиолетовую. Титрование допускается производить не только, но и разного рода титраторами в соответствующей посуде.

2.3.5. Обработка результатов

Массовую долю окиси кальция (Х) в процентах получают по формуле

где У - объем трилона Б, израсходованный на титрование, см3;

Т - массовая концентрация трилона Б по окиси кальция, г/см3;

М - навеска пробы, содержащаяся в аликвотной части раствора, г.

2.4. Определение массовой доли окиси магния

2.4.1. Метод измерений

Метод основан на тетраметрическом определении ионов магния после осаждения кальция в виде оксалата.

2.4.2. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Весы аналитические с разновесами.

Стаканы и колбы стеклянные лабораторные - по ГОСТ 25336-82 Е.

Посуда мерная лабораторная стеклянная.

Цилиндры, мензурки, колбы - по ГОСТ 1770-74 Е.

Приборы мерные лабораторные стеклянные.

Пипетки, бюретки - по ГОСТ 20292-74Е.

Раствор с объемной долей соляной кислоты 0,5 - по ГОСТ 3118-77 .

Магний сернокислый - по ТУ 6-09-2540-87.

Раствор щавелекислого аммония с массовой долей 4 % - по ГОСТ 5712-78 .

Раствор аммиака с массовой концентрацией 25 г/см3 - по ГОСТ 3760-79 .

Индикатор метиловый оранжевый - по ТУ 6-09-5171-84.

Индикатор эриохром черный Т - по ТУ 6-09-1760-72.

Индикатор кислотный хром темно-синий - по ТУ 6-09-3870-84.

Фильтры обеззоленные «белая лента» или фильтровальная бумага с известным содержанием золы.

Допускается применение импортных реактивов и посуды.

2.4.3. Алгоритм операций по подготовке растворов к анализу

Аммиачный буферный раствор с рН 9,5 готовят следующим образом: 70 г аммония хлористого растворяют в 1000 см3 аммиака водного, раствор 1:1.

Молярную концентрацию эквивалента сернокислого магния, равную точно 0,1 моль/дм3, готовят следующим образом: содержимое одной ампулы фиксанала сернокислого магния количественно переносят в мерную колбу емкостью 1 дм3 и доводят водой до метки.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,025 моль/дм3, готовят следующим образом: 9,31 г трилона Б растворяют в воде и доводят до 1 дм3.

Индикаторы готовят следующим образом: 0,250 г индикатора растирают в ступке с 25 г натрия хлористого или 1 г индикатора растворяют в 10 см3 буферного раствора рН 9,5 - 10 и доводят объем дистиллированной водой до 100 см3.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,5 моль/дм3, определяют по раствору соли цинка следующим образом: к 25 см3 соли цинка с молярной концентрацией эквивалента 0,006 моль/дм3 прибавляют 5 см3 буферного раствора, около 0,1 г индикатора эриохрома черного Т и 70 см3 воды. Раствор перемешивают и титрируют раствором трилона Б до перехода фиолетово-красной окраски в синюю.

Молярную концентрацию эквивалента трилона Б, равную 0,05 моль/дм3, вычисляют по формуле

где У - объем трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,005 моль/дм3, израсходованный на титрирование, см3.

Массовую концентрацию трилона Б (Т) по окиси магния в г/см3 вычисляют по формуле

где N - молярная концентрация эквивалента;

20,16 - грамм-эквивалент окиси магния.

Допускается также установка массовой концентрации трилона Б по стандартному образцу и синтетическим смолы стандартных образцов.

2.4.4. Алгоритм выполнения измерений

Навеску воздушно-сухой пробы 0,5 г растворяют в 20 см3 раствора с объемной долей соляной кислоты 0,5 в конической колбе вместимостью 250 см3 при нагревании и кипятят в течение 3 мин. К раствору приливают 50 см3 горячей воды, 20 см3 раствора щавелевокислого аммония с массовой концентрацией 4 г/см3, дают закипеть, вводят 1 - 2 капли индикатора метилоранжа и нейтрализуют раствором аммиака с массовой долей 0,5. Осадок отфильтровывает через фильтр средней плотности, стенки колбы и фильтр с осадком промывают холодной водой. Фильтрат и промывание воды собирают в мерную колбу вместимостью 250 см3, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. В коническую колбу емкостью 250 см3 отбирают 50 см3 фильтрата, приливаю 50 см3 воды, 5 см3 аммиачного буферного раствора, 0,1 - 0,2 г индикаторной смеси кислотного хром темно-синего или 4 - 5 капель раствора индикатора и титрируют раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую.

