Как добывают гипс. Минерал гипс: описание и применение. Как сделать гипс в домашних условиях

Гипс - один из самых распространенных минералов в мире. Его добывают из земных недр повсеместно и широко используют в промышленности, строительной индустрии, медицине. В нашей статье вы найдете подробное описание и фото минерала гипса. Кроме того, узнаете о главных сферах его применения.

Минерал гипс: описание и химический состав

Горной породы, а также соответствующего строительного материала произошло от греческого слова gipsos («мел»). О гипсе человечество знает с самых древних времен. Не потерял он своей популярности и в наши дни.

Гипс - мягкий минерал. Он, кстати, является эталонным для шкалы относительной твердости Мооса, принятой еще в начале XIX века (твердость - 1,5-2,0).

По химическому составу минерал гипс - это водный сульфат кальция. В его структуру входят такие элементы, как кальций (Ca), сера (S) и кислород (O). Распишем химический состав гипса более подробно:

• трехокись серы, SO 3 - 46 %;
• окись кальция, CaO - 33 %;
• вода, H 2 O - 21 %.

Генетическая классификация: моноклинная сингония. Этот минерал отличается слоистой и весьма совершенной спайностью (от него можно с легкостью отщеплять отдельные тонкие «лепестки»).

Минерал гипс: свойства и отличительные признаки

Вот основные физические характеристики гипса, по которым его можно отличить от других минералов:

• излом неровный, но гибкий;
• блеск: от стеклянного до шелковистого или матового;
• твердость: низкая (легко царапается ногтем);
• минерал медленно растворяется в воде;
• на ощупь не жирный;
• оставляет после себя хорошо заметную белую черту;
• цвет: от белого до серого (иногда может быть розовым).

Гипс не вступает в реакции с кислотами, однако растворяется в хлористом водороде (HCl). Может иметь разную прозрачность, хотя прозрачный минерал гипс в природе встречается чаще. При нагревании свыше 107 градусов по Цельсию гипс превращается в алебастр, который, в свою очередь, при смачивании водой затвердевает.

Гипс очень часто путают с ангидритом. Отличить друг от друга эти два минерала можно по твердости (второй гораздо тверже, нежели первый).

Генезис минерала и его распространение в природе

Гипс - типичный минерал осадочного происхождения. Чаще всего он образуется из естественных водных растворов (например, на дне усыхающих морей и водоемов). Минерал гипс также может накапливаться в зонах выветривания самородной серы и сульфидов. При этом формируются так называемые гипсовые шляпы - рыхлые или же уплотненные горные массы, загрязненные многочисленными примесями.

В гипс часто встречается в сопровождении песка, каменной соли, ангидрита, серы, известняков и железа. Соседство с последним, как правило, придает ему буроватый оттенок.

В природе гипс встречается в виде вытянутых и призмовидных кристаллов. Он также часто формирует плотные чешуйчатые, волокнистые или же «таблеточные» агрегации. Нередко гипс представлен в виде так называемых роз или ласточкиных хвостов.

Основные разновидности минерала

Геологи выделяют несколько десятков разновидностей гипса. Минерал может быть волокнистым, атласным, плотным, пенистым, тонкозернистым, костяным, кубическим и т. д.

К основным разновидностям гипса относят:

• селенит;
• алебастр;
• «марьино стекло».

Селенит - полупрозрачный минерал с шелковистым блеском. Название происходит от греческого слова selena - «луна». Этот минерал и вправду отличается слегка голубоватым оттенком. Селенит используется как поделочный камень в изготовлении бюджетных ювелирных украшений.

Алебастр - мягкий, легко разрушаемый материал белого цвета, продукт дегидратации гипса. Широко применяется в производстве садовых скульптур, ваз, столешниц, лепнины и прочих предметов интерьера.

«Марьино стекло» (девичий или дамский лед) - еще одна разновидность гипса, прозрачный минерал с перламутровым или цветным отливом. Отличается уникальной структурой кристаллической решетки. В старину «марьино стекло» широко использовали в оформлении икон и святых образов.

Главные месторождения гипса

Минерал гипс распространен в земной коре повсеместно. Его месторождения встречаются в отложениях практически всех периодах геологической истории планеты - от кембрийского до четвертичного. Залежи гипса (а также сопутствующего его ангидрита) в осадочных породах имеют форму линз или пластов мощностью в 20-30 метров.

