Камни (минеральные породы) окружают нас так же, как растительный и животный мир. Основная масса минеральной породы используется в строительстве и в технических целях. Остальные используются в ювелирном деле (алмаз, рубин и др.). Более половины технических алмазов идет на изготовление специального инструмента для обрабатывающей промышленности (резцы, сверла, алмазный порошок). Пластинчатые алмазы (фильеры) с просверленными в них отверстиями (от 0.5 до0.001 мм) применяются для изготовления проволоки из вольфрама.
Минеральные породы
Продукт природных химических процессов, приблизительно однородный по своему физическому строению и по своему химическому составу. Твердое агрегатное состояние не является его необходимым признаком. Газообразные компоненты воздуха (азот, кислород, гелий, углекислота и др.) и жидкие вещества (вода, нефть, самородная ртуть), являются продуктами природных химических процессов и представляют собой минералы. В настоящее время известно всего ок. 2.000 минеральных видов, большинство из них—твердые тола.
Минералогическая классификация.
В основу минералогической классификации положен химический принцип. На основании принадлежности к тому или иному типу химических соединений все минералы разделяются на классы:
- Самородные элементы, напр., самородное золото Au, сера S, алмаз С;
- Сернистые соединения или сульфиды, напр., пирит FeS2, галенит PbS, халькозин CUjjS, аурипигмент As2Sa. К этому классу относятся также селениды, теллуриды, арсениды и антимониды, т. е. соединения элементов с Se, Те, As и Sb;
- Сульфо соли (сульфо арсениты, сульфо антимониты, сульфо бисмутиты, сульфо станниты), например, тетраэдрит 3CuaS-Sb2Sj, сташин Cu2S-FeS-SnS2;
- Галоидные соединения (хлориды, бромиды, иодиды, флюориды), например, галит NaCl, флюорит CaFj, криолит Na,ALF;
- Окислы и гидраты окислов, напр., кварц SiOa, куприт CujO, корунд AljOj, магнезит Fe0-Fe203, лимонит 2Fe20,-3H,0, боксит Л120Э-ЗН20, опал Si02•nHjO;
- Соли кислородных кислот:
1) карбонаты, напр., кальций СаС03, малахит СиСО,•Си(ОН)2;
2) силикаты и титанаты, напр., энстатит MgSi03, оливин (Mg,Fo)2Si04, ортоклаз ICAlSijOj, тальк Н2MgsSi.,Ola, каолин H4AlaSi2O0, титанит CaTiSiOj’,
3) ниобиты и танталиты, например, колумбит (Fe,Ми)• (Nb, Та)аО„;
4) фосфаты, арсенаты, ванадаты, антимониты, напр., апатит Ca(F,Cl)-Ca,(P01)J, ваиадинит PbCl-Pb4(V04)s;
5) нитраты, напр., натровая селитра NaN03;
6) бораты, напр., бура Na2B407 • ЮН.О;
7) ураниты, напр., уранинит, содержащий Ü, Pb, Th, lia;
8) редкие земли и некоторые другие элементы;
8) сульфаты, хроматы, барит BaS04, гипс CaSOi-2HaO, крокоит РЬСг04;
9) вольфрамиты и молибдиты, напр., шеелит CuW04, вульфенит РЬМо04;
VII. Соли органических кислот, напр., оксалит кальция— СаС204- Н20.
VIII. Углеводородные соединения—асфальты, нефти, газообразные битумы и др.
Отдельные классы минералогической классификации разбиваются в свою очередь на отделы, подотделы и группы. В более мелких подразделениях в классификацию минералов вводят уже кристаллографические признаки. Количество минеральных видов, относящихся к отдельным классам минералогической классификации, различно:
- Класс элементов охватывает 3% общего числа минеральных видов;
- Класс сульфидов—16%;
- Класс галоидных соединений— ö%, окислов и гидратов—5%, силикатов— 30%, фосфатов—17,5%;
- Все другие соли кислородных кислот—22%;
- Наконец, к соединениям углерода относятся 0,5% общего числа минеральных видов.
