ریپورتر
2nd March 2010, 03:30 PM
تشریح کاملی در مورد سنگ های رسوبی و نامگذاری آنها
منبع : راسخون
آشنایی با سنگ های کربناته و رده بندی سنگ های اهکی:
سنگ آهک کربنات کلسیم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت می‌گردد. ناخالصیهای مهم سنگ آهک شامل منیزیم ، سلیس ، آلومینیم و منگنز است.
▪ نحوه تشکیل
سنگهای آهکی از نظر ژنتیکی و نحوه تشکیل به دو گروه عمده و بزرگ آهکهای برجا و آهکهای نابرجا تقسیم میشوند. آهکهای برجا شامل کلیه سنگ آهکهای ستونهایی می‌گردد که طی فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی در محلی که وجود دارند، تشکیل گردیده‌اند. اصولا تشکیل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعالیتهای بیولوژیکی بوده و از منشا بیوشیمیایی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهایی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسیک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکیلاتشان کاملا مربوط به فرآیندهای شیمیایی است. مانند آهکهای تخریبی و ماسه‌ای
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(1).jpg
▪ نحوه ی شناسایی سنگهای کربناته :
۱: وجود اشفتگی زیستی یاBIOTURBATION در سنگ : وقتی شرایط زندگی جاندار تغییر میکند باعث مرگ ناگهانی انها شده و این اثار در سنگهای کربناته دیده میشود که البته وجود انها در مادستون ها محیط دریایی را نشان میدهد.
۲GEOPETAL : قطعات تشکیل دهنده سنگ از دو کفه ایها باشد و قسمت ÷ایین ان از ماتریکس و بالای ان از سیمان ÷ر شده باشد . که این فابریک بالای لایه و ÷ایین انرا مشخص میکند .
۳LAMINATED FABRIC :لایه های تیره و روشن که توسط جلبک ها تشکیل میشوند مثل :STROMATOLITES
۴ EYE BIRD : فابریک چشم پرنده ای از فابریکهای فنسترال است در اثر حفرات ناشی از گاز موجود در ماتریکسها ست . بیشتر در محیط جزر و مدی دیده میشوند .
▪ شکل و گسترش سنگهای کربناته
رسوبات کربناته جدید در محیطهای رسوبی مختلفی تشکیل شده و به اشکال گوناگون گسترش دارند. با وجود تنوع زیادی که در محیط رسوبی کربناتها وجوددارد، بطور کلی این محیطها را می‌توان در دو گروه بزرگ زیر مطالعه نمود.
▪ کربناتها در محیطهای عمیق
سنگهای کربناته که در محیطهای عمیق دریایی عصر حاضر تشکیل میگردند، در دو گروه به شرح زیر مشخص میشوند.
۱گروه اول :
آهکهایی هستند که از مناطق کم عمق تر حوضه رسوبی توسط جریانهای زیر دریایی یا جریانهای توربیدیتی به مناطق عمیق منتقل شده و به تدریج بر حسب اندازه و وزن مخصوصشان رسوب کرده‌اند. این مواد منتقل شده ، طبعا ریز دانه و از بقایا و اسکلت جانوران و ارگانیسمهای دریایی هستند که از آن جمله می‌توان جلبکهای آهکی رانام برد.
۲گروه دوم :
آهکهایی هستند که منشا آنها ، صدف و پوسته فرامینفرها و پلانکتونهایی نظیر گلوبیژرینا میباشد. تشکیل لجنهای گلوبیژرینا در اعماق زیادتر یعنی حدود ۴۰۰۰ متر به پایین به علت نا‌پایداری پوسته آهکی و حل شدن آنها در آب دریا ، متوقف می‌گردد.
▪ کربناتها در محیطهای کم عمق
معمولا محیطهای کم عمق ، در حاشیه و سواحل دریاهای آزاد گسترش داشته و این سواحل محل مناسبی برای تشکیل آهکهای مربوط به این محیطها هستند.
▪ ساخت سنگهای آهکی
ساخت سنگهای آهکی اعم از انواع برجا و یا آهکهای نابرجای تخریبی شامل بعضی یا تمام بخشهای زیر است.
۱( دامنه‌هایی تخریبی از تمام منشا شیمیایی یا اکوکمها.
۲( مواد پرکننده بسیار دانه ریز به صورت گل کربناته که فضاهای خالی بین دانه و درون دانه‌ها را پر کرده است.
۳( سیمان کربنات کلسیم که در اغلب قریب به اتفاق موارد ، کلسیتی است و بعد از نهشتگی تشکیل می‌گردد. این نیز نقش پرکننده فضاهای خالی بین و درون دانه‌ها را ایفا میکند.
موارد استعمال آهک
▪ تهیه منشورهای نیکل :
اسپت دیسلند که نوعی کربنات کلسیم است، برای تهیه منشورهای نیکل در میکروسکوپها ، فتومترها و کولوریمترها بکار می‌رود.
▪ تهیه کود :
نوع نامرغوب آن در صنعت تهیه قلیائیان و به عنوان کود در زمینهای بی آهک بکار می‌رود.
▪ تهیه شیشه :
در صنعت شیشه‌سازی ، کلسیت خالص را به مذاب شیشه‌ها اضافه می‌کنند، گاز کربنیک حاصله از ذوب آن موجب همگن شدن توده مذاب شیشه می‌گردد.
▪ استفاده در صنایع شیمیایی :
آهک در صنایع شیمیایی به عنوان یک ماده اولیه و همچنین برای خنثی کردن اسید و به عنوان کمک ذوب ، ماده قلیا کننده ، جاذبه رطوبت ، عامل چسبندگی و... بکار می‌رود. این نوع آهک بایستی با درصد کلسیم زیاد باشد.
▪ تهیه پودر مل :
سنگ آهک با درصد بالا از کربنات کلسیم در کارخانه‌های سنگ کوبی به صورت پودر تهیه می‌گردد که به عنوان مل به بازار عرضه میشود.
▪ استفاده در صنعت سیمان :
سنگ آهک به مقدار زیاد در صنایع استعمال میشود. ترکیب سیمان به صورت (آهک، رس ، آهن ، گچ ، سیلیس) که با درصدهای مختلفی این مخلوط در کوره پخته و محصول حاصل بعد از خرد شدن و مخلوط شدن با آب و بعد از سفت شدن به سیمان تبدیل میشود.
▪ دیگر مصارف سنگ آهک :
نمونه‌ای از سنگ آهک بسیار دانه ریز که به سنگ چاپ معروف است، قابل استفاده در چاپ و امور چاپی است. بالاخره سنگهای آهکی در خمیر دندان سازی، لاک سازی ، عطرسازی و لاستیک سازی کاربرد دارند.
سنگ های اهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO۳ از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
▪ اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها میباشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
▪ گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
▪ عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
ـ درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود ۳۰ درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
ـ شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از ۱۰ متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر) در حد ماکزیمم است.
ـ عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ـ ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
▪ کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از ۴% مول MgCO۳ و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از ۴% مول. ولکن بطور تیپیک بین ۱۱ و ۱۹ درصد مول MgCO۳ دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناته‌ای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی میباشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
▪ دید کلی
از آنجایی که فراوانترین سنگهای رسوبی، سنگهای آهکی هسند و چون کانیهای اصلی تشکیل دهنده این سنگها معمولا از نوع کلسیت، آراگونیت و دولومیت می باشد و در بعضی از سنگهای آهکی مقادیر ناچیزی آنکریت و سیدریت مشاهده میشود، لذا در این مبحث بیشتر به بررسی این کانیها می پردازیم. از بین این کانیها، کلسیت و دولومیت بسیار فراوان بوده و آراگونیت، آنکراسیت و سیدریت به مقدار کمتری یافت میشوند. تمام این کانیها به استثنای آراگونیت در سیستم هگزاگونال متبلور میشوند. هر یک از کانیهای ذکر شده را به طور مختصر در زیر شرح می دهیم.
