Мел – это природный материал органического происхождения, горная порода из категории осадочных. Если разбираться из чего состоит мел, то основу минерала составляют отложения, образованные много миллионов лет назад из обломков скелетов животных, раковин моллюсков, известковых наростов водорослей. Около 50 процентов массы составляют мелкодисперсные частицы кристаллического кальцита, происхождение которого не установлено.
В химическом плане официально считается, что формула мела – это карбонат кальция СаСО3. Однако в реальности состав мела выглядит несколько иначе:
- примерно половину минерала составляет окись кальция СаО (47-55%);
- около 43% занимает углекислый газ СО2;
- 2% от массы приходится на долю окиси магния MgO;
- до 4% в составе мела – это оксид алюминия Al2O3.
Кроме перечисленного, мел обязательно содержит кварцевые включения в очень малых количествах. Некоторые месторождения выдают минерал с красноватым оттенком, это значит, что в его составе присутствуют окислы железа.
МЕЛ И МИНЕРАЛ ДЛЯ ГРЫЗУНОВ ОТ «ПРИРОДА» || Обзор. Точим зубы
Сферы использования мела
В качестве кладочного материала мел применять нецелесообразно из за крайне низкой твердости. Однако помещения, вырубленные в массивах меловых отложений веками сохраняются в первозданном виде и вполне пригодны для жизни.
Как добывают мел? Чаще всего – это открытые карьерные разработки. Полученные глыбы измельчают и помещают в воду. При перемешивании частички кальция всплывают. Впоследствии их высушивают и используют в различных целях.
Не переработанные камни отправляют на обжиг для получения извести.
Строительным называют мел, который ранее использовали для побелки внутренних поверхностей помещений. Теперь эта сфера его применения сошла на нет, так как появилось много других, более совершенных отделочных материалов. Где используется мел?
- Минерал включают в состав цементных смесей, когда нужно придать им мягкость.
- В производстве стекла, лако-красочных материалов, резины, пластических масс, каучука, при создании композитных материалов на основе ПВХ.
- Мел активно используют в ковровой и линолеумной промышленности. Он помогает регулировать вязкие свойства латексного клея, придавать изделиям прочность и улучшать теплосберегающие свойства.
- Мел нашел применение при изготовлении комбикормов и почвенных удобрений.
- Меловой порошок является основой для большинства косметических средств – губной помады, кремов, пудры.
- Без мела не обходится бумажная и картонная промышленность.
Вреден ли мел? Абсолютно безопасен, и лучшим тому доказательством служит его использование при создании зубных паст и порошков. Больше того, нехватка кальция в организме человека вызывает желание съесть кусочек мела. В этом случае не следует употреблять мел для побелки или школьные мелки. В аптеках есть специальные препараты, например глюконат кальция.
Как мел образовался и из чего он состоит
Физико-химические показатели мела
Природные характеристики мела из разных месторождений могут значительно разниться. Более того, свойства минерала могут быть неодинаковыми даже на различных горизонтах одного и того же карьера. Это связано с определенными условиями его образования и степенью влажности. Поэтому физико-химические свойства мела, приведенные в следующей таблице, являются показательными.
Массовая часть СаСО3+MgCO3 в пересчете на СаСО3
Массовая часть полуторных оксидов железа и алюминия
Массовая часть веществ, нерастворимых в соляной кислоте
Массовая доля водорастворимых веществ
Массовая часть оксида железа
Плотность мела, в кусках
Модуль упругости в рыхлом состоянии
То же, в плотном виде
Временное сопротивление сжатию
Большое влияние на материал оказывает влажность. Растворяется ли мел в воде или нет? При смешивании порошка с водой получается суспензия, но не раствор. Но присутствие воды значительно меняет физические качества материала. В частности, прочностные показатели уменьшаются, зато появляется пластичность.
Зачастую это осложняет процесс добычи и переработки. Материал налипает на ковш экскаватора, кузов автомобиля, ленту конвейера. Излишняя влажность делает невозможной добычу породы с нижних горизонтов.
Морозостойкость у мела крайне низкая. После разморозки он распадается на мелкие частицы. Однако это качество оказывается полезным для раскисления почвы, где и применяется мел. В грунт вносят куски меловой породы размером до 100 мм, которые при перепахивании и перезимовке сами разрушаются, а их нейтрализующее действие продолжается длительное время.
