Месторождение мела. Экспериментальное определение физико-химических свойств мела

Знакомый всем с детства белый кусковой мел подарен нам древними морями мелового периода. Его состав зависит от глубины формирования пласта - мелководной или глубоководной. Несмотря на полное снижение прочности при большом увлажнении, относят к жестким полускальным породам.

Применение его настолько широко, что сложно назвать отрасль, где он не задействован в качестве сырья или вспомогательного материала.

Из чего состоит

В состав мела входят раковины моллюсков, ил, силикаты, различные подмеси, которые влияют на цвет и качество. Иногда встречаются неповрежденные древние окаменелости.

С позиции химии, мел составляют две части:

1. Карбонатная основа включает около 99% карбонаты кальция и 1-2% карбоната магния, которые растворяются в уксусной и соляной кислотах.
2. Некарбонатные подмеси - окислы металлов, глина, кварцевый песок и другие, не растворимые в кислотах.

Как добывают

Добыча ведется открытым способом в карьерах. Месторождения отличаются мощностью пластов и показателями содержания карбоната кальция (углекислый кальций) CaCO3 и различных примесей. Именно процентное содержание определяет экономическую целесообразность глубокого обогащения и его дальнейшее применение. Если примесей много (иногда - более 10%), мел используют в сельском хозяйстве для нейтрализации кислотности почв или производства извести. Хотя, для месторождений Западных стран, где содержание CaCO3 составляет 50-70%, является нормой.

Залегает порода достаточно близко к поверхности, толщина пластов в различных месторождениях составляет от 16 до 90 м, но физико-механические и химические свойства мела на различных горизонтах одного и того же месторождения могут значительно отличаться.

Упрощенно процесс производства выглядит следующим образом: из карьера породу доставляют на комбинат для сушки в специальных установках при температуре до 400°C, для измельчения кусков используют дробилки и мельницы. Молотый мел проходит дезинтегратор для тонкого помола и сепаратор. В результате получается сепарированный мел.

К продукту требования выдвигаются как по чистоте содержания в составе карбоната, так и по тонкости помола. Только современное оборудование комбинатов по выпуску меловой продукции может обеспечить требуемые качества.

Свойства мела

Физические

При увлажнении мел теряет свою прочность на сжатие: при влажности более 30% приобретает пластические свойства. По этой причине на упаковках должно быть обозначено: «Боится сырости».

Растворимость - свойство вещества растворяться в жидкости не образуя взвеси, как сахар или соль. В воде мел не растворяется, а образует суспензию и в дальнейшем выпадает в осадок.

Плотность молотого мела составляет 2,6 г/см3, объемная масса - 950-1200 кг/м3.

Мел совсем не морозоустойчив, процесс замораживания и оттаивания в состоянии насыщенном водой для него не применим.

Химические

Если присутствует избыток кислорода, то карбонат CaCO3 вступает в реакцию, образуя гидрокарбонат Ca(HCO3), который придает воде жесткость.

При прокаливании CaCO3 в диапазоне температур от 900 до 1200°C он разлагается на углекислый газ и воздушную известь CaO - вот чем мел отличается от извести. Негашеная известь - это продукт, полученный путем обжига мела, ракушечника или известняка.

Вопрос из школьной программы: как отличить мел от гашеной извести, если оба вещества уже находятся в виде суспензий для окраски? Вспоминаем: мел реагирует с уксусом, выделяя углекислый газ - в какой емкости пойдет характерная реакция, там он и будет.

Где используется мел

Применение мела в какой либо области промышленности обусловлено его категорий, которая зависит от процентного содержания карбонатов.

• 1 - чистый мел (ММО, МКБ-1, ММ-1, ММС-1, ММС2, ММСП, ММСГ-2);
• 2 - слабоглинистый (МК-2, ММ-2),
• 3 - сильноглинистый (МК-З, ММ-З),
• 4 - мергелеподобный (ММИП-1, ММИП-2, ММЖП, ММПК).

Согласно стандартам, буквенное обозначение марок и применение по отраслям следующее:

• МК - комковый,
• ММ - молотый,
• ИН - для известковых почв,
• ЖП - для подкормки сельскохозяйственных животных и поит,
• ПК - производство комбикормов,
• С - сепарированный,
• СГ - сепарированный гидрофобизированный,
• О - обогащенный.

По этой маркировке на упаковке или в каталоге можно определить назначение и качество материала.

Насколько серьезные требования предъявляются к отдельным маркам, как к сырью, можно увидеть по следующим примечаниям ГОСТа:

• для применения в лакокрасочной и полимерной промышленности дополнительно устанавливаются показатели коэффициента отражения;
• для использования в кабельной промышленности ограничивается доля свободной щелочи.

