Минерал непрозрачен, но просвечивает в тонких сколах; блеск стеклянный или восковый, средний показатель преломления около 1,62, дисперсия 0,040, твердость 5-6, излом раковистый, плотность меняется в довольно широком интервале 2,40-2,88 г/см3.
В ювелирных целях используют не только массивную бирюзу, но и вмещающую ее породу с неправильными вкраплениями и прожилками минерала (<бирюзовая матка>); бирюзовую крошку уплотняют до состояния плотносцементированной массы, также пригодной в ювелирно-поделочном деле. Показателями высшего качества бирюзы являются ярко-голубая равномерная окраска, высокая плотность и твердость, стекловидность, просвечиваемость по краям и достаточно крупный размер выделений.
Главным промышленным источником высококачественной ювелирной бирюзы являются месторождения среди измененных кислых магматических пород с рассеянной медной минерализацией без зоны вторичного сульфидного обогащения. Бирюза в ассоциации с серицитом, каолином, ярозитом и гидроксидами железа образует штокверковые зоны на площади в сотни - первые тысячи м2. Мощность прожилков - мм-см (Нишапурские копи в Иране, Бирюзаканское и другие месторождения в Средней Азии, месторождение Вилла-Гроув и др. в США). Их образование дискуссионно. Большинство исследователей (Е. Я.Киевленко, В. П.Петров и др.) считают эти месторождения результатом гипергенных процессов в связи с развитием кор выветривания линейного типа.
Раздел IV. Строительно-конструкционные материалы и сырье для их производства (месторождения горных пород).
Грандиозные масштабы современного промышленного и гражданского строительства привели к использованию больших масс самых разнообразных горных пород в качестве строительных материалов или исходного сырья для их производства. После простейшей механической обработки (просеивание, классификация, распил, обкалывание, полировка и др.) горные породы в зависимости от их прочностных, декоративных и других свойств употребляются в качестве балластного, дорожного, бутового, бордюрного, стенового, облицовочного и иного строительного камня, в качестве крупных и мелких заполнителей бетонных изделий.
Наряду с расширением ассортимента необходимых в строительстве вяжущих материалов прогресс современной строительной индустрии идет в направлении создания новых строительных материалов, обладающих особыми промышленными свойствами; такие материалы получают главным образом за счет термической обработки различных горных пород и их смесей нередко с самыми разнообразными природными и техногенными добавками. В результате получают многочисленные сорта и марки цементов, грубой керамики (в том числе строительный и огнеупорный кирпич), легких искусственных заполнителей бетонов, изделий и продуктов каменного литья.
Особое место в современном производстве занимают различные конструкционные материалы, получаемые из горных пород также главным образом путем их термической обработки; в первую очередь это керамика и силикатное стекло, нередко успешно заменяющие дорогостоящие металлы, а иногда и превосходящие их по своим свойствам. Весьма перспективной областью материаловедения является создание уникальных конструкционных материалов на базе керамики и стекла - керметов, ситаллов, жидкого стекла и др. В ближайшей перспективе многие горные породы (в первую очередь различные глины, а также серпентиниты и др.) могут быть сырьем глубокого химико-технологического передела для получения самой разнообразной ценной продукции.
Характерной особенностью месторождений горных пород, используемых как строительные материалы и как сырье для производства последних, являются значительные размеры, большие объемы перерабатываемой горной массы, обычно открытый способ разработки, географическая близость к потребителям, комплексность переработки сырья.
Глава 16. Цементное сырье (карбонатные, глинистые, кремнистые и сульфатные породы).
Цемент (от лат. caementum - щебень, битый камень) - общее название порошкообразных вяжущих веществ, которые при смешивании с водой образуют пластичную массу, приобретающую затем камневидное состояние. Если в эту пластичную массу добавляется песок, мелкоизмельченный шлак и т. п., то получается строительный раствор; если же заполнителями являются гравий, щебень, галька и другие, достаточно крупные частицы, то после затвердевания такой массы образуется бетон. Мировое производство цемента как абсолютно необходимого вяжущего строительного материала постоянно возрастает, составляя в настоящее время около 1,6 млрд т, а ежегодный прирост потребности в нем оценивается в 33 млн т. Крупнейшим его производителем является Китай (570 млн т).
|
Рис. 86. Схема процесса изготовления портланд-цемента. |
Среди множества различных типов, сортов и марок цементов, исчисляемых тысячами и различающихся своими свойствами, важнейшим водным (т. е. затвердевающим с водой) вяжущим материалом является портландцемент. Для изготовления его в качестве основного исходного сырья используются карбонатные (известняки, мел, мергель) и глинистые (глины, глинистые сланцы, аргиллиты) породы, смешиваемые в строго определенном соотношении.