Ежегодно из недр земли извлекают свыше 100 миллионов тонн гипса. Крупнейшие мировые производители ценного стройматериала - США, Иран, Канада, Турция и Испания.

В России главные залежи этой породы сосредоточены на западных склонах Уральских гор, в Поволжье и Прикамье, Татарстане и Краснодарском крае. Главные месторождения гипса в стране: Павловское, Новомосковское, Скуратовское, Баскунчакское, Лазинское и Болоховское.

Сферы применения гипса

Область применения гипса чрезвычайно широка: строительство, медицина, ремонт и отделка, сельское хозяйство, химическая промышленность.

С самых древних времен из этого минерала вытесывали скульптуры и различные предметы интерьера - вазы, столешницы, балюстрады, барельефы и т. п. Из него часто изготавливают карнизы, стеновые блоки и плиты (так называемый гипсокартон). В «сыром» виде гипс применяется и в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Его рассыпают на полях и угодьях для нормализации кислотности почвы.

Где еще применяют гипс? Минерал широко используется в бумажной и химической промышленности для получения цемента, серной кислоты, красок и глазурей. Кроме того, каждому, кто когда-либо ломал ногу или руку, знакома еще одна сфера его применения - медицина.

Гипс как строительный материал

Стройматериал гипс получают из Для этого породу обжигают в специальных печах, а затем перемалывают в мелкий порошок. В дальнейшем полученное сырье широко используется в строительстве и отделке.

В промышленной индустрии существует своя классификация гипса - техническая. Так, выделяют следующие его разновидности:

• высокопрочный гипс (применяется в медицине и стоматологии; из него также производят различные строительные смеси и формы для фарфорофаянсовой промышленности);
• полимерный (используется исключительно в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах);
• скульптурный (название говорит само за себя - это основной компонент шпаклевочных смесей, различных статуэток и сувениров);
• акриловый (облегченный гипс, используемый для отделки фасадов зданий);
• огнеупорный из которого нередко производят гипсокартонные листы и стеновые блоки).

Помимо этого, существует отдельная маркировка гипса по прочности. Согласно с ней, выделяется 12 марок гипса - от Г2 до Г25.

В строительно-отделочных работах также широко применяется алебастр. По сравнению с гипсом, он более прочен и легок в обработке. Правда, без специальных добавок алебастр практически непригоден, так как он моментально высыхает.

Важно отметить, что даже при современном, столь высоком уровне развития науки и промышленности достойной замены гипсу пока не найдено.

Лечебные и магические свойства камня

Гипс не зря используют в медицине. Он способствует срастанию костных тканей, избавляет от излишней потливости, излечивает туберкулез позвоночника. Применяется гипс и в косметологии - как один из компонентов тонизирующих масок.

Издревле этот минерал считался своеобразным «лекарством» от человеческой гордыни, высокомерия и излишней самонадеянности. В магии считается, что гипс способен подсказывать человеку, как ему нужно поступить в той или иной ситуации. Он сулит удачу и материальное благополучие. Астрологи советуют носить амулеты из гипса людям, рожденным под знаками Козерога, Овна и Льва.

«Роза пустыни» - что это такое?

Таким красивым именем называют минеральный агрегат, одну из разновидностей гипса. Он и вправду напоминает внешне цветочные бутоны. Агрегаты состоят из кристаллических линзовидных сростков-лепестков характерного вида. Окрас «розы пустыни» может быть самым разнообразным. Он определяется цветом почвы или песка, в котором она сформировалась.

Довольно интересен механизм формирования этих «роз». Они образовываются в особо засушливых природно-климатических условиях. Когда в пустыни изредка выпадает дождь, влагу моментально впитывает в себя песок. Вода вступает во взаимодействие с частичками гипса, которые вымываются вместе с ней вглубь. Позже вода испаряется, а гипс кристаллизируется в песчаной массе, создавая самые неожиданные и причудливые формы.

«Роза пустыни» хорошо известна кочевым племенам африканской Сахары. В некоторых культурах данного региона сложилась традиция дарить эти каменные цветы своим возлюбленным в День святого Валентина.

