тезисы к исследовательской работе
материал по химии по теме

        Гуляков Даниил,

9 класс, МАОУ «Лицей №5»

г. Губкин, Белгородская область.

Руководитель Помазан И.Н.,

учитель химии.

Тезисы к исследовательской работе

Разработка рецептуры и изготовление школьных мелков с улучшенными свойствами.

Запасы мела в Белгородской области исчисляются миллиардами тонн и имеют мировое значение.

Д.И.Менделеев отмечал, что  человек должен использовать «повсюдные» вещества земной коры: песок, глину, мел. По его мнению, наука и промышленность должны стремиться к тому, чтобы извлечь всевозможную пользу из этих веществ. Важным требованием к любому производственному процессу  Д.И. Менделеев считал сокращение потерь используемых материалов, что имеет значение не только с точки зрения получения продукта необходимого качества, экономии сырья, но и для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Проблема комплексного использования  полезных ископаемых продолжает оставаться актуальной и в настоящее время. Ежегодно на месторождениях Белгородской области добывается и вывозится в отвалы свыше 15 млн. т. мела, где он безвозвратно теряется и только незначительная часть его (около 5 млн. т.) используется для производства цемента и молотого мела.

А между тем, это дешевое сырье вполне можно использовать для производства такой  простой в изготовлении и нужной продукции, как школьные мелки. В современной школе учителя и ученики, к сожалению, продолжают сталкиваться с проблемой использования некачественных мелков (повышенная хрупкость и ломкость, низкие пишущие свойства или, наоборот, настолько высокие, что приходится прилагать немалые усилия, чтобы стереть записи с доски, способность оставлять след на пальцах рук и окружающих предметах, распыляясь в воздухе и т.д.). Большинство производителей мелков, к сожалению,  забывают о качестве своей продукции и элементарном комфорте потребителя. Своим исследованием мы попытались найти «золотую середину» и прикоснуться к решению данной проблемы.

Цели и задачи исследования

              1. Показать уникальность и значимость Белгородчины в деле добычи и переработки природного мела.

              2.   Изучить состояние проблемы качества готовых школьных мелков.

              3. Исследовать качественный и количественный состав школьных мелков, установить зависимость между их составом и свойствами.

             4.  Выработать практические рекомендации и изготовить мелки с улучшенными свойствами.

             5. Предложить организовать изготовление школьных мелков по разработанной рецептуре в условиях местного мелового завода «Руслайм».  

    В результате проведённых опытов в соответствии с описанной в работе методикой был установлен качественный и количественный состав готовых мелков, взятых для анализа (образцы №1 и №2). С целью уменьшения твёрдости и увеличения их  пишущих свойств по традиционной методике был получен образец мелка с меньшей массовой долей гипса в его составе (образец №3). Недостатком данного образца было наличие заметного «мелования».

На наш взгляд, мелок, в составе которого в качестве связующего используется гипс, обладает нежелательным свойством - при увеличении массовой доли гипса в составе мелка возрастает его твердость, он не оставляет следов на руках, но страдают его пишущие качества. При уменьшении массовой доли гипса мелок начинает крошиться, пачкать руки, но пишущие свойства несколько улучшаются.

К тому же, по нашему мнению, традиционно используемые в производстве мелков связующие - гипс и крахмал - имеют следующие недостатки:

1)        гипс должен быть безводным, поэтому требуется его предварительное обезвоживание (прокаливание), что связано с определенными затратами;

      2)        крахмал является органическим природным соединением, подверженным процессам гниения, что приводит к его разрушению и потере им связующих свойств;

      3)        гипс и крахмал (пищевой продукт) являются недешевыми веществами.

Используемые нами вещества - раствор хозяйственного мыла, олифа, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза или обойный клей) - являются более эффективными, экономичными связующими. Они лишены вышеупомянутых недостатков, их связующая способность гораздо выше, расход намного меньше, себестоимость ниже. В ходе проведённых опытов количественное соотношение компонентов мелка варьировалось.

Изготовленный мелок с использованием новых компонентов характеризуется твердостью, хорошими пишущими свойствами, отсутствием «мелования» на руках (образец № 4).

При изготовлении цветных мелков  нами использовались в качестве красителей такие вещества, как бриллиантовый зеленый, парижская синь, берлинская лазурь, индиго красный (образец № 5).

            Качественный и количественный состав школьных мелков, их свойства

                                  Выводы и практические рекомендации

   1.Установлен качественный и количественный состав готовых школьных мелков.

   2. Экспериментальным путем получен образец мелка по установленной рецептуре с измененным количественным составом.

   3.С целью улучшения свойств мелка предложена и экспериментально подтверждена следующая гипотеза - в качестве добавок к основному компоненту мелков - карбонату кальция - использовать вещества: хозяйственное мыло (для придания «пластичности», устранения мелования); олифу (для придания мелку гидрофобных свойств); КМЦ (в качестве связующего вещества вместо традиционно используемых гипса и крахмала). Данная рецептура, на наш взгляд, более эффективна и экономична.

            4.Результаты социологического опроса педагогов лицея позволили      сформулировать вывод – 80% опрошенных сделали свой выбор в пользу образца мелка, полученного экспериментально по предложенной выше рецептуре.

