Badanie procesu wypalania kamienia wapiennego

1. Wapień należy do skał osadowych, głównym składnikiem wapienia jest węglan wapnia  w postaci kalcytu. Mogą zawierać także domieszki: dolomitu, kwarcu, glaukonitu, pirytu lub minerałów ilastych. Barwa najczęściej biała, żółtawa, szara, niekiedy czerwonawa, różowa, zielonkawa lub brunatna. Wapień chociaż należy do twardych skał jest stosunkowo łatwy w obróbce. Jego charakterystyczną cechą jest zdolność do ulegania zjawiskom krasowym, które z chemicznego punktu widzenia są reakcją prowadzącą do powstania rozpuszczalnego wodorowęglanu wapnia zgodnie z równaniem:

W Polsce powierzchniowo odsłaniają się głównie w Górach Świętokrzyskich, Jurze Krakowsko-Częstochowskiej, Pagórach Chełmskich, na Lubelszczyźnie i Roztoczu, a także w Tatrach, Pieninach i w wielu miejscach lokalnie w Sudetach, a także jako porwaki tektoniczne lub porwaki lodowcowe lokalnie w innych miejscach w Beskidach, na Pałukach (np. Piechcin–Wapienno–Bielawy k. Żnina) i centralnej Polsce oraz na Pomorzu Zachodnim.

Znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle metalurgicznym (jako topnik) oraz chemicznym (produkcja nawozów sztucznych, karbidu i sody), wykorzystywane są jako surowce do wyrobu szkła, wapna palonego i cementu, a także jako kamień budowlany, drogowy oraz materiał dekoratorski (okładziny, parapety, schody, posadzki) - słynne "marmury" chęcińskie, kieleckie i dębnickie.

1. Technologia wypalania wapienia

Wapienniki rozgrzewano do temperatury 900-1000 °C najczęściej pozyskiwanym z pobliskich lasów drewnem lub węglem kamiennym (także torfem). Wkład ładowany był od góry za pomocą prostych, drewnianych konstrukcji.

Piec pracował w sposób ciągły. Otwór w górnej części szybu zasypywano na przemian warstwami kamienia wapiennego i paliwa – węgla drzewnego, torfu lub węgla kamiennego. Wsad obsuwając się w dół szybu pieca był podgrzewany spalinami ze strefy wypału, następnie węgiel ulegał zapaleniu i w strefie wypalania, gdzie temperatura dochodziła do 1200 °C, kamień wapienny ulegał rozkładowi według reakcji:

CaCO₃ + ciepło → CaO + CO₂

Dwutlenek węgla – CO₂, ze spalinami uchodził do atmosfery, a wapno palone ochłodzone w dolnej części pieca, było wybierane przez dolny szyb jako gotowy produkt.

1. Źródła emisji dwutlenku węgla do atmosfery

Źródła naturalne emisji CO₂

• Aktywność wulkaniczna: emisja gazów

• Aktywność biologiczna flory i fauny

Źródła emisji spowodowane działalnością człowieka:

• Spalanie paliw kopalnianych

• Produkcja cementu i innych substancji z węglanów

• Użytkowanie lądu, np. wycinka lasów

• Rolnictwo: chów bydła

• Przemysł

• Transport

1. Zagrożenia wynikające z dużego stężenia dwutlenku węgla w atmosferze:

• zanieczyszczenia powietrza

• niedotlenienie, nieprzyjemny zapach, działanie toksyczne,

• degradacja strefy ukorzenienia

• pożary, wybuchy, osiadanie

• zanieczyszczenia wód, degradacja wód gruntowych