Гипс используют практически по всему миру. Это довольно универсальный материал, незаменимый во многих сферах - от строительства до медицины. Если в детстве вы делали поделки из пластилина, то гипс по своим свойствам очень напоминает этот материал. Из него можно лепить скульптуры абсолютно любой формы, что используют архитекторы, скульпторы и стоматологи. Последние делают из этого материала слепок челюсти, а потом, по этому слепку, создают зубные импланты. Если бы не было у стоматологов этого материала, то что-то аналогичное пришлось бы искать в сфере искуственных материалов, что вышло бы гораздо дороже.

Итак, гипс. Производство гипса ведется в самых разных уголках России и Европы. Сама матушка-природа подарила нам целые гипсовые месторождения, в которых сейчас функционируют шахты. Одна из таких шахт расположена на Бебяевском месторождении, в Нижегородской области. Объемы добываемого природного материала поражает - десятки тонн в год! Благодаря тому, что сейчас шахта оснащена по последнему слову техники и шахтерам уже не требуется как раньше скалывать его вручную и перевозить на лошадях, Бебяевским гипсом обеспечивается большая часть территории России.

Конечно, просто добывать гипс и продавать его в чистом виде не целесообразно - ведь на транспортировку тратятся колоссальные суммы. Поэтому вблизи самой шахты практически везде построены заводы по переработки гипса и производству из него уже готовой продукции, например, строительных материалов. Так, в Нижегородской области, в поселке Пешелань , который расположен буквально в 5 км от Бебяевской шахты, находится гипсовый завод. На данный момент на нем производят сухие гипсовые смеси, пазогребневые плиты, гипсостружечную плиту и гипсовые блоки. Во всех этих материалах сейчас остро нуждаются государственные стройки, поэтому завод работает в полную мощь. Именно благодаря тому, что завод в начале 2000-ых начал активно возрождаться, российский строительный рынок получил приток высококачественных материалов, которые конкурируют с таким немецким гигантом, как Кнауф. Естественно, отечественный гипс получается дешевле, хотя его качество намного лучше. Еще историки писали, что когда в начале XVIII века бебяевский гипс начали вывозить заграницу, те же немцы удивились, насколько он качественный и чистый. Конечно, 90-е года сильно сказались на всей российской промышленности и Пешеланский гипсовый завод беды не обошли стороной, но то, что он поднялся и сейчас объем его производства намного больше, чем в лучшие годы СССР, говорит о том, что есть у российской промышленности будущее. У гипса так точно.

Масштабы шахты и камер поражают воображение. Открытое в 1929 году, Новомосковское месторождение гипса считается крупнейшим в Европе, а по некоторым оценкам и в мире. На вопрос, можно ли сопоставить объем горных выработок, с объемом московского метро, работники фирмы улыбаются: масштабы этих подземных объектов просто не сопоставимы.

Наше путешествие с Ильей Варламовым начинается с неприметного входа в шахту с клетью.

2. Перед спуском нам выдали защитный костюм, каску и сапоги. Как потом оказалось, не зря)

3. Также каждый получил индивидуальный светильник и так называемый «самоспасатель» —кислородное устройство которое нужно задействовать в чрезвычайной ситуации.

4. Спуск на 130 метров под землю. Добываемая порода — гипсовый камень — это 11-тиметровый слой на этой глубине.

5.

6.

7. Всего в шахте устроено пять стволов. Они служат для спуска в шахту людей и оборудования, вентиляции, и подъема добытого сырья. Часть из них сегодня не эксплуатируется.

8. Первый ствол был построен в 1947 году. Транспортировка породы в те годы осуществлялась только вагонетками. Следующий этап эволюции — дизельный транспорт. Сейчас по шахте ездят самосвалы, а добытое сырье подается наверх специальным конвейером, в ленте которого устроены «ковши». По рельсам теперь возят только взрывчатку на подземный склад.

9. Общая протяженность подземных тоннелей более 500 км! Это как от Москвы до границы с Украиной. Без подземного парка автотранспорта точно не обойтись.

10.

11. Каждая камера превышает объем станции московского метро в два-три раза. Если и сравнивать объем горных выработок с метро, тогда только со всеми метрополитенами СНГ, вместе взятыми.

12. Главные магистрали имеют освещение.

13.

14. Благодаря прочности добываемой породы, нет необходимости прокладывать в шахтах тюбинги или как-то укреплять своды тоннелей.

