Исследовательская работа по теме: «Белгородский мел: состав, свойства, применение» (стр. 1 )

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение.

«Средняя общеобразовательная школа № 47» г. Белгорода

Исследовательская работа по теме:

«Белгородский мел: состав, свойства, применение»

Выполнила учащаяся 9 класса

МБОУ СОШ № 47

г. Белгорода

Старцева Валерия

Руководитель:учитель химии

высшей категории

Белгород- 2015 год

Оглавление

Введение …...............3

I. Теоретическая часть:

1.1. Историческая справка. …...............3

1.2. Месторождения мела в Белгородской области. ...................4

1.3. Физические и химические свойства мела. ....................4

1.4. Основные этапы производства мела. ....................5

1.5. Основные показатели качества мела. .....................6

1.6. Области применения мела. ....................7

II. Практическая часть

2.1.Анализ химического состава природного мела. …................9

2.2. Методика определения органических веществ в меловой породе. ..10

2.3. Методика определения соединений тяжелых металлов

в меловой породе. .....…..….....10

2.4. Влияние мела на здоровье человека ....................11

2.5. Социологический опрос по влиянию свойств мела

на здоровье учащихся. ....................12

2.6. Выводы по экспериментальной части работы....................13

III. Литература ....................15

IV. Приложения .....................16

Введение.

Объектом исследования является: меловая порода вблизи г. Белгорода, ее происхождение, состав и свойства компонентов.

Предмет исследования: школьный мел на основе природного минерала, его физические и химические свойства;

Актуальность работы: изучение состава мела и влияние его свойств на здоровье учителей и учащихся;

I. Теоритическая часть. 1.1. Историческая справка.

Происхождение мела. Меловой период насчитывает около 80 млн. лет, это были времена господства динозавров. Теплые и мелкие глубины морей (30-500 метров глубины) обеспечивали молюсков кальцием для строительства

раковин и скелетов. Останки молюсков скапливались на дне моря многометровыми пластами и превращались в меловые залежи. В процентном отношении состав мела подразделяется на следующие части: обломки скелетов - (около 10%). Это не только простейшие существа, но и

многоклеточные животные, наделенные способностью извлекать и концентрировать соли кальция в своих тканях. Анализ состава раковин моллюсков фораминифер показал содержание кальция около 10%. Фрагменты известковых наростов водорослей определяют его содержание до 40%. Кокколитофориды – растительный планктон океанов – прекрасно живут и в настоящее время. Они определяют до 98% микроскопической живой взвеси в верхних слоях морей. Этот вид водорослей активно способствует образованию известкового минерала. Данные факты указывают на то, что меловые отложения на самом деле являются продуктом скорее растительного, а не животного происхождения. На нерастворимые минералы (в основном силикаты) приходится около 3%. В основном это геологический мусор (песок и обломки различных горных пород), занесенные в меловые отложения ветрами и течениями. Установлено, что 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.

1.2. Месторождения мела в Белгородской области:

Наиболее крупные месторождения качественного мела находятся в Белгородской области. Разведано свыше 29 месторождений мела с утвержденными запасами 1,0 млрд. т. Прогнозные запасы мела практически не ограничены. К наиболее крупным разведанным месторождениям мела относятся Лебединское и Стойленское, где мел добывается как вскрышная порода. Такой способ добычи мела является более экономичным и менее затратным по сравнению с другими спосабами его добычи. Другим крупным месторождением качественного мела является Шебекинское Белгородской области. Балансовые запасы этого месторождения составляют на будущее около 23,5 млн. т., что при производственной мощности завода по переработке мела 350 тыс. т. составляет его обеспеченность около 70 лет. Из других разведанных месторождений с высоким качеством мела являются: Волоконовское, Чернянское, Фироновское, Чураевское. 1.3. Физические и химические свойства мела.

Мел относится к жестким палускальным породам. Его прочность во многом зависит от влажности. При увлажнении прочность мела начинает значительно снижаться. У мела появляются нежелательные пластические свойства, которые усложняют его переработку. Природный мел при низкой температуре начинает терять прочность и распадается на кусочки размером 1-3 мм, которые потом используются для раскисления почвы. В результате процессов замораживания и размораживания, а также ежегодное перепахивания почвы приводит к процессам разрушения мела. Нейтрализация почвы при этом сохраняется на длительное время. По химическому составу мел имеет карбонатную часть (98-99%), которая хорошо растворяется в соляной и уксусной кислотах, при этом образуются карбонаты кальция и магния. Некарбонатная часть мела (1-2%) состоит из глины, мергеля, кварцевого песока, окислов металлов, которые не растворяются в кислотах. В состав некорбонатной части входят соединения биогенного и аутогенного происхождения. Органические остатки состоят из скелетных оболочек раковин молюсков, морских ежей, кораллов. По процентному содержанию в меле карбонатов определяют его качество (таблица1). Таблица 1. Классификация мела по содержанию карбонатов и маркам продуктов на его основе.