            5.Высказано предложение организовать изготовление школьных мелков по разработанной рецептуре в условиях местного мелового завода «Руслайм», так как компоненты мелков используются в его основном производстве.

Гуляков Даниил,

10 класс, МАОУ «Лицей №5»

г. Губкин, Белгородская область.

Руководитель Помазан И.Н.,

учитель химии.

Разработка рецептуры и изготовление школьных мелков с улучшенными свойствами.

Запасы мела в Белгородской области исчисляются миллиардами тонн и имеют мировое значение.

Проблема комплексного использования  полезных ископаемых продолжает оставаться актуальной и в настоящее время. Ежегодно на месторождениях Белгородской области добывается и вывозится в отвалы свыше 15 млн. т. мела, где он безвозвратно теряется и только незначительная часть его (около 5 млн. т.) используется для производства цемента и молотого мела.

А между тем, это дешевое сырье вполне можно использовать для производства такой  простой в изготовлении и нужной продукции, как школьные мелки. В современной школе учителя и ученики, к сожалению, продолжают сталкиваться с проблемой использования некачественных мелков (повышенная хрупкость и ломкость, низкие пишущие свойства или, наоборот, настолько высокие, что приходится прилагать немалые усилия, чтобы стереть записи с доски, способность оставлять след на пальцах рук и окружающих предметах, распыляясь в воздухе и т.д.). Большинство производителей мелков, к сожалению,  забывают о качестве своей продукции и элементарном комфорте потребителя. Своим исследованием я попытался найти «золотую середину» и прикоснуться к решению данной проблемы.

Цели и задачи исследования

              1. Показать уникальность и значимость Белгородчины в деле добычи и переработки природного мела.

              2.   Изучить состояние проблемы качества готовых школьных мелков.

              3. Исследовать качественный и количественный состав школьных мелков, установить зависимость между их составом и свойствами.

             4.  Выработать практические рекомендации и изготовить мелки с улучшенными свойствами.

             5. Предложить организовать изготовление школьных мелков по разработанной рецептуре в условиях местного мелового завода «Руслайм».  

    В результате проведённых опытов в соответствии с описанной в работе методикой был установлен качественный и количественный состав готовых мелков, взятых для анализа (образцы №1 и №2). С целью уменьшения твёрдости и увеличения их  пишущих свойств по традиционной методике был получен образец мелка с меньшей массовой долей гипса в его составе (образец №3). Недостатком данного образца было наличие заметного «мелования».

На мой взгляд, мелок, в составе которого в качестве связующего используется гипс, обладает нежелательным свойством - при увеличении массовой доли гипса в составе мелка возрастает его твердость, он не оставляет следов на руках, но страдают его пишущие качества. При уменьшении массовой доли гипса мелок начинает крошиться, пачкать руки, но пишущие свойства несколько улучшаются.

К тому же, по моему мнению, традиционно используемые в производстве мелков связующие - гипс и крахмал - имеют следующие недостатки:

1)        гипс должен быть безводным, поэтому требуется его предварительное обезвоживание (прокаливание), что связано с определенными затратами;

      2)        крахмал является органическим природным соединением, подверженным процессам гниения, что приводит к его разрушению и потере им связующих свойств;

      3)        гипс и крахмал (пищевой продукт) являются недешевыми веществами.

Используемые нами вещества - раствор хозяйственного мыла, олифа, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза или обойный клей) - являются более эффективными, экономичными связующими. Они лишены вышеупомянутых недостатков, их связующая способность гораздо выше, расход намного меньше, себестоимость ниже. В ходе проведённых опытов количественное соотношение компонентов мелка варьировалось.

Изготовленный мелок с использованием новых компонентов характеризуется твердостью, хорошими пишущими свойствами, отсутствием «мелования» на руках (образец № 4).

При изготовлении цветных мелков  нами использовались в качестве красителей такие вещества, как бриллиантовый зеленый, парижская синь, берлинская лазурь, индиго красный (образец № 5).

            Качественный и количественный состав школьных мелков, их свойства

                                  Выводы и практические рекомендации

   1.Установлен качественный и количественный состав готовых школьных мелков.

   2. Экспериментальным путем получен образец мелка по установленной рецептуре с измененным количественным составом.

   3.С целью улучшения свойств мелка предложена и экспериментально подтверждена следующая гипотеза - в качестве добавок к основному компоненту мелков - карбонату кальция - использовать вещества: хозяйственное мыло (для придания «пластичности», устранения мелования); олифу (для придания мелку гидрофобных свойств); КМЦ (в качестве связующего вещества вместо традиционно используемых гипса и крахмала). Данная рецептура, на наш взгляд, более эффективна и экономична.

            4.Результаты социологического опроса педагогов лицея позволили      сформулировать вывод – 80% опрошенных сделали свой выбор в пользу образца мелка, полученного экспериментально по предложенной выше рецептуре.

            5.Высказано предложение организовать изготовление школьных мелков по разработанной рецептуре в условиях местного мелового завода «Руслайм», так как компоненты мелков используются в его основном производстве. Данное предложение заинтересовало техническое руководство завода, которое оценит его экономическую обоснованность и , хочется надеяться, даст положительный ответ.