Как делают мел: от добычи известняка до белых брусков и школьных мелков
Мел делают из карбоната кальция (CaCO₃): природного или синтетически осаждённого. Сырьё измельчают, смешивают с водой и небольшим количеством связующего вещества, формуют в цилиндры или бруски, после чего сушат при температуре 80–120 °C. Готовое изделие содержит не менее 95% карбоната кальция и пишет на любой пористой поверхности, оставляя след за счёт микрочастиц, которые механически отделяются при трении.
Откуда берётся сырьё
Природный мел это мягкая осадочная горная порода, сложенная преимущественно из останков морских микроорганизмов, живших десятки миллионов лет назад. В России крупные меловые месторождения расположены в Белгородской, Воронежской и Саратовской областях. Добытый камень имеет влажность 20–30% и содержит примеси: глину, песок, доломит.
Для производства пишущего мела более высокого качества используют осаждённый карбонат кальция. Его получают химическим путём: известь (CaO) гасят водой, получая известковое молоко Ca(OH)₂, затем через него пропускают углекислый газ. В результате реакции выпадает мелкодисперсный CaCO₃ с частицами размером 1–5 микрон, намного чище природного.
Помол и обогащение
Природное сырьё сначала дробят в щековых или молотковых дробилках до кусков 20–30 мм, затем направляют в шаровые мельницы. Помол ведётся мокрым или сухим способом: при мокром помоле получают меловую суспензию плотностью 1,5–1,7 г/см³, которую далее фильтруют и сушат на распылительных сушилках. Сухой помол даёт порошок с остатком на сите 0,063 мм не более 2%.
Полученный порошок проходит воздушную сепарацию: тяжёлые частицы (примеси) оседают, а лёгкая фракция карбоната кальция уносится потоком воздуха в циклон. Сепарация позволяет получить продукт с белизной 95–98 единиц по шкале ISO. Именно этот тонкодисперсный порошок идёт на изготовление пишущих мелков, побелочных составов и наполнителей для бумаги и пластика.
Формование и сушка мелков
Для производства школьных мелков порошок карбоната кальция смешивают с водой до пастообразной консистенции (влажность около 35%) и добавляют связующее — как правило, сульфат кальция (алебастр) или крахмал в количестве 3–8%. Полученную массу экструдируют через цилиндрические фильеры диаметром 9–12 мм или заливают в силиконовые формы. Для цветных мелков на этом этапе вводят минеральные пигменты: охру, ультрамарин, оксид хрома.
Отформованные бруски поступают на конвейерную ленту сушилки. При температуре 80–100 °C влага испаряется в течение 4–6 часов: мелки теряют около 30% начальной массы и приобретают необходимую твёрдость. Слишком быстрая сушка приводит к растрескиванию, слишком медленная к деформации. После сушки мелки сортируют на вибростоле, отбраковывают треснутые и упаковывают в картонные коробки партиями по 10 или 100 штук.
Промышленный мел и другие применения
Пишущий мел — лишь одна из форм продукта. Значительно большие объёмы карбоната кальция выпускаются в виде молотого или осаждённого порошка для промышленных нужд. В целлюлозно-бумажной промышленности его используют как наполнитель и покрытие для мелованной бумаги, улучшающее белизну и гладкость поверхности. В производстве ПВХ мел снижает стоимость и повышает жёсткость готового изделия. В сельском хозяйстве молотый известняк и мел применяют для раскисления почв.
Строительный мел это менее очищенный молотый известняк с более высоким содержанием примесей. Его используют для побелки, шпаклёвки и приготовления красок. Российские производители выпускают строительный мел марок МД-1 и МД-2 по ГОСТ 17498, где нормируются влажность (не более 2%), белизна (не менее 85%) и дисперсность. Производственный цикл от карьерной добычи до готовой упаковки занимает в среднем 1–2 дня, а при использовании осаждённого сырья несколько часов.
