કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ. ભૌતિક, થર્મલ અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

માળખાકીય સૂત્ર

સાચું, પ્રયોગમૂલક અથવા સ્થૂળ સૂત્ર: CCaO3

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની રાસાયણિક રચના

મોલેક્યુલર વજન: 100.088

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ) કાર્બનિક એસિડ અને કેલ્શિયમનું અકાર્બનિક રાસાયણિક સંયોજન છે. રાસાયણિક સૂત્ર - CaCO 3. તે ખનિજોના સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે - કેલ્સાઇટ, એરોગોનાઇટ અને વેટેરાઇટ, ચૂનાના પત્થર, આરસ, ચાકનો મુખ્ય ઘટક છે અને તે ઇંડાના શેલોનો ભાગ છે. પાણી અને ઇથેનોલમાં અદ્રાવ્ય. સફેદ ફૂડ કલર (E170) તરીકે નોંધાયેલ.

અરજી

સફેદ ફૂડ કલર E170 તરીકે વપરાય છે. ચાકનો આધાર હોવાથી, તેનો ઉપયોગ બોર્ડ પર લખવા માટે થાય છે. રોજિંદા જીવનમાં તેનો ઉપયોગ છતને સફેદ કરવા, ઝાડના થડને રંગવા અને બાગકામમાં જમીનને આલ્કલાઈઝ કરવા માટે થાય છે.

મોટા પાયે ઉત્પાદન/ઉપયોગ

વિદેશી અશુદ્ધિઓથી શુદ્ધ, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો વ્યાપકપણે કાગળ અને ખાદ્ય ઉદ્યોગોમાં, પ્લાસ્ટિક, પેઇન્ટ, રબર, ઘરગથ્થુ રસાયણોના ઉત્પાદનમાં અને બાંધકામમાં ઉપયોગ થાય છે. કાગળના ઉત્પાદકો એક સાથે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ બ્લીચિંગ એજન્ટ, ફિલર (મોંઘા રેસા અને રંગોને બદલીને) અને ડિઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કરે છે. કાચનાં વાસણો, બોટલો અને ફાઇબરગ્લાસનાં ઉત્પાદકો કેલ્શિયમના સ્ત્રોત તરીકે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો વિશાળ જથ્થામાં ઉપયોગ કરે છે - જે કાચના ઉત્પાદન માટે જરૂરી મુખ્ય ઘટકોમાંનું એક છે. વ્યક્તિગત સંભાળ ઉત્પાદનો (જેમ કે ટૂથપેસ્ટ) ના ઉત્પાદનમાં અને તબીબી ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં, તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર એન્ટી-કેકિંગ એજન્ટ અને સૂકા દૂધના ઉત્પાદનોમાં અલગ કરનાર એજન્ટ તરીકે થાય છે. જો ભલામણ કરેલ માત્રા (દિવસ દીઠ 1.5 ગ્રામ) થી વધુ માત્રામાં લેવામાં આવે, તો તે દૂધ-આલ્કલી સિન્ડ્રોમ (બર્નેટ સિન્ડ્રોમ) નું કારણ બની શકે છે. અસ્થિ પેશીના રોગો માટે ભલામણ કરેલ.
પ્લાસ્ટિક ઉત્પાદકો કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના મુખ્ય ગ્રાહકોમાંના એક છે (કુલ વપરાશના 50% કરતા વધુ). પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ (PVC), પોલિએસ્ટર ફાઇબર (ક્રિમ્પલીન, લવસન, વગેરે), પોલીઓલેફિન્સના ઉત્પાદનમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ ફિલર અને ડાઇ તરીકે થાય છે. આ પ્રકારના પ્લાસ્ટિકમાંથી બનેલા ઉત્પાદનો સર્વવ્યાપક હોય છે - પાઇપ્સ, પ્લમ્બિંગ ફિક્સર, ટાઇલ્સ, ટાઇલ્સ, લિનોલિયમ, કાર્પેટ, વગેરે. પેઇન્ટના ઉત્પાદનમાં વપરાતા રંગદ્રવ્યમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ લગભગ 20% બનાવે છે.

બાંધકામ

બાંધકામ એ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો બીજો મુખ્ય ઉપભોક્તા છે. પુટીઝ, વિવિધ સીલંટ - તે બધામાં નોંધપાત્ર માત્રામાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ હોય છે. ઉપરાંત, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઘરગથ્થુ રસાયણો - પ્લમ્બિંગ ક્લીનર્સ, શૂ પોલિશના ઉત્પાદનમાં આવશ્યક ઘટક છે.
કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ સામે લડવાના સાધન તરીકે શુદ્ધિકરણ પ્રણાલીઓમાં પણ થાય છે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની મદદથી જમીનનું એસિડ-બેઝ સંતુલન પુનઃસ્થાપિત થાય છે.