Как не перепутать мел с известью
Чем отличается мел от извести? Материалы хоть и имеют общие корни, но являются совершенно разными и по составу, и по свойствам. Мел содержит углекислый газ, в составе извести его нет. Оба чисты в экологическом плане. Но мел просто добывают в карьерах, а известь получают в результате обжига природного известняка.
Как отличить мел от извести самостоятельно? Можно воспользоваться примитивными методами. У материалов разная реакция на действие любой кислоты. Достаточно капнуть на испытуемый кусок материала уксусом или соком лимона. Мел зашипит, а взаимодействие извести с кислотой не будет сопровождаться никакими звуками.
Еще один способ. Нужно взять щепотку материала, растереть ее и попытаться смыть тонкой струйкой воды. Мел уйдет вместе с водой немедленно и без следа, а известь отмывается долго, оставляя впечатление жирности.
Затворение негашеной извести водой сопровождается сильной реакцией с появлением пены. Мел просто намокает. Известковая побелка не оставляет следов, если по ней провести рукой, в отличие от меловой. Кроме того, известь обладает антисептическими свойствами, является хорошей защитой, в частности деревьев, от грибковых поражений и насекомых.
Источник: stroikadialog.ru
Мел — свойства, происхождение и применение
Меловой период, начавшийся 145 миллионов лет назад, назван так по имени горной породы, основные запасы которой сформировались в течение этого времени. Будучи свидетелем минувших эпох, природный мел, свойства, происхождение и применение которого давно известны, воспринимается уже не просто как привычный с детства предмет, а как полезное ископаемое, несущее в себе следы сложных геологических преобразований.
Карбонаты в природе и их характеристика
Соли угольной кислоты имеют широкое распространение в земной коре и нередко слагают мощные толщи морского и осадочного происхождения. Также являются спутниками рудных сульфидных месторождений, источниками таких важных элементов, как марганец и железо. Всего в классе насчитывается около 100 минералов. К безводным карбонатам относится кальцит, который встречается в следующих агрегатах:
- друзы и щетки кристаллов в различных пустотах;
- натечные минеральные образования в карстовых пещерах;
- известняки — плотные, чаще слоистые отложения биогенного и хемогенного происхождения;
- мрамор — зернистая метаморфическая порода;
- туф — пористое образование, возникающее вблизи минеральных источников.
Кальцит является минералом, входящим в структуру многих полезных ископаемых. Наряду с глиной и доломитом, он является главным элементом осадочных горных пород. Его химическая формула выглядит так:
- CaO (окись кальция) — 56%;
- CO2 (углекислый газ) — 44%;
- примеси магния, железа, марганца — менее 8%;
- гораздо реже — цинка и стронция — до 2%.
Бесцветный или молочно-белый кристаллический кальцит входит в состав известняка, из которого слагаются Альпы и Пиренеи, горы и нагорья Северной Африки. Из него состоит Ливийский массив, используемый древними египтянами для строительства своих пирамид. Мягкая разновидность известняка, образованная при участии морских организмов, называется мелом.
Происхождение и состав белого камня
В 1838 году немецкий палеонтолог Х. Эренберг, делая описание геологического среза океанического дна, определил, что большая часть меловых залежей состоит из раковин простейших морских микроорганизмов — фораминифер, диаметр которых колеблется от 0,095−0,0047 мм. Их можно обнаружить во всех широтах и практически на всех глубинах, даже на дне Марианской впадины. Но наибольшее их количество и разнообразие наблюдается на глубине 200−300 м.
Существует 2 вида одноклеточных организмов. Одна часть поглощает песчинки из окружающего водного пространства, которые затем выделяются на поверхности клетки и приклеиваются к ее наружному слою, являясь в дальнейшем строительным материалом скелета. Другая большая часть активно поглощает растворенные в воде соли кальция и делает из них раковины. Именно этот вид сыграл главную роль в формировании известняка.
