Ειδικά Κεφάλαια Ανόργανης Χημείας

Transcript

1 Ε.Μ.Π., Σχολή Χημικών Μηχανικών Τομέας Ι Χημικών Επιστημών ~ Εργαστήριο Ανόργανης & Αναλυτικής Χημείας Ειδικά Κεφάλαια Ανόργανης Χημείας Μ. Μπεάζη Κατσιώτη, Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. 24 η Φεβρουαρίου 2017 Αθήνα

2 Στα πλαίσια του Μαθήματος γίνεται συσχέτιση των χημικών δεσμών με την δομή και τις φυσικές ιδιότητες των ορυκτών και των πετρωμάτων, με στόχο την καλύτερη αξιοποίηση των υπαρχόντων ορυκτών και πετρωμάτων στην ελληνική οικονομία. Σκοπός του Μαθήματος είναι η εξέταση των φυσικών ιδιοτήτων των ορυκτών/πετρωμάτων ώστε μελλοντικά ο νέος Χημικός Μηχανικός να μπορεί να κάνει σωστή χρήση των πρώτων υλών στην παρασκευή δομικών υλικών (π.χ. τσιμέντο, σκυρόδεμα, αδρανή κεραμικά, γυαλί) για κατασκευές με: Μεγάλη ανθεκτικότητα Χαμηλή απαίτηση & κόστος συντήρησης Υψηλή ποιότητα

3 Θεματικές Περιοχές του Μαθήματος: Προέλευση των στοιχείων. Κατανομή των στοιχείων στη Γη. Μελέτη της δομής και των ιδιοτήτων των στοιχείων που απαντώνται στα βιομηχανικής σημασίας Ελληνικά ορυκτά. Χημικοί δεσμοί. Κρυσταλλική δομή. Ιδιότητες στερεών ενώσεων. Αρχές κρυσταλλογραφίας. Αταξίες δομής. Συσχέτιση κρυσταλλικής και ηλεκτρονιακής δομής, με τις οπτικές, θερμικές, μηχανικές ιδιότητες, των ανοργάνων ενώσεων. Σχηματισμός ορυκτών και πετρωμάτων. Κατάταξη και Φυσικές/Μηχανικές ιδιότητες αυτών. Βιομηχανικής σημασίας ορυκτά και πετρώματα. Προσμίξεις στα ορυκτά. Δυνατότητες ποιοτικής αναβάθμισης. Παράγοντες που επηρεάζουν την βιομηχανική σύνθεση με πρώτες ύλες ορυκτά και πετρώματα. Βιομηχανικά ορυκτά πετρώματα. Παρουσίαση Μαθήματος 2 ου Εξ., Ειδικά Κεφάλαια Ανόργανης Χημείας, Ακαδ. Έτος Μελέτη ορυκτών πετρωμάτων μεγάλης βιομηχανικής σημασίας στον Ελλαδικό χώρο (θα εξετασθούν ως case studies τα υλικά: Ασβεστόλιθος, Καολίνης, Άργιλος, Μπετονίτης, Περλίτης, Γύψος, Γρανίτης, Μάρμαρο) Νομικό Πλαίσιο Προϊόντων Δομικών Κατασκευών Οδηγίες Κανονισμοί Προδιαγραφές - Πρότυπα Σήμανση CE Περιβαλλοντολογικές Δηλώσεις Προϊόντων Οικολογικό Σήμα Πράσινες Δημόσιες Συμβάσεις.

4 Ανάπτυξη κρυστάλλων Τα άτομα σχηματίζουν συγκροτήματα (βάσεις) που επαναλαμβάνονται περιοδικά οικοδομώντας τον κρύσταλλο. Η μοναδιαία κυψελίδα είναι το μικρότερο σχήμα που αποδίδει πλήρως τη συμμετρία της κρυσταλλικής δομής.

5 Στο καιρό της Κρίσης Βιώσιμη Ανάπτυξη Αξιοποίηση Ελληνικού Ορυκτού Πλούτου 1. Βιομηχανικά Ορυκτά / Πετρώματα: Μπετονίτης, Χούντιτης, Χαλαζίας, Ζεόλιθος, Βωξίτης, Λατερίτες, Ελαφρόπετρα, Περλίτης, Λιγνίτης, Σφαλερίτης, Χαλκοπυρίτης, Γαληνίτης, Ασβεστόλιθος 2. Οι ενεργειακές ορυκτές πρώτες ύλες 3. Τα μεταλλικά ορυκτά 4. Κρίσιμες ορυκτές πρώτες ύλες (π.χ. σπάνιες γαίες)

