Вапняком називають осадову гірську породу, що має органічне походження. Також має місце хемогенне походження вапняку, коли порода утворюється в результаті хімічного осадження при випаровуванні води або водних розчинів. Основою гірської породи вважається переважно карбонат кальцію, представлений як кристалів кальциту різних розмірів. Видобуток вапняку є затребуваним, оскільки цю гірську породу людина використовує у багатьох сферах.

Опис

Основу вапняку становить карбонат кальцію - речовина, здатна розчинятися у воді. В результаті утворюється карст. Він може розкладатися на основи та вуглекислий газ. Це здійснюється на великих глибинах, тому через вплив тепла Землі вапняк утворює газ для мінеральних вод.

Вапняк може включати домішки глинистих мінералів, доломіту, кварцу, гіпсу, піриту. Природний вапняк має світло-сірий колір, хоча він може бути чорним та білим. Домішки дають блакитний, рожевий, жовтий відтінок. Видобуток вапняку затребуваний через його широке застосування. Порода є міцною, відома своїми унікальними характеристиками, які роблять її не схожою на інші матеріали.

Класифікація

До поширеного типу породи відносять черепашник, що складається з раковин морських тварин та їх уламків. Існують інші види вапняку:

• Мшанковий, до якого входять останки мшанків - безхребетних тварин невеликого розміру, що живуть колоніями у морях.
• Нуммулітовий, що складається з одноклітинних організмів, що вимерли, нуммулітів.
• Мармуроподібний. Буває тонкошаруватим і масивнослоїстим.

При метаморфізм з вапняком відбувається процес перекристалізації, за рахунок чого дана порода утворює мармур.

Мономінеральною породою вважається вапняк, спосіб видобутку якого може відрізнятись, залежно від типу домішок, структури, геологічного віку. Є організації, які займаються тим, що видобувають вапняк. Місця та способи видобутку визначаються за місцевістю, видами порід та іншими характеристиками.

Місце народження

Як очевидно з вищевикладеного, вапняком вважається осадова порода, що виникла з участю живих організмів, що у морських басейнах. Порода видобувається у багатьох регіонах нашої країни та інших країн. Росія вважається однією з провідних за її наявністю.

Вапняк вважається «будівельним матеріалом» для гірських ланцюгів. Прикладом можуть бути Альпи, хоча може залягати й інших гірських районах. Видобуток каменю вапняку відбувається у всьому світі. Багато запасів є на території нашої країни. Причому всі місця видобутку вапняку дозволяють отримувати різні породи природного матеріалу: щільні, білі, флюсові, черепашково-оолітові.

Відомий видобуток вапняку у Росії. Популярні родовища у західній частині країни. Розробки проводяться від Білгородської та Тульської області до Москви, Вологодської, Воронезької області. Видобуток виконується біля Санкт-Петербурга, Краснодарському краї, Архангельськ, на Уралі, в Сибіру. З країн ближнього зарубіжжя родовища є Донецька область України.

Методи видобутку

Видобуток виконується відкритим кар'єрним способом. Знімається верхній шар ґрунту та глини. Так утворюють кар'єр. Видобуток вапняку передбачає виконання піротехнічних робіт для подрібнення та від'єднання порцій гірської породи. Потім його вивозять на переробку автомобілями.

Першим у світі способом видобутку вважається метод ламання. Така назва була отримана через те, що порода вилучалася ломами, а потім молотами вибивали каміння із пласта. Наразі застосовується альтернатива цьому способу. Використовується метод підривних робіт. З породи виходить дрібна крихта. Екскаватор збирає її, завантажує на самоскиди, а потім все транспортується на завод, де виконується обробка та очищення.

Є спеціальний пристрій екскаватора, з яким видобуток вапняку може виконуватися і без вибуху. Водієм змінюється ківш на начіпний апарат, що виробляє розпушування породи. Такий спосіб використовується у місцезнаходженнях із підвищеною щільністю населення. Існує спосіб видобутку фрезерним комбайном. Це найвигідніший варіант. Одночасно виконується видобуток, подрібнення, транспортування породи.

Особливості традиційного способу

Для видобутку плити вапняку використовується старий спосіб. Потрібно лише знайти вихід із-під землі назовні. Потім лопатою розчищається область, де здійснюватиметься видобуток.

