Kalkstein- verdens mest anvendelige mineral !

Presentasjon om: "Kalkstein- verdens mest anvendelige mineral !"— Utskrift av presentasjonen:

1 Kalkstein- verdens mest anvendelige mineral !
En innføring i Hva ER kalkstein og kalk Hva BRUKES det til Hvilke EGENSKAPER er viktige Betydningen i SAMFUNNET Rud, 7. januar 2003

2 Tidsperspektiv Menneskets historiske tid er ca 5000 år
Mennesket har eksistert i ca 4 millioner år Våre kalksteins og dolomitt-ressurser er ca millioner år gamle Jorda er 4,6 milliarder år gammel Sier vi at 24 timer er jordas alder, har mennesket levd eksistert det siste sekundet. Våre ressurser er 2,5 timer gamle.

3 Geologiske prosesser Endringer som skjer på jordas overflate og inne i jorda som følge av Bevegelser i jordskorpa (jordskjelv) Trykk inne i jorda (vulkaner og geysirer) Kontinentalplater som beveger seg  dannelse av fjell Vær og vind sliter ned fjellene Elver sliter ned fjell og landskap (”Elvenes eneste formål er å gjøre alt flatt!” Sedimentering/avsetting av materiale som slites ned Akkumulering av døde mikroorganismer, planter etc.

4 Mineraler og bergarter
Et mineral er en naturlig forekommende grunnstoff eller forbindelse av ikke-biologisk opprinnelse. Den har en ordnet oppbygging og en karakteristisk kjemisk sammensetning, fysiske egenskaper og krystallform En bergart er bygd opp av en eller flere mineraler Ett hovedmineral- Kalkstein, dolomitt, olivin Flere ulike mineraler – basalt, granitt, gneis, nefelinsyenitt, pegmatitter

5 Kalkstein- som bergart
CaCO3 (kalsiumkarbonat) 15 % av jordskorpa, lett tilgjengelig men få er kommersielt utnyttbare. Varianter(kalkstein, marmor, kritt) Dannelse Inndamping av hav, akkumulering av skjell, korallrev og ”kalkdyr” (foraminiferer) Metamorfose Krystallvekst, endring i porøsitet og renselse. Temperatur og trykk. Alle mulige farger og utseende Årsproduksjon 5,5, mill tonn (med slurry til GCC), verdi 1,6 milliarder kroner Årsproduksjon, Norge i 2001, 5,5mill tonn. Verdi: 1,6 mrd kroner

6 Dannelse (eksempel) Ved Tyrifjorden er det et fossilt norsk korallrev fra silur, ca. 420 millioner år gammelt. Revet hadde form som en liten haug, 7 meter lang og 4 meter bred. Revbyggere, som f.eks. koraller og kalksvamper, lagde selve strukturen. Over og rundt revbyggere vokste og levde revbeboere som f.eks. trilobitter, brachiopoder, sjøliljer og blekkspruter. Nåtidens revbyggende koraller finner vi i tropiske og subtropiske hav, i vanntemperaturer mellom 18-22°C. Et tilsvarende forhold eksisterte tidlig i tidligere tider, og den geologiske fordelingen av koraller antyder at posisjonen for polene og klimabeltene har forandret seg gjennom tidene. Hva er et rev? Rev er dannet av kalkavleiringer i havet. Nålevende korallrev består av en fast organisk ramme som rager opp fra havbunnen, og som står imot nedbrytning av bølger og strømmer. Korallrev består av en særegen fauna og flora som bygger opp revet, og som finner sin leveplass innenfor miljøet. Rev dannes i dag i grunne, varme, farvann innenfor 30 breddegrader nord og sør for ekvator

7 Marmor og kalkstein Kornstørrelsesforskjell (marmor >2cm)
Marmor har vært gjennom en omdanning (metamorfose) Marmor har aldri fossiler Porøsiteten er lavere i marmor Marmor kan ofte være svært rene Mikrokrystallin, fossiler, porøs, ”seig” Store krystaller, liten porøsitet, sprø

8 Dolomitt – som bergart CaMg(CO3)2 Dannelse Vanligvis hvit til grå
Kjemisk omvandling av kalkstein Vanligvis hvit til grå Generelle egnskaper Noe hardere enn kalkstein Noe tyngre enn kalkstein Aldri fossiler Noe lavere oppløselighet. Produksjon 2001, tonn to aktører, vi ca tonn !!! Verdi 68 mill. kroner Hole Verdal og Sandvika Ballangen

9 Kalkstein i Norge 3 regioner, skilles i alder og morfologi, dermed også kjemi/mineralogi Oslofeltet (Sandvika, Åsa og Hole) Nord-vestlandet (Eide, Verdal) Midt og Nord-Norge (Ballangen) Egenskapene og tilgjengeligheten er avgjørende for hvilke bruksområder den er egnet til