ـ کلسیت
کلسیت در بیشتر موارد بافت موزائیکی بی شکلی را دارد و در االیت ها و بعضی از سیمانهای ته نشین شده ممکن است شکل شعاعی یا رشته ای داشته باشد. کلسیت در سنگهای آهکی هم به صورت اولیه و هم به صورت ثانویه وجود دارد. مواد اسکلتی بعضی از موجودات آراگونیتی، و بعضی منحصرا کلسیتی است و در بعضی از آنها بخشی از آراگونیتی و بخشی کلسیتی می باشد. کلسیت های موجود در سنگهای آهکی معمولا از نوع CaCo۳ خالص می باشند و تقریبا عاری از آهن و منیزیم می باشند. کلسیت در بیشتر سنگهای آهکی یا به صورت اجزای اصلی تشکیل دهنده خرده های فسیلی بوده، و یا به صورت سیمان ته نشینی دیده میشود. ضمنا ممکن است کلسیت از تبلور مجدد آراگونیت نیز ایجاد شده باشد که این اشکال مختلف کلسیت را می توان از روی شکل هندسی بافت آنها از یکدیگر متمایز کرد.
ـ دولومیت
دولومیت در بعضی از سنگهای آهکی همراه با کلسیت یافت می شود. معمولا تشخیص این دو کانی از یکدیگر مشکل است. معمولا شکل رومبوهدرال دولومیت، این کانی را از کلسیت متمایز می کند. دولومیت معمولا به صورت اولیه بوده و در بیشتر موارد بر اثر جانشینی کلسیت یا آراگونیت به وجود می آید. دولومیت موجود در ساختمانهای فسیلی در اصل بر اثر جانشینی بعد از عمل رسوبگذاری حاصل میشود. لوزیهای دولومیتی پراکنده که ساختمانهای اولیه سنگ را به طور عرضی قطع می کنند ممکن است از نتیجه آزاد شدن منیزیم بر اثر تجزیه کلسیتهای نیمه پایدار حاوی منیزیم زیاد، به وجود آمده باشند. بنابراین سنگهایی که کاملا از بلورهای موزائیکی دولومیت تشکیل شده باشند، وجود منیزیم را تایید می کنند.
ـ آراگونیت
آراگونیت پلی مورفی از کربنات کلسیبم می باشد. این کانی دارای سیستم کریستالی ارتورومبیک بوده و از نظر خصوصیات نوری و سایر خواص فیزیکی با کلسیت تفاوت دارد. آراگونیت از اجزای اصلی تشکیل دهنده صدف دو کفه ایها و شکم پایان و بعضی از مرجانها می باشد. آراگونیت همچنین به شکل رسوبات کربناته شیمیایی ته نشین میشود. گلهای کربناته عهد حاضر عمدتا از سوزنهای آراگونیتی ریز تشکیل شده اند. اووئیدهای آهکی عهد حاضر آراگونیتی هستند و آراگونیت به صورت بلورهای سوزنی شکل که به حالت مماسی قرار دارند، لایه های متحدالمرکز را تشکیل می‌دهند.
ـ سیدریت
سیدریت از مواد کمیاب بوده و معمولا در بعضی از سنگهای آهکی جز عناصر فرعی محسوب می شود. فرمول شیمیایی سیدریت، FeCo۳ می باشد، آهن دو ظرفیتی معمولا در کانی دولومیت وجود دارد، اما در بعضی موارد، نظیر سنگ آهکهایی که با سنگ آهنهای سیدریتی همراه می باشند، آهن دو ظرفیتی به شکل لوزیهای سیدریتی پراکنده ای یافت می شود. اکسیداسیون خفیف موجب تجزیه سیدریت گریده و این واکنش به سادگی توسط رنگ تند اکسید آهن در امتداد کیلواژ و مرز دانه ها قابل رویت است
سنگهای آهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO3 از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها میباشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود 30 درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از 10 متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود 100 تا 200 متر) در حد ماکزیمم است.
عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از 4% مول MgCO3 و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از 4% مول. ولکن بطور تیپیک بین 11 و 19 درصد مول MgCO3 دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناته‌ای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی میباشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
آهک
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(2).jpg
آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می‌شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می‌شد.
مفاهیم آهک مرده و آب آهک
هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد میکند که موجب بخار شدن قسمتی از آب میشود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده میشود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.
هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل میشود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل میشود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به‌ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می‌رود.
انواع آهک
معمولا از سه نوع آهک در کارهای ساختمانی استفاده میشود.
آهک چرب یا پر قوه
این نوع آهک ، حدود چهار درصد ناخالصی همراه دارد و مهمترین ویژگی آن این است که در تماس با آب به‌شدت شکفته میشود و حجم آن تا حدود 2.5 برابر مقدار اولیه‌اش افزایش می‌یابد. مخلوط آن با شن در تماس با گاز کربنیک به‌سرعت خود را می‌گیرد و سفت میشود، (به مدت 15 روز در مجاورت هوا). از اینرو ، آهک چرب را آهک هوایی نیز می‌گویند.
آهکهای کم قوه
این نوع آهک از سنگ آهکهایی که 5 تا 6 درصد آهک دارند، تولید میشود و ناخالصیهای عمده آن را اکسید آهن (II) (گل اُخری) ، اکسید سیلیسیم (سیلیس) و اکسید آلومینیوم (آلومین) تشکیل میدهد. از ویژگیهای این نوع آهک آن است که به‌کندی شکفته میشود و ملاط حاصل از مخلوط آن با شن ، به‌آرامی در هوا سفت میشود.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(3).jpg
آهکهای آبی
این نوع آهک ، معمولا از سنگ آهکهایی که حدود 6 تا 22 درصد گل رس دارند، تهیه میشود. از ویژگیهای مهم این نوع آهک آن است که دور از هوا و حتی در زیر آب ، به آهستگی سفت میشود، در تماس با آب خیلی شکفته میشوند و با آب خمیر کم‌چسب تولید میکند. بطور کلی ، می‌توان این نوع آهکها را حد واسط بین آهکهای هوایی و سیمان دانست.
روشهای تهیه آهک
روش تهیه کلی آهک ، همان حرارت دادن سنگ آهک (کربنات کلسیم) تا دمای 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد است. البته ، هر چه دما بالاتر باشد و گاز دی‌اکسید کربن حاصل ، بهتر از محیط خارج شود، عمل تجزیه سنگ آهک بهتر صورت می‌پذیرد. اما بطور کلی ، تهیه انواع آهک متفاوت است که در اینجا به چند نمونه اشاره میشود.
تهیه آهک معمولی
برای تهیه این نوع آهک ، از کوره‌های ثابت و غیره پیوسته یا از کوره‌های مکانیکی استفاده میشود.
کوره‌های ثابت و غیر پیوسته: در این کوره‌ها که به روش سنتی کار می‌کنند، خرده‌های سنگ آهک را در اندازه‌های تقریبی 10 سانتیمتر روی هم می‌چینند و سطح آن را با کاه گل می‌پوشانند. سپس از قسمت پایین با کمک سوخت (بوته ، چوب ، زغال یا نفت سیاه) تا دمای 1000 درجه سانتیگراد به آن گرما می‌دهند، پس از زمان معینی گرما دادن را قطع کرده ، بعد از آنکه کوره سرد شد، آهک زنده حاصل را خارج می‌کنند (چون در زمان خالی کردن ، آهک کوره کار نمی‌کند، از اینرو ، آن را کوره ثابت و غیر پیوسته می‌گویند.)
کوره‌های مکانیکی و پیوسته: این کوره‌ها نیز انواع مختلف دارند. کوره آلبرگ که در قسمت پایین آن ، شبکه فلزی ضخیمی تعبیه شده است و بر روی آن ، مخلوط زغال (به‌عنوان سوخت) و سنگ آهک را قرار می‌دهند. گرمای سوختن زغال ، دمای کوره را بالا می‌برد و سنگ آهک را تجزیه و به آهک تبدیل میکند. آهک حاصل از پایین شبکه فلزی و گاز دی‌اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج میشود. عیب عمده استفاده از این نوع کوره آن است که مقداری خاکستر زغال در آهک وارد میشود. بازدهی این روش بین 12 تا 14 تن آهک در روز است.
کوره شماتولا : این کوره شبیه کوره آلبرگ است، با این تفاوت که قسمت آتشدان آن در خارج از محفظه کوره قرار دارد و از اینرو ، عیب مخلوط شدن آهک با خاکستر زغال را ندارند.