Ломом треба створити тріщину в плиті вапняку, а потім підчепити край плити і підняти його. Так як вапняк знаходиться під землею пластами, слід підняти тільки невелику його пластину. Її треба витягнути із місця, де залягає вапняк. Пилить породу звичайною пилкою. Для спрощення роботи інструмент змочують у воді.

Вибуховий метод

Вапняк отримують із застосуванням вибухового методу. Спочатку треба розкрити поклади, прибравши з них землю, глину та некондиційний вапняк за допомогою бульдозерів. Біля краю місця видобутку бурять свердловини та кладуть туди вибухівку. За допомогою вибухів відбувається відламування пластів вапняку, який потім потрібно занурити у самоскиди та вивезти для подальшої обробки.

Потім кар'єр, де вироблявся видобуток, засипається землею, засаджується травами, рослинами. Такий метод використовується у великих родовищах. А у малих не слід застосовувати вибуховий метод. Тоді вапняк виймається блоками, подібними до форми прямокутників. Ця технологія має назву барового вироблення.

Роботи виконуються різними машинами, які ріжуть каміння. Обов'язково потрібний екскаватор. Технологія має свої переваги:

• Простота.
• Гарна форма блоків.
• Легке транспортування та обробка.

Оскільки вапняк має пористу структуру, його застосовують у будівельній справі. З нього будують храми, палаци, садиби.

Види та кольори вапняку

Видобуток вапняку дозволяє отримувати різні гірські породи. Вони відрізняються забарвленням, структурою, хімічним складом, походженням, областю використання та іншими характеристиками. По виду застосувань зустрічаються вапняки різних кольорів:

• Білий і сірий - чиста порода, в якій немає домішок.
• Червоний та бурий – вапняки з марганцем.
• Жовті та коричневі – містять залізо.
• Зелені – каміння із включеннями морських водоростей.
• Темно-сірі та чорні – мають домішки органіки.

За структурою та хімічним складом порода буває:

• Доломітизована – міститься 4-17% оксиду магнію. Якщо збільшується частка магнію, утворюються доломіти.
• Мармурові - карбонатні вапняки з органічними включеннями. Їхня палітра може бути від бежевих до сіро-блакитних тонів.
• Коралові. Породи мають пористу структуру. Вони перетворюються на рифи з раковин молюсків та панцирів морських жителів.
• Глинисті. Порода має склад, подібний до вапняку і мергелю. Утворення м'якше вапняків, тендітні в порівнянні зі сланцевими глинами.

За походженням вапняки бувають:

• Юрський - порода, що має історію в сотні млн. років, має високу міцність, щільність і дрібну зернистість. У середні віки вапняк мав назву «мармуровий» через те, що його можна було полірувати.
• Путиловський. Цей вапняк має унікальні фізичні характеристики, низьке поглинання вологи та стирання. Під час становлення Петербурга був основним будівельним матеріалом. Має назву на честь місця видобутку – Путилівського кар'єру, що у Ленінградській області.

Варіанти застосування

В металургійної промисловостійого застосовують як флюс. Він вважається основним компонентом під час створення цементу та вапна. Його використовують як допоміжний компонент для одержання соди, мінеральних добрив, паперу, цукру, скла.

Матеріал також застосовують для одержання гуми, фарб, мила, пластмаси, мінеральної вати. Він затребуваний у будівельній області для виготовлення облицювальних та стінових блоків. Його використовують для зведення фундаментів, доріг. Видобуток вапняку дозволяє забезпечувати будівельним матеріалом усю країну.

Площа ділянки, з якої видаляють розкрив, залежить від річної потреби в вапні та товщині пласта вапняку.

Так, наприклад, якщо річна потреба вапна дорівнює 500 т, то необхідно обпалити приблизно 1000 т вапняку.

При дробленні вапняку одержують відходи у вигляді дрібного щебеню, частково відбуваються втрати при його перевезенні, що становить близько 25 %. Отже, для видобутку 1250 т вапняку (при масі 1 м3 близько 2 т) потрібно виробити його 625 м3.

Для отримання річного запасу вапняку при середній товщині пласта з урахуванням можливих його прошарків у розтині, що дорівнює 2 м, необхідно звільнити від розтину площа: 625: 2 = 312,5 м2.

Розкрив по можливості видаляють бульдозерами та екскаваторами в теплий період року.

