Исследование физико-химических свойств природного мела Ливенского месторождения Белгородской области Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ЭКОЛОГИЯ

Свергузова С. В., д-р техн. наук, проф., Лупандина Н. С., канд. техн. наук, ст. преп.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО МЕЛА ЛИВЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

[email protected]

Рациональное использование природных и техногенных ресурсов является непременным условием стабильного экономического развития всех стран. В этой связи особенно важно квалифицированно использовать природные ископаемые. В настоящее время мел является одним из распространенных полезных ископаемых, который используется во многих отраслях промышленности и сельском хозяйстве.

В процессе работы были исследованы физико-химические и механические свойства природного мела Ливенского месторождения Белгородской области. В ходе исследований было проведено сравнение мела Ливенского месторождения с нормами временных технических условий. Из полученных данных можно сделать вывод о возможности использования мела данного месторождения для производства минеральной кормовой добавки для животных и комбикормов.

Ключевые слова: мел, кормовые добавки, животноводческий комплекс, природные ископаемые.

Полезные природные ископаемые всегда играли большую роль в жизни человека. К одному из распространенных и повсеместно востребованных ископаемых относится природный мел. На 2014 год в Белгородской области разведано 29 месторождений мела, с утвержденными запасами 1 млрд.т [1-4]. Мел широко используется для производства самых разнообразных товаров: окись кальция и углекислый газ, наполнителя в масляные краски и резиновые смеси, в производстве стекла и кормовых добавок, бумаги и электрических кабелей, мел входит в побелочные, штукатурные и шпаклевочные смеси и этот перечень можно продолжить. То или иное направление использования мела зависит от его физико-химических свойств и химического состава. При том, что основной составной частью природного мела является СаСО3, в его состав в зависимости от природно-геологических условий, в которых шло формирование меловых пластов различных месторождений, могут входить сопутствующие минералы. Поэтому, с точки зрения целевого назначения природного мела, большое значение имеют сведения о его физико-химических свойствах и составе.

Целью данной работы являлось исследование состава, физико-химических и механических свойств природного мела [5-7] Ливенского месторождения Белгородской области. Мел для исследований был предоставлен ООО «Ливен-ский мел».

Для определения минерального состава проба мела подвергалась качественному рентге-нофазовому анализу на дифрактометре «Дрон-2» по методу порошковых дифрактограмм. Анализ рентгенограммы (рис. 1) показал, что в пробе присутствуют кроме кальцита СаСО3 (d(a) = 3.857; 3,039; 2,846; 2,497; 2,286; 2,096; 1,914; 1,877; 1,627; 1,605; примеси Mitridatite ^(Fe+^PO^t^-S^O), d(a)=8,842; Mordenite (Na2, Са, К2)4А1^4о)-096'28Н20, d(a)=9,991; 3,197; Potassium Aluminium KAl(HPO4)2(H2O) d(a)=7,883; Phophate Hudrate (К2НРО4ЗН2О) d(a)=7,883; кремнезем SiO2 d(a)=8,349.

С целью подтверждения данных по химическому составу мела проводился термогравиметрический анализ исследуемой пробы с использованием дериваторгафа Q-1500. Исследования проводили в динамическом режиме со скоростью нагрева 10°С/мин. Конечная температура нагрева - 1000°С. В качестве эталона сравнения использовали Al2O3, тигель платиновый.

В ходе эксперимента фиксировались падение веса и тепловые эффекты. На кривой ДТА, показывающей, на каких температурных участках происходит поглощение или выделение теплоты, зафиксирован экстремум при температуре 889,8°С, характерной для процесса разложения СаСО3. Этот экстремум подтвержден также на кривой падения веса (t0=888,6°Ç). Другие энергетические эффекты не зафиксированы, что свидетельствует о высокой чистоте природного мела данного месторождения.

О

Л

О

□ S **>

jIC

«n « S I

^ л

□

О A

JL£J

О

üL

o

I

о

о

со

о

о

Рис. 1. Рентгенограмма пробы мела, отобранного на глубине 3 м от уровня поверхности земли Д - Mitridatite (Ca2(Fe+6)3(P04)02-8H20); □ - Mordenite (Na2,Ca,K2)4(Al8Si4o)096-28H20); > - Potassium Aluminium KAl(HPO4)2(H2O), Phosphate Hudrate (K2HPO4-3H2O); О - кальцит (CaCO3); ◊ - кремнезем (SiO2)

Оксидный состав мела, определенный с помощью рентгенофазового количественного анализа для проб, отобранных в разных точках

месторождения (табл. 1), показывает высокую степень однородности природного мела в пределах данного месторождения.