Где применяется в строительстве

Мел строительный продается как в чистом виде, так и в сухих смесях. Для строительства предназначен комковый марок МК-1, МК-2, МК-3.

• Самая дешевая «марающаяся» водная краска - мел для побелки, колер которому добавляли синькой для белья. С появлением клея ПВА его стали добавлять для фиксации мела в окрасочном слое - так появился прообраз водоэмульсионной краски.
• Клеевую шпаклевку для стен готовили непосредственно перед нанесением, один из ее составов: олифа, клеевой раствор, мел.
• Венские белила, основу которых составляет мел, самая известная клеевая краска.
• Добавление к мелу олифы позволило создать знаменитую замазку стекол деревянных окон.
• Тонкодисперсный мел применяется как наполнитель в пластмассы и краски для экономии основного сырья и обеспечения таких качеств, как прочность, огнестойкость, цветность, износостойкость и других.

Вреден ли мел? Пожалуй, это - один из самых самый экологически чистых и безвредных строительных материалов.

Мел - это мягкая горная пористая осадочная порода белого цвета, является видом известняка и состоит из минерала кальция (кальцит), который еще называют карбонатом кальция или CaCO3. Он образуется на морских глубинах при накоплении мелких пластин кальцита. В меле содержится не большое количество карбоната магния и оксидов металла.

У мела очень большая устойчивость к атмосферным воздействиям, чем у глины , с которой она обычно связана, таким образом формируя высокие крутые скалы, где меловые хребты встречаются с морем. Меловые холмы, как правило, образуются там, где полосы мела достигают поверхности под углом, таким образом, образуя обрыв. Так как мел является пористым, он может содержать большое количество грунтовых вод, обеспечивая естественные водоемы, которые медленно выпускают воду из-за сухих сезонов.

1. Скопления
2. Образование
3. Состав
4. Используется

Скопления мела

Меловая группа европейского стратиграфического подразделения произошла во время мелового периода. Она образует знаменитые Белые скалы Дувра в графстве Кент (Англия), а также белые склоны на другой стороне пролива Дувра. В г. Шампань (Франция) меловые пещеры используют для хранения вина. Одни из самых высоких меловых скал в мире происходят в Монс Клинт (Дания).

Образование мела

Девяносто миллионов лет назад в Северной Европе ил накапливался в нижней части великого моря. Простейшие, такие как фораминиферы, жили на морском мусоре, который осыпался вниз из верхних слоев океана. Их частицы были сделаны из кальцита, извлеченные из морской воды.

Состав мела

Мел состоит в основном из карбоната кальция (более 98%) с небольшим количеством ила и глины.

Мел используется

Используется в производстве негашеной и гашеной извести, в качестве побелки зданий и стволов деревьев. В юго-восточной Англии, Дэнехоул является ярким примером древних карьеров мела. В таких местах добывали кремний, который потом использовался в производстве каменных инструментов.

Мелом пишут на школьных досках, преимущественно шероховатых. Хоть традиционно используют природный мел, современные мелки для досок, как правило, сделаны из минерального гипса (сульфат кальция), часто поставляются в палочках сжатого порошка около 10 см в длину.

Тротуарный мел похож на школьный мел, правда, он более крупный и цветной. Он используется, чтобы рисовать на тротуарах, улицах и дорогах. Это делают в, основном, как дети, так и взрослые художники.

В сельском хозяйстве мел используется при повышении рН в почвах с повышенной кислотностью. Наиболее распространенными формами являются CaCO3 (карбонат кальция) и оксид кальция.

В теннисе мел раньше использовался при разметки игрового поля. Это дает то преимущество, что если мяч попадет в линию, облако мела или пигмента пыли можно было увидеть. В настоящее время мел заменен на диоксид титана.

В гимнастике, скалолазании, тяжелой атлетике и перетягивание каната, мел - теперь обычно магнезия - применяется для рук при удалении пота и уменьшения скольжения.

Портной мел является жестким и используется, чтобы сделать временную разметку на тканях. В настоящее время он, как правило, сделан из талька (силикат магния).

Зубная паста также обычно содержит небольшое количество мела, чтобы служить в качестве мягкого абразива.

Мел используется для очень тонкой полировки металлов.

Мел является источником негашеной извести путем термического разложения или гашеной извести путем тушения водой.

Кто из нас не знает мела? Чьи карманы и пальцы в детстве не пачкал кусочек легкого камня цвета снега? Кому не известно счастье художественного творчества «мелового» периода? Кто, будучи подростком, не исследовал свойства мела в «пузырящихся» опытах, не рассматривал меловой мазок под микроскопом?

