Контроль материалов, содержащих сульфат кальция

 

Теоретические сведения

 

Гипс — минерал из класса сульфатов, по составу CaSO₄·2H₂O (гидратированный сульфат кальция), один из самых распространенных минералов. Термин используется и для обозначения сложенных им пород. Другие синонимы: алебастр, камень ленточный, леденец (устар.), мармолит, мрамор жигулёвский.

Обезвоженный аналог гипса — минерал ангидрит (греч. «безводный»).

Помимо относительно редкой прозрачной кристаллической разновидности существуют две основных формы гипса:

1) алебастр — массивная мелкозернистая разновидность, иногда используемая как облицовочный материал; Ученые-историки (в частности, египтологи) нередко называют алебастром античный строительный и поделочный материал, который фактически является тонкозернистым кристаллическим кальцитом или «мраморным ониксом». Однако в минералогии термин «алебастр» используется только по отношению к гипсу.

2) селенит или шелковистый шпат — волокнистый гипс, который часто используется в качестве поделочного камня.

Кристаллическая структура слоистого типа. В ее основе — двойные слои, состоящие из анионных групп [SO4]^2–, которые тесно связаны с ионами Са2+. Молекулы воды расположены между этими слоями, чем обусловлена совершенная спайность минерала. Каждый атом кальция находится в окружении шести атомов кислорода (из групп SO₄) и двух молекул воды.

Гипс — самый распространенный сульфат на планете, образующий иногда целые горы и очень живописные пещеры.

Гипс является типичным осадочным минералом. Чаще всего он кристаллизуется при испарении воды, насыщенной солями кальция.

Встречается гипс в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс; в виде бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. В почвах формируются новообразования гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»),друзы, «гипсовые розы» и т. д.

Встречается совместно с известняками и глинистыми сланцами, а также в соленосных отложениях, в ассоциации с галитом. По гипсу образуют псевдоморфозы самые различные минералы: ангидрит, кварц, арагонит, кальцит, малахит и др.

Месторождения гипса настолько многочисленны, что нет смысла их перечислять. Его мощные пласты обычно залегают в однорукавных устьях древних рек, у берегов внутренних морей, в мелководных морских отложениях или в местах, где когда-то располагались соленые лагуны.

Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала.

Чтобы превратить гипс в ангидрит, нужно прокалить его при более высоких температурах. Если к полученному ангидриту добавить воду — он снова перейдет в гипс. Для ускорения процесса гидратации ангидрит нужно предварительно измельчить в порошок — алебастр.

Медицинский гипс — это смешанный с водой алебастровый порошок, который постепенно каменеет, переходя в гипс. То что этот процесс сопровождается заметным выделением тепла, на собственном опыте известно каждому, кто обращался в больницу с переломом.

Гипс доступен, прост в обработке, легко впитывает воду, обладает рядом особых химических и физических свойств. Всё это делает его практически незаменимым строительным материалом, который очень пластичен — в не застывшем виде ему легко придать любую форму. Ровными стенами и потолками в наших домах мы обязаны именно гипсу — это важнейшая составная часть цементов. Кроме того, он находит применение в создании различных архитектурных деталей, для получения скульптурных копий и даже при снятии посмертных масок.

При нагревании до 140 градусов из его кристаллической решетки выделяется вода, в результате чего образуется так называемый полуводный гипс.

Если продолжить нагрев минерала, то образуется строительный (обожженный) гипс. Такой материал используют в виде порошка. Если к такому порошку вновь добавить воду, то вода присоединится к сульфату кальция, а материал обретет твердость.

Гипс добывают на месторождениях путем подрыва гипсосодержащей породы. Далее руду транспортируют на заводы в виде гипсовых камней. Их дробят в специальных дробилках, а затем сушат для выпаривания имеющейся в них влаги.

Сухие фракции измельчаются в мельницах

Гипсовый камень по суммарному содержанию гипса подразделяется на сорта приведенные в таблице (согласно ГОСТ 4013-82 "Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия"):

Гипсовый камень также должен удовлетворять требованиям ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия» и ГОСТ 26871-86 «Материалы вяжущие гипсовые» в части правил приемки, упаковки, маркировки, транспортирования и хранения. Эти стандарты распространяются на гипсовые вяжущие, получаемые путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция и применяемые для изготовления строительных изделий всех видов и при производстве строительных работ.