کوره‌های گردان : این کوره‌ها مشابه کوره پخت سیمان هستند. بازدهی این نوع کوره‌ها از انواع دیگر بالاتر است.
مراحل تهیه آهکهای آبی
برای تهیه این نوع آهک مراحل زیر به ترتیب انجام می‌گیرد.
تجزیه سنگ آهک
در این مرحله ، به روشی که برای تهیه آهک گفته شد، عمل میشود. با این تفاوت که سنگ آهک انتخاب شده است، باید مقدار قابل ملاحظه‌ای خاک رس همراه داشته باشد.
شکفته کردن
در این مرحله با دقت و مهارت کافی ، آن اندازه آب به آهک زنده اضافه میشود که فقط اکسید کلسیم هیدراته شود و سیلیکاتها و آلومینات کلسیم آب جذب نکنند و به صورت بلورهای هیدراته در نیایند. برای این منظور اضافه کردن آب را باید در دمای 250 تا 400 درجه سانتیگراد انجام داد، زیرا در این دما ، سیلیکاتها ، آب جذب نمی‌کنند.
الک کردن
آهک را پس از شکفته شدن باید از الکهای ویژه‌ای عبور داد و بر اساس اندازه ذرات ، آن را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
آهک سبک : که نرم‌ترین قسمت آن است و درجه خلوص آن نیز بالا است.
آهک هیدرولیک معمولی : که از الک رد نشده است و باید آن را دوباره آسیاب و بوجاری کرد.
آهکهای سنگین : که دانه‌های آنها دارای ماهیت سیمان است و مقدار سیلیکات آن زیاد است.
نخاله آهک : شامل سنگ آهکهای نپخته است که در برابر آب شکفته نمی‌شود و حاوی مقدار زیادی سیلیکات است.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(4).jpg
کاربردهای مهم آهک
آهک کاربردهای زیادی در کارهای ساختمان‌سازی و تهیه فرآورده‌های صنعتی و شیمیایی دارد که به بسیاری از آنها اشاره می‌کنیم:
تهیه ظرفهای چینی : چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب میشوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا چینی‌های سخت و چینی‌های بدلی تقسیم میشوند.
تهیه شیشه‌های معمولی : عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم (یا آهک) ، کربنات سدیم و زغال کک است.
تهیه سیمان : در ابتدا از سنگ آسیاب برای پودر کردن مخلوط و از کوره‌های ثابت استفاده می‌شد.
تهیه ساروج : ساروج یا ملاط ، مخلوطی از آهک ، ماسه و آب است که بر خلاف سیمان در داخل آب خود را نمی‌گیرد و سفت نمی‌شود، ولی در مجاورت هوا به علت جذب گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل سنگ آهک ، به‌تدریج سفت میشود.
قندسازی : می‌توان از ریشه گیاه چغندر ، قند استخراج کرد.
دباغی پوست : قبل از دباغی پوست باید عملیات آماده‌سازی را به منظور حذف ضایعات باقیمانده بر روی پوست ، بر روی آن انجام داد. یکی دیگر از مصارف عمده آهک در صنایع شیمیایی و در آزمایشگاه‌های شیمی ، تهیه هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم و هیدروکسید آمونیوم از کلرید آمونیم است.
سنگ آهک (Limestone) یا کربنات کلسیم به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ، بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت میشود. ناخالصیهای مهم سنگ آهک عبارتند از : منیزیم ، سیلیس ، آلومینیوم و منگنز. سنگ آهک در کوره و در دمای مناسب با ترکیب شیمیایی آن پخت می‌گردد. سنگ آهک خالص در دمای خالص در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد و سنگ آهک رسی یا دولومیتی در دمای حدود 1300 درجه سانتیگراد کلسینه میشود.
به آهک هیدراته ، شکفته نیز گفته میشود. آهک زنده در برابر هوا و رطوبت ناپایدار است و از این روی نمی‌توان آن را مدتی دراز نگهداری کرد. آهک هیدراته را می‌توان مدتی دراز انبار نمود. برای تهیه آهک زنده پایه کار آن است که باید میزان کربنات کلسیم در سنگ آهک بیش از 90 درصد و مقدار SiO2+Fe2O3+Al2O3 آن کمتر از 4 درصد باشد. سنگ آهک در کوره‌های افقی یا عمودی پخته می‌گردد.
مصارف آهک زنده و هیدراته
آهن و فولاد 41 درصد، صنعت ساختمان 32 درصد، محیط زیست 3 درصد، صنایع شیمیایی 6 درصد، کاغذ سازی ، سرامیک ، رنگ سازی، تصفیه قند ، چرم سازی ، کشاورزی و صنعت نفت 8 درصد را شامل میشوند.
صنایع فولاد
تا پیش از سال 1960 آهک به عنوان کمک ذوب در فولاد سازی همراه با دیگر مواد و به روش کوره‌های روباز ، استفاده می‌شده است. میزان آهک مصرف شده برای تهیه یک تن فولاد حدود 12 کیلوگرم است. از سال 1960 به این سو و با رواج روش کوره‌های بازی اکسیژنی (BOF) ، فقط از آهک به عنوان کمک ذوب استفاده میشود و میزان آهک مصرفی به حدود 50 تا 100 کیلوگرم در تن افزایش یافته است. مقدار آهک مصرفی برای صنایع فولاد از حدود 1.4 میلیون تن در سال 1961 به 8.1 میلیون تن در سال 1979 افزایش یافته است.
در آمریکا بر آهک زنده حدود 10 تا 30 درصد اکسید منیزیم زنده می‌افزایند گوگرد و فسفر از عناصر مزاحم شمرده میشوند و به این دلیل است که میزان آنها در سنگ آهک باید ناچیز باشد. نقش آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب، به عنوان جدا کننده و جمع کننده عناصر زاید و از جمله گوگرد ، فسفر ، آلومینیوم و سیلیس و با افزایش آن به سرباره نیز اهمیت دارد.
مصارف متالوژی آهک
برای ذوب کردن کانسنگ بعضی از فلزات نظیر مس از آهک استفاده می‌کنند. آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب موجب جذب گاز SO2 می‌گردد. در فلوتاسیون مواد معدنی از آهک به عنوان کنترل کننده PH محلول استفاده میشود. در بیشتر روشهای استخراج منیزیم از آب دریا ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه آلومینیوم به روش بایر ، میزان قابل توجهی آهک مصرف می‌گردد. در استحصال طلا به روش سیانوراسیون نیز آهک را بکار می‌برند.
مصارف بهداشتی آهک
بهبود کیفیت آب آشامیدنی : بی‌کربنات موجود در آب با افزودن آهک را سبب شده و موجب کاهش سختی آب می‌گردد. برای استریل کردن آب به کمک آهک ، نخست PH آب را برای مدتی از 3 تا 10 ساعت و در حدود 11.5 تثبیت می‌کنند. پس با وارد کردن گاز CO2 سطح PH آب را به میزان استاندارد (PH=5.7) کاهش می‌دهند. بخش اعظم آهک به صورت لجن ته نشست می‌گردد. آهک همچنین موجب راسب شدن ترکیبات فسفاته و نیتروژن میگردند.
کنترل PH پسابها و راسب کردن مواد زاید
خنثی نمودن پسابهای اسیدی کارخانه‌ها
کنترل آلودگی هوا : در کارخانه‌های ذوب فلزات و نیز به عنوان جذب کننده گازهای سمی نظیر HCl ، HF و SO2 و غیره از آهک استفاده می‌کنند.
مصارف شیمیایی آهک
در تهیه کربنات و بی‌کربنات سدیم : برای تهیه یک تن کربنات سدیم در حدود 700 کیلوگرم آهک مورد نیاز است.
تهیه کاربید کلسیم : مخلوط آهک و کک در کوره الکتریکی و دمای 3000 تا 3400 درجه سانتیگراد به کاربید کلسیم تبدیل میشود. برای تهیه یک تن کاربید کلسیم به حدود یک تن آهک احتیاج است. از کاربید کلسیم به منظور تولید گاز استیلن (C2H2) استفاده میشود. هم اینک ، گاز استیلن را از گاز اتیلن تهیه می‌کنند و این روش از کاربید کلسیم مناسبتر است.