પ્રકૃતિમાં બનવું

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ પોલીમોર્ફ્સના સ્વરૂપમાં ખનિજોમાં જોવા મળે છે:

• એરાગોનાઈટ
• કેલ્સાઇટ
• વેટેરાઇટ (અથવા μ-CaCO 3)

• ચૂનાનો પત્થર
• માર્બલ
• ટ્રાવર્ટાઇન

ભૂસ્તરશાસ્ત્ર

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ એક સામાન્ય ખનિજ છે. પ્રકૃતિમાં, ત્રણ પોલીમોર્ફ્સ છે (સમાન રાસાયણિક રચના સાથે ખનિજો, પરંતુ વિવિધ સ્ફટિક રચનાઓ સાથે): કેલ્સાઇટ, એરાગોનાઇટ અને વેટેરાઇટ (વેટેરાઇટ). કેટલાક ખડકો (ચૂનાના પત્થર, ચાક, આરસ, ટ્રાવર્ટાઇન અને અન્ય કેલ્કેરિયસ ટફ્સ) અમુક અશુદ્ધિઓ સાથે લગભગ સંપૂર્ણ રીતે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ધરાવે છે. કેલ્સાઇટ એ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું સ્થિર પોલીમોર્ફ છે અને તે વિવિધ પ્રકારના ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વાતાવરણમાં જોવા મળે છે: જળકૃત, મેટામોર્ફિક અને અગ્નિકૃત ખડકો. તમામ જળકૃત ખડકોમાંથી લગભગ 10% ચૂનાના પત્થરો છે, જે મુખ્યત્વે દરિયાઈ જીવોના શેલના કેલ્સાઇટ અવશેષોથી બનેલા છે. એરાગોનાઇટ એ CaCO 3 નું બીજું સૌથી સ્થિર પોલીમોર્ફ છે અને તે મુખ્યત્વે મોલસ્કના શેલ્સ અને કેટલાક અન્ય જીવોના હાડપિંજરમાં રચાય છે. એરાગોનાઈટ અકાર્બનિક પ્રક્રિયાઓમાં પણ રચના કરી શકે છે, જેમ કે કાર્સ્ટ ગુફાઓ અથવા હાઇડ્રોથર્મલ વેન્ટ્સમાં. વેટેરાઇટ એ આ કાર્બોનેટની સૌથી ઓછી સ્થિર વિવિધતા છે અને ખૂબ જ ઝડપથી પાણીમાં કેલ્સાઇટ અથવા એરાગોનાઇટમાં ફેરવાય છે. તે પ્રકૃતિમાં પ્રમાણમાં દુર્લભ છે જ્યારે તેની સ્ફટિક રચના ચોક્કસ અશુદ્ધિઓ દ્વારા સ્થિર થાય છે.

ઉત્પાદન

ખનિજોમાંથી કાઢવામાં આવેલ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો મોટા ભાગનો ઔદ્યોગિક ઉપયોગ થાય છે. શુદ્ધ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (ઉદાહરણ તરીકે, ખાદ્ય ઉત્પાદન અથવા ફાર્માસ્યુટિકલ ઉપયોગ માટે) શુદ્ધ સ્ત્રોત (સામાન્ય રીતે આરસ) માંથી બનાવી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડના કેલ્સિનેશન દ્વારા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ તૈયાર કરી શકાય છે. ઓગળી જાય છે, એસિડિક મીઠું બનાવે છે - કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ Ca(HCO 3) 2: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2. ચોક્કસપણે આ પ્રતિક્રિયાનું અસ્તિત્વ સ્ટેલેક્ટાઇટ્સ, સ્ટેલાગ્માઇટ અને અન્ય સુંદર સ્વરૂપો બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે અને ખરેખર સામાન્ય રીતે કાર્સ્ટ વિકસાવવાનું શક્ય બનાવે છે. 1500 °C પર, કાર્બન સાથે મળીને, તે કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ અને કાર્બન મોનોક્સાઇડ (II) CaCO 3 + 4C → CaC 2 + 3CO બનાવે છે.

કાર્યનો હેતુ:ચૂનાની પ્રવૃત્તિ, સ્લેકિંગ ઝડપ અને તાપમાન નક્કી કરો.

મૂળભૂત ખ્યાલો

બાંધકામ વાયુયુક્ત ચૂનો એ કેલ્શિયમ-મેગ્નેશિયમ ખડકોને બાળીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ શક્ય તેટલું સંપૂર્ણ રીતે બહાર ન આવે ત્યાં સુધી મેળવવામાં આવે છે. ચૂનો વિવિધ બાઈન્ડર બનાવવા માટે વિવિધ ઉમેરણો સાથેના મિશ્રણમાં વપરાય છે: ચૂનો-ક્વાર્ટઝ, ચૂનો-સ્લેગ, ચૂનો-માટી, વગેરે. રેતી-ચૂનાની ઇંટો, સિલિકેટ બ્લોક્સ, પ્રબલિત મોટા કદના સિલિકેટ ભાગો અને અન્ય વિવિધ બાંધકામ ઉત્પાદનો બનાવવામાં આવે છે. તે

હવાના ચૂનાના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય પ્રક્રિયા કેલ્સિનેશન છે, જેમાં ચૂનાના પત્થરને ડીકાર્બોનાઇઝ કરવામાં આવે છે અને નીચેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા ચૂનામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે:

CaCO 3 + 178.58 kJ →CaO + CO 2

પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું વિયોજન ઉત્પાદનમાં લગભગ 900 °C પર થાય છે, ફાયરિંગ તાપમાન 1000-1200 °C છે;

ક્વિકલાઈમ ગઠ્ઠા અને જમીનના સ્વરૂપમાં આવે છે. તે હળવા પીળા અથવા રાખોડી રંગના ટુકડાઓના સ્વરૂપમાં મેળવવામાં આવે છે. તે સઘન રીતે ભેજને શોષી લે છે અને તેથી તેને હર્મેટિકલી સીલબંધ સ્થિતિમાં સંગ્રહિત કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. જો કાચા માલમાં 6% થી વધુ માટીની અશુદ્ધિઓ હોય, તો કેલસીઇન્ડ ઉત્પાદન હાઇડ્રોલિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે અને તેને હાઇડ્રોલિક ચૂનો કહેવામાં આવે છે.