Таблица 1

Оксидный состав (%, масс.) мела

№ пробы Оксиды

CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO F K2O P2O5 TiO2 Na2O MnO

1 53,41 2,39 0,744 0,229 0,240 0,214 0,136 0,128 0,026 0,024 0,021

2 53,83 2,07 0,626 0,189 0,227 - 0,116 0,111 0,022 0,021 0,020

3 52,71 3,34 1,03 0,293 0,291 - 0,192 0,110 0,038 0,025 0,018

4 52,53 3,35 1,03 0,302 0,290 0,306 0,192 0,106 0,033 0,021 0,023

5 52,17 3,93 1,23 0,381 0,325 - 0,229 0,113 0,042 - 0,027

6 52,28 3,79 1,18 0,367 0,324 - 0,219 0,118 0,042 0,030 0,025

Содержание СаСО3, согласно проведенному анализу, составляет 94,32% масс, что свидетельствует о высоком качестве мелового сырья. Суммарное содержание (СаСО3+MgСО3) в исследуемых пробах составляет 94,91% масс; содержание кремнезема в пробах природного мела составляет 0,025 %. Остальные примеси содержатся в микроколичествах. Токсичных элементов не выявлено.

В ходе исследований определяли также влажность (%, масс), гранулометрический состав, (%), потери при прокаливании (п.п.п.%, масс) и нерастворимый в HQk остаток (%, масс) (табл.2) по общепринятым методикам.

Потери при прокаливании, влажность и нерастворимый остаток в HQk, % указаны в таблице 3.

Известно [7], что значительная часть мела используется в животноводческой отрасли в качестве минеральной добавки в корм сельскохозяйственным животным и для приготовления комбикормов. Специальных ГОСТов на кормовой

мел не существует. Министерством сельского хозяйства еще в 1970 году были утверждены временные технические условия (ВТУ) [8], которые действуют до настоящего времени. Сравнивая технические требования на кормовой мел и показатели качества исследуемого мела (табл. 4), можно сделать вывод, что исследуемый мел по всем показателям соответствует требованиям, предъявляемым к мелу, используемому для производства минеральной кормовой добавки для животных и комбикормов.

Таблица 2

Грануломет рический состав

Размер фракции, мм Насыпная плотность, г/см3

Проба 1

1,0<d<2,0 0,22

0,63<d<1,0 30,56

0,315<d<0,63 49,95

0,20<d<0,315 15,88

0,1<d<0,20 3,25

d<0,1 0,14

Таблица 3

Свойства мела Ливенского месторождения_

Показатели

№точки отбора п.п.п., % влажность, % нерастворимый остаток в ИС1к, %

1 42,12 11,77 2,8

3 41,03 10,42 6,2

6 29,04 12,13 2,2

Таблица 4

Сравнительные показатели качества мела_

Область потребления Экспериментальные данные

Технические требования к мелу Минеральная подкормка для животных Производство комбикормов Проба №1 Проба №2

Цвет белый белый белый белый

Влажность, не более, % 10,0 10,0 2,1 2,3

Тонкость: остаток на сите с

ячейками 2 мм, %, по весу 20,0 20,0 отс. отс.

(не более)

Содержание СаСО3, % не менее 85,0 85,0 94,5 95,3

Содержание нерастворенно-го в НС1к остаток %, не бо- 5,0 5,0 4,1 4,1

лее

Содержание ядовитых примесей, %, не более: 0,2 0,2 <0,2 <0,2

фтористых соединений

мышьяка 0,015 0,015 <0,015 <0,015

тяжелых металлов (свин-ца,бария) 0,008 0,008 не обн. не обн.

Содержание примесей углекислого магния 5,0 5,0 <5,0 <5,0

Содержание металлических

примесей размером до 2 мм включительно, мг/кг, не бо- 100 100 отс. отс.

лее

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ельников Д.А., Свергузова Ж.А. Влияние температурной обработки дефеката на эффективность очистки модельных растворов от красителей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. №2. С. 144-147.

2. Ельников Д.А., Свергузова Ж.А. Влияние температурной обработки дефеката на эффективность очистки модельных растворов от красителей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. №2. С. 144-147.

3. Ельников Д.А., Свергузова Ж.А., Лу-пандина Н.С. Аспекты водообеспечения и существующие реалии // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. №3. С. 161-166.

4. Петин, А. Н Оценка природно - ресурсного потенциала для целей развития рекреации и туризма урбанизированных территорий / А. Н. Петин, И. С. Королева, Н. Н. Крамчанинов, Р. А. Холодова // Тр. Пермс. гос. ун-та: География и туризм, - Пермь,2008. Вып.6. - С. 96-101.

5. ГОСТ 12085-88. Мел природный обогащенный. Технические условия. - М., 1988.

6. ОСТ 21-10-83 Мел природный комовый, дробленный, молотый

7. ГОСТ 17498-72 Мел. Виды, марки и основные технические требования.

8. ОСТ 21-37-78 Мел для минеральной подкормки сельскохозяйственных животных и птицы. Технические условия.