مواد شیمیایی آلی : برای تهیه ترکیبهای اتیلن و پروپیلن ، گلینکولها ، نمکهای آلی کلسیم‌دار ، همچنین تصفیه و تغلیظ اسید سیتریک و گلوکز ، به آهک نیاز است.
سایر مصارف شیمیایی : تهیه منیزیم از آب دریا، تهیه نمک طعام و حشره کشها و مواد رنگی.
مصرف آهک در کاغذ سازی
در صنعت کاغذ سازی به منظور تهیه پالپ سولفات ، استفاده دوباره از کربنات سدیم و تهیه هیپوکلریت کلسیم که خاصیت سفید کنندگی دارد از آهک استفاده می‌کنند.
مصرف آهک در مصالح ساختمانی و سرامیک
به عنوان ملات ، روکش داخل ساختمان و در شیشه سازی به عنوان کمک ذوب از آهک بهر می‌گیرند. در دیرگدازهای دولومیتی ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه سیمان نیز آهک ماده اصلی و عمده را تشکیل میدهد.
دیگر مصارف آهک
کارخانه‌های قند و شکر : در تهیه قند و شکر ، از آهک برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاته و اسیدهای آلی استفاده میشود. در کارخانه‌هایی که از چغندر استفاده می‌کنند. به ازای هر تن شکر ، 250 کیلوگرم و در کارخانه‌هایی که از نیشکر تغذیه میشوند، برای تهیه هر تن شکر ، 2 تا 7 کیلوگرم آهک بکار می‌گیرند.
صنایع نفت : برای خنثی کردن ترکیبات آلی سولفورها ، بی‌اثر ساختن گاز SO2 و تهیه گریس مخصوص از آهک استفاده میشود.
در صنایع رنگ سازی : از آهک به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌کنند.
در چرم سازی : برای جدا کردن مو یا پشم از پوست حیوانات از آهک بهره می‌گیرند (صنعت دباغی)
در کشاورزی : برای کنترل PH آب از آهک استفاده می‌کنند.
میزان تولید آهک
میزان آهک زنده و هیدراته تولیدی جهان در سال 1979 بالغ بر 112972290 تن گزارش گردیده که از این تعداد ، 21 درصد در شوروی (سابق) ، 16 درصد در ایالات متحده آمریکا ، 9 درصد در آلمان غربی (سابق) ، 7 درصد در لهستان و 8 درصد در ژاپن تولید شده است.
سنگ آهک در ایران
سازندهایی که آهک آنها مناسب است به شرح زیرند:
پالئوزوئیک
قدیمی ترین سنگ آهکی که در مقیاس نیمه صنعتی استفاده می‌گردد، آهک سازنده مبارک است، سازندهای آهک قدیمی تر به دلیل بالا بودن میزان ناخالصیها و از جمله اکسید منیزیم و کانیهای رسی، مناسب نیستند. مناسب ترین سنگهای آهکی پالئوزوئیک به پرمین تعلق دارد. این سنگها به رنگ خاکستری و به صورت توده‌ای یافت میشوند.
مزوزوئیک
سنگهای آهکی ژوراسیک میانی در کوه‌های البرز و کپه داغ )مزدوران(، قلعه دختر ، اسفندیار و بادامو در ایران مرکزی برای تهیه سیمان بسیار مناسبند. آهکهای کرتاسه به دلیل کیفیت مناسب ، گسترش وسیع در سطح کشور در بیشتر کارخانه‌های سیمان استفاده میشوند. به عنوان مثال ، کارخانه‌های سیمان ری ، تهران ، اصفهان ، کرمان ، صوفیان ، درود ، آبیک و نکا از آهک کرتاسه استفاده می‌کنند.
سنوزوئیک
آهکهای سازند قم در بیشتر مناطق مناسب هستند. آهکهای سازند آلماری عمدتا مناسب هستند و در حال حاضر کارخانه‌های سیمان شیراز و بهبهان از این سازند بهره می‌برند.
رده بندی سنگ های اهکی
طبقه‌بندی سنگها معمولا بر اساس توصیف بافت و کانی شناسی آنها میباشد که این نوع طبقه‌بندی به طبقه‌بندی توصیفی موسوم است. نوع دیگر طبقه‌بندی بر اساس چگونگی تشکیل سنگها میباشد که به طبقه‌بندی ژنتیکی مشهور است که در واقع طبقه بندی سنگها بر اساس محیط رسوبگذاری آنها میباشد. برای سنگهای آهکی طبقه‌بندیهای مختلفی ارائه شده است که مهمترین آنها طبقه‌بندی ارائه شده گرابو در سال ۱۹۰۴ ، فولک در سال ۱۹۶۲ و دانهام ۱۹۶۲ میباشد.
طبقه‌بندی گرابو
گرابو سنگهای رسوبی را به دو دسته اگزوژنتیک و اندوژنتیک تقسیم کرده است. همچنین از نظر اندازه برای ذرات تشکیل دهنده سنگ به جای واژه های گراول ، ماسه و گل (سیلیت و رس) ، واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت را بکار برده است. وی برای نامگذاری سنگها نوع کانیهای تشکیل دهنده آنها را به صورت پیشوند قبل از واژه‌های ذکر شده اضافه میکند. چون سنگهای آهکی تماماً از کربنات کلسیم درست شده‌اند در آغاز هر یک از واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت کلمه کالک (calc) اضافه می‌گردد و بر اساس اندازه ذرات تشکیل دهنده عبارتند از :
۱( سنگ آهک دانه درشت یا کالکی رودایت (calcirudite)
۲( سنگ آهک دانه متوسط یا کالک آرنایت (calcarenite)
۳( سنگ آهک دانه ریز یا کالکی لوتایت (calcilutite)
تقسیم‌بندی سنگ آهکهای حاوی فسیل
اگر سنگ حاوی فسیل باشد ، قبل از اسم سنگ کلمه اسکلت (skeletal) نام سنگ اضافه میشود که بیانگر وجود فسیل در سنگ میباشد .
تقسیم‌بندی دقیقتر سنگها
برای طبقه‌بندی دقیقتر ذرات علاوه بر اندازه ذرات تشکیل دهنده سنگهای کربناته می‌توان از اختصاصات دیگری از قبیل نوع طبقه‌بندی و غیره استفاده کرد و آنها را بطور دقیقتر نامگذاری نمود به عنوان مثال سنگ آهک دانه ریز با لامیناسیون.
طبقه‌بندی گرابو برای نامگذاری سنگهای آهکی در نمونه‌های دستی و توصیف آنها در بیابان بسیار مفید بوده و کاربرد آن ساده تر از طبقه‌بندیهای دیگر است.
طبقه‌بندی فولک
این طبقه‌بندی توسط فولک در سال ۱۹۶۲ برای توصیف سنگهای آهکی ارائه شده است. طبقه‌بندی فولک بر اساس ذرات تشکیل دهنده و بافت سنگهای آهکی میباشد. بر طبق گفته فولک اجزای تشکیل دهنده سنگها از سه گروه آلوکمها (allochem) ، لجنهای کلسیت میکروکریستالین (microcrystallincalciteooze) و سیمان کلسیت اسپاری (sparrycalcitecement) میباشد.
فولک بر اساس اجزای تشکیل دهنده سنگ آهکها ، سنگهای آهکی را به چهار گروه تقسیم میکند که عبارتند از :
آهکهای نوع اول (Type I) : که حاوی مقدار زیادی عناصر آلوکم می‌باشند و توسط سیمان اسپاری به هم متصل شده‌اند.
آهکهای نوع دوم (Type II) : که این دسته از سنگهای آهکی از مقدار زیادی ذرات آلوکم که درون ماتریکسی از کلسیت میکروکریستالین (میکرایت) قرار گرفته است تشکیل شده‌اند.
آهکهای نوع سوم (Type III) : سنگهای آهکی نوع سوم ، سنگهای میکروکریستالین (micro crystallin Rocks) نامیده میشوند و از ذرات دانه ریز یا کریستالهای ریز بلور کربنات کلسیم درست شده‌اند.
آهکهای نوع چهارم (Type IV) : این نوع سنگها از باقی مانده موجوداتی که در محیط رشد کرده و پس از مرگشان ریف را ساخته‌اند درست شده‌اند و بایولیتایت نامیده میشوند.
در واقع فولک سنگها را بر اساس عناصر تشکیل دهنده سنگهای آهکی نامگذاری میکند.
