A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
A Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
Á Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
HU ISSN 0237-6016
SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG: KOVÁCS FERENC felelős szerkesztő JAMBRIK R., MATING B., STEINER F., TARJÁN I.
Kiadja a Miskolci Egyetem A kiadásért felelős: Dr. Palkó Gyula rektorhelyettes Miskolc-Egyetemváros, 1995 Megjelent a Miskolci Egyetemi Kiadó gondozásában Felelős vezető: Dr. Péter József Műszaki szerkesztő: Balsai Pálné A kiadóba érkezett 1995. július 17-én. A Sokszorosítóba leadva: augusztus 7-én Példányszám: 300 Készült Develop lemezről, az MSZ 5601-59 és 5602-55 szabványok szerint Miskolci Egyetem Sokszorosító Üzeme A sokszorosításért felelős: Kovács Tiborné üzemvezető BD - '95 - 860 - ME
A Miskolci Egyetem Közleményei A. sorozat Bányászai, 50. kötet. Jubileumi Konferencia J995. 2J3-2J9. old.
HÉVIZEK KARBONÁTOS VÍZKŐ KIVÁLÁSAINAK TERMIKUS VIZSGÁLATA
Dr. BAN M.*
Összefoglalás A karbonátok jellegzetes höbomlását alapul véve, a vízköveket derivatográfiás módszerrel is meghatározhatjuk. A karbonátos vízköveknél tapasztalható aragonit-kalcit átalakulási folyamat, valamint a vízkőminták ásványos összetétele, röntgendiffraktométeres kontroli-vizsgálattal kiegészítve, megbízható módon tanulmányozhatónak bizonyult a dolgozatban szereplő vízkőminták esetében.
Dr. BAN Miklós egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Ásvány- és Kőzettani Tanszék 3515. Miskolc-Egyetemváros
213
1. BEVEZETÉS A hazai vízköveket alkotó kalciumkarbonát a legelterjedtebb természetes karbonát, amely kétféle kristályos formában jelenik meg: a rombos rendszerű aragonit-, és a trigonális rendszerben kristályosodó kalcit formájában. Bizonyos feltételek mellett, már közönséges hőmérsékleten és a felszínen uralkodó nyomásviszonyok mellett is, az egyik kristályforma átalakulhat a másikba. Az instabilis aragonit idővel stabil kalcittá alakul át; az átalakulás közönséges hőmérsékleten is végbemegy, de nagyon hosszú idő szükséges hozzá. Az átalakulási folyamat nem pontosan meghatározott hőmérsékleten zajlik le, mivel az emelkedő hőmérséklettel megnő az átalakulás sebessége is. A ME Ásvány- és Kőzettani Tanszékén MOM gyártmányú Paulik-Erdey-féle derivatográfon tíz különböző helyről származó magyarországi hévizes vízkőkiválási mintán kombinált termikus vizsgálatot végeztünk abból a célból, hogy a különböző bomláshőmérsékletű karbonátokat kimutassuk. A vízkőminták ásványos összetételét röntgendiffraktométeres vizsgálattal ellenőriztük. A MOM- gyártmányú derivatográf alkalmas az aragonit és kalcit elkülönítő meghatározására is abban az esetben, ha az aragonit mennyisége a mintában eléri a 30 %-ot. 2. AZ ALKALMAZOTT TERMIKUS VIZSGÁLATI MÓDSZER ÉS EREDMÉNYEI A termikus vizsgálatok adatai szerint az aragonit-kalcit átalakulás néhány perc alatt végbemegy 400-500 C° közötti hőmérséklettartományban. A DTA módszerrel megvizsgált mintákon a polimorf átalakulás kis endoterm effektusként jelentkezik, vagyis hőabszorpció segítségével megy végbe ez az átalakulás. D.N. Tódor /1971/ kombinált termikus vizsgálatai során megállapította, hogy a termikus görbéken csak a megvizsgált minták egy részénél mutatkozik az az endoterm effektus, amelyet polimorf átalakulásnak tulajdoníthatunk. Itt viszont a görbéken regisztrált effektus az átalakulással társulva anyagveszteséget is mutat, amely a TG és DTG görbén egyaránt megfigyelhető. Mivel az ásványok polimorf átalakulása tömegveszteség nélküli rácsszerkezetváltozást jelent csupán, ezért a termikus görbéken észlelhető előbbi sajátosságok csak úgy magyarázhatók meg, ha a tényleges termikus hatást az aragonit kristályrácsában jelenlévő, Ca2+-ionokhoz kötött OH-csoportok eltávozásának tulajdonítjuk. Ez a folyamat 450 C° körül megy végbe és az OH-csoport távozásának 1,0-2,5 %-nyi tömegveszteség felel meg. Genetikai szempontból vizsgálva az aragonitok sajátos termikus viselkedését nyilvánvalónak
214