Минеральный мел – свидетель эпох, миновавших десятки миллионов лет назад. Осознание этого факта меняет восприятие привычного материала. Имея биологическое происхождение, камень мел свойства свои почерпнул у организмов, живших в незапамятные времена.

Происхождение мела

Меловым периодом именуется промежуток времени, охватывающий около 80 млн. лет во времена господства динозавров. Теплые и мелкие (30-500 метров глубины) моря той поры давали приют мириадам мельчайших моллюсков, строивших свои скелеты и раковины из добываемого из воды кальция.

Останки этих существ, скопившиеся в донных отложениях многометровыми пластами, и превратились в хорошо нам знакомый мел. В процентном отношении минерал мел разделяется на следующие части:

• обломки скелетов – около 10%. Речь идет не только о простейших существах, но и о многоклеточных животных, наделенных способностью извлечения и концентрации солей кальция в тканях.

• раковины микроскопических моллюсков фораминифер – около 10%. Однако не все корненожки (русское наименование животных) имели известковый панцирь. Некоторые сооружали свой защитный слой из хитиноподобного вещества. Во многом поэтому в меловых отложениях собственно карбоната кальция отыскивается не более 98% (и не менее 91%).

• фрагменты известковых наростов водорослей – до 40%. Кокколитофориды – растительный планктон океанов – прекрасно чувствует себя и в наше время. До 98% микроскопической живой взвеси в верхних слоях морей приходилось и приходится на этот вид водорослей. Поэтому известковый минерал, на самом деле, - продукт по большей части растительного, а не животного генеза. Происхождение мела – заслуга растений!

• мелкодисперсный кристаллический кальцит – до 50%. Речь идет об «обломках обломков», причем настолько миниатюрного размера, что определить их биологическую принадлежность не представляется возможным.

• нерастворимые минералы (в основном силикаты) – до 3%. В основном это геологический мусор (песок и обломки различных горных пород), занесенные в меловые отложения ветрами и течениями. Хотя помимо того биогенные кальциевые образования обогащаются соединениями фосфора и кремния во время обменных процессов при жизни животного.

Раковины более или менее крупных моллюсков, скелеты кишечнополостных, конкреции чужеродных минералов в меловых толщах встречаются относительно редко. Лишь некоторые фото мела демонстрируют наблюдателю массивы, испещренные полостями объемных раковин.

Состав мела

Условно считается, что химическая формула мела соответствует формуле карбоната кальция СаСО3. Однако реальный состав мела отличается от состава кальциевой соли угольной кислоты.

Собственно окиси кальция в минерале около половины: концентрация СаО колеблется от 47% до 55%. Немало в мелу и углекислого газа, находящегося в связанном состоянии. СО2 – до 43%!

Окись магния MgO может доходить до 2% от общей массы мела. Включения кварца SiO2 обычно не слишком значительны, но в целом обязательны, и могут достигать 6%-ной концентрации. Плотность мела с высоким содержанием кремния больше обычного.

Несколько меньше в составе мела оксида алюминия Al2O3 – не более 4%. Разнообразные окислы железа редко превышают полупроцентный порог концентрации, однако именно они окрашивают мел в красный цвет довольно часто.

Применение мела

Как самостоятельный строительный материал мел применяется только в качестве сырья для производства меловых красок. Вышедшая из массового употребления полвека назад, побелка помещений коллоидным раствором чистого или подцвеченного мела сегодня почти не производится.

Как кладочный камень мел несостоятелен – хотя помещения, отрытые в меловых массивах, веками сохраняют пригодность для жизни. Малая твердость мела дает возможность постепенной выемки камня без масштабных разрушений массива.

В строительной индустрии применение мела растет и ширится. Производство цемента и стекла без мела практически невозможно! Требуется мел и бумагоделательным предприятиям, и легкой промышленности, и органической химии. Краски и резина, гигиенические товары и удобрения для почв, комбикорма и парфюмерные композиции производятся с использованием мела.

Можно ли есть мел?

Известно, что при недостатке кальция в организме может развиться тяга к поеданию мела. Опыт поколений, выросших в условиях дефицита органического кальция, говорит: мел съедобен! Однако врачи, отвечая на вопрос можно ли есть мел, настроены не столь однозначно.

Свойства мела резко меняются под воздействием желудочного сока. Мел, прошедший через горнило окислительных процессов, теряет первоначальную нейтральность, становится химически активным реагентом. По действенности он делается похож на гашеную известь. Слизистая оболочка пищеварительного тракта страдает от контакта с окисленным мелом.

