Мел представляет собой осадочную горную породу, имеющую органическое происхождение. Структура материала тонкозернистая, рассыпчатая и мягкая, слабосцементированная. Природный мел имеет белый цвет. Он не растворяется в воде. По минеральному составу напоминает известняк.

Мел включает в себя:

скелетные обломки;
раковины фораминифер;
фрагменты водорослей;
мелкодисперсный кальцит;
нерастворимые минералы.

При внимательном анализе в меловых отложениях обнаруживаются примеси в виде очень мелких зерен кварца. В меловых залежах могут встречаться окаменелости, относящиеся к меловому периоду: аммониты и белемниты. Для природного мела не характерны слоистость и перекристаллизация. В структуру материала включены многочисленные ходы животных-грунтоедов.

Кальцит, доминирующий в комплексном составе мела, может иметь как аутогенное, так и биогенное происхождение. До 75% породы слагается из органических остатков. В своей основной массе они представлены скелетами и оболочками планктона и фораминифер. Скелетные остатки в составе мела имеют очень небольшие размеры - всего 5-10 мкм. Могут в этом веществе содержаться также скелеты мшанок, раковины моллюсков, остатки морских ежей, кораллов, кремневых губок.

До 10% объема мела составляют примеси некарбонатного типа:

каолинит;
глауконит;
полевые шпаты;
кварц;
пирит;
опал;
халцедон.

Гораздо реже можно встретить кремень и фосфорит.

Меловые толщи нередко пересекают крупные трещины, заполненные меловой мукой. Сеть таких трещин обычно сгущается ближе к поверхности. На разных уровнях горизонтальных пластов мел отличатся по своим механическим качествам и химическому составу.

По структурным свойствам и физическим признакам различают три разновидности мела:

белый пишущий;
мергелистый;
мелоподобный известняк.

Химические свойства мела

Химический состав мела определяется большим содержанием карбоната кальция с включениями карбоната магния. Мел может содержать также и некарбонатную часть, включая окислы металлов. Принято считать, что химическая формула этого вещества соответствует известной формуле карбоната кальция (CaCO3). Но реальный состав мела сложнее. В этом минерале около половины окиси кальция. До 43% состава мела приходится на углекислый газ; он находится в связанном состоянии. Примерно 2% общей массы вещества составляет окись магния. Обязательны, хотя и не слишком значительны, включения кварца. Мел со сравнительно высоким содержанием кремния имеет более высокую плотность. Мел содержит незначительное количество оксида алюминия, а окислы железа довольно часто окрашивают меловые пласты в красный цвет.

Карбонатная часть мела растворима в соляной и уксусной кислотах. Некарбонатная часть включает в себя кварцевый песок, глины, оксиды металлов. Некоторые их этих компонентов в кислотах не растворяются. В незначительном количестве в мел входят частицы магнезиального кальцита, а также доломита и сидерита.

Молекулярной формуле мела соответствует несколько типов кристаллических соединений, которые содержат в узлах решеток ионы.

Физические свойства мела

Мел считается полускальной породой жесткого типа. Прочность этого минерала определяется влажностью. При воздействии на мел воды прочностные характеристики мела снижаются. Изменения происходят нередко уже при 2% влажности. При 35% влажности прочность на сжатие возрастает примерно в 2-3 раза, мел становится пластичным. Это физическое свойство затрудняет переработку вещества. Мел начинает активно налипать на рабочие части машин. Вязкость и пластичность мела нередко не позволяют добывать его с нижних горизонтов.

Плотность мела достигает 2700 кг/куб. м; пористость - до 50%. Влажность в естественных условиях среды колеблется в пределах от 19 до 33%. Если мел увлажить, его прочность заметно снижается. При влажности около 30% мел проявляет свои пластические свойства. Мел, встречающийся в природе, не отличается устойчивостью к морозам. После множественных циклов замораживания и размораживания мел обычно распадается на мелкие кусочки.

При анализе физических свойств мела особое внимание уделяется поведению породы при измельчении. В технологическом процессе принято устанавливать показатель распускаемости мела во влажной среде при регулируемом механическом воздействии. Модуль упругости мела для рыхлого состояния составляет 3000 МПа, для уплотненного - 10000 МПа. Временное сопротивление сжатию: 1000-4500 МПа.

Карбонат кальция, находясь в измельченном виде, обладает высокой дисперсностью. Присутствие мела в изделии уменьшает его абразивность. Физические свойства этого вещества помогают повысить термическую стойкость изделий, их механическую прочность, устойчивость при выветривании и воздействии реагентов.

Ранее считалось, что химические и физические свойства мела одинаковы для всех месторождений. Однако практика показала, что это не так. Свойства меловых залежей отличаются даже в пределах одного месторождения. Поэтому при добыче минерала промышленным способом выполняется технологическое картирование. Химические свойства мела и его физические характеристики изучаются на разных участках месторождений. На карты наносят места скопления качественной меловой породы.

Месторождения мела

Самые богатые месторождения мела расположены в Европе. Его можно встретить от Западного Казахстана до Британских островов. Мощность меловых пластов достигает сотен метров. В районе Харькова обнаружены отложения с мощностью пластов до 600 м. Огромный меловой пояс тянется через всю Европу, захватывая северную часть Франции, юг Англии, Польшу, Украину, Россию. Часть отложений смещена в Азию; запасы мела имеются в Ливийской пустыне и в Сирии.

В США месторождения мела отмечены только в южных и центральных штатах. Однако мел там низкого качества; по этой причине его приходится ввозить в США из Дании, Великобритании и Франции.