منبع : راسخون
آشنایی با سنگ های کربناته و رده بندی سنگ های اهکی:
سنگ آهک کربنات کلسیم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت می‌گردد. ناخالصیهای مهم سنگ آهک شامل منیزیم ، سلیس ، آلومینیم و منگنز است.
▪ نحوه تشکیل
سنگهای آهکی از نظر ژنتیکی و نحوه تشکیل به دو گروه عمده و بزرگ آهکهای برجا و آهکهای نابرجا تقسیم میشوند. آهکهای برجا شامل کلیه سنگ آهکهای ستونهایی می‌گردد که طی فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی در محلی که وجود دارند، تشکیل گردیده‌اند. اصولا تشکیل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعالیتهای بیولوژیکی بوده و از منشا بیوشیمیایی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهایی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسیک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکیلاتشان کاملا مربوط به فرآیندهای شیمیایی است. مانند آهکهای تخریبی و ماسه‌ای
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(1).jpg
▪ نحوه ی شناسایی سنگهای کربناته :
۱: وجود اشفتگی زیستی یاBIOTURBATION در سنگ : وقتی شرایط زندگی جاندار تغییر میکند باعث مرگ ناگهانی انها شده و این اثار در سنگهای کربناته دیده میشود که البته وجود انها در مادستون ها محیط دریایی را نشان میدهد.
۲GEOPETAL : قطعات تشکیل دهنده سنگ از دو کفه ایها باشد و قسمت ÷ایین ان از ماتریکس و بالای ان از سیمان ÷ر شده باشد . که این فابریک بالای لایه و ÷ایین انرا مشخص میکند .
۳LAMINATED FABRIC :لایه های تیره و روشن که توسط جلبک ها تشکیل میشوند مثل :STROMATOLITES
۴ EYE BIRD : فابریک چشم پرنده ای از فابریکهای فنسترال است در اثر حفرات ناشی از گاز موجود در ماتریکسها ست . بیشتر در محیط جزر و مدی دیده میشوند .
▪ شکل و گسترش سنگهای کربناته
رسوبات کربناته جدید در محیطهای رسوبی مختلفی تشکیل شده و به اشکال گوناگون گسترش دارند. با وجود تنوع زیادی که در محیط رسوبی کربناتها وجوددارد، بطور کلی این محیطها را می‌توان در دو گروه بزرگ زیر مطالعه نمود.
▪ کربناتها در محیطهای عمیق
سنگهای کربناته که در محیطهای عمیق دریایی عصر حاضر تشکیل میگردند، در دو گروه به شرح زیر مشخص میشوند.
۱گروه اول :
آهکهایی هستند که از مناطق کم عمق تر حوضه رسوبی توسط جریانهای زیر دریایی یا جریانهای توربیدیتی به مناطق عمیق منتقل شده و به تدریج بر حسب اندازه و وزن مخصوصشان رسوب کرده‌اند. این مواد منتقل شده ، طبعا ریز دانه و از بقایا و اسکلت جانوران و ارگانیسمهای دریایی هستند که از آن جمله می‌توان جلبکهای آهکی رانام برد.
۲گروه دوم :
آهکهایی هستند که منشا آنها ، صدف و پوسته فرامینفرها و پلانکتونهایی نظیر گلوبیژرینا میباشد. تشکیل لجنهای گلوبیژرینا در اعماق زیادتر یعنی حدود ۴۰۰۰ متر به پایین به علت نا‌پایداری پوسته آهکی و حل شدن آنها در آب دریا ، متوقف می‌گردد.
▪ کربناتها در محیطهای کم عمق
معمولا محیطهای کم عمق ، در حاشیه و سواحل دریاهای آزاد گسترش داشته و این سواحل محل مناسبی برای تشکیل آهکهای مربوط به این محیطها هستند.
▪ ساخت سنگهای آهکی
ساخت سنگهای آهکی اعم از انواع برجا و یا آهکهای نابرجای تخریبی شامل بعضی یا تمام بخشهای زیر است.
۱( دامنه‌هایی تخریبی از تمام منشا شیمیایی یا اکوکمها.
۲( مواد پرکننده بسیار دانه ریز به صورت گل کربناته که فضاهای خالی بین دانه و درون دانه‌ها را پر کرده است.
۳( سیمان کربنات کلسیم که در اغلب قریب به اتفاق موارد ، کلسیتی است و بعد از نهشتگی تشکیل می‌گردد. این نیز نقش پرکننده فضاهای خالی بین و درون دانه‌ها را ایفا میکند.
موارد استعمال آهک
▪ تهیه منشورهای نیکل :
اسپت دیسلند که نوعی کربنات کلسیم است، برای تهیه منشورهای نیکل در میکروسکوپها ، فتومترها و کولوریمترها بکار می‌رود.
▪ تهیه کود :
نوع نامرغوب آن در صنعت تهیه قلیائیان و به عنوان کود در زمینهای بی آهک بکار می‌رود.
▪ تهیه شیشه :
در صنعت شیشه‌سازی ، کلسیت خالص را به مذاب شیشه‌ها اضافه می‌کنند، گاز کربنیک حاصله از ذوب آن موجب همگن شدن توده مذاب شیشه می‌گردد.
▪ استفاده در صنایع شیمیایی :
آهک در صنایع شیمیایی به عنوان یک ماده اولیه و همچنین برای خنثی کردن اسید و به عنوان کمک ذوب ، ماده قلیا کننده ، جاذبه رطوبت ، عامل چسبندگی و... بکار می‌رود. این نوع آهک بایستی با درصد کلسیم زیاد باشد.
▪ تهیه پودر مل :
سنگ آهک با درصد بالا از کربنات کلسیم در کارخانه‌های سنگ کوبی به صورت پودر تهیه می‌گردد که به عنوان مل به بازار عرضه میشود.
▪ استفاده در صنعت سیمان :
سنگ آهک به مقدار زیاد در صنایع استعمال میشود. ترکیب سیمان به صورت (آهک، رس ، آهن ، گچ ، سیلیس) که با درصدهای مختلفی این مخلوط در کوره پخته و محصول حاصل بعد از خرد شدن و مخلوط شدن با آب و بعد از سفت شدن به سیمان تبدیل میشود.
▪ دیگر مصارف سنگ آهک :
نمونه‌ای از سنگ آهک بسیار دانه ریز که به سنگ چاپ معروف است، قابل استفاده در چاپ و امور چاپی است. بالاخره سنگهای آهکی در خمیر دندان سازی، لاک سازی ، عطرسازی و لاستیک سازی کاربرد دارند.
سنگ های اهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO۳ از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
▪ اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها میباشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
▪ گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
▪ عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
ـ درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود ۳۰ درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
ـ شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از ۱۰ متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر) در حد ماکزیمم است.
ـ عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ـ ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
▪ کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از ۴% مول MgCO۳ و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از ۴% مول. ولکن بطور تیپیک بین ۱۱ و ۱۹ درصد مول MgCO۳ دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناته‌ای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی میباشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
▪ دید کلی
از آنجایی که فراوانترین سنگهای رسوبی، سنگهای آهکی هسند و چون کانیهای اصلی تشکیل دهنده این سنگها معمولا از نوع کلسیت، آراگونیت و دولومیت می باشد و در بعضی از سنگهای آهکی مقادیر ناچیزی آنکریت و سیدریت مشاهده میشود، لذا در این مبحث بیشتر به بررسی این کانیها می پردازیم. از بین این کانیها، کلسیت و دولومیت بسیار فراوان بوده و آراگونیت، آنکراسیت و سیدریت به مقدار کمتری یافت میشوند. تمام این کانیها به استثنای آراگونیت در سیستم هگزاگونال متبلور میشوند. هر یک از کانیهای ذکر شده را به طور مختصر در زیر شرح می دهیم.