પરિણામી ચૂનોની ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન પ્રવૃત્તિ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે સક્રિય સ્થિતિમાં મુક્ત કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડની કુલ સામગ્રી દર્શાવે છે. તેમના ઉપરાંત, ચૂનામાં નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં MgO અને CaO ઓક્સાઇડ હોઈ શકે છે; આ અવિઘટિત કાર્બોનેટ અને બરછટ-સ્ફટિકીય સમાવેશ (બર્નઆઉટ) છે.

સક્રિય CaO અને MgO ની સામગ્રીના આધારે, ચૂનો ત્રણ ગ્રેડમાં ઉત્પન્ન થાય છે (કોષ્ટક 9.1).

કોષ્ટક 9.1

ગ્રેડ દ્વારા ચૂનોનું વર્ગીકરણ

એર ચૂનો સ્લેક્ડ સ્વરૂપમાં વાપરી શકાય છે.

સ્લેક્ડ ચૂનો ફ્લુફ, કણક અથવા દૂધના રૂપમાં આવે છે. ફ્લુફમાં ભેજનું પ્રમાણ 5% કરતા વધારે નથી, કણકમાં 45% કરતા ઓછું હોય છે. શમન પ્રક્રિયા નીચેની યોજના અનુસાર આગળ વધે છે:

CaO + એચ 2 ઓ ↔ સીએ(ઓહ) 2 +65.1 kJ

અને તે ગરમીના પ્રકાશન સાથે છે, જેના કારણે તાપમાનમાં વધારો થાય છે જે વૃક્ષને સળગાવી શકે છે. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનું હાઇડ્રેશન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા છે, તેની દિશા પર્યાવરણમાં પાણીની વરાળના તાપમાન અને દબાણ પર આધારિત છે. CaO અને H 2 O માં Ca(OH) 2 ના વિયોજનની સ્થિતિસ્થાપકતા 547 ° C પર વાતાવરણીય દબાણ સુધી પહોંચે છે, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ આંશિક રીતે વિઘટિત થઈ શકે છે; પ્રક્રિયા યોગ્ય દિશામાં આગળ વધે તે માટે, Ca(OH) 2 પર પાણીની વરાળની સ્થિતિસ્થાપકતા વધારવાનો પ્રયત્ન કરવો જરૂરી છે અને તાપમાનને વધારે પડતું ન થવા દેવું જોઈએ. તે જ સમયે, સ્લેકિંગ ચૂનાને વધુ ઠંડુ કરવાનું ટાળવું જોઈએ, કારણ કે આ સ્લેકિંગને મોટા પ્રમાણમાં ધીમું કરે છે. તેના અડધાથી વધુ અનાજનું કદ 0.01 મીમીથી વધુ નથી. બાષ્પીભવન સામગ્રીને વધુ પડતા તાપમાનના વધારાથી રક્ષણ આપે છે.

પરિણામી સામગ્રીના વ્યક્તિગત દાણા વચ્ચેના છિદ્રો (છિદ્રો)ના જથ્થામાં વધારો થવાને કારણે ચૂનો ચોપડતી વખતે ફ્લુફનું પ્રમાણ મૂળ ક્વિકલાઈમના જથ્થા કરતાં 2-3 ગણું વધારે હોય છે. ક્વિકલાઈમની ઘનતા સરેરાશ 3200 છે, અને સ્લેક્ડ લાઈમની ઘનતા 2200 kg/m3 છે.

ચૂનોને સ્લેક કરવા માટે, સૈદ્ધાંતિક રીતે વજન દ્વારા 32.13% પાણી ઉમેરવું જરૂરી છે. પ્રાયોગિક રીતે, ચૂનાની રચના, તેના બર્નિંગની ડિગ્રી અને સ્લેકિંગ પદ્ધતિના આધારે, તેઓ લગભગ બે અને કેટલીકવાર ત્રણ ગણું વધુ પાણી લે છે, કારણ કે સ્લેકિંગ દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમીના પ્રભાવ હેઠળ, બાષ્પીભવન થાય છે અને પાણીનો એક ભાગ બરબાદ થાય છે. દૂર

શમન દરમિયાન વિકસિત તાપમાનના આધારે, અત્યંત એક્ઝોથર્મિક (ટી ઓલવવાથી >50 °C) અને નીચા એક્ઝોથર્મિક (ટી ઓલવવા) વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.<50 °C) известь, а по скорости гашения: быстрогасящуюся (не более 8 мин.), среднегасящуюся (8-25 мин.) и медленногасящуюся (более 25 мин.) известь.

સ્લેકિંગ ચૂનાની પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવવા માટે, ઉમેરણો CaCl 2, NaCl, NaOH નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે Ca(OH) 2 ની સરખામણીમાં વધુ દ્રાવ્ય સંયોજનો બનાવવા માટે કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને તેને ધીમું કરવા માટે, સરફેક્ટન્ટ્સના ઉમેરણો, સલ્ફ્યુરિક ક્ષાર , ફોસ્ફોરિક, ઓક્સાલિક અને કાર્બોનિક એસિડનો ઉપયોગ થાય છે.