Категория мела	Содкржание карбонатов,%	Мел (физическая характеристика)	Продукты из мела
Марка мела по ГОСТ	Известь воздушная, сорт
1	Более 98,0	чистый	ММО, МКБ1, ММ1,ММС1, ММС2, ММСГ1, ММСГ-2	высший
2	95-98	слабоглинистый	МК2, ММ2	первый
3	90-95	сильноглинистый	МК3, ММ3	второй
4	85-90	мергелоподобный	ММИП1, ММИП2, ММЖП, ММПК	третий

Марки мела: МК – мел комовой; ММ – мел молотый; ИП – мел для известкования почвы;ЖП - мел для  подкормки с/х животных и птиц; ПК – для производства комбикормов; С – сепарированный; СГ – сепарированный гидрофобизированный; О – обогащенный.

1.4. Основные этапы производства мела.

Для производства мела разрабатывается известняковый карьер, вблизи г. Белгорода это открытая разработка. Затем известняк крошат и перемалывают вместе с водой в шаровой дробилке, который представляет собой вращающийся стальной барабан. На данном этапе из известняка вымываются посторонние примеси, и остается чистый порошок. Добыча гипса точно такая же, как и известняка. Разница в том, что гипс необходимо обезводить, чтобы получить сульфат кальция. Это происходит в специальной камере, где гипс нагревается до температуры 116-121 С0.. При кипении выпаривается 12 до 15 % от его массы. После этого порошок снова промывается, высушивается, упаковывается в мешки и отправляется для производства мела. На заводе в массу добавляют воду и доводят ее до консистенции глины. Затем массу штампуют и режут на бруски около 60 см длиной, которые помещают в специальную форму и отправляют в печь, где выдерживают в течение четырех дней при температуре 85С0 Затем затвердевшие мелки режут на бруски длиной 80 мм. Для изготовления цветных мелков используют пигменты. В Белгороде мел производят экструзионным способом. Используется также технология литья с использованием пресс-формы, которая представляет собой емкость с ячейками в форме вытянутого куба. В смесителе порошок мела тщательно перемешивается с гипсом - образуется белый мел. Если используются красители - образуется цветной мел.

1.5. Основные показатели качества мела.

На многих предприятиях г. Белгорода и Белгородской области  мел добывается из карьера открытого типа. Выпуск продукции осуществляет на уникальном оборудовании, что обеспечивает стабильное качество и рентгенографию частиц. Постоянный контроль осуществляется в сертифицированной лаборатории.   Одним из наиболее востребованных видов продукции является мел тонкодисперсный марки М-5Г. Основные контролируемые показатели качества мела приведены в таблице.

Таблица 2. Основные показатели качества мела (марки М 5Г) 

№ п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Показатели
1	Суммарная массовая доля углекислого кальция и углекислого магния в пересчете на углекислый кальций.	%, не менее	98,5%, не менее
2	Массовая доля нерастворимого в соляной кислоте остатка.	%, не более	1,5
3	Массовая доля полуторных окислов железа и алюминия в том числе массовая доля железа в пересчете на Fe2O3.	%, не более %, не более	0,5 0,1
4	Тонина помола, Остаток на сите № 0,045	%, не более	Отс
5	Гранулометрический состав: 99 % менее, мкм 90 % менее, мкм 50 % менее, мкм		5,0 2,0 0,8
6	Белизна	%, не менее	84,0
7	Массовая доля влаги	%, не более	0,3
8	Коэффициент отражения	% не менее	95
9	Степень гидрофобизации	% не менее	95

В России достаточно много предприятий, производящих мел. Фирма «Алгем» - первая на российском рынке, которая стала лить мел. Она запатентовала состав мела и его квадратную форму. Литой белый мел абсолютно безопасен для здоровья, так как его связующим является гипс в очень малых количествах. «Алгем» является единственной пока в России фирмой, официально зарегистрировавшей свой товарный знак. Знаменитая градация мела по твердости - мягкости была разработана на «Алгеме». Другие производители, делающие качественные мелки: это «Вакарис», «Пегас», «Квартет-1».