Вибраний неродючий ґрунт відвозять з місця розробки в міру видалення розтину в яри, западини, а також виїмки.

Видобуток вапняка

Способи розробки вапняку залежать від будови та характеру напластувань. Пласти вапняку можуть розташовуватись шарами горизонтально або з деяким кутом нахилу до горизонту. Трапляються вапняки з майже вертикально розташованими шарами.

У вапняках шаруватої будови зазвичай між пластами знаходяться прошарки глини, крім того, пласти часто прорізуються тріщинами, що сприяє полегшенню виламування вапняку.

Для розробки такого вапняку вбивають брухт у прошарки між пластами, підкладають під нього твердий предмет (інший брухт, молоток або міцний камінь), і натискаючи на вільний кієць брухту, піднімають плиту. Зазвичай шматки вапняку легко відокремлюються по прошаркам та тріщинам.

Якщо ж вапняк є суцільною масою і має мало тріщин, то для полегшення виламування брил зверху масиву киркою вирубують каиавку в тому місці, в якому бажано отримати відділення брили від пласта. Потім пласт підбивають брухтом і виламують брилу звичайним прийомом. Висота брили не повинна перевищувати 0,8... 1 м.

При горизонтальному розташуванні шарів, а також з невеликим кутом нахилу розробку пластів ведуть у будь-якому напрямку. Дещо легше вести розробку назустріч напрямку падіння шарів. Але це допускається тільки в тому випадку, якщо нахил шарів невеликий і не перевищує кута нахилу, при якому виламані брили можуть самі скочуватися вниз оголеними пластами. Якщо шари вапняку розташовані під крутим кутом, його розробляють у зворотному напрямку.

При розробці аолежів вапняку необхідно виконувати вимоги техніки безпеки та охорони праці. Роботу можна вести уступами, виламуючи камінь одночасно на двох і навіть більше шарах вапняку. Висота уступу повинна перевищувати 2 метрів, підошва - мати рівну, очищену від сміття майданчик шириною щонайменше 0,7 м. Вертикальні стінки слід надавати невеликий ухил, 10...15 див за кожен метр висоти.

Другий уступ ні в якому разі не повинен наближатися до укосу першого, щоб не було обсипання вапняку з поверхні стінки раніше вироблених шарів (розташованих вище уступу).

Виламані з масиву або з пласта брили вапняку розбивають на дрібніші шматки кувалдами і складують у штабелі заввишки не більше 2 м. У плані штабеля повинні мати правильну прямокутну форму, що полегшує їх обмір і підрахунок обсягу каменю.

Склад вапняку влаштовують неподалік місця випалення. Для цієї мети необхідно вибрати рівний відкритий майданчик, незатоплюваний водою.

Обпал вапна в шахтній печі

Печі для випалення вапна бувають різних типів. Найбільш доступними колгоспів є шахтні печі малої потужності (11).

Стіни печі викладають із цегли. Піч має підтоплення, що служить для початкового розтоплення печі. Вивантажувальний отвір розташовується над колосниковою решіткою. Випалювання вапняку ведуть пересипним способом із пошаровим завантаженням у шахту каменю та антрацитового вугілля. Для зручності завантаження піч розташовують у схилі яру або на крутому схилі місцевості. Більш доцільно розташовувати піч у кар'єрі, у схилі вироблення.

Спочатку завантажують на колосники дрова, на які укладають перший шар каменю однакового розміру товщиною шару 25...30 см. Потім по вирівняній поверхні кам'яної викладки насипають антрацитове вугілля шаром не більше 8 см (за розрахунком).

У печах періодичної дії витрата вугілля на 1 т вапна становить 300...400 кг. Наступне завантаження каменю та палива ведуть з таким самим чергуванням шарів.

Для ослаблення температурної дії на стіни в процесі горіння палива товщину шару вугілля біля стін зменшують.

Завантаження печі каменем і паливом проводять спочатку приблизно на 2/з висоти печі, потім закладають дрова під колосникові ґрати і розпалюють їх. Після розігріву печі продовжують завантаження печі до верху. Після цього нарощують стіни викладкою каменю насухо на висоту до 70 см та заповнюють паливом нарощений об'єм печі. Після закінчення випалення обсяг саду каменю в печі зменшиться і вапно опуститься до рівня верху основного об'єму печі.