Таким образом, наиболее широко распространены в природе силикаты, а среди последних—алюмосиликаты. Различия в распространенности отдельных минералов еще более велики. Одни из них, например кварц, кальцит, полевые шпаты, встречаются почти повсеместно, в то время как другие, напр., алмаз, янтарь и золото, чрезвычайно редки.
Свойства минералов
Обработка камней зависит от свойств минерала:
- Окраска. Яркие и чистые тона окраски, однородность, распределение и чистота тона определяют рыночную ценность камня. В зависимости от моды на рынке являются более ходовыми камни различных цветов, как-то: красные (рубин, турмалин, гранат, агат, аметист, родонит и др.), синие (сапфир, аквамарин, лазурит, бирюза и др.), зеленые [изумруд, берилл, оливин (хризолит), нефрит, малахит и др.], желтые (берилл, хризоберилл, топаз, циркон и др.), черные (гранат, шерл, морион, гагат, опал, обсидиан и др.), бесцветные (алмаз, топаз, горный хрусталь, фенакит и др.). Иногда в камне ценится сочетание в определенном рисунке различных тонов окраски, например турмалин, агат, кварц, или включения в камень, придающие ему особый рисунок (моховой агат, авантюрин с листочками слюды, «волосатики» с иглами рутила и т. д.).
- Светорассеяние и величина коэффициента преломления определяют собою блеск камня н его игру, связанную с тем, что луч света, попадающий в камень благодаря полному внутреннему отражению, не выходит из камня, а испытывает рассеяние, давая явления спектра. Правильная orpaнкa камня представляет ту геометрическую форму, которая наиболее отвечает этому явлению (шлифовка в виде бриллианта, таблицы, кабошона и т. д.).
- Из других оптических свойств важны блеск камня, астеризм (лучистый отблеск), шелковистость, прозрачность, флюоресценция, изменение цвета при разном освещении, плеохроизм (различие в окраске по разным направлениям и т. д.).
- Твердость является очень важным свойством, определяющим устойчивость камня, сохранение им острых углов и ребер огранки н дающим камню возможность принимать н сохранять высокую полировку. Драгоценный камень должен обладать твердостью не ниже G—7 по шкале Моса. Для декоративных камней допустима и даже желательна для более легкой обработки более низкая твердость (3—0)»
Нахождение минералов в природе и их применение.
Главные места добычи камней связаны с россыпями, образующимися при разрушении коронных пород, в которых эти минералы образовались. В россыпях они накапливаются благодаря своей твердости и обычно довольно большому уд. весу. Поэтому разработка россыпей наиболее выгодна. Образование драгоценных и поделочных камней связано со следующими природными процессами:
- кристаллизация из основных расплавленных пород, богатых железом и магнием (алмаз, гранат, пироп и другие);
- кристаллизация из пегматитовых жил, связанных с охлаждением гранитных массивов (берилл, изумруд, аквамарин, топаз, сподумен, розовый турмалин и др.);
- выпадение из горячих или холодных источников (опал, бирюза, горный хрусталь и др.);
- образование в контактных месторождениях (лазурит, рубин, шпинель, александрит, нефрит н др.);
- кроме того, некоторые имеют органическое происхождение (янтарь, гагат, жемчуг и др.).
Строительные материалы и изделия
Задачей гранильного производства является изготовление следующих четырех типов материалов и изделий:
- Граненые камни: Ювелирные изделия; Броши, пуговицы и т.д.; Мозаичное панно, скульптурные изделия, постаменты и т.д.;
- Бытовые предметы (пепельницы, канделябры, шкатулки и т.д.);
- Строительные материалы и изделия (щебень, песок, облицовка, камины, ступени и т. д.);
- Технические.
Материалы и изделия из минералов используются в промышленности:
- Кожевенная;
- Металлургическая;
- Электротехника и точная механика;
- Химическая;
- Текстильная;
- Бумажная;
- Радиопромышленность;
- Оптическая;
- Строительная;
- Музыкальных инструментов
Материал:
- Яшма, агат, корунд (Корунд, преимущественно синтетический);
- Мрамор, грифельный сланец, кварц, кварцит гранит, тальк, плавиковый и исландский шпаты, кварцит.