Кроме того, концентрация кальция в мелу чрезмерно велика. Поедание мела может спровоцировать известкование сосудов. Гораздо безопасней при дефиците кальция обращать внимание на медицинские препараты этого металла. Таблетка глюконата кальция воздействует на организм куда более позитивно, чем кусок съеденного мела.

Канцелярский, строительный и даже кормовой сельскохозяйственный мел не годятся к употреблению в пищу! Человек не имеет возможности безопасно (и тем более с пользой для себя) переработать и усвоить данный минерал!

Меловые отложения Евразии протянулись широкой полосой от казахской реки Эмбы до западной оконечности Британии. Наибольшей толщины отложения достигают южнее Харькова: здесь наличествуют настоящие меловые горы с толщиной массива до 600-т метров. Продолжающиеся разработки белого минерала сулят ученым немало новых открытий.

Мел – это не только знакомый всем предмет из школьных времен, но также свидетель эпох, прошедших миллионы лет назад.

Большую часть состава мела образуют кальциевые отложения панцирей доисторических микроорганизмов и простейших растений. Меловые отложения, в том числе обработанные, используют сегодня в различных сферах – от производства красок и пищевых добавок до косметических средств.

Как произошел мел?

Мел является природным материалом и добывается как полезное ископаемое. В основе своей он представляет собой кальциевые отложения, сформированные из остатков древних земных организмов.

При производстве мела и мелосодержащей продукции применяют уже обработанный мел.

Природные меловые залежи зачастую содержат различные нежелательные примеси – камни, песок и разнообразные минеральные частицы. Поэтому мел, добытый на месторождениях, ломают и смешивают с водой таким образом, чтобы получить взвесь.

При этом тяжелые примеси опускаются на дно, а легкие частицы кальция направляют в специальный резервуар, где их после добавления специального склеивающего вещества высушивают, превращая в мел, которым можно рисовать.

Необработанный мел из меловых карьеров используют в строительных целях для получения извести.

Предлагаем вашему вниманию другую статью о происхождении , его составе и лечебных свойствах.

Что такое мел и из чего он состоит?

В состав мела входят:

• окиси кальция – от 47 до 55%;
• углекислый газ — до 43%;
• диоксид кремния – не более 6%;
• оксид алюминия – до 4%;
• окись магния – не более 2% общей массы мела;
• также в состав мела может входить железо, однако, его концентрация обычно не превышает 0,5%.

Скопления мела

Накопление меловых залежей началось в так называемый меловой период, охватывающий период в 80 млн. лет. Около 20% осадочных пород Земли включают в свой состав мел.

Месторождения мела:

• К крупнейшим меловым залежам причисляют Белые скалы Дувра, меловые пещеры во французском городе Шампань и меловые скалы Монс Клинт в Дании.
• На территории России меловые горные месторождения толщиной до 600 метров располагаются южнее Харькова.
• Наиболее крупные месторождения Воронежской области – Копанищенское, Россошанское и Бутурлинское. Город Белгород, предположительно, получил своё название благодаря местным меловым залежам.

Образование мела

Формирование и накопление известняковых отложений происходило более восьмидесяти миллионов лет.

Фораминиферы – одноклеточные организмы, раковины которых послужили основой для образования сегодняшних меловых залежей. После смерти этих простейших их панцири опускались на дно океана, создавая фораминиферовые известняки.

Эти образования наряду с остатками одноклеточных растений кокколитофорид являются составляющей частью сегодняшних меловых скоплений. Спрессованные под давлением воды, остатки кокколитофорид и раковин древних моллюсков миллионы лет дополнялись скелетными останками рыб и животных.

Невзирая на то, что еще в 1953 году ученые объявили о преимущественной роли растений в образовании известняковых пород, среди обывателей до сих пор бытует мнение о главенстве фораминиферов.

Состав

В состав меловых отложений входят:

• Фрагменты скелетов – примерно 10%. Это останки не только простейших, но и крупных многоклеточных животных.
• Раковины древних моллюсков – 10 %. Среди них были животные с известняковыми панцирями – фораминиферы.
• Частички известкового нароста водорослей – не более 40%. Большая часть известняковых отложений, вопреки распространенному мнению, образовалась из остатков простейших растений – кокколитофорид, а не благодаря раковинам фораминиферов. Кокколитофориды не вымерли, они прекрасно чувствуют себя на просторах мирового океана и сегодня, принимая участие в обмене углерода между океаном и атмосферой.
• Измельченный кристаллический кальцит – не более 50%. Это природные минеральные образования сложного происхождения.
• Нерастворимые силикаты – до 3%. Это минералы геологического происхождения – песок, осколки горных пород, заносимые в меловые отложения ветром и водой.Свойства мела

Большое влияние на свойства мела имеет влажность, воздействующая на его прочность и пластичность. Повышение влажности приводит к деформации, тогда как в сухой среде мел может рассыпаться даже от незначительного давления.