6 1. Αντοχή Η αντοχή ενός πετρώματος εξαρτάται από τα ορυκτολογικά συστατικά, τον τρόπο σύνδεσης των κόκκων, τις αστοχίες, το πορώδες, την περιεκτικότητα σε νερό. 2. Ειδικό Βάρος Ορίζεται ως το βάρος της μάζας η οποία, χωρίς πόρους καταλαμβάνει την μονάδα του όγκου. 3. Φαινόμενο Βάρος Είναι το βάρος ενός πετρώματος σε ξηρή κατάσταση στην μονάδα του όγκου, συμπεριλαμβανομένων και των πόρων του. 4. Πορώδες Είναι το ποσοστό του όγκου των κενών χώρων προς το συνολικό όγκο του πετρώματος και εκφράζεται σε μονάδες επί %. 5. Διαπερατότητα (ή υδροπερατότητα) Είναι η ιδιότητα του πετρώματος, να επιτρέπει στο νερό ή άλλα υγρά, να περνούν μέσα από αυτό. 6. Ελαστικότητα Οι ελαστικές ιδιότητες εκφράζονται με το μέτρο ελαστικότητας (Ε) και το λόγο Poisson. 7. Συμπιεστότητα (compressibility) Φυσικές - μηχανικές ιδιότητες των ορυκτών / πετρωμάτων Κατά τη διάρκεια φόρτισης στα πετρώματα προκαλείται ελάττωση όγκου που οφείλεται σε ελάττωση όγκου των πόρων και απομάκρυνση από αυτούς, του τυχόν περιεχόμενου νερού.

7 Χαρτογράφηση Ορυκτού Πλούτου της Ελλάδας Αλάτι Μεσολλόγγι, Θράκη, Λέσβος, Μύλος Ασβεστόλιθος Σε όλη την Ελλάδα και κυρίως στη Ζάκυνθο και Τρίκαλα Άστριοι Μακεδονία, Θράκη Βαρυτίνη Μύκονος Βωξίτης Στερεά Ελλάδα Γρανίτες Μακεδονία, Σέριφος, Τήνος, Ικαρία Γραφίτης Δράμα, Ξάνθη Γύψος Επτάνησα, Δυτική Στερεά, Κρήτη Ελαφρόπετρα Νίσηρος, Γυαλί Ζεόλιθοι Έβρος, Ροδόπη, Κυκλάδες Καολίνης Θήρα, Λέσβος, Ροδόπη, Μήλος Λατερίτες Εύβοια, Λάρυμνα, Καστοριά Λιγνίτης Δυτική Μακεδονία, Τρίπολη Λευκόλιθος Χαλκιδική, Μαντούδι Μαγνησίτης Χαλκιδική, Βόρεια Εύβοια, Κοζάνη Μάρμαρα Ανατολική Μακεδονία, Τήνος, Ιωάννινα Μπεντονίτης Μήλος Περλίτης Μήλος Πετρέλαιο Βόρειο Αιγαίο, Ηλεία, Κρήτη Τάλκης Σίφνος, Θεσσαλονίκη, Ροδόπη Σμύριδα Νάξος Χρυσός Ανατολική Μακεδονία Χαλαζίας Έβρος, Κοζάνη, Πήλιο Χρωμίτης Κοζάνη Χουντίτης Κοζάνη Χαλκός Χαλκιδική Ουράνιο Θράκη, Ανατολική Μακεδονία

8 Χρήσεις των ορυκτών & πετρωμάτων της Ελλάδος (1/2)

9 Χρήσεις των ορυκτών & πετρωμάτων της Ελλάδος (2/2)