Гипсовый и гипсоангидритовый камень, в зависимости от размера фракции может применяться:

- 60 - 300 мм - гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

-0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый камень для производства цемента.

Гипсовый и гипсоангидритовый камень, используемый для производства вяжущих материалов, должен соответствовать требованиям стандарта ГОСТ 4013-82 « Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов ». Добыча и переработка камня производится по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Гипсовый камень по содержанию гипса и гипсоангидритовый камень по суммарному содержанию гипса и ангидрита в пересчете на гипс подразделяют на сорта, указанные в таблице 4.

Содержание гипса в гипсовом камне определяют по кристаллизационной воде, а в гипсоангидритовом камне - по серному ангидриту (SO₃).

Для производства гипсовых вяжущих должны поставлять только гипсовый камень, а для производства цемента - гипсовый и гипсоангидритовый камень. В гипсоангидритовом камне должно быть не менее 30 % гипса (CaSO₄×2H₂O).

Для производства гипсовых вяжущих, применяемых в фарфоро-фаянсовой, керамической и медицинской промышленности, а также белого, декоративного и гипсоглиноземистого расширяющегося цемента должны поставлять только гипсовый камень 1-го сорта.

 

Таблица 4

Сорта гипса

Сорт	Содержание в гипсовом камне, %, не менее	Содержание в гипсоангидритовом камне, %, не менее
гипса (CaSO4·2H2O)	кристаллизационной воды	гипса и ангидрита в пересчете наCaSO4·2H2O	серного ангидрита (SO3)
		19,88		44,18
		18,83		41,85
		16,74		37,20
		14,64	-	-

 

 

Гипсовый и гипсоангидритовый камень применяют в зависимости от размера фракции:

60 - 300 мм - гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый камень для производства цемента.

Для фракции 60 - 300 мм содержание камня размером менее 60 мм не должно превышать 5 %, а более 300 мм - 15 %, при этом максимальный размер камня не должен превышать 350мм.

Фракции размером 0 - 60мм не должны содержать камня размером 0 - 5 мм более 30 %.

В отдельных случаях по согласованию с потребителем доля содержания фракции размером 0 - 5 мм допускается более 30 %, но не должна превышать 40 %.

Правила приемки

Камень должен быть принят техническим контролем предприятия-изготовителя.

Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

При отгрузке камня железнодорожным и водным видами транспорта размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности карьера: 1000 т - при годовой мощности до 1000000 т; 2000 т - свыше 1000000 т.

Допускается отгружать партии камня меньшей массы.

При отгрузке камня автомобильным транспортом партией считают количество камня одного сорта и одной фракции, отгружаемого одному потребителю в течение суток.

Количество поставляемого камня определяют по его массе. Камень, отгружаемый в вагонах или автомобилях, взвешивают на железнодорожных и автомобильных весах. Массу камня, отгружаемого в судах, определяют по осадке судна.

Изготовитель должен определять фракционный состав камня не менее одного раза в квартал, а также при замене технологического оборудования или переходе из одного забоя в другой при разработке пласта гипсового камня.

Потребитель имеет право проводить контрольную проверку соответствия камня требованиям настоящего стандарта, применяя при этом приведенный ниже порядок отбора проб и методы испытаний. Потребитель отбирает пробы после разгрузки транспортных средств, изготовитель - перед или во время погрузки.

Пробы отбирают не менее чем из 10 мест равными частями на различной глубине при отгрузке железнодорожным или водным видам транспорта, а при отгрузке автомобильным транспортом - не менее чем из 5 машин.

Минимальную массу общей пробы определяют в зависимости от максимального размера фракции: 50 кг - при максимальном размере фракции 60 мм; 300 кг 300 мм.

Если при испытании пробы получены неудовлетворительные результаты, проводят повторные испытания пробы камня, отобранной из той же партии.

При неудовлетворительных результатах повторных испытаний партия приемке не подлежит.

 

Методы испытаний

Общую пробу, составленную из проб, тщательно перемешивают и делят на две равные части: одну используют для испытаний, другую отбрасывают.