Наряду с фораминиферами, в создании древних меловых отложений принимали участие простейшие планктонные водоросли — кокколитофориды, на поверхности которых образуются известковые пластинки — кокколиты. После отмирания они оседают на дно водного бассейна, где формируются осадочные горные породы. Кроме остатков древних растений и раковин моллюсков, в меле содержатся различные неорганические примеси:
- тонко истертый кристаллический кальцит, связывающий обломки ракушек;
- желваки кремня — тонкозернистые конкреции кремнезема, состоящие из микроскопических зерен кварца;
- подмеси глины и глауконита, придающего камню зеленый оттенок.
За 80 миллионов лет в результате геологических процессов огромные скопления донных илов, отмерших беспозвоночных животных и растений сформировали монолитную горную породу — известняк и его виды. Движения литосферных плит вызвали поднятия участков морского дна и горы меловых отложений, достигающих нескольких метров, оказались на поверхности суши.
Физические свойства и применение
Полезное ископаемое мел — это тонкозернистая карбонатная осадочная горная порода, имеющая органическое происхождение. В его структуре наибольший удельный вес составляют карбонаты кальция и магния, а также окиси металлов. Исходя из генезиса и химического состава, он обладает следующими характеристиками:
- имеет белый цвет, иногда окрашенный примесями в различные оттенки;
- хрупкий — легко прочерчивается простым карандашом;
- легкий — плотность варьируется от 1440 кг/м 3 в кусковой разновидности до 1120 кг/м 3 в порошке;
- нерастворимый в воде и устойчивый к выветриванию (образует массивные скалы Этрета на берегу Ла-Манша);
- пластичный во влажном состоянии.
Обладающий уникальной комбинацией яркости и белизны, низкой твердости и отсутствием вредных примесей, этот привлекательный природный материал служит сырьем для различных отраслей промышленности. Область применения мела включает в себя изготовление:
- наполнителя для эмульсий и красок;
- основы для производства строительных смесей и материалов;
- отбеливателя в бумажной промышленности;
- ускорителя процессов вулканизации резины;
- компонента шихты при варке стекла;
- муки для подкормки животных и приготовления комбикормов;
- сырья для производства удобрений и известкования почв;
- составной части зубных порошков и паст;
- базовой основы для изготовления косметических средств — пудры, помады, кремов;
- пищевой добавки Е170 против слеживания в продуктах питания.
Месторождения и добыча
Среди стран СНГ на долю России приходится более половины выявленных запасов мела, 138 месторождений. Крупнейшие из них располагаются в трех субъектах Российской федерации:
В ближнем зарубежье наиболее значимое месторождение — Добрушское, расположенное в Гомельской области республики Беларусь. Средняя мощность залежи составляет 30 м.
Предварительно оцененные запасы — 400 млн тонн. Полезное ископаемое используется в основном в строительстве для производства цемента и извести.
На большинстве горных предприятий добыча полезного ископаемого в карьере ведется традиционным способом — с помощью экскаватора и ковша. Однако такой метод вызывает ряд трудностей:
- мел не просыхает в нужном объеме;
- порода налипает на рабочие элементы машин при выемке камня с нижних обводненных горизонтов;
- отсутствует необходимая фракция.
В настоящее время в ряде стран Западной Европы и в Америке для решения данных проблем используется принципиально новый способ добычи и предварительной обработки мела — при помощи роторной фрезы. Ее применение позволяет снизить затраты на эксплуатацию гидравлического экскаватора.
Откуда берутся школьные мелки
Каждый ребенок знает обычный мел, не раз держал его у доски или рисовал на асфальте. А сколько открытий и истин было совершено с помощью ничем не примечательного белого кусочка. Как же из рассыпчатого порошка получаются прочные кирпичики? Может его смешивают с клеем? Оказывается, главное связующее вещество — гипс, а способ изготовления называется метод литья.
Предварительно очищенный от песчинок меловой порошок смешивают в смесителе с гипсом и красителями. Затем смесь ссыпают в бочку и вручную разводят до получения однородной массы. Готовый раствор с помощью шпателя в течение 15 минут, пока он не застыл, разливают по резиновым пресс-формам. Гипс, как и цемент, быстро схватывается, вступая в реакцию с водой.
После того как смесь застынет, изделия извлекают из формы. Для этого ее накрывают металлической решеткой и аккуратно переворачивают, а затем легким постукиванием мелки выбивают из ячеек и отправляют в печь. В течение 40 минут вся содержащаяся в них влага испаряется, и кирпичики мела становятся твердыми и готовыми к использованию.