Насыщенная влагой порода прилипает к строительным инструментам. Именно поэтому строительные работы с использованием карбоната кальция проводят в странах с жарким и засушливым климатом. Прекрасным примером древней постройки из известняка является египетская пирамида Хеопса (Хуфу).

При минусовой температуре порода склонна к распаду на фрагменты в несколько миллиметров.

Стоимость мела

Цена мела будет зависеть в первую очередь от его вида (обработки) и предназначения:

• для рисования на асфальте обойдутся не дороже 200-400 рублей за упаковку.
• Белые мелки без красителей будут стоить около 100 рублей .
• Фермерский мел закупаю большими партиями, отгружая его по несколько тонн. Стоимость каждой тонны молотого мела составляет 3000-5000 рублей.
• Цена на пищевой мел , использующийся в медицине и в пищевых добавках (Е-170) – от 40 до 300 рублей за 100 граммов. В медицине также использовался камень ).

Применение мела

Сегодня мел является достаточно широко распространённым материалом для различных сфер производства.

Итак, мел применяется в следующих сферах:

1. Меловые краски применяются для внутренней отделки во время строительных и ремонтных работ.
2. Мел входит в состав цементных смесей , обеспечивая их мягкостью и эластичностью.
3. Молотый природный мел активно используется для производства стекла.
4. Мел входит в состав фермерских комбикормов и используется для удобрения почвы.
5. Мел является основой для косметических средств – помады, тонального крема, пудры и др. Именно мел в составе тонального крема впитывает лишний жир и защищает кожу от блеска.
6. Применяется мел и в бытовых целях как впитывающий и отбеливающий компонент.
7. Производство зубных порошков и паст также не обходится без применения мела.
8. При производстве бумажной и картонной продукции тонкодисперсный (измельченный) мел используется как наполнитель и отбеливатель бумаги. Мел, обработанный стеариновой кислотой, обладает гидрофобными свойствами. Его также используют в бумажной промышленности. Содержание мела в бумаге повышает качество печати и снижает вероятность износа печатной аппаратуры.
9. Не так давно мел использовали для нанесения разметки на игровое поле . Взвесь, поднимающуюся в воздух после попадания мяча на линию, было легко увидеть. Сегодня вместо мела используют диоксид титана.
10. Для удаления пота и уменьшения риска скольжения мел используют в таких видах спорта, как тяжелая атлетика, гимнастика и скалолазание и сегодня.

Можно ли есть мел?

Недостаток кальция и других полезных микроэлементов может привести к желанию употребления мела в пищу. Во время беременности, при анемии у некоторых людей возникает сильная тяга к поеданию мела, поэтому вопрос о безопасности этого минерала для организма возникает у многих.

Безусловно, один или два маленьких кусочка чистого мела не принесут сильного вреда для организма. Однако, необходимо помнить, что мел без примесей недоступен в свободной продаже и достать его практически не представляется возможным, разве что в аптеке в виде кальция глюконата. В самый распространённый товар – «школьный мелок», при производстве добавляют клей и различные красители, токсичные для организма.

Употребление мела в больших количествах может вызвать известкование сосудов, образование камней в почках и спровоцирует проблемы с пищеварительным трактом.

Помимо губительного воздействия примесей, входящих в состав строительного и канцлерского мела, ему свойственно окисление при взаимодействии с желудочным соком, превращающее его во вредный химический реагент.

Что делать, если хочется есть мел?

Желание употребления мела в пищу зачастую является сигналом о нехватке кальция в организме. Причинами его дефицита могут быть однообразное питание, длительные стрессовые состояния, ослабление организма после тяжелых болезней и беременность.

Учитывая, что во время беременности именно кальций является основой образования нервной и скелетной системы ребенка, недостаток этого минерала обязательно должен быть восполнен. В данном случае разнообразие рациона не способно полностью решить проблему, поэтому врачи настоятельно рекомендуют во время беременности принимать специальные витаминные комплексы.

Из-за того что нервная трубка плода формируется на ранних сроках, для того чтобы минимизировать риски неправильного развития, необходимо начать принимать витамины еще во время планирования беременности. Анемия и дефицит кальция в организме часто появляются при обильных и долгих месячных.

При симптомах сильного кальциедефицита (судорогах, заметном ухудшении и побледнении кожных покровов и волос) можно принимать таблетки кальция глюконата. В отличие от канцелярского и других видов промышленного мела они безопасны, однако, при длительном применении могут приводить к запорам.

Как правило, тяга к поеданию мела заканчивается после расширения рациона питания и включения в него молочных продуктов, куриных яиц и свежей зелени.

