Занятие № 6 Тема: «Неметаллические полезные ископаемые»

Цель: изучение химического состава, область применения и назначения.

1. Строительные материалы.

Различают естественные строительные материалы, к которым относят различные осадочные, изверженные и метаморфические горные породы, и искусственные строительные материалы, получаемые путем соответствующей обработки естественных строительных материалов.

Естественные каменные строительные материалы

Строительные материалы используются для кладки фундамента и стен зданий, для их облицовки, в качестве наполнителя в бетонах, для дорожного строительства, в виде кровельного материала и пр.

Месторождения естественных каменных строительных материалов разнообразны, среди них известны примеры почти всех генетических типов месторождений. Но следует заметить, что наибольшее использование получили магматические, метаморфические горные породы и осадочные – известняки, песчано-гравийные породы. Использование того или иного месторождения естественных строительных материалов определяется качественными показателями сырья, удаленностью или близостью к потребителю, транспортными условиями и условиями отработки. Практически все месторождения каменных строительных материалов отрабатываются открытыми способами.

Цементное сырье

Цементы относятся к строительным вяжущим веществам, которые представляют собой порошкообразные материалы, обладающие способностью при затворении с водой образовать пластичное тесто, затвердевающее в прочное камневидное тело.

Строительные вяжущие вещества подразделяются на 3 группы – гидравлические (твердеют на воздухе и в воде), воздушные (сохраняют прочность только на воздухе) и автоклавного твердения (твердеют только в автоклавах). Наибольшее применение в строительстве получили гидравлические строительные вяжущие вещества, среди которых основным является портландцемент и его разновидности.

Основу портландцемента составляет тонкоизмельченный клинкер, который получается путем обжига искусственно приготовленной смеси известняка и глины. Обжиг ведется до спекания при температуре 1400- 1500⁰ в клинкерно-обжигательных вращающихся печах. Вместо известняка применяют также мел, известковый туф и другие материалы, содержащие углекислый кальций, а вместо глины – трепел, доменный шлак.

Растворы и бетоны на портландцементе обладают недостаточной стойкостью против выщелачивающего действия мягких вод, морской воды. Устойчивыми в таких условиях являются специальные пуццолановый портландцемент, пуццолановый сульфатостойкий портландцемент и др. Советская цементная промышленность выпускает свыше 20 видов гидравлических цементов.

Занятие № 7 Тема: «Сырье для химической промышленности и сельского хозяйства»

Цель: изучение химического состава, область применения и назначения.

В качестве сырья для основной химической промышленности и сельского хозяйства используются природные минеральные вещества: фосфатные образования, соли, бораты, сера и серный колчедан, барит, флюорит и др.

Фосфатное сырье

Среднее содержание фосфора в земной коре составляет 0,08- 0,12 %.

Природным фосфатным сырьем являются минералы из группы апатита.

Наиболее распространены фторапатит Ca₅[PO₄]₃F и хлорапатит Ca₅[PO₄]₃Cl. Эти минералы входят в состав магматических и некоторых метаморфических горных пород. Аморфные и микрокристаллические разности апатита являются основной составной частью фосфоритов.

Фосфориты представляют осадочную горную породу, состоящую из фосфатов кальция и ряда других минералов – кварца, глауконита, кальцита и др. Окраска фосфоритов желтовато-серая, зеленовато-серая, коричневатая, бурая до черной.

Основу фосфатного вещества фосфоритов составляет высокодисперсный апатит. В зависимости от вариаций в его составе фосфатным минералам кальция даны различные собственные наименования: курскит, подолит, франклинит и др. По содержанию фосфора выделяют собственно фосфориты (обогащенные фосфором) и фосфатные пески, мергели, известняки при сравнительно низком содержании в них фосфата.

По структурно-текстурным признакам выделяют:

1. Желваковые фосфориты – конкреции фосфатов с размерами диаметра от 0,5 до 35 см;

2. Зернистые фосфориты – мелкие конкреции, измеряемые миллиметрами и насыщающие песчаные или глинистые породы;

3. Ракушечные фосфориты – песчаные породы, насыщенные фосфатосодержащими раковинами и их обломками;

4. Пластовые фосфориты – плотные однородные породы, состоящие из микролитов фосфатов или мелких кристалликов и фосфатного цемента.

Подавляющее количество фосфоросодержащих продуктов применяется в качестве сельскохозяйственных удобрений. Большую часть удобрений получают путем химической переработки природных фосфатов (суперфосфат, преципитат, нитрофос) и путем тонкого их размола (фосфатная мука). Фосфатное сырье используется также в химической промышленности для получения фосфора, фосфорной кислоты и ее солей. Фосфаты используются и в черной металлургии для получения феррофосфора.

Несмотря на сравнительно низкое среднее содержание фосфора в земной коре, в отдельных месторождениях встречаются значительно более высокие его концентрации с содержанием Р₂О₅ до 35-40 %.

В СССР фосфатным сырьем считается апатитовый или фосфоритовый агрегат, содержащий не менее 4-5 % Р₂О₅, при условии, если он хорошо обогащается и дает концентрат с содержанием Р₂О₅ не менее 26-30 %.

По запасам фосфатного сырья СССР занимал первое место в мире. Разведанные запасы превышали 4 млрд.т.