Badanie procesu wypalania kamienia wapiennego

1. Wapienie skały osadowe składające się z węglanu wapnia (CaCO₃), zwykle 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.

Ze względu na wielkość ziaren wapiennych budujących skałę rozróżnia się:

• wapienie mikrytowe (drobnoziarniste) - złożone z bardzo drobnoziarnistych agregatów (do kilku tysięcznych mm)

• wapienie sparytowe (gruboziarniste) - zawierające stosunkowo duże kryształy węglanu wapnia (widzialne makroskopowo).

Ze względu na pochodzenie wyróżnia się wapienie:

• organogeniczne

Wapienie organogeniczne powstają w wyniku nagromadzenia się dużych ilości węglanowych szkieletów gąbek, koralowców i mszywiołów, często tworzących swoiste struktury, tzw. rafy (wapienie rafowe, wapienie gąbkowe), szczątków szkarłupni - głównie liliowców (wapienie krynoidowe, wapienie trochitowe), skorup i muszli otwornic, małżów, ślimaków, ramienionogów lub głowonogów - często tworzących tzw. zlep muszlowy (muszlowiec), a także przy udziale glonów(stromatolity).

• nieorganiczne (pochodzenia chemicznego)

Wapienie nieorganiczne tworzą się w wyniku chemicznego wytrącania się węglanu wapnia z wody morskiej (wapienie oolitowe, oolity) lub wód źródlanych (martwica). Wskutek małej odporności wapieni na procesy krasowienia powstają malownicze formy rzeźby krasowej, m.in.: wywierzyska, lejki krasowe, uwały, jaskinie, żłobki krasowe.

Występowanie wapienia w Polsce:

• Wyrzyna Krakowsko- Częstochowska

• Góry Świętokrzyskie

• Tatry

• Pieniny

• Sudety

Zastosowanie wapienia:

• Przemysł metalurgiczny( jako topnik)

• Przemysł chemiczny( produkcja nawozów sztucznych, sody i karbidu)

• Są surowcami do wyrobu szkła, wapnia palonego, cementu

• Wykorzystywany jest jako kamień budowlany, drogowy

• Stosowany jako materiał dekoratorski( parapety, okładziny, posadzki, schody)

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:

• Zagrożenia dla atmosfery: zanieczyszczenia powietrza

• Zagrożenia dla ludzi: niedotlenienie, nieprzyjemny zapach, działanie toksyczne,

• Zagrożenia dla roślin: degradacja strefy ukorzenienia

• Zagrożenia dla budowli: pożary, wybuchy, osiadanie

• Zagrożenia dla wód: zanieczyszczenia wód, degradacja wód gruntowych

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. Wnioski

Powyższe doświadczenie pokazuje że w metodzie wypalania kamienia wapiennego występuje znaczny ubytek masy. Na wydajność procesu ma wpływ wilgotność oraz związki zawarte w badanym wapieniu takie jak: siarczany, chromiany oraz węglany. Z wymienionych substancji wypaleniu ulegają jedynie węglany. W reakcji tej wydziela się również dwutlenek węgla który w zbyt dużych ilościach może być szkodliwy dla nas i otoczenia.