2.4.6. Обработка результатов

Кассовую долю окиси магния (X) в процентах вычисляют по формуле

где У - объем трилона Б, израсходованный на титрование, см3;

Т - массовая концентрации трилона Б по окиси магния, г/см3;

М - навеска пробы, содержащаяся в аликвотной части раствора, г.

2.5. Определение массовой доли серы - по ГОСТ 23581.20-81 или методикам флюсодобывающих предприятий, утвержденным ИСО ЦНИИЧМ.

2.6. Определение массовой доли фосфора

2.6.1. Метод измерений

Метод основан на образовании фосфороанадиевого молибденового комплексного соединения в присутствии кислоты и фотометрировании окрашенного раствора.

2.6.2. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Весы аналитические с разновесами

Стаканы и колбы стеклянные лабораторные - по ГОСТ 25366-82 Е.

Посуда мерная лабораторная стеклянная.

Цилиндры, мензурки, колбы - по ГОСТ 1770-74 E.

Приборы мерные лабораторные стеклянные.

Пипетки, бюретки - по ГОСТ 20292-74Е.

Раствор с объемной долей азотной кислоты 0,33 - по ГОСТ 4461-77 .

Калий фосфорнокислый однозамещенный - по ГОСТ 4198-75 .

Аммоний молибденовокислый - по ГОСТ 3765-78 .

Аммоний ванадиевокислый - по ГОСТ 9336-75 .

Допускается применение импортных реактивов и посуды.

2.6.3. Алгоритм операций по подготовке растворов к анализу

Раствор ванадиевомолибденовогокислого аммония готовят следующим образом: 10 г молибденовокислого аммония растворяют в 100 см3 горячей воды, затем приливают 2 см3 азотной кислоты и фильтруют в случае образования осадка.

Отдельно растворяют 0,3 г ванадиевокислого аммония в 50 см3 воды при 50 - 60 °С, охлаждают и приливают 50 см3 раствора с объемной долей азотной кислоты 0,33. Приготовленный раствор молибденовокислого аммония вливают при перемешивании в раствор ванадиевокислого аммония, затем приливают 16 см3 азотной кислоты и перемешивают. Раствор хранят в закрытой склянке в темном месте.

Стандартный раствор фосфора готовят следующим образом: 0,1917 г дважды перекристаллизованного однозамещенного фосфорнокислого калия растворяют в небольшом количестве воды в мерной колбе вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают. 1 см3 стандартного раствора соответствует 0,1 мг пятиокиси фосфора.

Раствор контрольного опыта готовят следующим образом: в мерную колбу емкостью 100 см3 помещают 15 см3 нагретой до 60 - 80 °С азотной кислоты, затем приливают 10 см3 раствора ванадиевомолибденовокислого аммония, доливают до метки водой и перемешивают.

2.6.4. Алгоритм выполнения измерений

Навеску воздушно-сухой пробы 1,0 г смачивают водой и помещают в стакан емкостью 100 см3, приливают 5 см3 царской водки и выпаривают досуха. Остаток смачивают 3 см3 соляной кислоты и выпаривают досуха. Приливают 5 см3 азотной кислоты и выпаривают до консистенции сиропа, при которой жидкость бывает подернута пленкой. Объем раствора должен быть не более 1 - 1,5 см3. Если в конце выпаривания продолжают выделяться бурые окислы азота, что указывает на присутствие органических соединений, то повторно приливают 5 см3 азотной кислоты и снова выпаривают до консистенции сиропа.

К выпаренному раствору приливают 15 см3 нагретого до 60 - 80 °С раствора с объемной долей азотной кислоты 0,33, нагревают в течение нескольких минут, фильтруют через фильтр «белая лента» или фильтр средней плотности в мерную колбу емкостью 100 см3. Осадок на фильтре промывают 2 - 3 раза холодной водой. К реактиву в колбе приливают 10 см3 раствора ванадиевомолибденовокислого аммония, доводят до метки водой и перемешивают.

Оптическую плотность раствора замеряют на фотохроматографе при 413 нм, применяя светофильтр № 3 с областью пропускания 400 - 500 нм и кювету с толщиной колориметрируемого слоя 50 нм относительно раствора, не содержащего стандартного раствора фосфора.