15. Весь технологический процесс выглядит так:
— бурение забоя специальными бурильными установками,
— заряжание отбуренных шпуров взрывчаткой,
— взрывание забоев,
— проветривание после взрывных работ,
— погрузка гипсового камня в самосвалы и доставка к комплексу дробления,
— дробление,
— подъем дробленого камня на поверхность,
— погрузка продукции в железнодорожные вагоны, либо доставка на производство с помощью комплекса галерей транспортеров.

16. Гипсовый камень довольно прочный и его нельзя добывать обычной экскаваторной техникой. Для этого в забое бурят скважины и заряжают взрывчаткой, которую производят прямо на предприятии.

17. По центру камеры бурятся шесть больших скважин, которые не заряжаются, а создают компенсационную поверхность, облегчающую работу взрыва.

18. В 2000 году был полностью ликвидирован ручной труд бурильщиков.

19.

20.

21.

22. Обуривание забоя производится специальной бурильной установкой Smaq BW 50.

23. Дистанционное управление установкой.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31. Бурение вертикальных шпуров.

32. После взрыва в забоях горных выработок усаживается пыль, взрывники проверят наличие не сработавших зарядов и после этого начинается погрузка гипсового камня в самосвалы.

33.

34.

О работе самосвалов, дробильного комплекса и подземных конвейеров читайте во второй части рассказа завтра.

Взят у chistoprudov в Подземное царство. Часть 1

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на [email protected] Лера Волкова ([email protected] ) и Саша Кукса ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://bigpicture.ru/ и http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Жми на иконку и подписывайся!

Гипс - это известковое минеральное вещество белого или желтого цвета . В основном его добывают в отмирающих водяных источниках. Добыча гипса проводится поверхностным и подземным способами. Встречаются размеры пластов до сотен квадратных километров и ста метров толщиной. После добычи минерал проходит технологическую обработку, в результате которой выходит порошкообразная субстанция, внешне напоминающая муку.

Гипс отличается огнеупорностью, относительной влагостойкостью и прочностью. Гипсовый порошок, замешанный в воде до требуемой густоты, за малое количество времени приобретает твердую и достаточно прочную массу. Себестоимость такого материала невысока, что играет немаловажную роль в его использовании.

Гипсовый материал разделяется на три категории по твердости:

• быстро твердеющий,
• средне твердеющий
• медленно твердеющий.

От сферы использования сырья зависит и обработка гипсового минерала, которая определяет степень помола: грубая, средняя и тонкая.

Благодаря устойчивости гипса к влажности воздуха, когда он при повышенных показателях втягивает в себя влагу, а при понижении влажности отдает ее обратно, гипсовый материал используется отделочных внутренних работ. Отлаженное производство сырья с использованием порошка гипса и цемента, позволяет изготавливать строительные материалы для фасадов и внутреннего интерьера.

Применение в архитектуре

Особое внимание заслуживает область архитектуры, в которой гипс используется напрямую. Этот природный материал позволяет ваять заслуживающие похвалы скульптуры, которые радуют своей красотой и изящностью.

Сельское хозяйство

В сельском хозяйстве с помощью гипса решается проблема перепада влажности почвы. Земля, в которой преобладает реакция щелочи, значительно изменяет свое состояние от уровня влаги. При повышенной влажности почва затекает, а в отсутствии влаги покрывается твердой коркой. Добавление гипса замедляет щелочную реакцию, улучшая состояние грунта и повышая плодородность участка.

Гипс в медицине

Порошок гипса мелкого помола используется в медицине при наложении гипсовых шин на места переломов. Такие повязки помогают удерживать костную систему в нужном положении, что способствует правильному сращиванию костей в местах перелома. В стоматологии гипс применяется при изготовлении оттисков и форм для будущих протезов.

Достаточное количество местонахождений и химические данные позволили использовать гипс в разных направлениях. Гипсовый порошок чист по экологическим показателям, так как по своей природе не имеет вредных для организма человека примесей

Фотографии по теме

" rel="Коллекция: Школьный Факультет МГРИ " href="/pic/2007/195554131005.jpg" title="Гипс">
" rel="Коллекция: Бурлай Дмитрий " href="/pic/2016/22165/b_gips.jpg" title="Гипс"> " rel="Коллекция: Камневеды " href="/pic/2016/21560/b_1GIPS.jpg" title="Гипс">

В свою очередь осадочные месторождения в соответствии с условиями их образования подразделяются на синтетические и эпигенетические. При этом сингенетические месторождения образовались одновременно с породами, вмещающими гипс и ангидрит, вследствие протекавших реакций химического осаждения из растворов. А эпигенетические месторождения гипса возникли в результате гидратации ранее образовавшегося ангидрита под действием подземных вод.