ـ کلسیت
کلسیت در بیشتر موارد بافت موزائیکی بی شکلی را دارد و در االیت ها و بعضی از سیمانهای ته نشین شده ممکن است شکل شعاعی یا رشته ای داشته باشد. کلسیت در سنگهای آهکی هم به صورت اولیه و هم به صورت ثانویه وجود دارد. مواد اسکلتی بعضی از موجودات آراگونیتی، و بعضی منحصرا کلسیتی است و در بعضی از آنها بخشی از آراگونیتی و بخشی کلسیتی می باشد. کلسیت های موجود در سنگهای آهکی معمولا از نوع CaCo۳ خالص می باشند و تقریبا عاری از آهن و منیزیم می باشند. کلسیت در بیشتر سنگهای آهکی یا به صورت اجزای اصلی تشکیل دهنده خرده های فسیلی بوده، و یا به صورت سیمان ته نشینی دیده میشود. ضمنا ممکن است کلسیت از تبلور مجدد آراگونیت نیز ایجاد شده باشد که این اشکال مختلف کلسیت را می توان از روی شکل هندسی بافت آنها از یکدیگر متمایز کرد.
ـ دولومیت
دولومیت در بعضی از سنگهای آهکی همراه با کلسیت یافت می شود. معمولا تشخیص این دو کانی از یکدیگر مشکل است. معمولا شکل رومبوهدرال دولومیت، این کانی را از کلسیت متمایز می کند. دولومیت معمولا به صورت اولیه بوده و در بیشتر موارد بر اثر جانشینی کلسیت یا آراگونیت به وجود می آید. دولومیت موجود در ساختمانهای فسیلی در اصل بر اثر جانشینی بعد از عمل رسوبگذاری حاصل میشود. لوزیهای دولومیتی پراکنده که ساختمانهای اولیه سنگ را به طور عرضی قطع می کنند ممکن است از نتیجه آزاد شدن منیزیم بر اثر تجزیه کلسیتهای نیمه پایدار حاوی منیزیم زیاد، به وجود آمده باشند. بنابراین سنگهایی که کاملا از بلورهای موزائیکی دولومیت تشکیل شده باشند، وجود منیزیم را تایید می کنند.
ـ آراگونیت
آراگونیت پلی مورفی از کربنات کلسیبم می باشد. این کانی دارای سیستم کریستالی ارتورومبیک بوده و از نظر خصوصیات نوری و سایر خواص فیزیکی با کلسیت تفاوت دارد. آراگونیت از اجزای اصلی تشکیل دهنده صدف دو کفه ایها و شکم پایان و بعضی از مرجانها می باشد. آراگونیت همچنین به شکل رسوبات کربناته شیمیایی ته نشین میشود. گلهای کربناته عهد حاضر عمدتا از سوزنهای آراگونیتی ریز تشکیل شده اند. اووئیدهای آهکی عهد حاضر آراگونیتی هستند و آراگونیت به صورت بلورهای سوزنی شکل که به حالت مماسی قرار دارند، لایه های متحدالمرکز را تشکیل می‌دهند.
ـ سیدریت
سیدریت از مواد کمیاب بوده و معمولا در بعضی از سنگهای آهکی جز عناصر فرعی محسوب می شود. فرمول شیمیایی سیدریت، FeCo۳ می باشد، آهن دو ظرفیتی معمولا در کانی دولومیت وجود دارد، اما در بعضی موارد، نظیر سنگ آهکهایی که با سنگ آهنهای سیدریتی همراه می باشند، آهن دو ظرفیتی به شکل لوزیهای سیدریتی پراکنده ای یافت می شود. اکسیداسیون خفیف موجب تجزیه سیدریت گریده و این واکنش به سادگی توسط رنگ تند اکسید آهن در امتداد کیلواژ و مرز دانه ها قابل رویت است
سنگهای آهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO3 از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها میباشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود 30 درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از 10 متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود 100 تا 200 متر) در حد ماکزیمم است.
عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از 4% مول MgCO3 و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از 4% مول. ولکن بطور تیپیک بین 11 و 19 درصد مول MgCO3 دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناته‌ای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی میباشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
آهک
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(2).jpg
آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می‌شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می‌شد.
مفاهیم آهک مرده و آب آهک
هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد میکند که موجب بخار شدن قسمتی از آب میشود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده میشود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.
هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل میشود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل میشود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به‌ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می‌رود.
انواع آهک
معمولا از سه نوع آهک در کارهای ساختمانی استفاده میشود.
آهک چرب یا پر قوه
این نوع آهک ، حدود چهار درصد ناخالصی همراه دارد و مهمترین ویژگی آن این است که در تماس با آب به‌شدت شکفته میشود و حجم آن تا حدود 2.5 برابر مقدار اولیه‌اش افزایش می‌یابد. مخلوط آن با شن در تماس با گاز کربنیک به‌سرعت خود را می‌گیرد و سفت میشود، (به مدت 15 روز در مجاورت هوا). از اینرو ، آهک چرب را آهک هوایی نیز می‌گویند.
آهکهای کم قوه
این نوع آهک از سنگ آهکهایی که 5 تا 6 درصد آهک دارند، تولید میشود و ناخالصیهای عمده آن را اکسید آهن (II) (گل اُخری) ، اکسید سیلیسیم (سیلیس) و اکسید آلومینیوم (آلومین) تشکیل میدهد. از ویژگیهای این نوع آهک آن است که به‌کندی شکفته میشود و ملاط حاصل از مخلوط آن با شن ، به‌آرامی در هوا سفت میشود.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(3).jpg
آهکهای آبی
این نوع آهک ، معمولا از سنگ آهکهایی که حدود 6 تا 22 درصد گل رس دارند، تهیه میشود. از ویژگیهای مهم این نوع آهک آن است که دور از هوا و حتی در زیر آب ، به آهستگی سفت میشود، در تماس با آب خیلی شکفته میشوند و با آب خمیر کم‌چسب تولید میکند. بطور کلی ، می‌توان این نوع آهکها را حد واسط بین آهکهای هوایی و سیمان دانست.
روشهای تهیه آهک
روش تهیه کلی آهک ، همان حرارت دادن سنگ آهک (کربنات کلسیم) تا دمای 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد است. البته ، هر چه دما بالاتر باشد و گاز دی‌اکسید کربن حاصل ، بهتر از محیط خارج شود، عمل تجزیه سنگ آهک بهتر صورت می‌پذیرد. اما بطور کلی ، تهیه انواع آهک متفاوت است که در اینجا به چند نمونه اشاره میشود.
تهیه آهک معمولی
برای تهیه این نوع آهک ، از کوره‌های ثابت و غیره پیوسته یا از کوره‌های مکانیکی استفاده میشود.
کوره‌های ثابت و غیر پیوسته: در این کوره‌ها که به روش سنتی کار می‌کنند، خرده‌های سنگ آهک را در اندازه‌های تقریبی 10 سانتیمتر روی هم می‌چینند و سطح آن را با کاه گل می‌پوشانند. سپس از قسمت پایین با کمک سوخت (بوته ، چوب ، زغال یا نفت سیاه) تا دمای 1000 درجه سانتیگراد به آن گرما می‌دهند، پس از زمان معینی گرما دادن را قطع کرده ، بعد از آنکه کوره سرد شد، آهک زنده حاصل را خارج می‌کنند (چون در زمان خالی کردن ، آهک کوره کار نمی‌کند، از اینرو ، آن را کوره ثابت و غیر پیوسته می‌گویند.)
کوره‌های مکانیکی و پیوسته: این کوره‌ها نیز انواع مختلف دارند. کوره آلبرگ که در قسمت پایین آن ، شبکه فلزی ضخیمی تعبیه شده است و بر روی آن ، مخلوط زغال (به‌عنوان سوخت) و سنگ آهک را قرار می‌دهند. گرمای سوختن زغال ، دمای کوره را بالا می‌برد و سنگ آهک را تجزیه و به آهک تبدیل میکند. آهک حاصل از پایین شبکه فلزی و گاز دی‌اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج میشود. عیب عمده استفاده از این نوع کوره آن است که مقداری خاکستر زغال در آهک وارد میشود. بازدهی این روش بین 12 تا 14 تن آهک در روز است.
کوره شماتولا : این کوره شبیه کوره آلبرگ است، با این تفاوت که قسمت آتشدان آن در خارج از محفظه کوره قرار دارد و از اینرو ، عیب مخلوط شدن آهک با خاکستر زغال را ندارند.
کوره‌های گردان : این کوره‌ها مشابه کوره پخت سیمان هستند. بازدهی این نوع کوره‌ها از انواع دیگر بالاتر است.