ચૂનાના પત્થરો (વ્યાપક અર્થમાં) અત્યંત વૈવિધ્યપુર્ણ એપ્લિકેશન ધરાવે છે. તેઓ ગઠ્ઠો ચૂનાના પત્થર, કચડી પથ્થર, કચડી રેતી, ખનિજ પાવડર, ખનિજ ઊન, ચૂનાના લોટના રૂપમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. મુખ્ય ગ્રાહકો સિમેન્ટ ઉદ્યોગ (ચૂનાના પત્થર, ચાક અને માર્લ), બાંધકામ (બિલ્ડીંગ લાઈમ, કોંક્રીટ, પ્લાસ્ટર, મોર્ટારનું ઉત્પાદન; દિવાલો અને પાયાનું ચણતર, ધાતુશાસ્ત્ર (ચૂનાના પત્થર અને ડોલોમાઈટ - પ્રવાહો અને પ્રત્યાવર્તન, એલ્યુમિનામાં નેફેલિન અયસ્કની પ્રક્રિયા) છે. , સિમેન્ટ અને સોડા ), કૃષિ (કૃષિ તકનીક અને પશુધનની ખેતીમાં ચૂનાના પત્થરનો લોટ), ખોરાક (ખાસ કરીને ખાંડ) યાંતિકોવ્સ્કી પ્રદેશમાં, મોઝાર્કીના યાન્તિકોવો ગામમાં ખાણમાં ચૂનાના પત્થરનું ખાણકામ કરવામાં આવે છે.

આ વિસ્તાર તેના વિપુલ પ્રમાણમાં ચૂનાના પથ્થરો માટે જાણીતો છે; 1982 માં, સ્ટ્રો નદીની ડાબી બાજુએ ચૂનાની ખાણ ખોલવામાં આવી હતી. આનો ઉપયોગ આપણા અને પ્રજાસત્તાકના અન્ય પડોશી પ્રદેશોમાં સામૂહિક અને રાજ્યના ખેતરોની જમીનને ફળદ્રુપ કરવા માટે થાય છે. આ ખાણ વાર્ષિક 45 હજાર ટન ચૂનો ઉત્પન્ન કરે છે.

ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓના મતે, મોઝાર્સ્કી ખાણમાં ચૂનાના થાપણો લગભગ 15 મિલિયન ટન છે, અને યાંતિકોવ્સ્કી ખાણમાં - 5 મિલિયન ટન.

2007-2010 માટે યાન્તિકોવ્સ્કી જિલ્લાના સામાજિક-આર્થિક વિકાસ માટેનો કાર્યક્રમ જિલ્લાના કુદરતી સંસાધનોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટેના મુખ્ય કાર્યો સૂચવે છે. કાર્યક્રમના અમલીકરણના અપેક્ષિત પરિણામો પણ આપવામાં આવ્યા છે: માથાદીઠ અંદાજપત્રીય સુરક્ષા વધશે, અર્થતંત્રના ક્ષેત્રોમાં કામદારોના સરેરાશ માસિક વેતનનું સ્તર વધશે, વસ્તીના અસરકારક રોજગારની ખાતરી કરવા વધારાની નોકરીઓ દેખાશે, અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધશે.

યાન્તિકોવ્સ્કી જિલ્લો એવા ઝોનનો ભાગ છે જ્યાં વસ્તીનું સરેરાશ જીવન ધોરણ ધોરણથી નીચે ગણવામાં આવે છે; જિલ્લાની 66.7% વસ્તી બેરોજગાર છે. પ્રદેશમાં બેરોજગાર અને બેરોજગાર નાગરિકો માટે રોજગાર શોધવામાં મુખ્ય સમસ્યા એ પ્રદેશમાં સાહસો અને સંસ્થાઓમાં નોકરીઓનો અભાવ છે. આ સંદર્ભે, અમે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનના વિકાસ પર ધ્યાન આપવાનું સૂચન કરીએ છીએ, ખાસ કરીને કચડી પથ્થર, સિમેન્ટ અને ખાંડના ઉત્પાદન પર. અને સિમેન્ટ અને ખાંડના ઉત્પાદન માટે, કુદરતી કાચી સામગ્રી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની હોવી આવશ્યક છે. તેથી, અમારા કાર્યનો હેતુ છે: 1 યાન્તિકોવ્સ્કી જિલ્લામાં 2 ખાણોમાંથી ચૂનાના પત્થરની ગુણાત્મક અને માત્રાત્મક રચનાનો અભ્યાસ કરવો.

