Bài 34: Khai thác đá vôi. Công nghiệp silicate

1. Kiến thức trọng tâm

Đá vôi là đá trầm tích chứa chủ yếu calcium carbonate $CaCO_3$. Đá vôi có nhiều ở nước ta, được khai thác bằng cách nổ mìn, đập nhỏ rồi sử dụng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng và thuỷ tinh.

Khi nung đá vôi ở nhiệt độ cao, calcium carbonate phân huỷ tạo calcium oxide (vôi sống) và khí carbon dioxide: $CaCO_3 \xrightarrow{t^o} CaO + CO_2$. Vôi sống tác dụng với nước tạo vôi tôi $Ca(OH)_2$, dùng trong xây dựng và xử lí nước.

Công nghiệp silicate là ngành sản xuất các vật liệu từ hợp chất của silicon như thuỷ tinh, đồ gốm sứ và xi măng. Thuỷ tinh thường được sản xuất từ cát thạch anh, đá vôi và sodium carbonate nung ở nhiệt độ cao. Xi măng được sản xuất từ đá vôi và đất sét nung trong lò quay. Gốm sứ được làm từ đất sét nung ở nhiệt độ cao.

Việc khai thác đá vôi và sản xuất xi măng, thuỷ tinh tiêu tốn nhiều năng lượng và ảnh hưởng môi trường, nên cần khai thác hợp lí và áp dụng công nghệ sạch.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ: Tính khối lượng vôi sống thu được khi nung $100$ kg đá vôi chứa $90$ $CaCO_3$, biết hiệu suất phản ứng là $80$.

Lời giải: Khối lượng $CaCO_3$ trong đá vôi là $100 \times 90$ kg. Phương trình: $CaCO_3 \xrightarrow{t^o} CaO + CO_2$. Theo tỉ lệ khối lượng, $100$ kg $CaCO_3$ tạo $56$ kg $CaO$, nên $90$ kg $CaCO_3$ tạo $50,4$ kg $CaO$ theo lí thuyết. Với hiệu suất $80$, khối lượng vôi sống thực tế là $50,4 \times 80$ kg.

3. Ghi nhớ

• Đá vôi chứa chủ yếu $CaCO_3$, dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, thuỷ tinh.
• $CaCO_3 \xrightarrow{t^o} CaO + CO_2$; $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$.
• Công nghiệp silicate sản xuất thuỷ tinh, gốm sứ, xi măng.