Запасы мела распределяются очень неравномерно. До половины качественного мела с хорошим содержанием карбоната кальция сосредоточено в Российской Федерации. В абсолютных цифрах запасы мела в России оцениваются в 3300 млн т. Неограниченные прогнозные месторождения мела расположены в Белгородской области. Очень качественный мел с низким содержанием примесей некарбонатного типа добывают в Воронежской области.

Практическое значение мела

Практическое применение мела определяется его химическими и физическими свойствами. В промышленности его используют для производства цемента, извести, соды, стекла и школьных мелков. Мел служит также наполнителем для пластмасс, бумаги, резины, лакокрасочных материалов. Он входит в рецептуру зубных паст и порошков.

Находит мел применение и в сельском хозяйстве: его применяют для известкования почвы и в качестве подкормки для животных, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел является необходимым компонентом при производстве мелованной бумаги. Ее широко используют в полиграфической отрасли для изготовления иллюстрированных изданий. Успешно применяется мел в качестве основного наполнителя и пигмента при изготовлении картона.

Находит мел применение и в строительстве. Дешевый молотый мел используют для побелки, грунтовки, окрашивания стен.

Мел используют в разных сферах – от промышленности до медицины. А вот для некоторых людей это еда, которую они с удовольствием грызут. Кто‑то начинает ещё со школьной скамьи, а кто‑то в уже сознательном возрасте.

«В детстве я ковыряла дома побеленные стены, потом таскала мел в школе – он там был самый вкусный. Не то, что теперь – прессованный, с известью, – поделилась белгородка Нинель . – Сейчас мел беру в собственном магазине: я занимаюсь семенами и всякими другими штуками для сада и огорода. Этот мел строительный, он как порошок. Бывает, что ем его каждый день ложки по три. И объяснить, почему его хочется, не могу. Говорят, так бывает, когда организму не хватает кальция».

В Белгородской области огромные залежи мела – об этом говорят и названия населённых пунктов: Белгород, Беломестное, Меловое. Крейда и вовсе переводится с украинского как «мел». Мягкий белый известняк встречается в основном в юго-восточных, южных и юго-западных районах.

Белгородский мел вовсю заказывают через интернет-магазины. Например, на Amazon 200 г известняка продают за 15 долларов. Анастасия из Белгорода и зарабатывает на меле, и сама его ест:

«Когда мы с мужем приезжаем на гору, я смотрю, где мел лучше. Отрубаем подходящий кусок и сразу же его запаковываем, а когда приезжаем домой – обрабатываем: прокаливаем в духовке либо просушиваем на воздухе».

Белый бизнес

Продажей Настя начала заниматься недавно. Сначала прочитала форумы в Интернете, а потом решилась.

100 г мела она продаёт за 50 рублей , однако люди берут сразу несколько кг. Как утверждает девушка, в её базе клиентов около 100 человек.

«У меня есть клиенты, которые едят мел по 30 лет, начиная со школы. Я присоединилась к этому увлечению не так давно: три года назад. Мел содержит кальций, который очень полезен для нашего организма, ведь он основа костного строения. К тому же мел нормализует содержание железа в крови и очень хорошо влияет на зубную эмаль, предотвращая возникновение кариеса. А ещё он помогает людям, страдающим изжогой», – считает Анастасия.

Фото Вадима Заблоцкого

Рускоязычные продавцы мела над названиями не заморачиваются. Упаковки называют по происхождению: Севрюковский, Новооскольский, Оренбургский, Волоконовский, Белгородский, Черниговский, Артёмовский, Краматорский и другие. По словам ценителей, вкус мела зависит от того, где его добыли. В Интернете даже есть ролики с рецептами, как и какие сорта мела лучше смешать в тарелке и как испечь меловые пирожные.

«Есть мягкий сливочный мел, который сразу растворяется во рту, превращаясь в кашицу, имеет запах бетона и штукатурки, – пояснила Настя. – Есть твёрдый мел с запахом дождя, который тяжело откусывается, а при разжёвывании превращается в крупиночку. Есть мел с вкраплениями глины – для гурманов. Он так и называется – глиномел».

Наш вкуснее

На своих форумах мелоеды пишут, что пиленый мел из Белгорода отличается от оренбургского структурой, цветом и твёрдостью: он мягче и тает во рту. Да и вообще славится большей популярностью у мелоежек, чем любой другой.

На YouTube около 6 тыс. роликов, где люди разного возраста дегустируют на камеру мел из Белгородской области, прикрывая лица. Необычное лакомство с каждым днём становится всё популярнее не столько среди русских, сколько среди американцев, европейцев и азиатов.

Кстати, мелоеды стыдятся говорить о своём пристрастии. Из 30 опрошенных, найденных на меловых форумах, нам ответили только двое.

«Я не понимаю, почему должно быть стыдно есть мел, если это то, что нам даёт природа. Люди стали есть мел издревле, когда ещё не было зубных паст, шампуня, лекарств. Наши предки использовали мел для этих целей и добавляли его в пищу. Именно поэтому наши бабушки и дедушки такие крепкие и выносливые», – считает Анастасия.

На разных сайтах, где продают мел, пишут почти одно и то же: «Только чистый природный мел, добытый в карьерах Белгородской области! Кусковой мел не подвергается никаким химическим обработкам, в отличие от промышленного и канцелярского! »

Однако что интересно: в Белгороде не выпускают пищевой мел, максимум – для комбикорма животных. На него нет никакого пищевого ГОСТа – его в России в принципе не существует. А на продукцию в Интернете нет сертификации. Поэтому остаётся только гадать, какие добавки используют продавцы в своём товаре.

Законный заработок?