ચૂનાનો પત્થર એક જળકૃત ખડક છે જે મુખ્યત્વે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ - કેલ્સાઇટથી બનેલો છે. તેની વ્યાપક ઘટના, પ્રક્રિયામાં સરળતા અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને લીધે, ચૂનાના પત્થરોને અન્ય ખડકો કરતાં વધુ પ્રમાણમાં ઉત્ખનન કરવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ રેતી અને કાંકરીના થાપણો પછી બીજા ક્રમે છે. ચૂનાના પત્થરો કાળા સહિત વિવિધ રંગોમાં આવે છે, પરંતુ સૌથી સામાન્ય પ્રકારો સફેદ, રાખોડી અથવા ભૂરા રંગના હોય છે. બલ્ક ઘનતા 2.2–2.7. આ એક નરમ જાતિ છે જેને છરીના બ્લેડ દ્વારા સરળતાથી ઉઝરડા કરી શકાય છે. પાતળું એસિડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે ચૂનાના પત્થરો હિંસક રીતે ઉકળે છે. તેમના કાંપના મૂળને અનુરૂપ, તેમની પાસે સ્તરવાળી માળખું છે. શુદ્ધ ચૂનાના પત્થરમાં ફક્ત કેલ્સાઇટનો સમાવેશ થાય છે (ભાગ્યે જ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ, એરાગોનાઇટના અન્ય સ્વરૂપની થોડી માત્રા સાથે). અશુદ્ધિઓ પણ છે. કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમનું ડબલ કાર્બોનેટ - ડોલોમાઇટ - સામાન્ય રીતે ચલ જથ્થામાં જોવા મળે છે, અને ચૂનાના પત્થર, ડોલોમિટિક ચૂનાના પત્થર અને ડોલોમાઇટ ખડક વચ્ચેના તમામ સંક્રમણો શક્ય છે.

જો કે ચૂનાના પત્થરો કોઈપણ તાજા પાણી અથવા દરિયાઈ તટપ્રદેશમાં બની શકે છે, આ ખડકોનો મોટો ભાગ દરિયાઈ મૂળના છે. કેટલીકવાર તેઓ બાષ્પીભવન થતા સરોવરો અને દરિયાઈ સરોવરોના પાણીમાંથી મીઠું અને જીપ્સમની જેમ જમા કરવામાં આવે છે, પરંતુ, દેખીતી રીતે, મોટાભાગના ચૂનાના પત્થરો દરિયામાં જમા કરવામાં આવ્યા હતા જેમણે તીવ્ર સૂકવણીનો અનુભવ કર્યો ન હતો. તમામ શક્યતાઓમાં, મોટાભાગના ચૂનાના પત્થરોની રચના જીવંત જીવો (શેલ અને હાડપિંજર બનાવવા માટે) દ્વારા દરિયાઇ પાણીમાંથી કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના નિષ્કર્ષણથી શરૂ થઈ હતી. મૃત જીવોના આ અવશેષો સમુદ્રતટ પર પુષ્કળ પ્રમાણમાં એકઠા થાય છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સંચયનું સૌથી આકર્ષક ઉદાહરણ કોરલ રીફ છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ચૂનાના પત્થરમાં વ્યક્તિગત શેલ દૃશ્યમાન અને ઓળખી શકાય તેવા હોય છે. તરંગ પ્રવૃત્તિના પરિણામે અને દરિયાઇ પ્રવાહોના પ્રભાવ હેઠળ, ખડકો નાશ પામે છે. સમુદ્રતળ પરના ચૂનાના કાટમાળમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉમેરવામાં આવે છે, જે કેલ્શિયમ-સંતૃપ્ત પાણીમાંથી અવક્ષેપિત થાય છે. નાશ પામેલા જૂના ચૂનાના પત્થરોમાંથી આવતા કેલ્સાઈટ નાના ચૂનાના પત્થરોની રચનામાં પણ ભાગ લે છે.

ઓસ્ટ્રેલિયાના અપવાદને બાદ કરતાં લગભગ તમામ ખંડોમાં ચૂનાના પત્થરો જોવા મળે છે. રશિયામાં, ચૂનાના પત્થરો યુરોપિયન ભાગના મધ્ય પ્રદેશોમાં સામાન્ય છે, અને કાકેશસ, યુરલ્સ અને સાઇબિરીયામાં પણ સામાન્ય છે.

1. 2 સિમેન્ટ

સિમેન્ટ એક બંધનકર્તા પાવડરી સામગ્રી છે જે પ્લાસ્ટિક સમૂહ બનાવે છે જે ધીમે ધીમે પથ્થરમાં સખત થઈ શકે છે. તેમાં મુખ્યત્વે ટ્રાઇકેલ્શિયમ સિલિકેટ 3 CaO SiO2 હોય છે.

સિમેન્ટની રચનામાં વિવિધ ઉમેરણો હોઈ શકે છે; સિલિકા, જે તેનો ભાગ છે, કેલ્શિયમ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડને જોડે છે; આ કિસ્સામાં, નીચેના સિલિકેટ સંયોજનો રચાય છે - 3CaO SiO2 nH2O, 2CaO SiO2 nH2O; hydroalumminates - 3CaO X AI2 O3 6H2O; એલ્યુમિનોફેરાઇટ્સ - 4CaO AI2 O3 Fe2O3.

સિમેન્ટનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ છે. તે મહાન યાંત્રિક શક્તિ, હવામાં અને પાણીની નીચે સ્થિરતા અને હિમ પ્રતિકાર ધરાવે છે. પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટના ઉત્પાદન માટેનો મુખ્ય કાચો માલ ચૂનાના પત્થર અને સિલિકોન (IV) ઓક્સાઇડ ધરાવતી માટી છે.

ચૂનાના પત્થર અને માટીને સારી રીતે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને તેમનું મિશ્રણ વલણવાળા નળાકાર ભઠ્ઠામાં ફાયર કરવામાં આવે છે, જેની લંબાઈ 200 મીટરથી વધુ હોય છે, અને વ્યાસમાં - લગભગ 5 મીટર ફાયરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ભઠ્ઠા ધીમે ધીમે ફરે છે અને પ્રારંભિક સામગ્રી ધીમે ધીમે આગળ વધે છે ગરમ વાયુઓને પહોંચી વળવા માટે તેનો નીચેનો ભાગ - આવનારા વાયુયુક્ત અથવા ઘન પલ્વરાઇઝ્ડ ઇંધણના દહન ઉત્પાદનો.

