Твердость пород: Твердость горной породы | Технология

Твердость

ТВЁРДОСТЬ горных пород (а. rock hardness; н. Gesteinsfestigkeit; ф. durete des roches, durete des terrains; и. dureza de rocas, solidez de rocas, firmeza de rocas) — свойство горных пород оказывать сопротивление внедрению в них других тел при сосредоточенном контактном силовом воздействии.

Твердость — характеристика горных пород, отражающая их прочность. В зависимости от предназначения величина твердости определяется различными методами. При использовании метода царапания по поверхности горных пород перемещают острый алмазный наконечник или эталонный минерал (см. Мооса шкала). В качестве меры твердости принимают величину усилия, с которым протягивается наконечник, ширину и объём царапины. В методах сверления твердости определяют по показателям взаимодействия сверла и породы. Меры твердости в этом случае: объёмная работа разрушения, величина крутящего момента и др.

По методу Ф. Пфаффа и твердости А. Джаггара используют алмазные наконечники, по методу А.

М. Янчура и А. М. Кульбачного — резцы, армированные твёрдыми сплавами. Распространено также определение твердости по высоте отскока бойка с алмазным наконечником, сбрасываемого на поверхность горных пород с фиксированной высоты (метод А. Ф. Шора). В современной практике широко используют методы вдавливания инденторов в исследуемый образец. При этом твердости определяют методами Ю. Бринелля, С. Роквелла и др., апробированными в металловедении.

В горном деле практическое применение имеет показатель твердости, определяемый по методу Л. А. Шрейнера путём выкола лунки в шлифованной поверхности породы под действием нагрузки, приложенной к штампу с плоским круглым основанием. Численное значение твердости представляет отношение максимальной силы, действующей на штамп в момент выкола лунки, к площади контактной поверхности. Аналогичным путём определяют контактную прочность по методу Л. И. Барона и Л. Б. Глатмана. Отличие заключается в том, что индентор вдавливают в естественную (необработанную) поверхность породы. Установлено, что контактная прочность на 30% меньше твёрдости по Л. А. Шрейнеру, которая в свою очередь в 5-20 раз превышает прочность породы при одноосном сжатии.

Показатели твердости используют при проектировании средств механизации горных работ, оптимизации режимов эксплуатации породоразрушающих органов, обосновании нормативов производительности различных конструкций инструментов и т.д.

Твердость горной породы | Технология

Твердость горной породы — это способность сопро­тивляться внедрению в нее других твердых тел, например штампа, породоразрушающего инструмента. Различают два вида твердости горних пород — агрегатную и твердость состав­ляющих ее минералов: агрегатная оказывает большее влияние на механическую скорость бурения, а твердость отдельных ми­нералов больше влияет на износ породоразрушающего инстру­мента.

Для определения твердости горных пород предложено много методов, основанных на различных принципах с различ­ной размерностью получаемых показателей твердости. В связи с этим рекомендуется указывать, по какому методу получены данные

показатели твердости (по методу вдавливания штампа — по Л. А. Шрейнеру, по методу ВИМСа — по исти­ранию или по методу ВИТРа — по резанию) и др. В практике определения твердости горных пород более широко использу­ется метод вдавливания металлических штампов в образец испытываемой горной породы.

Для определения твердости горной породы изготавлива­ются образцы в виде цилиндров диаметром 40 -60 мм, высотой 30-50 мм; торцовые плоскости шлифуются. Испытания про­водят с использованием пресса (гидравлического или винто­вого), посредством которого в исследуемый образец вдавлива­ется штамп, изготовленный из прочной стали или из твердого сплава. Площадь штампа 12 мм при испытании плотных пород и 2,5-3 мм — при испытании пористых. Штамп вдавли­вается в породу до образования лунки выкола. Показатель твердости Р

т горной породы при этом вычисляется по формуле P_Т = P/S, где Р — нагрузка, соответствующая пределу проч­ности породы на вдавливание, Н; S — площадь штампа, м².

Ниже приведены показатели твердости некоторых горных пород, полученные методом вдавливания штампа (в МПа):

• Глина, мергель. аргиллит, алевролит, затронутые выветриванием, сланцы песчанистые    —    < 1000
• Известняк углистый, доломит, дунит, андезит, базальт  —  1000 — 2000
• Песчаник, окремненные разности аргиллита, алевролита, порфирит андезитовый, серицито-кварцевая порода, диабаз, лабрадорит   —  2000 — 1000
• Известняк окремненный, диорит, сиенит, гранит  —  4000 — 6000
• Песчаник кремнистый, гранит аплитовидный, кварцит, гематитовый роговик, джеспилит  —  6000 — 8000

 

Твердость — порода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Твердость — порода

Cтраница 1

Твердость пород в разрезе составляет в основном 30 — 60 кгс / мм2, Кпл 2 — х, за исключением известняков и кварцевых алевролитов.  [1]

Твердость породы учитывалась при выборе материала для заготовок каменных топоров и молотов: диарит, серпентин, разного рода сланцы, нефрит и др.  [2]

Твердость породы определяется царапанием ( оставлением риски) с помощью указанных минералов. Номер минерала, который первым наносит риску на испытуемом материале, определяет его цифровую характеристику.  [4]

Твердость пород обозначается буквами: S — мягкие, SM — мягкие, с пропластками пород средней твердости, М — средние и МН — чередование пород средних и твердых.  [5]

Твердость породы и высокая температура отрицательно действуют на породоразрушающий инструмент. Долота, например, находятся в работе не более 9 ч при вращении их на высоких скоростях. В трещиноватых породах бурильная колонна находится в условиях постоянной вибрации и трубы деформируются.  [6]