Первоначально портландцемент изготавливался из богатых глиной известняков, так называемых мергелей-натуралов, имеющих близкое к требуемому отношение оксида кальция к кремнезему. Широко известными источниками такого сырья являются месторождения штата Огайо (США), района Регби-Лейстер (Центральная Англия) и Новороссийские в России. Однако в связи с резким повышением спроса на портландцемент и истощением месторождений мергелей-натуралов для его производства стали использовать глины и известняки различных месторождений.
Производство портландцемента является многоэтапным (рис. 86). Вначале исходное сырье (известняк, глина) размалывается и перемешивается. Затем эта смесь обжигается во вращающейся печи. Температура поднимается медленно: в интервале 100-110°C удаляется вся гигроскопическая вода, приблизительно при 600°C начинает удаляться гидратная и гидроксильная вода, около 800-850°C начинает разлагаться карбонат кальция: СаСО → СаО + СО2-;
и происходит распад алюмосиликатов. Это является началом клинкер-процесса, при котором СаО вступает в реакции с алюмосиликатами и силикатами с образованием клинкерных минералов. При 1300-1500°C происходит частичное плавление этих минералов с появлением двух - и трехкальциевых силикатов и расплава. Последней стадией формирования клинкера является кристаллизация расплава и его реакция с кальциевыми силикатами. Окончательно состав клинкерных минералов формируется при охлаждении до 1000°C.
Клинкер состоит из четырех главных искусственных соединений-минералов (в порядке их значимости): β-дикальциевого силиката β-Ca2SiO4 (белит), трикальциевого силиката Ca3SiO5 (алит), трикальциевого алюмината Са3А12O6 и кальциевого алюминоферрита Ca2A1FeO5.
Обозначение | Состав | Обозначение | Состав |
С | CaO | С3А | Ca3Al2O6 |
S | SiO2 | C4AF | 2(Ca2AlFeO5) |
А | Al2O3 | С2А | Са2Аl2О3 |
F | Fe2O3 | C2F | Ca2Fe2O5 |
Н | H2O | СА2 | CaAl4O7 |
C2S | Ca2SiO4 | СА | СаAl2O4 |
C3S | Ca2SiO5 | S* | SO3 |
Принятые сокращения и составы портландцементных клинкерных соединений-минералов:
Частицы цементного клинкера с заданным соотношением этих соединений поступают на мельницу, где к ним добавляется до 3% гипса для регулирования процесса гидратации цемента при его использовании.
Помимо гипса в цемент могут вводиться так называемые активные добавки; они не нарушают его способности твердеть и схватываться, но улучшают прочность, способность к гидратации и другие полезные свойства. В качестве таких добавок выступают кремниевые и кремнийсодержащие материалы, диатомиты, трепелы, опоки, цеолитизированные туфы или промышленные отходы - зольная пыль, доменный шлак и др.
После помола до размеров 1-10 мкм готовый цемент упаковывается и складируется.
Когда портландцемент смешивается с водой, то его первично безводные компоненты вступают с ней в химическое взаимодействие с образованием гидратов.
Некоторые наиболее типичные реакции гидратации главнейших соединений-минералов, входящих в состав цемента
2(3CaO. SiO2) + 5,5 Н2О → | 3CaO.2SiO2.2,5Н2О + | 3Са(ОН)2 |
трикальциевый | гидрат силиката | портландит |
2β-(2CaO. SiO2) + 3,5Н2О → | 2CaO.2SiO2.2,5Н2О + | 3Са(ОН)2 |
дикальциевый | гидрат силиката | портландит |
4CaO. A12O3.Fe2O3 + 10H2O | + 2Ca(OH)2 → | 6CaO. A12O3.Fe2O3.12H2O |
четырехкальциевый | портландит | шестикальциевый |
3СаО. A12O3 + 12Н2О | + Са(ОН)2 → | 4CaO. A12O3.13Н2О |
трикальциевый | портландит | четырехкальциевый |
3СаО. A12O3 + 10H2O + | CaSO4.2H2O → | 3CaO. A12O3.CaSO4.12H2O |
трикальциевый | гипс | трикальциевый |
Одновременно происходит множество реакций, продукты которых могут вступать в последующие реакции с начальным или новообразованными компонентами среды.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |
Основные порталы (построено редакторами)