10 Dolomitter og metamorfe marmorer
Karbonater # K a l k s t e i n D o m Dolomitter og metamorfe marmorer Sedimentære og lavmetamorfe kalksteiner. Mye fossiler. (ca 450My) Grovkrystalline marmorer og mindre metamorfe kalksteiner (Verdal) ca 500My Høymetamorfe marmormer De på sørvestløandet er de eldste ca 1000 Ma. Dolomitter i Ballangen-området ca dannet Ma. Deretter ble depå nordvestlandet dannet. ( Ma) Dannelse av kalksteiner i Oslofeltet (strekker seg fra Brevik til Hamar) ca 450 Ma Kaledonske fjellkjedefoldelse ca 425Ma. Fra Nordvest. Mest metamorfosert lengst mot vest- nordvest, minst i Oslo-omrpdet. Innsynkning av Oslofeltet ca 280 Ma- gjør at vi kan se dette i dag. Ellers ville alt vært erodert bort.

11 Kalksyklusen

12 Brent kalk Produksjon Lettbrent, mellombrent og hardbrente varianter
ºC, 24 timer Lettbrent, mellombrent og hardbrente varianter Styres av T, oppholdstid og type ovn. Hvordan måle egenskapene (T60, Tmaks, CO2-rest) CaO 98% Kalkstein, andre silikater Kjemisk aktiv. Reagerer med vann under sterk T-økning, høy pH (irriterende, etsende i kontakt med vann)

13 Hydratkalk Finmalt brentkalk leskes med vann Våtlesking Tørrlesking
Vann/kalk forholdet styrer temperaturutviklingen. Våtlesking Overskudd av vann Små partikler med høy spesifikk overflate (høy reaktivitet) Tørrlesking Leskes til pulver Større partikler, noe grovere kurve Egenskaper Kjemisk bundet vann (ca 74%) Ca(OH)2, kjemisk aktiv, etsende i kontakt med vann.

14 Kalk er ikke bare kalk Kjemiske egenskaper (Kalsium-innhold, lavt innhold av kvarts, Magnesium-innhold, tungmetaller) Reaktivet (hvor fort skal den reagere) Nøytraliseringsevne (påvirkes bla. av krystallstørrelsen og renhet) Hvithet (som fyllstoff i papir, plast, betong, erstatte dyrere mineraler, etc) Gradering (som fyllstoff (asfalt), pukk, korngraderinger) Styrke/Hardhet (kan den bruks som chippings?) Brenneegenskaper (kan den brennes til CaO, kan den brukes i smelteverksindustrien, som flux og slaggdanner?) Tilgjengelighet Dannelse, prosessering og tilgjengelighet avgjør bruksområdene

15 Ta fram eksempler som vi kan kjenne oss igjen i
Porselen Glass Papir (30% i Se og Hør) og avispapir Plastprodukter Teppebelegg Malinger Mørtel, sement Pukk Asfaltfiller pH-justering på jorder, vassdrag, beite, skog, innsjøer, hager Tilsetning i fôr Produksjon av gjødsel Rensing av vann, avløp, røykgass og i renovasjon

16 Bruksområder Vannrensing pH-justering på prosessvann Kjemikalier
Slam- og avløpsbehandling Vassdragskalking Filler i betong Filler i asfalt Filler i mørtler, flytsparkler Til produksjon av Leca I Steinull (Glava og Rockwool) I stålframstilling - og andre metallframstillinger Kjemikalier Tannkrem Porselen Kunstig marmor Fasadestein Sement Fyllstoff i maling Fyllstoff i papir Fyllstoff i plast og gummi Skuremidler Sukkerframstilling Oppbevaring av frukt og grønnsaker Oljeleting Landbruk, jordbruk, skogbruk Gruveindustri

17 Bilen din Det går med 200-250kg kalkstein pr. tonn stål
Det går med ca 100kg kalkstein/dolomitt pr. tonn glass Kalk i produksjon av lakk? I interiøret brukes det kalkstein/dolomitt Kalkprodukter brukes for å lete etter og raffinere olje I gummi brukes det kalkstein

18 En sukkerbit… Det går med 4g kalkstein til raffinering av 1 sukkerbit

19 Vann, avløp og renovasjon
pH-justering (skal ligge rundt pH 8) Alkalisering (hardhet på vannet) Ca-innhold i vannet (gunstig for helsa) Korrosjonskontroll på ledningsnettet Desinfiserende (gjennom økning av pH og temperatur) Reagerer kjemisk med bla. Fosfat og Svovel (felling) Kalkprodukter er naturlige kjemikalier og er ikke skadelige for miljøet ved et evnt. utslipp (lang sikt).

