3.3.2. Соли простые

Группа простых солей включает минеральные вещества, имеющие ионную (электровалентную) связь между анионом и катионом (рис. 3.2), а также допускающие ковалентную связь в соответствующих радикалах. Соли простые получили широкое применение в строительстве и быту. В соответствии с классификацией грунтов по ГОСТ 25100-95, простые соли относятся к I классу, входят в группу скальных и полускальных пород осадочного типа.

Рис.3.2 – Схема ионной химической (электровалентной) связи на примере галита: 1 – передача электрона с третьей оболочки Na на третью оболочку Cl

Таблица 4 (с. 47) представляет кристаллохимическую классификацию минералов, в т.ч. простых солей: карбонатов, сульфатов и галогенов как твёрдых компонентов грунтов. Ввиду особенностей строения и преобладающего типа связи в структуре кристаллической решётки они проявляют разную водорастворимость. Поэтому присутствие простых солей в грунтах сильно влияет на их физико-химические свойства, особенно на выщелачиваемость солей, на водопроницаемость, солевой состав порового раствора.

Карбонаты. Представляют собой соли угольной кислоты H₂CO₃, в которых катионами выступают ионы Са²⁺, Mg²⁺ и др. В их состав входят дополнительные ионы, чаще всего гидроксогруппы ОН^ˉ. Для карбонатов характерна смешанная ионно-ковалентная связь. Между катионами и анионами действует ионная связь, а в радикалах [CO₃]^2- – ковалентная, которая в 3…5 раз прочнее, чем ионная. Поэтому они имеют низкую растворимость (0,07 г/л).

Самый распространённый петрографический тип карбонатных грунтов – известняки. Они образуют толщи мощностью от десятков до сотен метров. Далее следуют доломиты¹⁷, мергели, глинистый известняк. В табл. 12 приведены физико-механические свойства карбонатных пород. Достаточно высокая прочность с учётом дробимости в машине Лос-Анжелеса (полочном барабане) и низкая сжимаемость позволяет использовать карбонаты в качестве щебня для приготовления асфальтобетонных смесей.

Сульфаты. Представляют собой типичные ионные минералы – соли серной кислоты H₂SO₄. Сульфаты щёлочных металлов (Na, K) и водные сульфаты растворимы в воде (растворимость более 2,0 г/л). Залежи сульфатов связаны с процессами осадконакопления и уплотнения в замкнутых озёрных и морских бассейнах. Наиболее

Таблица 12 – Физико-механические свойства карбонатных пород ¹⁸

распространён в них гипс CaSO₄·2H₂O. В месторождениях руд цветных металлов (Бурибай, Сибай, Учалы и др.) в Башкирии образуются сульфаты в результате окисления природных сульфидов. Встречаются барит BaSO₄ и мирабилит Na₂SO₄·10H₂O.

Огромное количество сульфата натрия Na₂SO₄ находится в туркменском солёном озере бывшего залива – лагуны Кара-Богаз-Гол Каспийского моря. При низкотемпературной тепловой обработке сырья (140…190 °С) получают полуводный строительный гипс CaSO₄·0,5H₂O. Безводный сульфат кальция (CaSO₄) являет собой ангидритовое вяжущее. Барит применяется в качестве утяжелителя глинистых тиксотропных растворов до плотности 4,05…4,25 г/см³, пригодной для использования при бурении нефтяных скважин.

Г

Наиболее простое строение имеет галит¹⁹ NaCl. Его структура состоит из ионов Na⁺ и Clˉ, попеременно располагающихся в узлах решётки и образующих плотную кубическую структуру (рис.3.3). Главная масса солей находится в растворённом виде в морях и океанах. Многие озёра содержат многолетние залежи соли NaCl. Одно из таких озёр – оз. Эльтон – расположено на юге России, в Волгоградской обл. На дне этого озера скопились залежи солей NaCl, KCl и минеральной сероводородной грязи. Аналогичным озером является Баскунчак в Астраханской обл., также имеющее на дне скопления солей. Уровень зеркала этих озёр ниже уровня мирового океана и составляет 19 м. В г. Соль-Илецк Оренбургской обл. находятся четыре минеральных насыщенных солями озера: Новое, Развал, а также грязелечебные озёра Тузлучное и Дунино.

Каменная соль NaCl встречается в недрах в твёрдом виде, образуя в земной коре мощные пласты (г. Соликамск в Пермском крае, г. Соль-Илецк), которые рассматриваются как залежи полезных ископаемых, в т.ч. поваренной соли.

Хлорид калия KCl как компонент представлен в карналлите²⁰ KCl·MgCl₂·6H₂O, а в чистом виде образует сильвин²¹ KCl, которые встречаются в соляных месторождениях (одно из крупных – Верхнекамское в Соликамске).

Галогены – лидеры по растворимости. Галит имеет растворимость 357 г/л. В связи с этим породы отличаются интенсивным карстопроявлением (Пермский край, Оренбургская обл.). Непреднамеренное затопление соляных рудников представляет большую опасность и приносит значительный ущерб из-за неуправляемости процесса.