Для построения градуировочного графика в ряд мерных колб вместимостью 100 см3 отбирают 0, 1, 2, 3, 4 и 5 см3 стандартного раствора фосфора, что соответствует 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 мг окиси фосфора. В каждую колбу приливают по 5 см3 азотной кислоты и по 8 см3 ванадиевомолибденовокислого аммония, доливают водой до метки и перемешивают. Через 3 - 4 мин. измеряют оптическую плотность раствора.

В качестве раствора сравнения применяют раствор контрольного опыта, приготовленный одновременно с анализируемым раствором.

По величине оптической плотности анализируемого раствора устанавливают массовую долю пятиокиси фосфора по градуировочному графику.

2.6.5. Обработка результатов

Массовую долю фосфора в пересчете на пятиокись (Х) в процентах вычисляют по формуле

где М1 - масса пятиокиси фосфора, найденная по градуировочному графику, мг;

М - масса пробы, г;

У1 - объем аликвотной части анализируемого раствора, см3;

У - объем всего анализируемого раствора, см3.

Массовую долю фосфора (Х1) определяют по формуле

где 2,29 - коэффициент пересчета пятиокиси фосфора на фосфор.

2.7. Допускается проведение химического анализа известняков флюсовых по другим методам и методикам, аттестованным ИСО ЦНИИЧМ, гарантирующим не меньшую точность, чем настоящий РД.

При разногласии в оценке качества флюсового известняка анализ проводят по РД 14-16-3-90 .

2.8. Определение соответствия известняка марки КДУ-1 техническим требованиям НТД к стабильности содержания окиси магния (MgO).

2.8.1. Данное определение производят статистическим методом по каждой партии известняка на основе результатов химического анализа.

2.8.2. Основными статистическими характеристиками массовой доли окиси магния в партии известняка являются:

xi - массовая доля окиси магния в i -ой пробе, отобранной из партии известняка (i = 1, 2, ..., n ), %;

Средняя арифметическая массовая доля окиси магния в партии известняка, %

σ - среднее квадратическое отклонение проб от среднего значения в партии известняка, %

2.8.3. Партия известняка соответствует техническим требованиям НТД к массовой доли окиси магния в том случае, когда все пробы (X1, X2, ..., Хn) укладываются в нормативный интервал 7 - 12 %, а фактическое среднее квадратическое отклонение (σф) не превышает максимально допустимое среднее квадратическое отклонение (σм), приведенное в табл. .

2.8.4. Если фактическое среднее квадратическое отклонение (σф) более максимально допустимого отклонения (σм), то известняк данной партии является неусредненным доломитизированным известняком.

2.8.5. Снижение диапазона колебания массовой доли окиси магния в партии известняка определяется в случае, когда фактическое среднее квадратическое отклонение (σф) менее нормативного среднего квадратического отклонения, равного ± 0,5 % (σм = 0,5 %).

Принимая, что результаты гарантируются с вероятностью 0,95, снижение диапазона колебания массовой доли окиси магния в партии известняка (D) против расчетной нормы (± 1,0 %) равно

Таблица 2

		Количество проб, отобранных их партии известняка (n)	Максимально допустимое отклонение (σм), %

Горный филиал Всесоюзного института огнеупоров (ГФ ВИО)
Директор	Ю.И. Бережной
Заведующий лабораторией	И.В. Андрющенко
Руководитель темы, научный сотрудник	Т.А. Бут
Донниичермет
Заведующий лабораторией	А.И. Рябенко
Согласовано
Концерн «Металлургпром» Министерства металлургии СССР
Заместитель председателя		В.Т. Полуектов
Письмо от 12.03.90 № 01-4-90
Концерн «Рудпром» Министерства металлургии СССР
Заместитель главного инженера		В.Г. Евсин
Письмо от 12.03.90 № 06-3/31
Отдел ферропластовой промышленности Министерства металлургии СССР
Заместитель начальника		В.А. Матвиенко
Письмо от 12.03.90 № 04-65/7
Горный отдел Министерства металлургии СССР
Заместитель начальника		В.И. Колесников
Письмо от 12.03.90 № 41-31-06

ПЕРЕЧЕНЬ
документов, на которые имеются ссылки в тексте РД 14-16-3-90

Руды железные, концентраты, англомераты и окатыши. Методы определения серы

ТУ 6-09-3870-84

Хромовый темно-синий индикатор (кислотный хром темно-синий), индикатор; 2-(5-хлор-2-оксифенил)-АЭО-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислоты динатриевая соль) чистый для анализа

ТУ 6-09-2448-86

НИТИЛотриэтанол

ТУ 6-09-2540-87

Стандарт-титры (фиксаналы, нормадозы)

ТУ 6-09-5171-84

Метиловый оранжевый индикатор (парадиметиламиноазобензолсульфокислый натрий) чистый для анализа

Цель работы: определить активность извести, скорость и температуру гашения.