Вивантаження готового вапна здійснюють через вивантажувальний отвір, для чого з нього видаляють цеглу.

Для отримання 1 т вапна потрібно обпалити 1,2...1,4 м3 вапняку. Вапно має відповідати ГОСТ 9179-77.

Натуральний камінь вапняк, що складається в основному з кальциту органічного походження, використовують для виготовлення цементу, вапна, облицювальних блоків, він входить до складу соди, добрив, корми для худоби, паперу, цукру, скла, мила та багато іншого. На відміну від мармуру та граніту, про родовища яких можна прочитати матеріали у розділі «Статті», вапняк зустрічається майже на всіх континентах земної кулі. Способи одержання цієї породи мають свою специфіку.

Методи вилучення

В основному вапняк одержують у відкритих кар'єрах. Для цього спочатку знімають верхній шар землі та глини та створюють розріз. Тут відбувається подрібнення та навантаження породи, яку згодом вивозять на спеціальних автомобілях.

На сьогоднішній день найчастіше для діставання вапняку застосовують вибухову технологію. Внаслідок цього порода сильно кришиться, потім цю масу виймають екскаватором і вантажать для транспортування до місця переробки. Якщо під час вибуху залишилися досить великі шматки, то їх подрібнення застосовують накладні заряди чи спеціальні навісні бутобої.

Більш «щадні» методики полягають у розпушенні породи без вибухів. Для цього застосовують важку техніку, оснащену механічним або гідравлічним швидкознімним пристроєм. Водій такого екскаватора за лічені хвилини може змінити ківш на розпушувач та виконувати розфарбовування породи. Такі машини можуть справитися і з м'яким вапняком, і з твердим.

Ще один спосіб видобутку породи здійснюється за допомогою фрезерного комбайна. Машина одночасно подрібнює та вантажить вапняк, не затримуючи його вивезення.

При будівництві зазвичай потрібні задоволені великі слеби. Для їх видобутку разом з екскаваторами додатково використовуються каменерізні машини. Отримувати великі фрагменти можна і за допомогою правильно організованих вибухів, але в цьому випадку брили можуть бути нерівними. Для їх обробки знадобиться спеціальний шліфувальний інструмент, а хімічні новинки – очисники, просочення, барвники – зроблять матеріал естетично привабливим.

На думку фахівців, найменш затратними є невибухові способи видобутку вапняку.

Вапняк переважно видобувається у кар'єрах відкритим способом. Вапняк без глинистих або піщаних домішок зустрічається рідко. Видобуток вапняку здійснюється переважно буропідривним способом, іноді видобуток виробляється за допомогою розпушувачів та бульдозерів.

Для цього проходять свердловини діаметром 100...300 мм, розташовані в один або кілька рядів у шаховому порядку, закладають вибухівку та здійснюють масовий вибух. Проходження свердловин ведуть за допомогою канатно-ударних верстатів, пневматичних ударних або бурильних верстатів.

Останнім часом використовують потужні кулькові бурові верстати з продуктивністю до 30 м/год (рисунок 1.51). Завантаження скельних порід здійснюють екскаваторами з ємністю ковша до 8 м 3 або навантажувачами.

Після вибуху матеріал може містити негабарит – великі шматки, які не може захопити екскаватор. Обробку негабариту ведуть вибуховим методом за допомогою накладних зарядів або дрібних шпурів, а також за допомогою бутобої. Бурильний верстат за допомогою спеціального навісного обладнання швидко переоснащується в бутобой.

У деяких випадках для здешевлення видобутку відмовляються від вибухових робіт та видобуток ведуть за допомогою спеціальних розпушувачів, які встановлюються на потужних тракторних тягачах. Їх застосування дозволяє вирішити два важливі завдання комплексного використання надр: організацію селективного відпрацювання скельних порід різної якостіта видобутку сировини в охоронних зонах, де застосування вибухових робіт є неприпустимим. Ефективність розпушування залежить від міцності породи, ступеня її тріщинуватості, потужності двигуна розпушально-бульдозерного агрегату, сумарної маси та тягового зусилля. За кордоном на багатьох підприємствах замість вибухового методу також застосовується механічне розпушування

Висаджена руда транспортується до дробильної установки, яка може працювати в одну або дві стадії. Для навантаження підірваної породи використовують екскаватори або навантажувачі. При необхідності подрібнена гірська порода звільняється в миючих барабанах від глиняних та піщаних забруднень. Вапняк деяких родовищ містить лише незначну кількість забруднень, так що миття може бути не потрібне. Потім підірваний і вимитий матеріал класифікується за розмірами в окремі фракції для випалення печі та для продажу.

