آنالیز سنگ آهک چیست

آنالیز سنگ آهک به دلیل مصرف گسترده آهک در صنایع مختلف و از طرفی تاثیر کیفیت آن در نتیجه کار، برای تامین کننده آن و همچنین مصرف کننده، از اهمیت بالایی برخوردار است. منظور از آنالیز سنگ آهک اندازه گیری خلوص و بررسی عناصر تشکیل دهنده آن می باشد.
سنگ آهک از چندهزار سال پیش توسط انسان ها مورد استفاده قرار گرفته است و همچنان نحوه و موارد استفاده از این ماده خام در حال توسعه است. سنگ آهک یک نوع سنگ رسوبی است. بیشتر سنگ آهک ها در دریا شکل گرفته اند و پیدایش آنها با شکل گیری فسیل جانوران همراه بوده است.

سنگ آهک ها همچنین در آب های تمیز، دریاچه ها، رودخانه ها و غارها نیز ایجاد می شوند. شرایط اصلی تشکیل سنگ آهک، شرایط آب و هوا و حضور خاک رس یا مواد ماسه ای است. کربنات کلسیم در ساختارهای مختلفی می تواند وجود داشته باشد. در طبیعت، سنگ آهک غالبا به عنوان مینرال کلسیت و آراگونیت وجود دارد. کلسیت معمولا از رسوب مواد آلی شکل می گیرد. آرگونیت در شرایط دما بالا یا در حضور سولفات به وجود می آید.
گرچه سنگ آهک به عنوان سنگی که از کربنات کلسیم تشکیل شده است معرفی می شود، ولی در واقع بیشتر مواد تشکیل دهنده سنگ آهک از مقدار
مشخصی منیزیم، سیلیکات، منگنز، آهن، تیتانیوم، آلومینیوم، سدیم، پتاسیم، سولفور (به عنوان سولفید یا سولفات) و فسفر است.

شکل 1: نمونه سنگ آهک

سه روش مرسوم برای آنالیز شیمیایی این مواد به شرح زیر است:

• ASTM C25، روش آزمون استاندارد برای آنالیز به روش شیمی تر سنگ آهک، آهک خام و آهک هیدارته
• ASTM C1271، روش آزمون استاندارد برای آنالیز طیف سنجی X-Ray از سنگ آهک (XRF)
• ASTM C1301، روش آزمون استاندارد برای عناصر اصلی و عناصر کمیاب در سنگ آهک، طیف سنجی نشر پلاسمای جفت شده القایی (ICP) و جذب اتمی (AAS).

به عنوان مثال برای اندازه گیری کربنات کلسیم با استفاده از شیمی تر می­توان از روش تیتراسیون استفاده کرد. در این روش بر روی وزن معینی از سنگ خرد شده (به صورت خاک) اسید کلریدریک می­ریزند. بخشی از اسید با آهک خنثی می­ شود و باقیمانده اسید از طریق تیتراسیون با سود اندازه گیری شده و از روی آن مقدار کربنات کلسیم محاسبه می­ شود.

در روش دوم، اشعه ایکس به نمونه می­ تابد و در اثر برانگیختن اتم ها و انتقال الکترونی در لایه های مختلف اتم، اشعه ایکس ثانویه تولید می­ شود که با تعیین طول موج (انرژی) اشعه ایکس ثانویه که مشخصه اتم است، می­توان عناصر موجود در نمونه مورد نظر را شناسایی کرد.

در روش ICP برای برانگیخته ساختن اتم‌ها از پلاسما به عنوان منبع انرژی استفاده می‌شود که آنالیزی بسیار پر کاربرد جهت تعیین غلظت عناصر در مقادیر کم و با دقت بالا است.

شکل 2: چرخه آهک

تامین کنندگان و مصرف کنندگان سنگ آهک، به دنبال جواب سه سوال مهم هستند:

1. کدام روش سریع تر است؟
2. کدام روش مقرون به صرفه تر است؟
3. کدام روش بیشترین دقت را می‌دهد؟

در پاسخ به دو سوال اول باید گفت هر سه روش برای آنالیز شیمیایی سنگ آهک و دیگر انواع ترکیبات حاوی کلسیم استفاده می‌شود. ASTM C25 از روش های شیمی تر استفاده می کند و لذا زمان بیشتر ولی ابزار و تجهیزات کمتری لازم دارد.  ASTM C1271 و C1301 روش هایی هستند با سرعت پاسخ دهی بالاتر ولی هزینه های بیشتر به دلیل تجهیزات گران قیمت تر.

در جواب سوال سوم که در مورد دقت روش های آنالیز است، باید گفت روش آنالیز پرتو ایکس (XRF) برای بررسی عناصر تشکیل دهنده اصلی سنگ آهک از دقت بیشتری نسبت به دو روش دیگر برخوردار است. ولی این روش برای گستره کمتری از عناصر کاربرد دارد و توصیه می شود برای آنالیز جامع سنگ آهک و مواد آهکی، هر سه استاندارد انجام شود یعنی هم از روش XRF، آنالیز ICP و روش شیمی تر استفاده شود و نتایج حاصل در کنار هم قرار داده شده و نتیجه گیری شود.