Залежи гипса и ангидрита в сингенетических осадочных месторождениях имеют форму линз и пластов мощностью до 20 м и более. Залежи гипса эпигенетических месторождениях представляют собой пласты и линзы, осложненные развитием внутренней тектоники (внутри пластовая складчатость, раздувы, пережимы) и приконтактовых зон дробления и брекчирования, так как процесс гидратации ангидрита неизбежно сопровождается увеличением объема породы примерно на 30%.

Почти все крупные месторождения гипсового минерального сырья России являются месторождениями осадочного типа. Остаточные месторождения возникают в результате накопления гипса и ангидрита как остаточных продуктов при выщелачивании легкорастворимых минералов в соляных залежах, так называемые месторождения «гипсовых шляп». Метасоматические месторождения образуются вследствие замещения карбонатных пород гипсовыми при действии на CaCo3 сернокислых вод. В России промышленных месторождений этого типа практически нет. Месторождения выветривания образуются за счет растворения гипса, рассеянного в осадочных породах, переноса его растворов грунтовыми и поверхностными водами с последующим отложением в смеси с песчаными, глинистыми и известковыми частицами в виде так называемых глиногипса, землистого гипса, гажи и т.п.

Месторождения гипса и ангидрита встречаются в большинстве геологических систем - от кембрийского периода до четвертичного. В России промышленнозначимые гипсовые месторождения встречаются в слоях осадков, которые образовывались в кембрийский девонский каменноугольный, пермский юрский и четвертичный геологические эпохи существования Земли. При этом свыше 55% запасов гипса и ангидрита образовались в каменноугольный период, около 32% в пермский период и 10% в девонский период. 3% гипсоносных пород образовались в юрский и кембрийский период и лишь 0,3% в четвертичный.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых России по состоянию на 01.01.2003 г. млн. тонн, которые распределены по территории нашей страны. Согласно табл. 1. Из них как разрабатываемые учитываются только 24 месторождения, что составляет 28%

табл 1.

Как можно видеть из данных, приведенных в табл. 1 наибольшими запасами обладает Центральный федеральный округ, так как имеющиеся 6 месторождений очень крупные, и в них сосредоточено более половины гипсового сырья России. Значительными запасами располагают приволжский и Южный Федеральные округа (в сумме около 35%). Большинство из имеющихся 86 месторождений гипсового сырья имеют относительно небольшие запасы. К крупным месторождениям, то есть с запасами более 25 млн. тонн, можно отнести только 19, но зато на их долю приходится около 90% всего гипса России.
Большая часть всех запасов (75%) сосредоточена в 9-ти крупнейших месторождениях с запасами более 100 млн. тонн каждое - Новомосковское, Павловское, Скуратовское, Болоховское, Плетневское, Баскунчакское, Лазинское, Порецкое и Оболенское.

Полезная толща большинства (79) месторждений является смесью гипса и ангидрита, обычно со значительным преобладанием гипса (до 90%). На долю ангидрита приходится менее 10% от общего объема запасов. Мировые разведанные запасы гипса составляют более 7500 млн. тонн из которых примерно половина приходится на Россию. Мировая добыча природного сырья составляет примерно 110 млн. тонн. В настоящее время объем добычи гипса в России достиг примерно 6 млн. т. В год, что составляет 5-6% мировой добычи. Три четверти мировой добычи гипса приходится на 9 стран: США, Тайланд, Канада, Иран, Китай, Испания, Мексика, Япония и Франция. При этом на США. Из стран СНГ наибольший объем добычи гипсового сырья имеет место на Украине и в Таджикистане. Сейчас он составляет примерно по 100 тыс. т/год в каждой из них. Имеющиеся в России запасы большинства разрабатываемых месторождений позволяют значительно увеличить объем добычи сырья. Из 62-х неразрабатываемых месторождений значительными запасами обладают только 9, но 6 из них имеют запасы свыше 100 млн. тонн каждое (см. табл.2).