С юридической точки зрения такой заработок законным не назовёшь.

«Земля и другие природные ресурсы находятся в частной, государственной, муниципальной и иных формах собственности. Мел – такой же ресурс, – пояснил представитель компании «Юрист Карамазов» Алексей Колесников . – И здесь важно знать, кому принадлежит меловой карьер. Если в частной собственности, то такая добыча мела будет являться хищением: если мела собрали больше чем на 2 тыс. рублей – это уголовная ответственность по ст. 158 УК РФ, если меньше – по ст. 7.27 КоАП».

Чаще всего меловые карьеры находятся в пользовании у государства, и к добыче мела и прочих природных ископаемых оно допускает только отдельных лиц. Это регламентирует ст. 11 Закона РФ «О недрах». В частности, в законе говорится о том, что пользование оформляется лицензией. И если без неё добывать мел, то привлекут к ответственности. По ст. 7.3 КоАП РФ за нарушение правил пользования недрами можно заплатить штраф от 3 тыс. до 5 тыс. рублей, на должностных лиц – от 800 тыс. – до 1 млн .

Кроме того, граждане, которые продают товары и не являются ни ИП, ни юрлицами, могут понести ответственность за незаконную деятельность и неуплату налогов с доходов.

Опасное увлечение

Заведующая центром общественного здоровья и семейной профилактики Людмила Кропанина предупреждает, что злоупотребление кальцием может привести к тяжелейшим нарушениям, образованию в организме камней и большим проблемам с почками:

«Кальций усваивается только в том случае, когда он попадает в организм с дополнительными способствующими веществами, а тот кальций, который у нас в карьерах, не оптимальный для усвоения. Риск нарушения обмена веществ будет 100 %.
Эта тема с мелом не сейчас появилась – она была актуальна всегда. Просто раньше любители мела не могли собраться в одном месте из‑за отсутствия Интернета. Людям, у которых есть потребность в употреблении мела, нужно обратиться к врачу. У них наверняка что‑то не сбалансировано: щитовидная железа, высокий стресс, избыточный вес или другое. Тот ажиотаж, который наблюдается с мелоедением, – это недостаточность информирования и дефицит медицинского влияния. Этим потребителям нужна другая терапия – и это никак не мел».

Алёна Антонова

Мел представляет собой осадочную породу белого цвета. Он нерастворим в воде, имеет органическое происхождение. Из статьи узнаем, где используется мел, физические и химические свойства этой породы.

Образование

90 млн лет назад в Северной Европе, в нижней области великого моря накапливался ил. На морском мусоре жили простейшие (фораминиферы). Их частицы включали в себя кальцит, извлеченный из воды. Меловая группа стратиграфического европейского подразделения появилась во время одноименного периода. Из нее образованы в графстве Кент и склоны в другой части пролива Дувра. Именно эти останки и стали основой мела. Однако преимущественно порода состоит из образований водорослей и мелкодисперсных соединений. Таким образом, исследователи делают вывод, что появление мела - заслуга растений.

Структура породы

Останки моллюсков, скапливавшихся в донных отложениях, превратились в мел. В породе присутствуют:

Около 10% скелетных обломков. Среди них не только части простейших, но и многоклеточных животных.
Порядка 10% раковин фораминифер.
До 40% фрагментов известковых образований водорослей
До 50% кристаллического мелкодисперсного кальцита. Его размер настолько мал, что установить биологическую принадлежность элементов, его составляющих, практически невозможно.
До 3% нерастворимых минералов. В основном они представлены силикатами. Нерастворимые минералы - своего рода геологический мусор (обломки разных пород и песок), который занесен в отложения мела течениями и ветрами.

Раковины моллюсков, конкреции других минералов, скелеты кишечнополостных обнаруживаются в породе достаточно редко.

Описание физического свойства мела - прочности

Исследования вещества проводили многие ученые. В ходе инженерно-геологических мероприятий было выявлено, что оно является жесткой полускальной породой. Его прочность во многом определяется влажностью. В воздушно-сухом состоянии временное сопротивление при сжатии меняется от 1000 до 45 000 кН/м 2 . сухой породы - от 3 тыс. МПа (для рыхлого состояния) до 10 тыс. МПа (для плотного). Величина угла внутреннего трения - 24-30 градусов, при всестороннем сжатии сцепление достигает 700-800 кН/м 2 .

Влажность

При воздействии воды физические свойства мела начинают изменяться. В частности снижается его прочность. Изменения происходят уже при 1-2% влажности. При 25-35% в 2-3 раза увеличивается прочность на сжатие. Вместе с этим проявляются другие физические свойства мела. Порода становится пластичной. Это проявление существенно осложняет процесс переработки вещества. В ходе этого мел начинает налипать на элементы машин (на ковш экскаватора, питатель, кузов транспортного средства). Зачастую физические свойства мела (вязкость и пластичность) не позволяют осуществлять добычу с нижних горизонтов, хотя здесь он считается качественным.

Морозостойкость

После замораживания-размораживания мел распадается на частицы величиной 1-2 мм. В ряде случаев это полезное свойство породы. Например, при его использовании в качестве мелиоранта при раскислении почвы не обязательно измельчать вещество до 0,25 мм. В грунт можно внести дробленую породу до 10 мм. При замораживании-размораживании с перепахиванием почвы кусочки разрушаются сами. Таким образом, действие по нейтрализации сохраняется продолжительное время.