Человечество всегда будет волновать тема окружающего мира, каким он станет в будущем. По многочисленным докладам и сообщениям ученых, численность населения к 2100 году достигнет 10 миллиардов человек, что неминуемо приведет к истощению минеральных ресурсов, на образование которых потребовались миллионы лет. Главный путь решения проблемы — рациональное и комплексное использование исчерпаемых и невозобновляемых ресурсов.
Источник: sprint-olympic.ru
Исследовательская работа по теме: «Мел — удивительная горная порода».
В представлении людей все горные породы твёрдые, прочные, тяжёлые. Однако некоторые из них можно растереть пальцами. К таким породам относится мел. Его месторождения встречаются повсеместно, а белые меловые скалы — популярный туристический объект. Что такое мел, описание его свойств, где используется, рассмотрим в статье.
Что такое мел?
Мел относится к горным породам, образованным благодаря деятельности морских организмов. Это известковые водоросли и микроскопические одноклеточные существа фораминиферы, которые строили раковины из соли кальция, забирая её из морской воды.
Рис. 1. Фораминиферы.
Происхождение мела объясняет его состав: раковинки фораминифер, кусочки известковых водорослей, в качестве примеси встречаются зёрна кварца, глинистый материал, соединения металлов. В породе наблюдаются крупные раковины моллюсков.
Наиболее активно меловые отложения формировались в промежутке 66–145 млн лет назад. Геологи назвали это время меловым периодом.
Разница между известняком и мелом
Основное различие между известняком и мелом состоит в том, что известняк содержит кроме минералов кальцит и арагонит, тогда как мел — это форма известняка, которая содержит только кальцит.
Известняк — это тип осадочных пород. Он в основном содержит различные кристаллические формы карбоната кальция. Поэтому этот минерал очень щелочной. Мел — это форма известняка. У него много благоприятных свойств, о которых мы поговорим ниже.
Хотя это форма известняка, 99% этого минерала содержит кристаллическую форму кальцитового типа.
Что такое известняк?
Известняк — осадочная порода, которая содержит два основных типа минералов: кальцит и арагонит. Эти минералы представляют собой различные кристаллические формы карбоната кальция (CaCO3). Эта осадочная порода образуется в результате отложения скелетных фрагментов морских организмов, таких как кораллы, раки и моллюски. Поэтому этот минерал в основном образуется в прозрачных, теплых и неглубоких морских водах. Однако эта осадочная порода может образовываться в результате осаждения карбоната кальция из озерной или океанической воды.
Причина, по которой эти породы образуются в прозрачных, теплых и мелких морских водах, заключается в том, что этот тип среды позволяет морским организмам образовывать карбонат кальция. Более того, их скелеты могут легко извлекать необходимые ингредиенты из океанской воды. Затем, когда эти организмы умирают, их скелетный мусор накапливается в виде осадка. Этот осадок позже превращается в известняк. Кроме того, отходы этих организмов также способствуют образованию этой осадочной породы.
Великая пирамида в Гизе
Существует несколько разновидностей известняка, таких как мел, ракушечник, ископаемый известняк, литографский известняк, туф и т.д. Они также отличаются друг от друга по образованию, внешнему виду и составу.
Есть много применений известняка. Он распространён в архитектуре. Есть много достопримечательностей, которые были сделаны из известняковой скалы, например Великая Египетская Пирамида в Гизе. Кроме того, он является основным ингредиентом при производстве негашеной извести, гашеной извести, цемента и т.д. Кроме того, этот минерал используется в качестве восстановителя почвы для нейтрализации кислых почв.
Что такое Мел?
Мел — это форма известняка, содержащая кальцит в качестве основного минерала, его там около 99%. Следовательно, это также осадочная карбонатная порода. Этот тип пород образуется в морских условиях на глубинах из-за накопления кальцитовых раковин. Эти кальцитовые ракушки появляются от микроорганизмов называемых кокколитофориды. Кроме того, мел имеет общий тип вкраплений (или в виде полос), называемый Flint.