ઊંચા તાપમાને, માટી અને ચૂનાના પત્થર વચ્ચે જટિલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. તેમાંના સૌથી સરળ છે કાઓલિનાઈટનું નિર્જલીકરણ, ચૂનાના પત્થરોનું વિઘટન અને કેલ્શિયમ સિલિકેટ્સ અને એલ્યુમિનેટ્સનું નિર્માણ:

Al2O3 2SiO2 2H2O → Al2O3 2SiO2 + 2H2O

CaCO3 → CaO + CO2

CaO + SiO2 → CaSiO3

પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે રચાયેલા પદાર્થો અલગ ટુકડાઓના સ્વરૂપમાં સિન્ટર કરવામાં આવે છે. એકવાર ઠંડુ થઈ જાય પછી, તેઓને ઝીણા પાવડરમાં ગ્રાઈન્ડ કરવામાં આવે છે.

સિમેન્ટ પેસ્ટની સખ્તાઈની પ્રક્રિયા એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે વિવિધ સિલિકેટ્સ અને એલ્યુમિનેટ્સ જે સિમેન્ટ બનાવે છે તે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ખડકાળ સમૂહ બનાવે છે. રચનાના આધારે, સિમેન્ટના વિવિધ પ્રકારો ઉત્પન્ન થાય છે.

1. 3 સ્લેક્ડ ચૂનો. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ ખાંડ બનાવવા માટે થાય છે

સુગર બીટ પ્લાન્ટને હાઇડ્રોલિક કન્વેયર દ્વારા સપ્લાય કરવામાં આવે છે અને પંપનો ઉપયોગ કરીને બીટ વોશિંગ મશીનમાં ખવડાવવામાં આવે છે. ધોયેલા બીટને 15-17 મીટરની એલિવેટર દ્વારા ઉપાડવામાં આવે છે અને બીટ કટરમાં ખવડાવવામાં આવે છે, જ્યાં તેને કચડીને પાતળી ચિપ્સમાં ફેરવવામાં આવે છે. બીટ ચિપ્સ પ્રસરણ ઉપકરણોમાં પ્રવેશ કરે છે. ઉત્પાદનનું પ્રાથમિક કાર્ય બીટમાંથી ખાંડને વધુ સંપૂર્ણપણે અલગ કરવાનું છે. આ હેતુ માટે, ફરતા ચિપ્સ (બીટ પલ્પ) ને પહોંચી વળવા માટે વિસારક દ્વારા ગરમ પાણી પસાર કરવામાં આવે છે; સુક્રોઝનો સમૂહ 0.5% કરતા વધુ નથી પ્રસરણ રસ એ અપારદર્શક શ્યામ પ્રવાહી છે. શ્યામ રંગ રંગદ્રવ્યો દ્વારા આપવામાં આવે છે જે નેસાસરથી સંબંધિત છે.

અને ઉત્પાદનના બીજા તબક્કાનું કાર્ય સુક્રોઝ સોલ્યુશનને અશુદ્ધિઓમાંથી મુક્ત કરવાનું છે. ઉપરથી સુક્રોઝ સોલ્યુશનને અશુદ્ધિઓમાંથી મુક્ત કરવા માટે, તેમાં ચૂનાનું દૂધ 20-30 કિલો કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ Cu(OH)2 પ્રતિ 1 કિલો બીટના દરે રેડવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રસરણ રસને તટસ્થ કરવામાં આવે છે.

પ્રકરણ 2. કાર્યનો પ્રાયોગિક ભાગ

2. 1 ચૂનાના પત્થરમાં CaCO3 નું નિર્ધારણ.

ચૂનાના પત્થરમાં CaCO3 નક્કી કરવાની સૌથી સરળ રીત એ છે કે ચૂનાના પત્થરના સરેરાશ નમૂનાના ચોક્કસ ભાગને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના વધુ ટાઇટ્રેટેડ દ્રાવણ સાથે સારવાર કરવી અને વધારાનું HCl કે જેણે CaCO3 સાથે પ્રતિક્રિયા ન કરી હોય તેને કોસ્ટિક આલ્કલી દ્રાવણ સાથે બેક ટાઇટ્રેશનને આધિન કરવામાં આવે છે. . ચૂનાના પત્થરને વિઘટન કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા HCl ની માત્રાના આધારે, ચૂનાના પત્થરમાં CaCO3 સામગ્રીની ગણતરી કરવામાં આવે છે.