Свойства мела: химия

Порода преимущественно включает в себя карбонатную и некарбонатную части. Первая растворима в уксусной и соляной кислотах. В некарбонатной части присутствуют окислы металлов, кварцевый песок, мергели, глины и проч. Некоторые из них нерастворимы в указанных кислотах. В карбонатной части 98-99% карбоната кальция. Кристаллические частицы магнезиального кальцита, сидерита и доломита образованы карбонатами магния, которые в незначительном количестве включены в мел. Состав и свойства породы выступают в качестве критериев классификации.

Выявление качественных залежей

Изначально считалось, что механические и химические свойства мела одинаковы на всем месторождении. Однако на практике при продолжительной эксплуатации района, особенно после перехода добывающего и перерабатывающего предприятия на выпуск более качественной продукции, выявляются различия по этим характеристикам. Поэтому на некоторых месторождениях выполняется геолого-технологическое картирование. Исследователи, изучая химические свойства мела и его механические характеристики на разных участках залежи, обозначают районы скопления качественной породы.

Промышленное освоение

Большие залежи мела присутствуют в Белгородской и Воронежской областях. Менее качественное вещество присутствует в Знаменской, Заслоновской, Валуйской и других залежах. На этих месторождениях выявляются сравнительно низкие показатели СаСО 3 (не более 87%). Кроме этого, в породе присутствуют различные примеси. Поэтому на указанных месторождениях без глубокого обогащения нельзя получить качественную продукцию. Физические свойства мела на таких залежах позволяют использовать его при изготовлении извести, а также в мелиоративных мероприятиях для раскисления почв. Воронежские месторождения относят к турон-коньякскому возрасту. Здесь добывается более качественный мел. Свойства и применение породы, полученной на этих месторождениях, изучаются достаточно давно. Продукт, добытый в Воронежской обл., отличается высоким содержанием СаСО 3 (до 98,5%). При этом доля некарбонатных примесей меньше 2%. Добычу на месторождениях, однако, затрудняют физические свойства мела. В частности его высокая водонасыщенность. Доля влаги в породе - около 32%.

Перспективные залежи

Среди крупных месторождений стоит отметить Россошанское, Крупненниковское, Бутурлинское и Копанищенское. Меловая толща последнего составляет 16,5-85 м. Вскрышу составляет почвенно-растительный слой. Его толщина около 1,8-2 м. По вертикальной линии меловой слой разделен на две пачки. В нижней присутствует до 98% карбоната кальция, в верхней несколько меньше - до 96-97,5%.

В Бутурлинском месторождении обнаружен предельно однородный белый мел турунского яруса. Мощность слоя - 19,5-41 м. Толщина вскрыши достигает 9,5 м. Она представлена маргелями, растительным слоем, песчано-глинистыми образованиями и песчаниками. Доля магния и карбонатов кальция достигает 99,3%. При этом некарбонатные составляющие присутствуют в относительно небольшом количестве.

Большой интерес для промышленности представляют Стойленское и Лебединское месторождения. В этих районах мел добывают как вскрышную породу и вывозят в отвалы. Попутная ежегодная выработка составляет больше 15 млн т. Порядка пяти из них используется в народнохозяйственных отраслях. В частности мел поступает на Старооскольский завод по изготовлению цемента и на некоторые другие небольшие предприятия. Больший объем добытой породы теряется в отвалах.

Мел, который находится в районах железорудных месторождений, по содержанию кремнезема и карбонатной части относится к категории высококачественных. Его можно использовать в промышленных целях, не подвергая глубокому обогащению. Необходимо сказать, что в процессе проектирования добывающих и перерабатывающих предприятий, специализирующихся на железных рудах, необходимо предусматривать технологические линии для попутно извлекаемого мела либо места для его отдельного складирования.

Производство и потребление

Полезные свойства мела известны достаточно давно. Изначально породу использовали в строительстве. Из нее производили известь. Меловой порошок выступал в качестве основы для замазки, шпатлевок, красок и так далее. В конце 19-го столетия на месторождении "Белая гора" стали организовывать частные заводы. В из кусковой породы выпускали известь и порошок. В 1935 году появился Шебекинский комбинат, занимавшийся выпуском продукции для промышленных нужд. Полезные свойства мела были востребованы в электротехнической, лакокрасочной, полимерной, резинотехнической и других отраслях.

Вместе с увеличением потребности в продукции повышались требования к ее качеству. Существовавшие к 1990 году предприятия не могли обеспечить промышленность необходимым сырьем. В Белгородской области стали возникать частные предприятия. Большое их количество было обусловлено огромными объемами залежей породы и видимой простотой технологий по переработке. Однако примитивные методы добычи и последующей обработки, использовавшиеся на частных предприятиях, не могли обеспечить необходимого количества качественной продукции. Соответственно, многие такие заводы закрылись. Вместе с этим крупные предприятия провели модернизацию и реконструкцию своего оборудования. Выпуск качественной продукции обеспечивался в 90-е годы Белгородским, Петропавловским, Шебекинским заводами.

Производство качественных марок

К ключевым требованиям, предъявляемым к продукции из мела, помимо доли карбонатов, относится крупность - тонина помола. Она выражается в остатке на ситах определенного размера или в процентном содержании частиц заданной величины (к примеру, 90% частиц размером 2 мкр).

Появление новых производственных линий по изготовлению лакокрасочной, резинотехнической, полимерной и прочей продукции, для которой в качестве сырья используется мел, спровоцировало резкий дисбаланс между его выпуском и потреблением. Это особенно отчетливо проявилось в бумажной промышленности. Предприятия этой отрасли предъявляют особые требования к меловому порошку, который заменил каолин в производстве.