Изделия:
- Валы, валики, лощильные камни, ножи и пр.;
- Футеровочные кирпичи и шары для шаровых мельниц;
- Волочильные доски с алмазными или корундовыми вставками;
- Мраморные панели, опорные камни, подпятники и пр.;
- Грифельные доски для рубильников;
- Кварцевые приборы;
- Валы, валики, лабораторные ступки, призмы, трубки, кислотоупорные кирпичи;
- Опорные камни, подпятники, глазки и пр.;
- Валы, кирпичи тальковые;
- Облицовочный камень, ступени, подоконники, ванны, умывальники и пр.;
- Иголки из корунда.
Назначение
В качестве подсобных материалов при обработке других менее прочных материалов используются:
- Алмазный порошок;
- Карборунд, корунд;
- Наждак, пемза, трепел, зеленый крокус, итальянский (оловянный) порошок;
- Точильные и шлифовальные круги разных типов.
Наибольшая механизация достигнута в огранке драгоценного камня, особенно алмаза, причем наилучшие методы огранки камня определяются на основании оптического хода лучей с целью получения наибольшего эффекта игристости камня.
Использование гранита в строительстве
Очень распространенная массивная глубинная зернистая горная порода из группы изверженных или магматических. Он состоит из кварца, щелочного полевого шпата (ортоклаза) и какого-нибудь темного силиката, чаще всего темной слюды, биотита или роговой обманки, реже авгита. Цвет породы чаще светлый и зависит главным образом, от окраски полевого шпата.
В химическом отношении гранит характеризуется большим содержанием Si02 (65—80%) и относительно малым количеством основных окислов (Fe, Ca, Мп и др.), являясь типичным представителем кислых пород. Плотное, хорошо сопротивляющееся всякого рода внешним атмосферным воздействиям строение гранита и его красивый внешний вид способствуют тому, что в строительном деле применяется по преимуществу для наружной облицовки построек капитального характера, как-то:
- фасады больших зданий общественного значения,
- устои мостов, расположенных в крупных населенных центрах,
- постаменты памятников и пр.
По сравнению с другими строительными материалами он отличается большою трудностью обработки, вследствие очень плотного строения, и значительной теплопроводностью. По сравнению с обыкновенным красным кирпичом его теплопроводность вдвое больше. Поэтому гранит не может быть рационально использован для строительства сплошных стен жилых помещений.
Использование гипса
Алебастр – это сухая гипсовая смесь белого цвета с полимерными добавками. Этот строительный материал известен с древних времен. Его применяли при создании скульптур и посуды. А древние египтяне использовали алебастр при строительстве гробниц фараонов. Производят алебастр из гипса, который прошел термическую обработку. Проще говоря, его нагревают до 180 градусов, затем размельчают в мелкую пыль. Существуют 12 разновидностей алебастра, которые различаются по выдерживаемой нагрузке и по времени застывания.
Это экологически чистый и негорючий материал, являющийся хорошей изоляцией для звука. Также он отличается особой прочностью и стойкостью к трещинам. Хранить алебастр нужно в сухом помещении, так как он очень хорошо впитывает влагу и отсыревает. Недостатками также являются недостаточная прочность и потускнение во влажных местах.
Разведение алебастра
Для разведения берут соотношение 1 кг сухой смеси на 0,5-0,6 литра воды. Постепенно засыпают при постоянном помешивании, до образования однородной смеси похожей на сметану. Помните, что после работ нужно сразу промыть все инструменты или потом их очень сложно очистить. Известно, что алебастр застывает очень быстро, и работать с ним нужно точно и аккуратно. Соответственно, делать смесь необходимо перед самым началом работ, когда вся подготовка выполнена, и в небольших количествах.
Есть один способ, как продлить пластичность алебастру и сделать так, чтобы он застывал дольше. Для этого готовить замес надо не на основе воды, а на основании молока. Да, да, нужно просто вместо воды взять молоко! Этот способ увеличивает время застывания гипса в два раза. Если в емкости алебастр начал застывать, то эту смесь можно выкинуть, ведь его невозможно разбавить водой и размешать.
Заключение
Из всех известных трех тысяч минералов лишь только не более ста используются в промышленности и строительстве. Благодаря своим полезным свойствам.