مراحل تهیه آهکهای آبی
برای تهیه این نوع آهک مراحل زیر به ترتیب انجام می‌گیرد.
تجزیه سنگ آهک
در این مرحله ، به روشی که برای تهیه آهک گفته شد، عمل میشود. با این تفاوت که سنگ آهک انتخاب شده است، باید مقدار قابل ملاحظه‌ای خاک رس همراه داشته باشد.
شکفته کردن
در این مرحله با دقت و مهارت کافی ، آن اندازه آب به آهک زنده اضافه میشود که فقط اکسید کلسیم هیدراته شود و سیلیکاتها و آلومینات کلسیم آب جذب نکنند و به صورت بلورهای هیدراته در نیایند. برای این منظور اضافه کردن آب را باید در دمای 250 تا 400 درجه سانتیگراد انجام داد، زیرا در این دما ، سیلیکاتها ، آب جذب نمی‌کنند.
الک کردن
آهک را پس از شکفته شدن باید از الکهای ویژه‌ای عبور داد و بر اساس اندازه ذرات ، آن را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
آهک سبک : که نرم‌ترین قسمت آن است و درجه خلوص آن نیز بالا است.
آهک هیدرولیک معمولی : که از الک رد نشده است و باید آن را دوباره آسیاب و بوجاری کرد.
آهکهای سنگین : که دانه‌های آنها دارای ماهیت سیمان است و مقدار سیلیکات آن زیاد است.
نخاله آهک : شامل سنگ آهکهای نپخته است که در برابر آب شکفته نمی‌شود و حاوی مقدار زیادی سیلیکات است.
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/07/250358%20(4).jpg
کاربردهای مهم آهک
آهک کاربردهای زیادی در کارهای ساختمان‌سازی و تهیه فرآورده‌های صنعتی و شیمیایی دارد که به بسیاری از آنها اشاره می‌کنیم:
تهیه ظرفهای چینی : چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب میشوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا چینی‌های سخت و چینی‌های بدلی تقسیم میشوند.
تهیه شیشه‌های معمولی : عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم (یا آهک) ، کربنات سدیم و زغال کک است.
تهیه سیمان : در ابتدا از سنگ آسیاب برای پودر کردن مخلوط و از کوره‌های ثابت استفاده می‌شد.
تهیه ساروج : ساروج یا ملاط ، مخلوطی از آهک ، ماسه و آب است که بر خلاف سیمان در داخل آب خود را نمی‌گیرد و سفت نمی‌شود، ولی در مجاورت هوا به علت جذب گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل سنگ آهک ، به‌تدریج سفت میشود.
قندسازی : می‌توان از ریشه گیاه چغندر ، قند استخراج کرد.
دباغی پوست : قبل از دباغی پوست باید عملیات آماده‌سازی را به منظور حذف ضایعات باقیمانده بر روی پوست ، بر روی آن انجام داد. یکی دیگر از مصارف عمده آهک در صنایع شیمیایی و در آزمایشگاه‌های شیمی ، تهیه هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم و هیدروکسید آمونیوم از کلرید آمونیم است.
سنگ آهک (Limestone) یا کربنات کلسیم به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ، بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت میشود. ناخالصیهای مهم سنگ آهک عبارتند از : منیزیم ، سیلیس ، آلومینیوم و منگنز. سنگ آهک در کوره و در دمای مناسب با ترکیب شیمیایی آن پخت می‌گردد. سنگ آهک خالص در دمای خالص در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد و سنگ آهک رسی یا دولومیتی در دمای حدود 1300 درجه سانتیگراد کلسینه میشود.
به آهک هیدراته ، شکفته نیز گفته میشود. آهک زنده در برابر هوا و رطوبت ناپایدار است و از این روی نمی‌توان آن را مدتی دراز نگهداری کرد. آهک هیدراته را می‌توان مدتی دراز انبار نمود. برای تهیه آهک زنده پایه کار آن است که باید میزان کربنات کلسیم در سنگ آهک بیش از 90 درصد و مقدار SiO2+Fe2O3+Al2O3 آن کمتر از 4 درصد باشد. سنگ آهک در کوره‌های افقی یا عمودی پخته می‌گردد.
مصارف آهک زنده و هیدراته
آهن و فولاد 41 درصد، صنعت ساختمان 32 درصد، محیط زیست 3 درصد، صنایع شیمیایی 6 درصد، کاغذ سازی ، سرامیک ، رنگ سازی، تصفیه قند ، چرم سازی ، کشاورزی و صنعت نفت 8 درصد را شامل میشوند.
صنایع فولاد
تا پیش از سال 1960 آهک به عنوان کمک ذوب در فولاد سازی همراه با دیگر مواد و به روش کوره‌های روباز ، استفاده می‌شده است. میزان آهک مصرف شده برای تهیه یک تن فولاد حدود 12 کیلوگرم است. از سال 1960 به این سو و با رواج روش کوره‌های بازی اکسیژنی (BOF) ، فقط از آهک به عنوان کمک ذوب استفاده میشود و میزان آهک مصرفی به حدود 50 تا 100 کیلوگرم در تن افزایش یافته است. مقدار آهک مصرفی برای صنایع فولاد از حدود 1.4 میلیون تن در سال 1961 به 8.1 میلیون تن در سال 1979 افزایش یافته است.
در آمریکا بر آهک زنده حدود 10 تا 30 درصد اکسید منیزیم زنده می‌افزایند گوگرد و فسفر از عناصر مزاحم شمرده میشوند و به این دلیل است که میزان آنها در سنگ آهک باید ناچیز باشد. نقش آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب، به عنوان جدا کننده و جمع کننده عناصر زاید و از جمله گوگرد ، فسفر ، آلومینیوم و سیلیس و با افزایش آن به سرباره نیز اهمیت دارد.
مصارف متالوژی آهک
برای ذوب کردن کانسنگ بعضی از فلزات نظیر مس از آهک استفاده می‌کنند. آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب موجب جذب گاز SO2 می‌گردد. در فلوتاسیون مواد معدنی از آهک به عنوان کنترل کننده PH محلول استفاده میشود. در بیشتر روشهای استخراج منیزیم از آب دریا ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه آلومینیوم به روش بایر ، میزان قابل توجهی آهک مصرف می‌گردد. در استحصال طلا به روش سیانوراسیون نیز آهک را بکار می‌برند.
مصارف بهداشتی آهک
بهبود کیفیت آب آشامیدنی : بی‌کربنات موجود در آب با افزودن آهک را سبب شده و موجب کاهش سختی آب می‌گردد. برای استریل کردن آب به کمک آهک ، نخست PH آب را برای مدتی از 3 تا 10 ساعت و در حدود 11.5 تثبیت می‌کنند. پس با وارد کردن گاز CO2 سطح PH آب را به میزان استاندارد (PH=5.7) کاهش می‌دهند. بخش اعظم آهک به صورت لجن ته نشست می‌گردد. آهک همچنین موجب راسب شدن ترکیبات فسفاته و نیتروژن میگردند.
کنترل PH پسابها و راسب کردن مواد زاید
خنثی نمودن پسابهای اسیدی کارخانه‌ها
کنترل آلودگی هوا : در کارخانه‌های ذوب فلزات و نیز به عنوان جذب کننده گازهای سمی نظیر HCl ، HF و SO2 و غیره از آهک استفاده می‌کنند.
مصارف شیمیایی آهک
در تهیه کربنات و بی‌کربنات سدیم : برای تهیه یک تن کربنات سدیم در حدود 700 کیلوگرم آهک مورد نیاز است.
تهیه کاربید کلسیم : مخلوط آهک و کک در کوره الکتریکی و دمای 3000 تا 3400 درجه سانتیگراد به کاربید کلسیم تبدیل میشود. برای تهیه یک تن کاربید کلسیم به حدود یک تن آهک احتیاج است. از کاربید کلسیم به منظور تولید گاز استیلن (C2H2) استفاده میشود. هم اینک ، گاز استیلن را از گاز اتیلن تهیه می‌کنند و این روش از کاربید کلسیم مناسبتر است.
مواد شیمیایی آلی : برای تهیه ترکیبهای اتیلن و پروپیلن ، گلینکولها ، نمکهای آلی کلسیم‌دار ، همچنین تصفیه و تغلیظ اسید سیتریک و گلوکز ، به آهک نیاز است.