Выпуск качественных марок сосредоточен на заводах в Белгородской обл. Кроме Шебекинского предприятия, выпускающего сепарированный мел, были созданы новые комбинаты. Так, в 1995 году на Лебединском ГОКе появился завод по переработке - ЗАО "Руслайм". Он был сооружен по испанскому проекту компании "Реверте" с предполагаемой производительностью 120 тыс. тонн/год. Завод производит до 10 разных марок мела. По своему качеству они нисколько не уступают зарубежным аналогам и соответствуют международным стандартам. Предприятие оснащено самым современным технологическим оборудованием, операции на линиях механизированы и автоматизированы.

По проекту компании "Мабетекс" на Стойленском ГОКе был построен завод с производительностью меловой продукции высокого качества 300 тысяч тонн. При этом планы предприятия предусматривают последующее увеличение мощности.

Распускаемость породы

Одним из ключевых критериев в процессе анализа физических свойств породы на новом месторождении либо участке, вовлеченном в действующую технологическую линию переработки, является поведение мела при измельчении. Как выше было сказано, на разных пластах залежи вещество имеет разные механические характеристики. Визуально выявить эти отличия не представляется возможным в большинстве случаев. Определение поведения мела в процессе его сухого измельчения в технологическом процессе осуществляется посредством установления показателя его распускаемости во влажной среде при механическом воздействии. Для этого используется специальное оборудование.

Гидрокарбонат натрия

Для его производства используются разные материалы, в том числе известняк или мел. Полезные свойства для организма, которыми обладает гидрокарбонат натрия, известны многим. Часто его используют при заболеваниях десен и горла, изжоге, для разжижения мокроты при кашле. В промышленности физические свойства соды и мела очень востребованы. Оба этих вещества используются в строительстве, отделке, изготовлении материалов, лакокрасочной и другой продукции. Что касается производства гидрокарбоната кальция, то применение одного только мела считается неэкономичным вариантом. Как выше было сказано, эта порода очень хорошо впитывает влагу, вследствие чего изменяются ее механические характеристики. Это, в свою очередь, негативно сказывается на ходе технологического процесса.

Можно ли есть СаСО 3 ?

Достаточно распространено мнение о том, что врачи рекомендуют использовать мел медицинский. Свойства этого вещества, как считается, способствуют восполнению дефицита кальция. В первую очередь следует сказать, что врачи неоднозначно высказываются по этому поводу. Нередко к специалистам обращаются пациенты, которым нравится есть мел (пищевой). Полезные однако, весьма сомнительны. Тяга к его поеданию может возникнуть вследствие недостатка кальция. Однако следует знать, что характеристики вещества подвергаются существенным изменениям при попадании в желудок. Проходя через несколько окислительных процессов, оно теряет изначальную нейтральность и превращается в реагент. По своему действию вещество аналогично В результате на слизистую желудка начинает влиять окисленный мел. Лечебные свойства при этом никакие не проявляются. Скорее, наоборот. Стоит помнить еще о том, что концентрация кальция в веществе очень велика. В результате чрезмерное употребление мела может спровоцировать известкование сосудов. В связи с этим врачи рекомендуют заменить его глюконатом кальция или аналогичными препаратами. Что касается избавления от изжоги, то, по словам многих людей, попробовавших ее устранить с помощью мела, он не помогает в этом.

Промышленное и бытовое использование

Мел выступает в качестве необходимого компонента бумаги, которую применяют в полиграфии. Высокая дисперсность карбоната кальция в измельченном виде влияет на оптические и печатные характеристики, пористость, гладкость продукции. За счет присутствия мела понижается абразивность изделий. Порода в молотом виде широко используется для побелки стен, бордюров, защиты деревьев. Мел применяется при очистке свекловичного сока, который, в свою очередь, используется в спичечной промышленности. Для этих целей, как правило, подходит так называемая осажденная порода. Такой мел получают химическим способом из кальцийсодержащих минералов. Наряду с прочими карбонатными породами вещество используется при варке стекла как один из компонентов шихты. За счет мела повышается термическая стойкость продукции, ее механическая прочность и устойчивость при воздействии выветривания и реагентов. Широко применяется порода в изготовлении удобрений. Также мел добавляется в комбикорма сельскохозяйственным животным.

Резинотехническая отрасль

Мел находится на первом месте среди всех наполнителей, применяемых в промышленности. Это связано в первую очередь с тем, что использование этого сырья экономически выгодно. Мел имеет сравнительно небольшую стоимость. При этом введение его в резинотехническую продукцию не наносит вреда. Второй причиной популярности сырья в отрасли выступает технологическая целесообразность. Мел существенно упрощает процесс по изготовлению резинотехнической продукции. В частности, за счет него ускоряется вулканизация, поверхность изделий становится гладкой. Широко используется порода и при производстве губчатой и пористой резины, продукции из пластмассы, кожзаменителей и проч.

Кто из нас не знает мела? Чьи карманы и пальцы в детстве не пачкал кусочек легкого камня цвета снега? Кому не известно счастье художественного творчества «мелового» периода? Кто, будучи подростком, не исследовал свойства мела в «пузырящихся» опытах, не рассматривал меловой мазок под микроскопом?

Минеральный мел – свидетель эпох, миновавших десятки миллионов лет назад. Осознание этого факта меняет восприятие привычного материала. Имея биологическое происхождение, камень мел свойства свои почерпнул у организмов, живших в незапамятные времена.

Происхождение мела

Меловым периодом именуется промежуток времени, охватывающий около 80 млн. лет во времена господства динозавров. Теплые и мелкие (30-500 метров глубины) моря той поры давали приют мириадам мельчайших моллюсков, строивших свои скелеты и раковины из добываемого из воды кальция.