પૃથ્થકરણ માટે, ચૂનાના પત્થર (200 ગ્રામ) ના સરેરાશ નમૂનાનો નમૂનો મોર્ટારમાં ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવ્યો હતો, જે 0.5 મીમીની ચાળણીમાંથી પસાર થયો હતો, જેમાંથી 40 ગ્રામનો નવો સરેરાશ નમૂના લેવામાં આવ્યો હતો આ સરેરાશ નમૂના, 500 ml ની ક્ષમતાવાળા વોલ્યુમેટ્રિક ફ્લાસ્કમાં મૂકવામાં આવે છે, તેને 5 મિલીલીટર નિસ્યંદિત પાણીથી ભેજવામાં આવે છે અને 1.0-સામાન્ય હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સોલ્યુશનના 50 મિલી કાળજીપૂર્વક ઉમેરવામાં આવે છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડના પ્રકાશન પછી, 300 મિલી નિસ્યંદિત પાણી અને ફ્લાસ્કની સામગ્રીને 15 મિનિટ માટે ફ્લાસ્કમાં રેડવામાં આવી હતી. બાફેલી (જ્યાં સુધી CO2 ઉત્સર્જન સંપૂર્ણપણે બંધ ન થાય ત્યાં સુધી). ઉકળતાના અંતે, સોલ્યુશનને ઠંડું કરવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી, નિસ્યંદિત પાણીને ફ્લાસ્કમાં ચિહ્નિત કરવા માટે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું અને અવક્ષેપને ફ્લાસ્કના તળિયે સ્થાયી થવા દેવામાં આવ્યો હતો. આ પછી, 100 મિલી સ્પષ્ટ દ્રાવણને અહીંથી પાઈપેટ કરવામાં આવ્યું, 250 મિલી શંકુ આકારના ફ્લાસ્કમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યું અને કોસ્ટિક આલ્કલીના 0.1 સામાન્ય દ્રાવણ સાથે મિથાઈલ નારંગીના 2 - 3 ટીપાંની હાજરીમાં દ્રાવણનો થોડો પીળો રંગ ન આવે ત્યાં સુધી ટાઈટ્રેટ કરવામાં આવ્યું. દેખાયા.

(a KHCl – bKш) 0.005*500*100

જ્યાં a એ ટાઇટ્રેશન માટે લેવામાં આવેલા સોલ્યુશનના મિલીલીટરની સંખ્યા છે; આ કિસ્સામાં a = 100 ml; b – 0.1-સામાન્ય કોસ્ટિક આલ્કલી સોલ્યુશનના મિલીમીટરની સંખ્યા જે વધારાની HCl ના ટાઇટ્રેશન માટે વપરાય છે;

KHCl અને Ksh - એસિડ (KHCl) અને આલ્કલિનિટી (Ksh) ની સામાન્યતા માટે સુધારાઓ;

0.005 - 1.0 ના 1 મિલી - સામાન્ય એસિડ સોલ્યુશનને અનુરૂપ CaCO3 ના ગ્રામની સંખ્યા;

પી - ચૂનાના પત્થરનો નમૂનો.

CaCO3+2HCl → CaCl2+CO2+H2O

2. 2 મેગ્નેશિયમ કેશનની લાક્ષણિક અને વિશિષ્ટ પ્રતિક્રિયાઓ

હાલમાં મેગ્નેશિયમ કેશન માટે કોઈ સાર્વજનિક રીતે ઉપલબ્ધ ચોક્કસ પ્રતિક્રિયાઓ નથી. સામાન્ય વિશ્લેષણાત્મક પ્રતિક્રિયાઓમાંથી, તેમના માટે સૌથી લાક્ષણિક છે: એસિડિક સોડિયમ ફોસ્ફેટ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.

ડબલ મેગ્નેશિયમ ફોસ્ફેટની રચના - એમોનિયમ મીઠું.

NH4OH ને મેગ્નેશિયમ ક્ષાર ધરાવતા પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે જ્યાં સુધી મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ હાઇડ્રેટ અવક્ષેપની રચના બંધ ન થાય:

MgCl2 + 2NH4OH = ↓Mg(OH)2 + 2NH4Cl2

પછી પરિણામી મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ હાઇડ્રેટ સંપૂર્ણપણે ઓગળી ન જાય ત્યાં સુધી અહીં એમોનિયમ ક્લોરાઇડનું સોલ્યુશન ઉમેરવામાં આવે છે:

Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH4OH

Na2HPO4 નું પાતળું દ્રાવણ મેગ્નેશિયમ મીઠાના પરિણામી એમોનિયમ દ્રાવણમાં કાળજીપૂર્વક ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, MgNH4PO4 ના નાના સફેદ સ્ફટિકો સોલ્યુશનમાંથી બહાર આવે છે, જેમાંથી કેટલાક, ભાગ્યે જ ધ્યાનપાત્ર ફિલ્મના રૂપમાં, ટેસ્ટ ટ્યુબની દિવાલોને "સળવળવા" લાગે છે. જો Na2HPO4 ની ક્રિયા હેઠળ આકારહીન અવક્ષેપ રચાય છે, તો તેને ઓગળવા માટે HCl ના થોડા ટીપાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ Na2OH દ્રાવણ ઉમેરવામાં આવે છે અને MgNH4PO4 ફરીથી અવક્ષેપિત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા દ્વારા શોધાયેલ કેશનની મહત્તમ સાંદ્રતા 1.2 mg/l છે.

સફેદ MgNH4PO4 સ્ફટિકોની રચના જોવા મળી ન હોવાથી, આનો અર્થ એ છે કે મેગ્નેશિયમ કેશનની સાંદ્રતા

2.3 pH નું નિર્ધારણ

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણને દર્શાવવા માટે, H+ આયનોની સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરવો પરંપરાગત છે. તે જ સમયે, સગવડ માટે, આ એકાગ્રતાનું મૂલ્ય કહેવાતા હાઇડ્રોજન ઇન્ડેક્સ - pH દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોજન ઇન્ડેક્સ એ ઉકેલમાં હાઇડ્રોજન આયનોની દાઢ સાંદ્રતાનું નકારાત્મક લઘુગણક છે: pH = -1g

શુદ્ધ પાણીમાં, દેખીતી રીતે, pH = 7. જો pH 7 છે, તો ઉકેલ આલ્કલાઇન છે.