В некоторых случаях стремление к поеданию несъедобных и малосъедобных веществ может быть признаком психического расстройства. Следствием употребления несъедобных предметов являются кишечная непроходимость и пищевые дефициты.

Мел представляет собой осадочную породу белого цвета. Он нерастворим в воде, имеет органическое происхождение. Из статьи узнаем, где используется мел, физические и химические свойства этой породы.

Образование

90 млн лет назад в Северной Европе, в нижней области великого моря накапливался ил. На морском мусоре жили простейшие (фораминиферы). Их частицы включали в себя кальцит, извлеченный из воды. Меловая группа стратиграфического европейского подразделения появилась во время одноименного периода. Из нее образованы в графстве Кент и склоны в другой части пролива Дувра. Именно эти останки и стали основой мела. Однако преимущественно порода состоит из образований водорослей и мелкодисперсных соединений. Таким образом, исследователи делают вывод, что появление мела - заслуга растений.

Структура породы

Останки моллюсков, скапливавшихся в донных отложениях, превратились в мел. В породе присутствуют:

1. Около 10% скелетных обломков. Среди них не только части простейших, но и многоклеточных животных.
2. Порядка 10% раковин фораминифер.
3. До 40% фрагментов известковых образований водорослей
4. До 50% кристаллического мелкодисперсного кальцита. Его размер настолько мал, что установить биологическую принадлежность элементов, его составляющих, практически невозможно.
5. До 3% нерастворимых минералов. В основном они представлены силикатами. Нерастворимые минералы - своего рода геологический мусор (обломки разных пород и песок), который занесен в отложения мела течениями и ветрами.

Раковины моллюсков, конкреции других минералов, скелеты кишечнополостных обнаруживаются в породе достаточно редко.

Описание физического свойства мела - прочности

Исследования вещества проводили многие ученые. В ходе инженерно-геологических мероприятий было выявлено, что оно является жесткой полускальной породой. Его прочность во многом определяется влажностью. В воздушно-сухом состоянии временное сопротивление при сжатии меняется от 1000 до 45 000 кН/м 2 . сухой породы - от 3 тыс. МПа (для рыхлого состояния) до 10 тыс. МПа (для плотного). Величина угла внутреннего трения - 24-30 градусов, при всестороннем сжатии сцепление достигает 700-800 кН/м 2 .

Влажность

При воздействии воды физические свойства мела начинают изменяться. В частности снижается его прочность. Изменения происходят уже при 1-2% влажности. При 25-35% в 2-3 раза увеличивается прочность на сжатие. Вместе с этим проявляются другие физические свойства мела. Порода становится пластичной. Это проявление существенно осложняет процесс переработки вещества. В ходе этого мел начинает налипать на элементы машин (на ковш экскаватора, питатель, кузов транспортного средства). Зачастую физические свойства мела (вязкость и пластичность) не позволяют осуществлять добычу с нижних горизонтов, хотя здесь он считается качественным.

Морозостойкость

После замораживания-размораживания мел распадается на частицы величиной 1-2 мм. В ряде случаев это полезное свойство породы. Например, при его использовании в качестве мелиоранта при раскислении почвы не обязательно измельчать вещество до 0,25 мм. В грунт можно внести дробленую породу до 10 мм. При замораживании-размораживании с перепахиванием почвы кусочки разрушаются сами. Таким образом, действие по нейтрализации сохраняется продолжительное время.

Свойства мела: химия

Порода преимущественно включает в себя карбонатную и некарбонатную части. Первая растворима в уксусной и соляной кислотах. В некарбонатной части присутствуют окислы металлов, кварцевый песок, мергели, глины и проч. Некоторые из них нерастворимы в указанных кислотах. В карбонатной части 98-99% карбоната кальция. Кристаллические частицы магнезиального кальцита, сидерита и доломита образованы карбонатами магния, которые в незначительном количестве включены в мел. Состав и свойства породы выступают в качестве критериев классификации.

Выявление качественных залежей

Изначально считалось, что механические и химические свойства мела одинаковы на всем месторождении. Однако на практике при продолжительной эксплуатации района, особенно после перехода добывающего и перерабатывающего предприятия на выпуск более качественной продукции, выявляются различия по этим характеристикам. Поэтому на некоторых месторождениях выполняется геолого-технологическое картирование. Исследователи, изучая химические свойства мела и его механические характеристики на разных участках залежи, обозначают районы скопления качественной породы.