Останки этих существ, скопившиеся в донных отложениях многометровыми пластами, и превратились в хорошо нам знакомый мел. В процентном отношении минерал мел разделяется на следующие части:

обломки скелетов – около 10%. Речь идет не только о простейших существах, но и о многоклеточных животных, наделенных способностью извлечения и концентрации солей кальция в тканях.

раковины микроскопических моллюсков фораминифер – около 10%. Однако не все корненожки (русское наименование животных) имели известковый панцирь. Некоторые сооружали свой защитный слой из хитиноподобного вещества. Во многом поэтому в меловых отложениях собственно карбоната кальция отыскивается не более 98% (и не менее 91%).

фрагменты известковых наростов водорослей – до 40%. Кокколитофориды – растительный планктон океанов – прекрасно чувствует себя и в наше время. До 98% микроскопической живой взвеси в верхних слоях морей приходилось и приходится на этот вид водорослей. Поэтому известковый минерал, на самом деле, - продукт по большей части растительного, а не животного генеза. Происхождение мела – заслуга растений!

мелкодисперсный кристаллический кальцит – до 50%. Речь идет об «обломках обломков», причем настолько миниатюрного размера, что определить их биологическую принадлежность не представляется возможным.

нерастворимые минералы (в основном силикаты) – до 3%. В основном это геологический мусор (песок и обломки различных горных пород), занесенные в меловые отложения ветрами и течениями. Хотя помимо того биогенные кальциевые образования обогащаются соединениями фосфора и кремния во время обменных процессов при жизни животного.

Раковины более или менее крупных моллюсков, скелеты кишечнополостных, конкреции чужеродных минералов в меловых толщах встречаются относительно редко. Лишь некоторые фото мела демонстрируют наблюдателю массивы, испещренные полостями объемных раковин.

Состав мела

Условно считается, что химическая формула мела соответствует формуле карбоната кальция СаСО3. Однако реальный состав мела отличается от состава кальциевой соли угольной кислоты.

Собственно окиси кальция в минерале около половины: концентрация СаО колеблется от 47% до 55%. Немало в мелу и углекислого газа, находящегося в связанном состоянии. СО2 – до 43%!

Окись магния MgO может доходить до 2% от общей массы мела. Включения кварца SiO2 обычно не слишком значительны, но в целом обязательны, и могут достигать 6%-ной концентрации. Плотность мела с высоким содержанием кремния больше обычного.

Несколько меньше в составе мела оксида алюминия Al2O3 – не более 4%. Разнообразные окислы железа редко превышают полупроцентный порог концентрации, однако именно они окрашивают мел в красный цвет довольно часто.

Применение мела

Как самостоятельный строительный материал мел применяется только в качестве сырья для производства меловых красок. Вышедшая из массового употребления полвека назад, побелка помещений коллоидным раствором чистого или подцвеченного мела сегодня почти не производится.

Как кладочный камень мел несостоятелен – хотя помещения, отрытые в меловых массивах, веками сохраняют пригодность для жизни. Малая твердость мела дает возможность постепенной выемки камня без масштабных разрушений массива.

В строительной индустрии применение мела растет и ширится. Производство цемента и стекла без мела практически невозможно! Требуется мел и бумагоделательным предприятиям, и легкой промышленности, и органической химии. Краски и резина, гигиенические товары и удобрения для почв, комбикорма и парфюмерные композиции производятся с использованием мела.

Можно ли есть мел?

Известно, что при недостатке кальция в организме может развиться тяга к поеданию мела. Опыт поколений, выросших в условиях дефицита органического кальция, говорит: мел съедобен! Однако врачи, отвечая на вопрос можно ли есть мел, настроены не столь однозначно.

Свойства мела резко меняются под воздействием желудочного сока. Мел, прошедший через горнило окислительных процессов, теряет первоначальную нейтральность, становится химически активным реагентом. По действенности он делается похож на гашеную известь. Слизистая оболочка пищеварительного тракта страдает от контакта с окисленным мелом.

Кроме того, концентрация кальция в мелу чрезмерно велика. Поедание мела может спровоцировать известкование сосудов. Гораздо безопасней при дефиците кальция обращать внимание на медицинские препараты этого металла. Таблетка глюконата кальция воздействует на организм куда более позитивно, чем кусок съеденного мела.

Канцелярский, строительный и даже кормовой сельскохозяйственный мел не годятся к употреблению в пищу! Человек не имеет возможности безопасно (и тем более с пользой для себя) переработать и усвоить данный минерал!

Меловые отложения Евразии протянулись широкой полосой от казахской реки Эмбы до западной оконечности Британии. Наибольшей толщины отложения достигают южнее Харькова: здесь наличествуют настоящие меловые горы с толщиной массива до 600-т метров. Продолжающиеся разработки белого минерала сулят ученым немало новых открытий.

Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классов на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела? Каждый из нас хорошо представляет себе обычный, ничем не примечательный школьный мелок. И не только представляет, но и не раз держал в руках во время учёбы. А сколько истин было открыто с помощью кусочка мела, сколько совершено открытий! И до сих пор школьный учитель, держа в руке незаметный, но в тоже время незаменимый кусочек мела, совершает чудеса.

В настоящий момент еще не найдена альтернатива известкового мела (восковый мел не подходит для использования на школьных досках). Сейчас в школах появляются интерактивные, маркерные доски и другие средства обучения. Однако школьный мел как существовал много сотен лет в школах, так и остался до сих пор. Качество школьного мела это проблема любого учебного заведения. Наша школа не является исключением. Я решила выяснить причину того, отчего школьный мел то сыпется, то оставляет чуть заметный след, а чаще царапает доску.