Основные понятия

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый путём обжига кальциево-магниевых горных пород до возможно более полного выделения углекислоты. Известь применяют в смеси с различными добавками для получения различных вяжущих: известково-кварцевых, известково-шлаковых, известково-глинистых и др. Из неё изготавливают силикатный кирпич, силикатные блоки, армированные крупноразмерные силикатные детали и различные другие строительные изделия.

Основным процессом при производстве воздушной извести является обжиг, при котором известняк декарбонизируется и превращается и превращается в известь по следующей реакции:

CaCO 3 + 178,58 кДж → CaO + CO 2

В лабораторных условиях диссоциация углекислого кальция протекает примерно при 900 °С, в производстве температура обжига составляет 1000-1200 °С.

Негашёная известь бывает комовой и молотой. Её получают в виде кусков светло-жёлтого или серого цвета. Она интенсивно присоединяет влагу и поэтому хранить её рекомендуется в герметично упакованном состоянии. Если в сырье содержится более 6% глинистых примесей, то продукт обжига проявляет гидравлические свойства и называется гидравлической известью.

Качество получаемой извести оценивают по активности, которая показывает общее содержание свободных оксидов кальция и магния, находящихся в активном состоянии. Кроме них в извести могут находиться оксиды MgO и CaO в неактивном состоянии; это неразложившийся карбонат и крупнокристаллические включения (пережог).

В зависимости от содержания активных CaO и MgO известь выпускается трёх сортов (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Классификация извести по сортности

Воздушная известь может применяться в гашёном виде.

Гашёная известь бывает в виде пушонки, теста или молока. Содержание влаги в пушонке не превышает 5%, в тесте менее 45%. Процесс гашения протекает по следующей схеме:

CaO + H 2 O ↔ Ca (OH ) 2 +65,1 кДж

и сопровождается выделением тепла, что вызывает подъём температуры, способный воспламенить дерево. Гидратация оксида кальция – реакция обратимая, её направление зависит от температуры и давления водяных паров в окружающей среде. Упругость диссоциации Ca(OH) 2 на CaO и H 2 O достигает атмосферного давления при 547 °С, при более высокой температуре гидроксид кальция может частично разлагаться. Чтобы процесс шёл в нужном направлении, необходимо стремиться к повышению упругости водяных паров над Ca(OH) 2 и не допускать слишком высокой температуры. Вместе с тем следует избегать и переохлаждения гасящейся извести, так как это сильно замедляет гашение. Более половины её зёрен имеют размер, не превышающий 0,01 мм. Парообразование защищает материал от чрезмерного повышение температуры.

Объём пушонки при гашении извести в 2-3 раза превышает объём исходной негашёной извести за счёт увеличения объёма пустот (пор) между отдельными зёрнами образующегося материала. Плотность негашёной извести в среднем равна 3200, а гашёной – 2200 кг/м 3 .

Для гашения извести в пушонку теоретически необходимо добавлять 32,13 % воды по массе. Практически в зависимости от состава извести, степени её обжига и способа гашения, берут примерно в два, а иногда в три раза больше воды, так как под действием тепла, выделяющегося при гашении, происходит парообразование, и часть воды удаляется.

В зависимости от температуры, развиваемой при гашении, различают высокоэкзотермичную (t гаш. >50 °C) и низкоэкзотермичную (t гаш. <50 °C) известь, а по скорости гашения: быстрогасящуюся (не более 8 мин.), среднегасящуюся (8-25 мин.) и медленногасящуюся (более 25 мин.) известь.

Для ускорения процесса гашения извести используются добавки CaCl 2 , NaCl, NaOH, которые взаимодействуют с оксидом кальция с образованием более растворимых соединений в сравнении с Ca(OH) 2 а для замедления – добавки ПАВ, солей серной, фосфорной, щавелевой, угольной кислот.