З вапняку виробляють також вапняне борошно, для чого виробляють тонкий помел при одночасному висушуванні, наприклад, застосовуються швидкохідні молоткові млини.

При отриманні високоякісних клінкерів виробляють селективний видобуток сировини, тобто. видобувають партії сировини необхідного складу за мінімального вмісту шкідливих домішок. При видобутку м'якіших гірських порід (наприклад, крейда) необхідність проведення підривних робіт відпадає. М'які гірські породи видобувають за допомогою важких бульдозерів чи роторних екскаваторів.

Підірвана руда автосамоскидами транспортується до дробильної установки, яка може працювати одноступінчастою або багатоступінчастою.

Випалення вапна

Метою випалу вапна є перетворення карбонату кальцію на оксид кальцію. Теоретично для цього потрібно 3154 кДж/кг CaO (20 °C). При 900 °C парціальний тиск СО 2 досягає 1 бар. Фактично температура випалу вапна набагато вища. Ряд споживачів (наприклад, сталеплавильні комбінати), бажають крім низького залишкового вмісту 2 також і хорошу реакційну здатність, яка виходить тільки в певних типах печей. Для цього поряд з якістю обпаленого продукту ( хімічний склад, кристалічна структура), насамперед грає роль температура випалу, яка визначають структуру пор продукту випалення. Надалі у подробицях описуються найважливіші реакції та процеси для випалу вапна.

Вапняк - м'яка гірська порода, яка широко застосовується у будівництві.

Найчастіше породу видобувають шляхом проведення вибухових робіт, у яких вапняк перетворюється на крихту.

Потім ця маса піднімається з кар'єру екскаватором та транспортується на заводи.

Нині впроваджуються у практику та інші методи, які дозволяють розпушувати породу, не виробляючи вибуху.

Компанія Caterpillar розробила нові важкі екскаваторні машини, оснащені спеціальними навісними пристроями, що виробляють швидке розпушування породи. Існують екскаватори, як з механічним, так і з гідравлічним розпушувачем.

Якщо ви хочете зробити подарунок своїй дівчині на новий ріктоді біжутерія оптом це те, що вам потрібно. Заходьте на сайт www.sunstones.com.ua, щоб дізнатися ціни на весь асортимент продукції.

Пристрій кріпиться до рукоятки спеціальним кріпленням. Причому воно є швидкознімним. Водій екскаватора може за лічені секунди змінити ківш на розпушувач, який здійснює перетворення породи на крихту.

Потім знімний пристрій змінюється на ківш, яким розпушена порода транспортується з кар'єру. Дана машина здатна дробити як м'який, так і досить твердий вапняк.

Перевагою даного способу є також те, що вона дає можливість вже в кар'єрі здійснювати селекцію породи на різні фракції. Хоча точно вибрати метод видобутку можна тільки після проведення аналізу породи, все ж таки відразу можна сказати, що за даним методом майбутнє.

У Німеччині його застосовують тоді, коли поклади вапняку перебувають у місцях із високим щільністю населення. p align="justify"> Метод також виправдовує себе, коли стосується впливу виробництва на навколишнє середовище, так як він зменшує частку шкідливих викидів в атмосферу.

Метод активно просувається російською компанією"Цепеллін", яка застосовує технологію Rip&Load безвибухового видобутку вапняку. Компанія вивчає фізичні та хімічні властивості скельного вапняку на тих підприємствах, куди він доставляється.

В результаті отримані дані про те, які методи необхідно використовувати на різних родовищах.

Третій спосіб видобутку виконується фрезерним комбайном. При цьому способі проводиться механічне перетворення породи на крихту. Одночасно виконується подрібнення, навантаження та транспортування.

Найменші витрати при видобутку породи досягаються при використанні екскаватора та гідравлічним розпушувачем. Ще більш економічним способом є використання видобувного комбайна, витрати на експлуатацію якого на 7% нижчі, ніж видобуток екскаватором.