Актуальность работы заключается в том, что мел, используемый потребителем, отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?
Проблема : низкое качество школьного мела может привести к заболеваниям учащихся и педагогов.
Цель : Изучение физических и химических свойств и влияние на организм человека школьного мела.

Задачи :
1. Собрать достоверную информацию о происхождении, составе, свойствах и применении школьного мела.
2. Провести эксперименты по изучению качественного и количественного состава различных сортов школьного мела, пригодности для использования.
3. Провести социологический опрос на выявление действия мела на организм человека.
4. Оценить влияние мела на здоровье человека.

В ходе работы использованы следующие методы исследования :
- поиск и анализ достоверной информации из достоверных источников;
- химический эксперимент;
- анкетирование учителей и анализ результатов.

Происхождение, свойства, применение мела

Мел - белая горная порода, мягкая и рассыпчатая. Мел не растворяется в воде.

Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В составе мела обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др. Его элементы относятся к семейству щелочноземельных металлов, которые составляют подгруппу периодической системы элементов. Мел, которым мы пишем на доске, состоит преимущественно из раковинок морских корненожек. В океанах и морях оседают на дно раковины отмерших корненожек. За тысячи и миллионы лет скопляются громадные толщи раковинок, которые впоследствии при геологических перемещениях земной коры могут оказаться на суше в виде меловых и известковых гор (например, на Украине). Таким образом, ничтожно малые по своим размерам и грандиозные по своей массовости простейшие входят в состав земной коры.

Сотни лет человек использует мел для различных целей. Мел, которым мы пользуемся в классе, смешивают со связующими примесями, чтобы он не крошился. Лучший мел для школы на 95% состоит из мела. Добавляя различные красители, можно получить мел любого цвета. Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах). Формованный школьный мелок на 40 % состоит из мела (карбонат кальция) и на 60 % из гипса (сульфат кальция).

Мел - необходимый компонент «мелованной бумаги», используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий. Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала (пигмента) для побелки, окраски заборов, стен, бордюров, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел применяют в лакокрасочной промышленности (белый пигмент), резиновой, бумажной, в сахарной промышленности - для очистки свекловичного сока, для производства вяжущих веществ (известь, портландцемент), в стекольной промышленности, для производства спичек. В этих случаях обычно используют так называемый мел осаждённый, полученный химическим путём из кальцийсодержащих минералов.

При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище.

Мел в числе других карбонатных пород в стекольном производстве применяется в качестве одного из компонентов шихты при варке стекла, вводимого в шихту в порошковом виде в количестве до 30 % от объема последней. Мел придает стеклу термическую стойкость, механическую прочность, устойчивость против химических реагентов и выветривания.

Экспериментальное определение физико-химических свойств мела

Основные показатели качества

При изучении литературы по данной теме мы выявили следующие показатели, которыми должен обладать мел, используемый в школах:

Крошится при письме
- пачкает руки
- чистота (белый)
- твердые вкрапления

Данные показатели исследуемых образцов привели в таблице «Основные показатели качества мела»:

Качественный анализ школьного мела

Основным компонентом мела является карбонат кальция. Природный (пиленый) мел не содержит никаких других компонентов. При изготовлении формованных мелков в порошок мела добавляются вещества – связующие, например, крахмал или гипс.
Чтобы узнать, какие связующие вещества применялись для изготовления имеющихся в классе мелков, проводится качественный анализ.

Практическая работа «Качественный анализ мела»

Оборудование:

1) микроскоп
2) предметное стекло
3) пипетка
4) штатив лабораторный с кольцом и муфтой
5) воронка
6) пробка с газоотводной трубкой
7) ступка с пестиком
8) химический стакан
9) пробирки
10) фильтровальная бумага
11) стеклянные палочки
12) образцы школьного мела
13) дистиллированная вода
14) известковая вода
15) соляная кислота (разб.)
16) фарфоровая ложечка
17) спиртовка
18) спички
19) пинцет
20) спиртовый раствор йода
21) тиосульфат натрия
22) йодид калия

Распознавание карбонат - анионов (СО 3 2-)

В пробирку внесли несколько кусочков мела и прилили небольшое количество разбавленной соляной кислоты HCl. Быстро закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2 – 3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдали, как через известковую воду походят пузырьки углекислого газа. Известковая вода помутнела. Следовательно, в состав мела входят карбонат - анионы (СО 3 2-).

СаСО 3 + 2HCl → СаCl 2 + СО 2 + Н 2 О
СО 3 2- + 2Н + → СО 2 + Н 2 О
СО 2 + Са(ОН) 2 → СаСО 3 ↓ + Н 2 О

Вывод: Наличие в составе мелка карбоната кальция подтверждается с помощью соляной кислоты (выделяющийся углекислый газ вызывает помутнение известковой воды).

Распознавание крахмала.

Крахмал обнаружить просто. Например, если при прокаливании мелка он чернеет, то можно сделать вывод, что в его состав входит крахмал (углеводы при нагревании легко обугливаются). В качестве реактива на крахмал можно использовать и раствор йода. Крахмал мы обнаруживали с помощью спиртового раствора йода. На исследуемые кусочки мела нанесли по 2 – 3 капли раствора йода. Окраска раствора йода изменилась с круглым мелом (цвет синий). С остальными образцами мела окраска спиртового раствора йода не менялась.

Микрокристаллическая реакция на гипс.

Присутствие гипса в качестве связующего можно доказать проведением микрокристаллоскопической реакции. Каждый исследуемый образец мела измельчили в ступке и массу 1 грамм растворили в 2 мл. дистиллированной воды. Тщательно перемешали полученный раствор стеклянной палочкой. Полученный раствор профильтровали. Затем каплю фильтрата поместили на предметное стекло и рассмотрели под микроскопом. В процессе высыхания капли растут кристаллики гипса (если он входит в состав мела), имеющие форму характерных иголок и игольчатых друз.

