Самостійна робота студента № 15

з теми «Гірські породи та мінерали»

Мінерáли (рос. минералы, англ. minerals, нім. Minerale n pl) – природні хімічні сполуки, що входять до складу земної кори, однорідні за своєю фізичною будовою та хімічним складом.

Гірські́ поро́ди (рос. горные породы, англ. rocks, нім. Gesteіпе) — природні агрегати однорідних або різних мінералів, утворених за певних геологічних умов у земній корі або на її поверхні.

Як правило, гірськими породами вважаються тільки тверді тіла, хоча в широкому розумінні до гірських порід входять також рідкі речовини (вода, нафта тощо) та природні гази.

Класифікація

За походженням

За походженням розрізняють:

магматичні, або вивержені гірські породи,

метаморфічні гірські породи,

осадові гірські породи.

Магматичні гірські породи за вмістом кремнезему (SiO2) умовно ділять на кислі (понад 65 %), середні (65-52 %), основні (52-40 %) та ультраосновні (менше 40 %). Магматичні й метаморфічні гірські породи становлять близько 90 % обсягу земної кори; осадові — 75 % площі земної поверхні.

Магматичні гірські породи поділяються на дві підгрупи: глибинні (інтрузивні), що застигли в глибині під високим тиском (див. граніти), і виливні (ефузивні, вулканічні), наприклад лави.

Осадові гірські породи виникли внаслідок відкладення (механічного, хімічного, органічного) з води та повітря продуктів руйнування магматичних і метаморфізованих порід, решток живих організмів тощо. Осадові гірські породи утворюються головним чином внаслідок:

перенесення і відкладання продуктів руйнування вивержених та інших порід,

відкладів рослинних та тваринних організмів,

хімічних відкладів.

Метаморфічні гірські породи виникли внаслідок перетворення магматичних або осадових порід під дією високого тиску, температури та гарячих газоводних розчинів. Приклад — мармур).

За іншими показниками

В залежності від характеру зв’язків окремих зерен розрізняють такі типи гірських порід:

пухкі (роздільно-зернисті) — механічні суміші різних мінералів або зерен одного мінералу, не пов’язаних між собою, напр., пісок, гравій, галька;

зв’язні (глинисті) — гірські породи з водно-колоїдними зв’язками часток між собою, напр., глини, суглинки, боксити; їх особливість — висока пластичність при насиченні водою;

тверді (скельні та напівскельні) — з жорсткими та пружними зв’язками, що мають фізико-хімічну природу, напр., пісковики, граніти, діабази, ґнейси.

Як об’єкт гірничих розробок гірські породи поділяють на скельні, напівскельні, щільні, м’які, сипучі, зруйновані.

За структурою гірські породи поділяють на кристалічні, приховано-кристалічні, склуваті, порфірові, уламкові.

За текстурою — масивні, пористі, шаруваті.

Самостійна робота студента № 16

з теми «Одержання скла»

Сировина для отримання скла поділяється на основну та допоміжну.

Основою створення скла є кремнезем (кварцовий пісок 8іСЬ), вміст якого від 60 до 80% . Решту становлять у різних частках: сульфат натрію, сода, поташ, бура, крейда, свинцевий сурик, барит тощо. Як кислотний компонент у скло додають борний ангідрид. Окис калію вводять до складу скломаси за допомогою поташу, який підвищує прозорість і додає блиск. Окис кальцію додає склу хімічної стійкості.

Допоміжними сировинними матеріалами є: барвники, окислювачі, обезбарвлювачі, відновлювачі, глушники, освітлювачі.

Одержання скла включає підготовку сировини, складання шихти та варку. Підготовка складається із збагачення піску, а саме його промивки, електромагнітної сепарації, іноді хімічної обробки. Шихта - це однорідна суміш точно дозованих у певному співвідношенні попередньо підготовлених сировинних матеріалів.

Варка скла складається з декількох етапів: 1) силікатостворення (шихта перетворюється в опалену масу, яка називається фриттою при температурі у печі 800-900°С); 2) склостворення (фритта від температури 800-900°С до 1150-1200°С перетворюється у скломасу); 3) освітлювання або дегазація скломаси (повністю вилучаються газоповітряні які не розчинилися при температурі 1200-1500°С); 4) гомогенізація (повне вирівнювання всього розплаву за складом і властивостями. Найвища температура варки при 1450-1500°С). За технологією варки останній момент до отримання в'язкого стану скла є охолодження до температури 200-300°С.