Меловая порода
Мел имеет много полезных свойств. Например, он обладает большей устойчивостью к атмосферным воздействиям, чем опадающие глины. Поэтому этот минерал образует высокие, крутые скалы. Мел добыватся из меловых отложений. Эти отложения могут встречаться как над землей, так и под землей.
Есть много применений этого минерала. Среди всех, наиболее известным применением является производство школьного мела. В дополнение к этому, мел используется в качестве источника негашеной извести (посредством реакций термического разложения) или в качестве источника гашеной извести (путем закаливания негашеной извести водой). Кроме того, мел используется в клее для склеивания изделий из дерева.
В чем разница между известняком и мелом?
Известняк — осадочная порода, которая содержит два основных типа минералов; кальцит и арагонит. Это потому, что он образуется в результате отложения скелетных фрагментов морских организмов, таких как кораллы, раки и моллюски. Мел — форма известняка, содержащая кальцит в качестве основного минерала, там его около 99%. Это потому, что он образуется в результате накопления кальцитовых оболочек у микроорганизмов называемых кокколитофориды. Кроме того, мел содержит кремень.
Заключение — Известняк против Мела
Известняк — осадочная карбонатная порода. Мел — это разновидность известняка. Основное различие между известняком и мелом состоит в том, что известняк содержит минералы, кальцит и арагонит, тогда как мел — это форма известняка, которая содержит только кальцит.
Свойства мела
Мел — осадочная горная порода, состоящая из микроскопических кристаллов кальцита. Считается разновидностью известняка. Его внешние признаки:
- белый цвет, иногда желтоватый;
- твердость равна 1, то есть порода свободно разрушается рукой, ноготь оставляет глубокий след;
- порода мелкозернистая, после разрушения превращается в порошок;
- мел неустойчив к действию мороза, при размораживании рассыпается.
Для использования в промышленности и сельском хозяйстве мел делится на два вида: природный и полученный химическим путём.
Структура минерала
От структуры мела, то есть его внутреннего устройства, зависят физические свойства этого ископаемого минерала. В частности, твердость каждого куска мела прямо зависит от наличия в его структуре кремния и процентного содержания этого элемента. Рыхлые меловые породы очень легко ломаются в руках, и внешне более походят на известняк. Структура такого мелового отложения имеет плотность около восьмисот килограмм на каждый кубический метр. В то же время кристаллическая структура некоторых известняков достигает показателя в 2900 кг/м3.
Пористость мела или его рыхлость также влияют на сжимаемость этого вещества. Минимальное выдерживаемое давление на мел составляет 0,4 Мпа, а максимальное — 300 Мпа. Структура мокрого мела по отношению к сухому изменяется: он становится менее твердым и более хрупким.
Рыхлость меловой структуры предполагает его большую ломкость, или дробимость. Это значит, что такой мел легко надломить руками, не прилагая значительных усилий. Однако такое свойство внутреннего устройства хрупкого мела помогает очень просто и точно обрабатывать его и придавать нужную форму.
Где добывают мел
Полоса меловых отложений протянулась от Мугоджар на западе Казахстана через российские регионы (Белгородская, Воронежская, Волгоградская, Саратовская области) в Украину, Польшу, Германию, Францию, Великобританию.
В России крупнейший производитель мела — меловой завод в Шебекино (Белгородская область).
Рис. 2. Добыча мела, Шебекино.
Считается, что мел по своему химическому составу совпадает с карбонатом кальция, общая формула — CaCO3. Но в нем присутствуют и другие элементы:
- углекислый газ — не больше 43%;
- кальциевые окиси — в пределах от 47% до 55%;
- окись магния — не больше 2%;
- оксид алюминия — в пределах 4%;
- диоксид кремния — не превышает 6%;
- добавки в минимальных дозах представлены железом.
При большом вхождении кремния значительно повышается плотность мела. Если имеют место красные пятна, прожилки, значит, в нем содержится значительное количество железа.
Применение мела
Мел требуется для производства цемента, стекла, бумаги, резины. Из смеси размолотых мела и гипса изготавливают школьные мелки. Мел используется при выпуске лекарств, косметических изделий. Мел добавляют в корма для животных, вносят в почву для улучшения её состава. Перед внесением в почву не требуется измельчение твердого мелового щебня.
Весной, после размораживания, кусочки мела распадаются на «меловой песок».