Небольшие кусочки мела каждого исследуемого образца прокалили в пламени спиртовки. Пламя спиртовки приобрело красно – оранжевую окраску у каждого образца мела, что подтверждает наличие катионов кальция (Са 2+).

Результаты исследований:

Вывод: Образцы мела все содержат ионы кальция и карбонат - анион, следовательно, в нём присутствует карбонат кальция (CaCO 3). Из примесей мы обнаружили гипс и крахмал.

Вывод по экспериментальной части:

1) Все исследуемые образцы мела содержат в своём составе катионы кальция.
2) Примеси в наших образцах были гипс, крахмал и клей.
3) Кусковой мел состоит из карбоната кальция и огромного количества примесей, пачкает руки, плохо пишет.
4) Круглый мел состоит из карбоната кальция, сильно пачкает руки, мягко пишет, крошится, т.к. в качестве связывающего вещества в нём крахмал.
5) Прямоугольный мел содержит карбонат кальция, мало крошится и меньше всего пачкает руки, но очень карябает доску, т. к. в качестве связывающего вещества содержит помимо гипса - клей.

Влияние школьного мела на здоровье учеников и учителей

На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья населения - одна из наиболее актуальных проблем. Здоровье человека всегда было предметом пристального изучения специалистов самых разных профессий.

По прогнозам Всемирной Организации Здравоохранения в начале 21 века самыми распространенными заболеваниями человека являются аллергические заболевания, бронхиальная астма, сердечно-сосудистые заболевания.

Как только ребенок идет в школу, он начинает пользоваться мелом. Школьный мел сопровождает нас с первого до одиннадцатого класса, педагоги пользуются им постоянно. Сегодня к школьному мелу предъявляются очень серьезные требования, поэтому школьный мел считается экологически чистым и безопасным продуктом. Однако в процессе использования школьный мел начинает пылить, забиваться в нос, пачкать руки. Некоторые учащиеся любят есть мел, а ведь школьный мел – это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья.

Для выяснения воздействия мела на здоровье человека мы опросили наших учителей, которые в силу специфики своих предметов вынуждены постоянно пользоваться мелом.

Анкета для учителей

1. Как вы считаете, оказывает ли постоянная работа с мелом влияние на ваш организм?

2.Имеются ли отрицательные последствия, если да, то какие?
а) на кожу рук:
1.сушит
2.аллергическая реакция
3.другое
4.нет последствий
б) на дыхательную систему:
1.кашель
2.проявления астмы
3.другое
4.нет последствий.

3. Можно ли заменить доску и мел в школе? Если да, то чем?

Проанализировав анкеты учителей нашей школы, мы пришли к выводу, что 100% учителей не довольны качеством мела, поступающего в нашу школу (сильно пачкает руки, царапает доску и осыпается). Учащиеся ещё добавили одно плохое качество - плохо отстирывается от школьной формы, если случайно им испачкаешься.

По мнению большинства опрошенных учителей, школьный мел негативно влияет на кожу рук и может вызвать аллергические реакции при вдыхании частиц мела. Половина опрошенных отметили, что вынуждены постоянно пользоваться увлажняющим кремом для рук. Есть среди учителей и те, кто получил серьезные проблемы с кожей рук: экземы, шелушение и трещины на ладонях.

Несмотря на технический прогресс, по мнению учителей полностью заменить мел пока нельзя. Хорошей альтернативой стали бы доски для письма маркерами и интерактивные доски.

1) во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом: «глицериновое», «ланолиновое», «вазелиновое» и «молочное»
2) после каждого урока смазывать руки увлажняющим кремом для рук
3) стирать мел с доски только влажной тряпкой
4) промывать тряпку для стирания мела как можно чаще

Заключение

Школьный мел – это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья.

Исследуемые образцы мела имеют содержание карбоната кальция от 40 до 80% и содержат гипс. Несмотря на внешнее сходство, образцы ведут себя по-разному при добавлении горячей воды и соляной кислоты.

Изучив литературу, я рекомендую учителям тщательно мыть тряпку от мела и не стирать мел с доски сухой тряпкой. Уменьшить негативное влияние мела на кожу рук можно, если завернуть мел бумагой, а лучше фольгой. Еще один вариант решения проблемы сыпучести мела: заранее обработать поверхность мела канцелярским силикатным клеем.

Проведение исследования позволило мне научиться планировать и проводить химические эксперименты и получать достоверные результаты. Результаты опытов обрабатывали методами математической статистики.

Список источников

1. Карцова А.А. Химия без формул. / А.А. Карцова; – СПб.: Авалон, 2005. С. 101-103.
2. Мел // Естествознание: Энциклопедический словарь / Сост. В.Д. Шолле. – М.: Большая российская энциклопедия, 2002. - 543 с.
3. Мел // Даль В. Толковый словарь живого великорусского языка: в 4 т. М.: Рус. яз., 1998 Т 4. - 688 с.
4. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. / О.М.Ольгин; – М.: Химия, 1995. 136 с.
5. Справочник школьника. Химия / Сост. М. Кременчугская, С. Васильев. М.: Филолог, 1995. 380 с.
6. Степин Б.Д. Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. / Б.Д. Степин, Л.Ю. Алкберова. – М.: Химия, 1995. 270 с.
7. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия / Авт.-сост. Л.А. Савина. – М.: АСТ, 1995. – 448 с.