látszik, hogy azok az aragonitok, amelyek szerkezetükbe OH-csoportot zárnak be, kis C02-tartalmú környezetben keletkeztek, mivel a vizes oldat pH-ja, amelyből kicsapódtak, lúgos jellegű volt. Szénsavban dúsabb oldatból kivált aragonitok pedig, amelyek tehát savas pH mellett képződtek, nem tartalmaznak a rácsszerkezetükben OH-csoportot. Ez a genetikai sajátosság alkalmassá teszi a termikus vizsgálatot arra, hogy segítségével a vízkövek keletkezési körülményeire következtethessünk. A termikus vizsgálat tanúsága szerint 500 C° felett az aragonit már átalakult kalcittá. A hőmérséklet növekedésével 675 C° körül a kalcit bomlásnak indul, amely 950 C°-nál teljessé válik. A bomlási hőfok fenti értékei csak tiszta kalcitból álló anyagra vonatkoznak. Ha ugyanis a mintában a kalcit mellett egyéb ásványos alkotó is előfordul, akkor a bomlás alacsonyabb hőfokon indul meg a kalcittartalomtól függően. A tiszta kalcit termikus effektusa 930-940 C°-on zajlik le; azonban ha a vizsgálandó anyagban csak 10-15 %-nyi kalcit van jelen, akkor a termikus effektus maximuma már 800 C° körül kibontakozik. A megvizsgált karbonátos vízkőminták jellegzetes bomláshőmérséklet-értékei az 1. táblázatban találhatók:
Származási hely
A bomlás kezdete [C°]
A bomlás csúcsértéke [C°]
CaC03-tartalom
Rábasömjén (Sárvár)
680
950
90,54
Sajóhídvég (Köröm)
620
925
96,54
Mindszent
700
950
90,54
Demjén 42-es kút
660
940
97,38
Eger AT-8 kút
600
920
91,59
Bükkszék B-27 kút
670
900
96,86
Zsóri-fürdő I. kút
710
935
97,49
Csorna
690
940
97,91
Orosháza 1. kút
660
930
95,80
Orosháza 2. kút
790
930
83,69
1. táblázat: Karbonátos vízkőminták bomláshőmérsékletei
215
A minták C02 veszteségéből a TG görbék alapján kvantitatív kiértékelést is végeztem az egyes vízkő minták karbonáttartalmára vonatkozóan. A fenti táblázatban szereplő néhány minta kalciumkarbonát-tartalma kis hibával jól egyezik az összehasonlítás céljából készült térfogatos kémiai analízis eredményével (2. táblázat).
CaCGytartalom [%]
MgCGytartalom [%]
Oldási maradék [%]
Zsóri-fürdő I. kút
96,16
2,58
-
Mindszent
94,94
2,35
-
Orosháza
93,71
2,07
0,65
Csorna
94,33
3,62
-
Minta neve
2. táblázat: Vízkőminták karbonát-tartalma A termikus vizsgálatok eredményei alapján a vízkőminták különböző típusokba sorolhatók be. Az egyes típusokon belül a derivatogramok gyakorlatilag megegyezők. Az első tipust a szennyeződésmentes, tiszta kalcitot mutató minták alkotják. Derivatogramjukon a C02 eltávozása miatti tömegváltozás kb. 888 C°-nál következett be. Ebbe a tipusba tartoznak a bükkszéki és orosházi vízkőminták (1. ábra). A demjéni (egerszalóki), rábasömjéni és mindszenti mintákról készített DTA felvételeken 400-440 C°között endoterm csúcs látható. Ez az aragonit-kalcit átalakulást jelzi. Az endoterm csúcs a DTG és TG görbén is jelentkezik, maximálisan 1 % tömegveszteséggel. (2. ábra). Ezek a vízkövek alkotják a második tipust. A harmadik tipuscsoportba a kisebb-nagyobb mennyiségű szerves szennyeződést tartalmazó vízkövek sorolhatók be. Ismeretes, hogy a legtöbb hévízkút, eredetét tekintve szénhidrogénkutató fúrás volt. A szerves szennyeződés a vízkőbe is beépülhet. A szervesanyag tartalom a termikus görbén 200-450 Ccközött exoterm csúcs alakjában jelentkezett (3. ábra). Érdekes következtetés vonható le a termikus vizsgálat végtermékeként jelentkező izzítási maradék színének és a kiinduló mintaanyag szinárnyalatának az összehasonlításából is (3. táblázat). Közismert, hogy a mészkövek szine általában fehér, bár némelyik változó színárnyalatú mészkő szine hevítés hatására mélyül, vagy teljesen eltűnik. Ha a nyers minta szine halványszürke és ha izzitási
216
maradéka fehér színűvé válik, akkor a mészkő finoman elosztott (diszpergált) szerves anyagot tartalmazott. Ebben az esetben a DTA görbén 200 és 500 C°között exoterm hajlat észlelhető, a TG görbén pedig az elégett szerves anyag miatt kis tömegveszteség mutatkozik. Ilyen módon viselkedett az izzítás során a Zsóri-fürdő hévízkútjáből származó mintaanyag, de a demjéni is. A finoman diszpergált szulfidokat tartalmazó mészkő szine ugyancsak halványszürkés. Ez a szin azonban hevítés hatására sötétre színeződik, a DTA görbén pedig erőteljes exoterm effektus jelentkezik 460 C° körül, néha kisebb tömegveszteséggel is párosulva. Ez az esetfigyelhetőmeg a bükkszéki Salvus-kút vizéből kivált vízkőnél is.