જલીય દ્રાવણનું pH સાર્વત્રિક સૂચક સાથે નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. કોષ્ટક ચૂનાના પત્થરના જલીય દ્રાવણના pH મૂલ્યો દર્શાવે છે.

બે ખાણના અભ્યાસના પરિણામો

ખાણ જમા CaCO3 સામગ્રી MgCO3 સામગ્રી pH

એસ. યાન્તિકોવો 87% >9% 8.0-8.5

એસ. મોઝાર્કી 94.81%

1. સંશોધન દર્શાવે છે કે મોઝર ચૂનાની ખાણમાંથી ચૂનાના પત્થરમાં 94.81% CaCO3 અને 5.19% અશુદ્ધિઓ હોય છે.

2. મોઝાર્સ્કી ખાણમાંથી ચૂનાના પત્થરમાં CaCO3 ની ટકાવારી યાન્તિકોવ્સ્કીના ચૂનાના પત્થર કરતાં વધુ હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

3. મોઝાર્સ્કી ખાણમાંથી ચૂનાના પત્થરની ગુણવત્તા અને રચના વધુ સારી હોવાથી, તે સિમેન્ટ ઉત્પાદન માટેના તકનીકી ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે.

4. ભવિષ્યમાં, યાન્તિકોવ્સ્કી જિલ્લામાં ખાંડ ઉત્પાદન પ્લાન્ટ બનાવવાનું શક્ય છે.

અપેક્ષિત પરિણામો

માથાદીઠ અંદાજપત્રીય સુરક્ષા વધશે, અર્થતંત્રના ક્ષેત્રોમાં કામદારોના સરેરાશ માસિક વેતનનું સ્તર વધશે, વસ્તીના અસરકારક રોજગારની ખાતરી કરવા વધારાની નોકરીઓ દેખાશે, અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધશે.

વ્યાખ્યા

ચૂનાનો પત્થર- જળકૃત મૂળનો ખડક, જેમાં મુખ્યત્વે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ કેલ્સાઇટ સ્વરૂપે હોય છે.

રાસાયણિક રચના સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે - CaCO 3. મોલર માસ - 100 ગ્રામ/મોલ.

ચૂનાના પત્થરના મુખ્ય ઘટકના રાસાયણિક ગુણધર્મો - કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ પાણીમાં અદ્રાવ્ય સંયોજન છે. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તે તેના ઘટક ઓક્સાઇડમાં વિઘટિત થાય છે:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

તે પાતળું એસિડ સોલ્યુશનમાં ઓગળી જાય છે, પરિણામે અસ્થિર કાર્બોનિક એસિડ (H 2 CO 3) ની રચના થાય છે, જે તરત જ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાં વિઘટન કરે છે:

CaCO 3 + 2HCl dilute = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O.

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ જટિલ પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે - એસિડ ઓક્સાઇડ, ક્ષાર, એમોનિયા, વગેરે.

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ↔ Ca(HCO 3) 2;

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (t);

CaCO 3 + 2NH 3 = CaCN 2 + 3H 2 O (t);

CaCO 3 + 2NH 4 Cl conc = CaCl 2 + 2NH 3 + CO 2 + H 2 O (ઉકળતા);

CaCO 3 + H 2 S = CaS + H 2 O + CO 2 (t).

સરળ પદાર્થો સાથે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની પ્રતિક્રિયાઓમાં, સૌથી મહત્વપૂર્ણ કાર્બન સાથેની પ્રતિક્રિયા છે:

CaCO 3 + C = CaO + 2CO.

ચૂનાના પત્થરના મુખ્ય ઘટકના ભૌતિક ગુણધર્મો - કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ

કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સફેદ ઘન સ્ફટિકો છે, જે પાણીમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય છે. ગલનબિંદુ - 1242C. કેલ્સાઇટ, જે ખનિજમાંથી ચૂનાનો પત્થર બને છે, તે ત્રિકોણીય સ્ફટિકીય માળખું ધરાવે છે.

ચૂનાનો પત્થર મેળવવો

લાઈમસ્ટોન એ દરિયાઈ તટપ્રદેશમાં જીવંત જીવોની ભાગીદારીથી બનેલો વ્યાપક જળકૃત ખડક છે. વિવિધ પ્રકારના ચૂનાના પત્થરોનું નામ તેમાં ખડક બનાવતા જીવોના અવશેષો, વિતરણનું ક્ષેત્રફળ, માળખું (ઉદાહરણ તરીકે, ઓલિટિક ચૂનાના પત્થરો), અશુદ્ધિઓ (ફેર્યુજિનસ), ઘટનાની પ્રકૃતિ (ચૂનાના પત્થર), ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વય ( ટ્રાયસિક).

ચૂનાના પત્થરની અરજી

બિલ્ડિંગ મટિરિયલ તરીકે ચૂનાના પત્થરનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે અને શિલ્પો બનાવવા માટે ઝીણી-ઝીણી જાતોનો ઉપયોગ થાય છે.

સમસ્યા હલ કરવાના ઉદાહરણો

ઉદાહરણ 1

ઉદાહરણ 2