10 Νομοθεσία α. Νέος Κώδικας Μεταλλευτικών και Λατομικών Έργων (Κ.Μ.Λ.Ε.) β. Σχέδιο Νόμου για Υδρογονάνθρακες και Νόμος 4014 για την Περιβαλλοντική Αδειοδότηση γ. Ένταξη Ελλάδας σε Ευρωπαϊκή Πρωτοβουλία για Πρώτες Ύλες (ευρωπαϊκή επιλογή 13 κρίσιμων ορυκτών: Sb, Be, Co, Ga, Ge, In, Mg, Nb, Ta, Sn, σπάνιες γαίες, φθορίτης, γραφίτης) δ. Νομικό Πλαίσιο Δομικών Υλικών & Δομικών Κατασκευών Εναρμόνιση Εθνικής Νομοθεσίας με Ευρωπαϊκό Κανονιστικό Πλαίσιο Κοινοτική Οδηγία 89/106 Π.Δ. 334/1994 (Ενσωμάτωση Οδηγίας 89/106 στο Εθνικό Νομικό Πλαίσιο και βάσει του Π.Δ. 334 τα Δομικά Προϊόντα έχουν τη Σήμανση CE και επιτρέπεται η ελεύθερη διακίνηση τους στην Ευρωπαϊκή Ένωση) Κανονισμός 765/2008 (Εποπτεία Αγοράς Δομικών Προϊόντων) Εποπτεία αγοράς είναι οι δραστηριότητες που διεξάγονται και τα μέτρα που λαμβάνονται από τις Δημόσιες Αρχές, προκειμένου να εξασφαλιστεί ότι τα προϊόντα συμμορφώνονται προς τις απαιτήσεις τις οποίες ορίζει η σχετική Κοινοτική Νομοθεσία εναρμόνισης και δεν θέτουν σε κίνδυνο την υγεία, την ασφάλεια ή άλλες πτυχές της προστασίας του δημοσίου συμφέροντος. Κανονισμός 305/2011 υποχρεωτική από 1 η Ιουλίου 2013 η εφαρμογή των εναρμονισμένων Ευρωπαϊκών προδιαγραφών και της σήμανσης CE των δομικών προϊόντων από όλα τα κράτη- μέλη της Ε.Ε. Περιβαλλοντική αξιολόγηση των δομικών προϊόντων και των τεχνικών έργων. Περιβαλλοντικές δηλώσεις προϊόντων ΕΝ Κανονισμός 66/2010 oικολογικό σήμα (ecolabeling) στα δομικά υλικά και στις κατασκευές ecoenergy Green Public Procurement. ε. Χάραξη κατάλληλου αναπτυξιακού μοντέλου στην αξιοποίηση γεωθερμίας, μετάλλων, υδρογονανθράκων του υπεδάφους της χώρας για την έξοδο από την ύφεση

11 Θέματα προς Βιβλιογραφική Αναζήτηση 1 Γραφίτης Graphite 2 Διαμάντι Diamant 3 Περλίτης Perlite 4 Ζεόλιθοι Zeolite 5 Μπετονίτης Bentonite 6 Καολινίτης Kaolinite 7 Χαλαζίας Quartz 8 Άστριοι Feldspars 9 Ασβεστόλιθος Limestone 10 Δολομίτης Dolomite 11 Βωξίτης Bauxite 12 Καολίνης Kaoline 13 Σχιστόλιθος Schist 14 Άμμος Sand 15 Άργιλος Clay 16 Γρανίτες Granite 17 Μάρμαρο Marble 18 Γύψος Gypsum 19 Σμύριδα Schmirgel 20 Μαρμαρυγίες Mica 21 Αυτοφυή Στοιχεία (Χρυσός) Gold 22 Αυτοφυή Στοιχεία (Θείο) 23 Σιδηροπουρίτης Pyrite 24 Ορυκτό άλας Halite 25 Κορούνδιο (Ρουμπίνι, κόκκινο Cr, Ζαφείρι, μπλε Fe, Ti) Ruby Star, Star Sapphire 26 Τάλκης Talc 27 Γκαιτίτης Goethite 28 Ζαροσίτης Jarosite 29 Αλουνίτης Alunite 30 Απατίτης Apatite

12 Η Ελλάδα είναι στις 10 πρώτες χώρες παγκοσμίως όσον αφορά τα διαθέσιμα αποθέματα βωξίτη Πηγή: Αμερικάνικο Γεωδυναμικό Ινστιτούτο (2015, USGS)

13 Κατάταξη της Ελλάδας όσον αφορά την παγκόσμια παραγωγή βωξίτη Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν το 0.8% της παγκόσμιας παραγωγής βωξίτη για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 1 η στην ΕΕ (28 χώρες) με 92% η στον κόσμο με 0.7%. Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν το 5.2% της παγκόσμιας παραγωγής αλουμινίου για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 5 η στην ΕΕ (28 χώρες) με 7.6% - 27 η στον κόσμο με 0.4%

14 Κατάταξη της Ελλάδας όσον αφορά την παγκόσμια παραγωγή νικελίου και μπεντονίτη Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν 2.22% της παγκόσμιας παραγωγής νικελίου για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 2 η στην ΕΕ (28 χωρές) με 45% η στον κόσμο με 0.8%. Βεβαιωμένα αποθέματα νικελίου: τόνοι Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν 16.3% της παγκόσμιας παραγωγής μπεντονίτη για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 1 η στην ΕΕ (28 χώρες) με 48.6%. - 3 η στον κόσμο με 7.5%.

15 Κατάταξη της Ελλάδας όσον αφορά την παγκόσμια παραγωγή περλίτη και μαγνησίτη Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν το 35.1% της παγκόσμιας παραγωγής περλίτη για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 1 η στην ΕΕ (28 χώρες) με 90.3%. - 2 η στον κόσμο με 31.7%. Οι 28 χώρες της ΕΕ παρήγαγαν το 12.4% της παγκόσμιας παραγωγής μαγνησίτη για το έτος Για το έτος 2012, η Ελλάδα είναι: - 4 η στηνεε (28 χώρες) με 11.5%. - 8 η στον κόσμο με 1.4%.

16