Промышленное освоение

Большие залежи мела присутствуют в Белгородской и Воронежской областях. Менее качественное вещество присутствует в Знаменской, Заслоновской, Валуйской и других залежах. На этих месторождениях выявляются сравнительно низкие показатели СаСО 3 (не более 87%). Кроме этого, в породе присутствуют различные примеси. Поэтому на указанных месторождениях без глубокого обогащения нельзя получить качественную продукцию. Физические свойства мела на таких залежах позволяют использовать его при изготовлении извести, а также в мелиоративных мероприятиях для раскисления почв. Воронежские месторождения относят к турон-коньякскому возрасту. Здесь добывается более качественный мел. Свойства и применение породы, полученной на этих месторождениях, изучаются достаточно давно. Продукт, добытый в Воронежской обл., отличается высоким содержанием СаСО 3 (до 98,5%). При этом доля некарбонатных примесей меньше 2%. Добычу на месторождениях, однако, затрудняют физические свойства мела. В частности его высокая водонасыщенность. Доля влаги в породе - около 32%.

Перспективные залежи

Среди крупных месторождений стоит отметить Россошанское, Крупненниковское, Бутурлинское и Копанищенское. Меловая толща последнего составляет 16,5-85 м. Вскрышу составляет почвенно-растительный слой. Его толщина около 1,8-2 м. По вертикальной линии меловой слой разделен на две пачки. В нижней присутствует до 98% карбоната кальция, в верхней несколько меньше - до 96-97,5%.

В Бутурлинском месторождении обнаружен предельно однородный белый мел турунского яруса. Мощность слоя - 19,5-41 м. Толщина вскрыши достигает 9,5 м. Она представлена маргелями, растительным слоем, песчано-глинистыми образованиями и песчаниками. Доля магния и карбонатов кальция достигает 99,3%. При этом некарбонатные составляющие присутствуют в относительно небольшом количестве.

Большой интерес для промышленности представляют Стойленское и Лебединское месторождения. В этих районах мел добывают как вскрышную породу и вывозят в отвалы. Попутная ежегодная выработка составляет больше 15 млн т. Порядка пяти из них используется в народнохозяйственных отраслях. В частности мел поступает на Старооскольский завод по изготовлению цемента и на некоторые другие небольшие предприятия. Больший объем добытой породы теряется в отвалах.

Мел, который находится в районах железорудных месторождений, по содержанию кремнезема и карбонатной части относится к категории высококачественных. Его можно использовать в промышленных целях, не подвергая глубокому обогащению. Необходимо сказать, что в процессе проектирования добывающих и перерабатывающих предприятий, специализирующихся на железных рудах, необходимо предусматривать технологические линии для попутно извлекаемого мела либо места для его отдельного складирования.

Производство и потребление

Полезные свойства мела известны достаточно давно. Изначально породу использовали в строительстве. Из нее производили известь. Меловой порошок выступал в качестве основы для замазки, шпатлевок, красок и так далее. В конце 19-го столетия на месторождении "Белая гора" стали организовывать частные заводы. В из кусковой породы выпускали известь и порошок. В 1935 году появился Шебекинский комбинат, занимавшийся выпуском продукции для промышленных нужд. Полезные свойства мела были востребованы в электротехнической, лакокрасочной, полимерной, резинотехнической и других отраслях.

Вместе с увеличением потребности в продукции повышались требования к ее качеству. Существовавшие к 1990 году предприятия не могли обеспечить промышленность необходимым сырьем. В Белгородской области стали возникать частные предприятия. Большое их количество было обусловлено огромными объемами залежей породы и видимой простотой технологий по переработке. Однако примитивные методы добычи и последующей обработки, использовавшиеся на частных предприятиях, не могли обеспечить необходимого количества качественной продукции. Соответственно, многие такие заводы закрылись. Вместе с этим крупные предприятия провели модернизацию и реконструкцию своего оборудования. Выпуск качественной продукции обеспечивался в 90-е годы Белгородским, Петропавловским, Шебекинским заводами.

Производство качественных марок

К ключевым требованиям, предъявляемым к продукции из мела, помимо доли карбонатов, относится крупность - тонина помола. Она выражается в остатке на ситах определенного размера или в процентном содержании частиц заданной величины (к примеру, 90% частиц размером 2 мкр).

Появление новых производственных линий по изготовлению лакокрасочной, резинотехнической, полимерной и прочей продукции, для которой в качестве сырья используется мел, спровоцировало резкий дисбаланс между его выпуском и потреблением. Это особенно отчетливо проявилось в бумажной промышленности. Предприятия этой отрасли предъявляют особые требования к меловому порошку, который заменил каолин в производстве.