Издавна в меловых горах вырубались помещения для разных нужд. В Воронежской области греческие монахи в меловых утёсах обустроили церковь, вокруг которой в XVII столетии возник монастырь Дивногорье. Сегодня это центр паломничества и туризма.
Рис. 3. Дивногорье, Воронежская область.
О том, к каким горным породам относится мел, можно подготовить доклад на урок по окружающему миру во 2 классе.
Месторождения и добыча
Среди стран СНГ на долю России приходится более половины выявленных запасов мела, 138 месторождений. Крупнейшие из них располагаются в трех субъектах Российской федерации:
В ближнем зарубежье наиболее значимое месторождение — Добрушское, расположенное в Гомельской области республики Беларусь. Средняя мощность залежи составляет 30 м.
Предварительно оцененные запасы — 400 млн тонн. Полезное ископаемое используется в основном в строительстве для производства цемента и извести.
На большинстве горных предприятий добыча полезного ископаемого в карьере ведется традиционным способом — с помощью экскаватора и ковша. Однако такой метод вызывает ряд трудностей:
- мел не просыхает в нужном объеме;
- порода налипает на рабочие элементы машин при выемке камня с нижних обводненных горизонтов;
- отсутствует необходимая фракция.
В настоящее время в ряде стран Западной Европы и в Америке для решения данных проблем используется принципиально новый способ добычи и предварительной обработки мела — при помощи роторной фрезы. Ее применение позволяет снизить затраты на эксплуатацию гидравлического экскаватора.
Интересные факты
Можно ли употреблять в пищу мел для доски? В случае недостатка кальция в организме у человека появляется тяга к поеданию мела. Врачи неоднозначно относятся к данному вопросу. Когда мел оказывается под воздействием желудочного сока (концентрированной соляной кислоты), он существенно меняет свои свойства.
Мел, пройдя через множество окислительных процессов, лишается первоначальной нейтральности, превращается в агрессивное химическое соединение, аналогичное по свойствам гашеной извести (гидроксиду кальция).
Именно поэтому при контакте с окисленным мелом, серьезно страдает слизистая оболочка органов пищеварения.
Если в больших количествах употреблять в пищу мел для доски, это провоцирует известкование сосудов. Намного более безопасным при недостатке кальция, является употребление специальных медицинских препаратов, например, глюконата кальция.
Врачи предупреждают пациентов о недопустимости использования в пищу сельскохозяйственного кормового, строительного, канцелярского мела.
Подробный состав
Мел как полезное ископаемое содержит определенные вещества. Они находятся в конкретном процентном соотношении:
- Скелетные формы. На них приходится порядка 10%. Они представлены скоплениями, оставшимися от многоклеточных больших животных и простейших.
- Раковины древнейших моллюсков, на которые также приходится 10%.
- Фрагменты известкового нароста от водорослей занимают примерно 40%. Большинство отложений известнякового типа, несмотря на распространенное мнение, образовано именно простейшими растениями, в меньшей степени останками животных. Известно, что кокколитофориды не исчезли с планеты. И сегодня они комфортно себя чувствуют в толще мирового океана. Они участвуют в углеродном обмене.
- На кристаллический кальцит в измельченном виде приходится не больше 5%. Он состоит из сложных минеральных образований.
- Силикаты нерастворимого типа в количестве не больше 3%. Они являются геологическими минералами в виде отдельных кусков горных пород, песка, которые в разные периоды заносились вместе с водой или песком в меловые скопления.
Возможно наличие и других примесей в зависимости от месторождения белой породы. Но они представлены в ничтожных количествах.
Химико-физические характеристики
В зависимости от особенностей месторождения, в природных характеристиках мела могут быть существенные отличия. Значительное влияние на материал имеет влажность воздуха. Мел не растворяется в воде, он образует суспензию. При впитывании влаги, карбонат кальция теряет свою прочность, при этом существенно увеличивается пластичность материала.
Это вносит серьезные проблемы в добычу и переработку минерала, он налипает на ковше экскаватора. Мел имеет невысокую морозостойкость. После размораживания, материал распадается на множество отдельных мелких частиц. Данное качество применяется в сельском хозяйстве для уменьшения кислотности почвы.
Источник: 20-33.ru