Származási hely
A minta eredeti színe
Az izzítási maradék színe
Rábasömjén (Sárvár)
fehér
fehér
Mindszent
fehér
szürkésfehér
halványszürke
fehér
szürkésfehér
okkersárga
Bükkszék B-27 kút
halványszürke
barnásszürke
Zsóri-fürdő I. kút
halványszürke
krémfehér
szürke
csontsárga
halványszürke
világosszürke
Demjén 42-es kút Eger AT-8 kút
Csorna Orosháza 1. kút
3. táblázat: Karbonátos vízkőminták színváltozása a termikus vizsgálat folyamán
217
Ol «I hi» a víi ki VWl/nw»
Ia SBff^zzz:
TGr?T=í:
..íVSÍiSíFíii.!
1. ábra. Az orosházi vízkőkiválás derivato-
2. ábra. A rábasömjéni (sárvári) vízkőkiválás
gramja
derivatogramja
vi-ie'c/«««
3. ábra. A demjéni vízkőkiválás derivatogramja
219
TARTALOMJEGYZÉK
Dr. Takács, G., Udvardi, G., Turzó, Z.: A segédgázos termelés korszerűsítésének lehetőségei az algyői mezőben Heinemann, Z., E., Ganzer, L.,J.: Adaptive grid and dual-time stepping for multi-purpose reservoir simulation models
3 11
Lakatos, 1., Lakatos-Szabó, J.,Munkácsi, I., Trömbőczky, S.: Profile correction in hydrocarbon reservoirs state-of-art and experiences at the Algyő field 27 Gesztesi, Gy., Dr. Mating, B„ Dr. Török, J., Dr. Tóth, J.: Flow of mobilized oil in surfactant enhances oil recovery 37 Ősz, Á.: Vízszintes fúrások kitörésvédelme
,
47
Keresztes, T., ősz, Á., Pugner, S.: Korszerű fúrásellenőrző és -irányító műszerkabinok a szénhidrogén-bányászatban
59
Bódi, T.: Gyűjtőrendszer optimális telepítési helyének meghatározása számítógéppel
69
Dr. Bobok, E., Dr. Navratil, L., Tőrök, A., Udvardi, G.: Nehézolajok vízágyas szállításának egyszerű matematikai modellje
79
Csete, J.: Gázelosztó rendszerek szimulációja a 90-es években
85
Tihanyi, L.: Az Olaj- és Gázmérnöki szak képzési tapasztalatai és perspektívái
95
Dr. Szilágyi, Zs.: Az új gázipari műszaki-biztonsági szabályozás szakmai, tudományos alapjai Komornoki, L„ P.: Increasing fh<» rapacity of 0.6 MPa working pressure gas distribution net, constucted from 1.6 MPa nominal pressure elements Sztermen, A.: Subjective and objective risk assessment
105 109 117
Eperjesi, L.: Vezetékszakadások esetén kiáramló gáz mennyiségének becslése a végtelen nagy tartály modelljével
125
Debreczeni, E.: Pneumatikus szállítással kombinált marófej kifejlesztése a Geotechnikai Berendezések tanszéken
133
Dr. Debreczeni, E., Sümegi, L: Vízsugaras vágási kísérletek a Geotechnikai Berendezések tanszéken
145
Patvaros,J.: Möglichkeiten zur vielsteigen Nutzung von flözen mit grossem MethangehalL
155
Dr. Vőneky, G.: Textilbetétes gumiheveder rugalmas deformációja
165
Jambrik, R.: Environmental effects of closing the non-ferrous ore mine of Gyöngyösoroszi
177
293
Lénán, L.: A Bükk-térség fenntartható vízkészlet-gazdálkodása
191
Mádai, F.: A bükki mészkövek szöveti fejlődése a nyomási ikeresedés vizsgálata alapján
201
Dr. Bán, M.: Hévizek karbonátos vízkőkiválásainak termikus vizsgálata
213
Kovács, Zs.: Miskolci felhagyott kőfejtők környezetföldtani értékelése
221
Dr. Egerer, F., Namesánszki, K.: Ércpörkölés technológiai folyamatának optimalizálása röntgendiffrakcióval
231
Dr. Egerer, F., Kósik, G., Namesánszki, K.: Hulladéklerakók környezetföldtani problémái (Egy ipari hulladéklerakó környezetföldtani hatásvizsgálata) Sándor, Cs., Kovács, B„ Szabó, /.; Süllyedés-számítás depóniatestek alatt
237 245
Dr. Somfai, A., Dr. Szalay Á., Dr. Bérczy, I.: Kőolajföldtani szempontú medenceanalízis Szűcs P., Robonyi, A.: An applicable formation damage model in sandstone petroleum reservoirs Turai, E.: Felszínközeli környezetszennyezések elektromágneses módszerekkel történő kimutathatóságának a vizsgálata Némedi Varga, Z.: A mecseki kőszénkutatás eredményessége
294
255
267 275 283