Скло варять у скловарних печах, переважно безперервним способом.

Самостійна робота студента № 17 з теми «Одержання кераміки»

Безліч сировинних матеріалів, що застосовуються у виробництві виробів будівельної кераміки, можна об'єднати в три основні групи - пластичні,спіснюючі й спеціальні добавки. До перших трьох груп належать мінеральні матеріали, які утворилися в результаті складних геологічних процесів. Такі матеріали добуваються, в основному, відкритим способом.

Пластичні матеріали - основний компонент шихти керамічних мас у виробництві виробів будівельної кераміки. Всі глиноутворюючі мінерали є силікатами, що мають шарувату структуру. Головна їх роль - скріплення маси. Главная их роль – скрепление массы.

Додавання плавнів у маси виконується для зниження температури випалу й одержання необхідної кількості склофази у випаленому матеріалі

Каолін і глини є основними компонентами керамічних мас для виробництва будівельної кераміки.

Каоліни, які утворилися в результаті вивітрювання кристалічних порід магматичного й метаморфічного походження й каоліни, які залишилися на місці утворення, називаються первинними. Вони характеризуються наявністю крупних зерен кварцу. З первинних каолінів поширені й мають промислове значення каоліни, які утворилися поблизу гранітів, метаморфічних гнейсів і магматитів

Вторинні каоліни - це природно збагачені тонкодисперсні глинисті породи, що утворилися внаслідок розмиву й переотложення у водному середовищі первинних каолінів або продуктів вивітрювання залишкових родовищ.

Галузь застосування каолінів визначається їхнім мінералогічним складом, що впливає на вибір способу збагачення сировини, технологічних параметрів виробництва, визначає сорт речовини й можливість зміни фізико-хімічних і технологічних параметрів

Глинисті матеріали, які застосовуються у виробництві кераміки, класифікують за вогнетривкістю, змісту тонкодисперсних фракцій, спікаємості, пластичності, змісту грубодисперсних включень, а також за сумарним вмістом FeО і TiO2 у прожареному стані

Всі види глин містять певну кількість домішок, зміст основної домішки - кварцевого піску - навіть у межах одного шару, змінюється від 10 - 20 до 40% і більше. Розповсюдженими домішками також є оксид заліза, кальцит, карбонатні включення, мусковіт, полевошпатні сполуки.

У виробництві керамічних виробів використовують каолінітові та каолініт-гідрослюдисті глини, а також гідрослюдисто-каолінітові та монтморілонітові. Мінералогічний склад, дисперсність впливають на керамічні властивості.

Легкоплавкі глини містять залізисті різновиди монтморілоніту (в основному фракцією менш мікрона) і мінерали гідрослюдистої групи з незначною домішкою каолініту.

Як плавні використовують матеріали з відносно невисокою температурою плавлення або створюючи із іншими компонентами маси легкоплавкі евтектики.

Рідка фаза, що утворилася в процесі випалу, розчиняє часточки маси й сприяє структуроутворенню при більш низьких температурах, що важливо для розробки енергозберігаючих технологічних процесів.

Найчастіше використаовують польові шпати, пегматити, плагіоклази, перліт, нефеліновий концентрат. Флюсуючу дію робить введення до складу шихти кальциту, доломіту, тальку, магнезиту.

З матеріалів, що спіснюють, широке застосування знайшли кварц, кварцові піски й відходи помельно-збагачувальних комбінатів. Кварцові піски відносяться до рихлих і сипучих геологічних утворень, які складаються з незцементованих дрібних зерен кварцу, домішок інших мінералів

За походженням кварцові піски підрозділяються на річкові, озерні, морські й дюнні. Найбільш якісні дюнні піски,що утворилися в умовах стабільного положення берегової лінії, при якій матеріал, що перемивається, тривалий час перебував у русі. При цьому зерна механічно й хімічно нестійких матеріалів зруйнувалися й вимилися.

У керамічній промисловості застосовують також кварцові піски, що отрималися в результаті збагачення каолінів. Кварцовий пісок не повинен містити видимі домішки, крім зерен польового шпату. Великі включення відокремлюють на ситах.