Выпуск качественных марок сосредоточен на заводах в Белгородской обл. Кроме Шебекинского предприятия, выпускающего сепарированный мел, были созданы новые комбинаты. Так, в 1995 году на Лебединском ГОКе появился завод по переработке - ЗАО "Руслайм". Он был сооружен по испанскому проекту компании "Реверте" с предполагаемой производительностью 120 тыс. тонн/год. Завод производит до 10 разных марок мела. По своему качеству они нисколько не уступают зарубежным аналогам и соответствуют международным стандартам. Предприятие оснащено самым современным технологическим оборудованием, операции на линиях механизированы и автоматизированы.

По проекту компании "Мабетекс" на Стойленском ГОКе был построен завод с производительностью меловой продукции высокого качества 300 тысяч тонн. При этом планы предприятия предусматривают последующее увеличение мощности.

Распускаемость породы

Одним из ключевых критериев в процессе анализа физических свойств породы на новом месторождении либо участке, вовлеченном в действующую технологическую линию переработки, является поведение мела при измельчении. Как выше было сказано, на разных пластах залежи вещество имеет разные механические характеристики. Визуально выявить эти отличия не представляется возможным в большинстве случаев. Определение поведения мела в процессе его сухого измельчения в технологическом процессе осуществляется посредством установления показателя его распускаемости во влажной среде при механическом воздействии. Для этого используется специальное оборудование.

Гидрокарбонат натрия

Для его производства используются разные материалы, в том числе известняк или мел. Полезные свойства для организма, которыми обладает гидрокарбонат натрия, известны многим. Часто его используют при заболеваниях десен и горла, изжоге, для разжижения мокроты при кашле. В промышленности физические свойства соды и мела очень востребованы. Оба этих вещества используются в строительстве, отделке, изготовлении материалов, лакокрасочной и другой продукции. Что касается производства гидрокарбоната кальция, то применение одного только мела считается неэкономичным вариантом. Как выше было сказано, эта порода очень хорошо впитывает влагу, вследствие чего изменяются ее механические характеристики. Это, в свою очередь, негативно сказывается на ходе технологического процесса.

Можно ли есть СаСО 3 ?

Достаточно распространено мнение о том, что врачи рекомендуют использовать мел медицинский. Свойства этого вещества, как считается, способствуют восполнению дефицита кальция. В первую очередь следует сказать, что врачи неоднозначно высказываются по этому поводу. Нередко к специалистам обращаются пациенты, которым нравится есть мел (пищевой). Полезные однако, весьма сомнительны. Тяга к его поеданию может возникнуть вследствие недостатка кальция. Однако следует знать, что характеристики вещества подвергаются существенным изменениям при попадании в желудок. Проходя через несколько окислительных процессов, оно теряет изначальную нейтральность и превращается в реагент. По своему действию вещество аналогично В результате на слизистую желудка начинает влиять окисленный мел. Лечебные свойства при этом никакие не проявляются. Скорее, наоборот. Стоит помнить еще о том, что концентрация кальция в веществе очень велика. В результате чрезмерное употребление мела может спровоцировать известкование сосудов. В связи с этим врачи рекомендуют заменить его глюконатом кальция или аналогичными препаратами. Что касается избавления от изжоги, то, по словам многих людей, попробовавших ее устранить с помощью мела, он не помогает в этом.

Промышленное и бытовое использование

Мел выступает в качестве необходимого компонента бумаги, которую применяют в полиграфии. Высокая дисперсность карбоната кальция в измельченном виде влияет на оптические и печатные характеристики, пористость, гладкость продукции. За счет присутствия мела понижается абразивность изделий. Порода в молотом виде широко используется для побелки стен, бордюров, защиты деревьев. Мел применяется при очистке свекловичного сока, который, в свою очередь, используется в спичечной промышленности. Для этих целей, как правило, подходит так называемая осажденная порода. Такой мел получают химическим способом из кальцийсодержащих минералов. Наряду с прочими карбонатными породами вещество используется при варке стекла как один из компонентов шихты. За счет мела повышается термическая стойкость продукции, ее механическая прочность и устойчивость при воздействии выветривания и реагентов. Широко применяется порода в изготовлении удобрений. Также мел добавляется в комбикорма сельскохозяйственным животным.

Резинотехническая отрасль

Мел находится на первом месте среди всех наполнителей, применяемых в промышленности. Это связано в первую очередь с тем, что использование этого сырья экономически выгодно. Мел имеет сравнительно небольшую стоимость. При этом введение его в резинотехническую продукцию не наносит вреда. Второй причиной популярности сырья в отрасли выступает технологическая целесообразность. Мел существенно упрощает процесс по изготовлению резинотехнической продукции. В частности, за счет него ускоряется вулканизация, поверхность изделий становится гладкой. Широко используется порода и при производстве губчатой и пористой резины, продукции из пластмассы, кожзаменителей и проч.