سایر مصارف شیمیایی : تهیه منیزیم از آب دریا، تهیه نمک طعام و حشره کشها و مواد رنگی.
مصرف آهک در کاغذ سازی
در صنعت کاغذ سازی به منظور تهیه پالپ سولفات ، استفاده دوباره از کربنات سدیم و تهیه هیپوکلریت کلسیم که خاصیت سفید کنندگی دارد از آهک استفاده می‌کنند.
مصرف آهک در مصالح ساختمانی و سرامیک
به عنوان ملات ، روکش داخل ساختمان و در شیشه سازی به عنوان کمک ذوب از آهک بهر می‌گیرند. در دیرگدازهای دولومیتی ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه سیمان نیز آهک ماده اصلی و عمده را تشکیل میدهد.
دیگر مصارف آهک
کارخانه‌های قند و شکر : در تهیه قند و شکر ، از آهک برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاته و اسیدهای آلی استفاده میشود. در کارخانه‌هایی که از چغندر استفاده می‌کنند. به ازای هر تن شکر ، 250 کیلوگرم و در کارخانه‌هایی که از نیشکر تغذیه میشوند، برای تهیه هر تن شکر ، 2 تا 7 کیلوگرم آهک بکار می‌گیرند.
صنایع نفت : برای خنثی کردن ترکیبات آلی سولفورها ، بی‌اثر ساختن گاز SO2 و تهیه گریس مخصوص از آهک استفاده میشود.
در صنایع رنگ سازی : از آهک به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌کنند.
در چرم سازی : برای جدا کردن مو یا پشم از پوست حیوانات از آهک بهره می‌گیرند (صنعت دباغی)
در کشاورزی : برای کنترل PH آب از آهک استفاده می‌کنند.
میزان تولید آهک
میزان آهک زنده و هیدراته تولیدی جهان در سال 1979 بالغ بر 112972290 تن گزارش گردیده که از این تعداد ، 21 درصد در شوروی (سابق) ، 16 درصد در ایالات متحده آمریکا ، 9 درصد در آلمان غربی (سابق) ، 7 درصد در لهستان و 8 درصد در ژاپن تولید شده است.
سنگ آهک در ایران
سازندهایی که آهک آنها مناسب است به شرح زیرند:
پالئوزوئیک
قدیمی ترین سنگ آهکی که در مقیاس نیمه صنعتی استفاده می‌گردد، آهک سازنده مبارک است، سازندهای آهک قدیمی تر به دلیل بالا بودن میزان ناخالصیها و از جمله اکسید منیزیم و کانیهای رسی، مناسب نیستند. مناسب ترین سنگهای آهکی پالئوزوئیک به پرمین تعلق دارد. این سنگها به رنگ خاکستری و به صورت توده‌ای یافت میشوند.
مزوزوئیک
سنگهای آهکی ژوراسیک میانی در کوه‌های البرز و کپه داغ )مزدوران(، قلعه دختر ، اسفندیار و بادامو در ایران مرکزی برای تهیه سیمان بسیار مناسبند. آهکهای کرتاسه به دلیل کیفیت مناسب ، گسترش وسیع در سطح کشور در بیشتر کارخانه‌های سیمان استفاده میشوند. به عنوان مثال ، کارخانه‌های سیمان ری ، تهران ، اصفهان ، کرمان ، صوفیان ، درود ، آبیک و نکا از آهک کرتاسه استفاده می‌کنند.
سنوزوئیک
آهکهای سازند قم در بیشتر مناطق مناسب هستند. آهکهای سازند آلماری عمدتا مناسب هستند و در حال حاضر کارخانه‌های سیمان شیراز و بهبهان از این سازند بهره می‌برند.
رده بندی سنگ های اهکی
طبقه‌بندی سنگها معمولا بر اساس توصیف بافت و کانی شناسی آنها میباشد که این نوع طبقه‌بندی به طبقه‌بندی توصیفی موسوم است. نوع دیگر طبقه‌بندی بر اساس چگونگی تشکیل سنگها میباشد که به طبقه‌بندی ژنتیکی مشهور است که در واقع طبقه بندی سنگها بر اساس محیط رسوبگذاری آنها میباشد. برای سنگهای آهکی طبقه‌بندیهای مختلفی ارائه شده است که مهمترین آنها طبقه‌بندی ارائه شده گرابو در سال ۱۹۰۴ ، فولک در سال ۱۹۶۲ و دانهام ۱۹۶۲ میباشد.
طبقه‌بندی گرابو
گرابو سنگهای رسوبی را به دو دسته اگزوژنتیک و اندوژنتیک تقسیم کرده است. همچنین از نظر اندازه برای ذرات تشکیل دهنده سنگ به جای واژه های گراول ، ماسه و گل (سیلیت و رس) ، واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت را بکار برده است. وی برای نامگذاری سنگها نوع کانیهای تشکیل دهنده آنها را به صورت پیشوند قبل از واژه‌های ذکر شده اضافه میکند. چون سنگهای آهکی تماماً از کربنات کلسیم درست شده‌اند در آغاز هر یک از واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت کلمه کالک (calc) اضافه می‌گردد و بر اساس اندازه ذرات تشکیل دهنده عبارتند از :
۱( سنگ آهک دانه درشت یا کالکی رودایت (calcirudite)
۲( سنگ آهک دانه متوسط یا کالک آرنایت (calcarenite)
۳( سنگ آهک دانه ریز یا کالکی لوتایت (calcilutite)
تقسیم‌بندی سنگ آهکهای حاوی فسیل
اگر سنگ حاوی فسیل باشد ، قبل از اسم سنگ کلمه اسکلت (skeletal) نام سنگ اضافه میشود که بیانگر وجود فسیل در سنگ میباشد .
تقسیم‌بندی دقیقتر سنگها
برای طبقه‌بندی دقیقتر ذرات علاوه بر اندازه ذرات تشکیل دهنده سنگهای کربناته می‌توان از اختصاصات دیگری از قبیل نوع طبقه‌بندی و غیره استفاده کرد و آنها را بطور دقیقتر نامگذاری نمود به عنوان مثال سنگ آهک دانه ریز با لامیناسیون.
طبقه‌بندی گرابو برای نامگذاری سنگهای آهکی در نمونه‌های دستی و توصیف آنها در بیابان بسیار مفید بوده و کاربرد آن ساده تر از طبقه‌بندیهای دیگر است.
طبقه‌بندی فولک
این طبقه‌بندی توسط فولک در سال ۱۹۶۲ برای توصیف سنگهای آهکی ارائه شده است. طبقه‌بندی فولک بر اساس ذرات تشکیل دهنده و بافت سنگهای آهکی میباشد. بر طبق گفته فولک اجزای تشکیل دهنده سنگها از سه گروه آلوکمها (allochem) ، لجنهای کلسیت میکروکریستالین (microcrystallincalciteooze) و سیمان کلسیت اسپاری (sparrycalcitecement) میباشد.
فولک بر اساس اجزای تشکیل دهنده سنگ آهکها ، سنگهای آهکی را به چهار گروه تقسیم میکند که عبارتند از :
آهکهای نوع اول (Type I) : که حاوی مقدار زیادی عناصر آلوکم می‌باشند و توسط سیمان اسپاری به هم متصل شده‌اند.
آهکهای نوع دوم (Type II) : که این دسته از سنگهای آهکی از مقدار زیادی ذرات آلوکم که درون ماتریکسی از کلسیت میکروکریستالین (میکرایت) قرار گرفته است تشکیل شده‌اند.
آهکهای نوع سوم (Type III) : سنگهای آهکی نوع سوم ، سنگهای میکروکریستالین (micro crystallin Rocks) نامیده میشوند و از ذرات دانه ریز یا کریستالهای ریز بلور کربنات کلسیم درست شده‌اند.
آهکهای نوع چهارم (Type IV) : این نوع سنگها از باقی مانده موجوداتی که در محیط رشد کرده و پس از مرگشان ریف را ساخته‌اند درست شده‌اند و بایولیتایت نامیده میشوند.
در واقع فولک سنگها را بر اساس عناصر تشکیل دهنده سنگهای آهکی نامگذاری میکند.