20 Vannrensing (én løsning)
Vannstrøm Alkaliske filtre Pukk, kalkstein alt. aktivt karbon (antrasitt) Brentkalk/hydratkalk Egne siloer Lesker selv eller tilsetter hydratkalk

21 Silo og leskeløsning Styrer temperatur (forholdet mellom Kalk og vann) og oppholdstid

22 Avløpsrensing Tilsetter brentkalk/hydratkalk
I fellingsprosessen (kjemisk felling) Feller ut bla. Fosfat Hever pH I slammet (kondisjonering) Hever pH, øker T og dreper bakterier etc. Luktreduserende Slam til jordbruk, produksjon av vekstjord mv. Kalk til slambehandling Kalk til felling

23 Kalk Renovasjon Lukthemmende Forbedrer prosessen
Kalk blandes inn i matavfall Øker pH – dreper mikroorganismer setter i gang/hemmer nedbrytnings prosesser Tørker opp Kalk

24 Røykgassrensing Renser avgasser fra forbrenningsanlegg (både søppel og annen industri) Bruker hydratkalk Reagerer med bla. Svovel og dioksiner- danner gips Blandet med aktivt karbon fanges også tungmetaller (kvikksølv) Filterstøvet deponeres (behandles på NOAH)

25 Industriprosesser pH-justering og rensing av prosessvann Rensestoff
Sukkerproduksjon Lærgarving Flussmiddel i metallurgisk og kjemisk industri setter ned smeltetemperaturen, viskositetsegenskaper Slaggdanner Danner slaggstoffer i smelter for å fjerne uønskete mineraler, kjemiske bestanddeler etc. Utgangspunkt for andre kjemikalier f.eks kalsiumkarbid og andre kalsiumforbindelser Tilsetningsstoff i mat (ikke i Norge), helsekost mv. Produksjon av glass og porselen Kilde til Ca og Mg, flussmiddel, viskositetsegenskaper

26 Fillere/fyllstoff Filler i papir Filler i plast Filler i maling
øker hvitheten, opasitet, overflateegenskapene Filler i plast overflateegenskaper, plastisitetsegenskaper, sprøhet, glans, styrke Filler i maling hvithet, viskositetsegenskaper, opasitet, fyllstoff 20% kalkstein/ dolomitt 0-7% CaCO3 10-30% CaCO3

27 Bygg og anlegg ”Gruvekalk”. Pukk
Fyllstoff i mørtel, sparkler, lim etc. Produksjon av sement Chippings (i og på bygningsplater; farge, fysiske egenskaper) Jordstabilisering Brentkalk blandet med sement til stabilisering av leiregrunn før spunting, graving etc. ”Gruvekalk”.

28 Fillere i asfalt Filler i asfalt Krav
Utgjør del av mørtelen i asfalten Mørtelen forhindrer vanngjennomtrenging og frost Øke bitumeninnholdet  bedre mørtel  bedre asfalt Krav 0-20% > 75m Basisk materiale (kalkstein, dolomitt, basiske bergarter etc)

29 Landbruk Ønskede egenskaper Gjødselproduksjon
pH-økning Ca- og Mg-kilde i fôr og i jorda Gjødselproduksjon pH-justering av jorder, beite Bekjempelse av sykdommer Øke næringstilgangen Luktreduksjon i gjødselkjellere Bakteriehemmende

30 Hvorfor kalkes det i Norge?
Jord er dannet gjennom nedbrytning av grunnfjellet- disse er fattige på kalk- jorda blir sur og lite egnet til dyrking Det blir derfor kalket (kalk er basisk) Kalk er et jordforbedringsmiddel og regnes ikke som gjødsel

31 Produkter som brukes i landbruket
Kalksteinsmel Tilføring av kalsium og heving av pH Brentkalk Bekjempelse av klumprot Hydratkalk Uttørring og desinfisering av talle. Mot klumprot Dolomitt Til eng og potetbønder. Magnesium-kilde Granulerte produkter Som kalksteinsmel men er enklere å håndtere Skjellsand Tas opp fra havet. Løser seg lett opp.

32 Vassdragskalking Øke pH Metoder Stabilisere Al-forbindelser
Forhindre fiskedød Metoder Båtkalking Helikopterkalking Dosererkalking (kontinuerlig kalking)

33 Hvorfor kalke innsjøer og vassdrag
Det biologiske mangfoldet reetableres Fisken får et naturlig og livskraftig næringsgrunnlag Dersom kalkingen opphører kan en elv bli giftig for fisk i løpet av få timer. Kalkingsinnsatsen vil dermed kunne være bortkastet. Et vellykket doseringsprosjekt gir fisken og det øvrige biologiske mangfold i bekken eller elva muligheten til å utvikle seg til tross for forsuringen Behov for kalking også fremover selv om forsuringen har blitt redusert