Когда твердость породы большая и возможно лишь внедрение сферы в пределах О h 0.245 Я, при допустимых нагрузках на долото выгодно применять сферический зуб. Если же внедрение сферы при той же нагрузке возможно на глубину, большую 0 245Я, выгоднее применять призму.  [7]

Поскольку твердость пород была больше 250 кг / мм2 и пластичность была небольшой для бурения рекомендовались трехшарошечные долота типа К со штыревым вооружением.  [8]

По твердости породы нижнекаменноугольного возраста

( визе — ламюр) значительно уступают породам нижнего палеозоя и гораздо легче поддаются механическому воздействию. Крепость пород при проходке шахтных стволов относится к 5 — 6 — й категориям. Вскрышные работы на месторождении угля ведутся экскаваторами. Для полускальных пород с повышенной трещиноватостью коэффициенты фильтрации достигают 33 м / сут. Приведенная характеристика скальных и полускальных пород свидетельствует о довольно широком изменении их вещественного состава и физико-механических свойств. Остальные породы занимают промежуточное положение. Проходка горных выработок в шахтах Карагандинского бассейна осуществляется со вспомогательной крепью. Юрские отложения представлены конгломератами с песчано-глинистым цементом, разнозернистыми песчаниками, алевролитами. Физико-механические свойства пород юрского возраста значительно ниже каменноугольных.  [9]

Увеличение твердости пород от 1500 до 5800 МПа весьма незначительно снижает величину вращающего момента и практически этим снижением Мд можно пренебречь.  [10]

Измерение твердости породы производят чаще всего по методу Шрейнера — вдавливанием штампа с площадью основания 1 — 5 мм2 в шлифованную поверхность образца породы. Существуют и другие методы, например: метод истирания о вращающийся цилиндр, покрытый абразивом; метод Герца — вдавливанием шара; метод Шора — по высоте отскока бойка со сферическим наконечником.  [11]

Понизители твердости пород помогают процессу дальнейшего диспергирования находящегося в круговой циркуляции бурового шлама. Это имеет особенно важное значение при бурении с промывкой забоя естественными промывочными растворами, дисперсная фаза которых образуется из частичек твердых пород, диспергированных механическим воздействием долота на забой. Применяемые для стабилизации естественных карбонатных растворов поверхностно-активные вещества проникают в трещины довольно больших частичек шлама, откалываемых от забоя ударами зубьев долота. Адсорбируясь на вновь образованных поверхностях, оказывая расклинивающее действие и понижая поверхностное натяжение, эти вещества способствуют дальнейшему диспергированию шлама до частичек коллоидного размера, остающихся в системе в качестве дисперсной фазы раствора.  [12]

Благодаря малой твердости породы и легкой распускаемости в воде мел может вводиться в состав тампонажного раствора в виде заранее приготовленной меловой суспензии. Для ее приготовления используются фрезерно-струй-ные мельницы, глиномешалки и пр.  [13]

Под твердостью породы понимают сопротивление прониканию в нее разрушающего инструмента. В отличие от прочности, характеризующей сопротивление породы объемному разрушению, твердость определяет сопротивление поверхностных слоев местному силовому воздействию.  [14]

Под твердостью породы понимают сопротивление вдавливанию в нее разрушающего инструмента. В отличие от прочности, характеризующей сопротивление породы объемному разрушению, твердость определяет сопротивление поверхностных слоев местному силовому воздействию. Измерение твердости породы производят чаще всего по методу Шрейнера — вдавливанием штампа с площадью основания 1 — 5 мм2 в шлифованную поверхность образца породы. Твердость породы при пропитывании водой понижается на 10 — 20 % и более.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Твердость дерева (различных пород) по Бринеллю

 О том, что деревья бывают разные по видам и породам знают все с детства, но вот как сильно они могут различаться по своим механическим свойствам, это уже знает не каждый. Итак, механических характеристик, которые можно отождествлять с деревом довольно много, это и расширение в зависимости от влажности, плотность и коэффициент линейной деформации и т.д. и т.п. А в этой статье мы рассмотрим такую механическую характеристику дерева, как твердость.

На что влияет твердость дерева

 Твердость – механическая характеристика, которая влияет на эксплуатационные качества материала. Именно от твердости зависит как успешно дерево сможет сопротивляться внешним воздействиям среды, то есть противостоять тому, что будет на него поставлено, положено, что будет царапать и истирать его.  В итоге, от этой стойкости будет зависеть внешний вид вашей конструкции (изделия) из дерева. 
 Скажем более, если вы будете применять мягкие сорта дерева для изготовления мебели, например сосна, осина, то внешний вид такой мебели быстро придет в негодность. Мягкая древесина легко царапается, даже ногтем. Изготавливать из нее мебель не целесообразно.
 Обычно для изготовления мебели используются сорта дерева, начиная с березы и еще более твердые.

Способ определения твердости для дерева

 На практике существует два наиболее распространенных способе определения твердости, по Роквеллу или по Бринеллю. Мы не будем описывать определение твердости по тому и другому способу подробно, скажем лишь, что принципиально они различаются различными насадками (шарик или конус), с помощью которых деформируется материал под заданной нагрузкой. В конечном счете измеряется канавка от насадки и рассчитывается твердость для того или иного материала. Также необходимо сказать о том, что для дерева применяется в большинстве случаев способ определения твердости по Бринеллю, то есть с насадкой – шариком. Именно твердость по Бринеллю для различных сортов дерева и будет приведена в следующем нашем абзаце.

(а — определение твердости по Бринеллю; б — определение твердости по Роквеллу)

Твердость дерева по породам (таблица — список)

 

* — Единица измерения твердости — HB (Hardness Brinell). 1 HB равен 10 МПа или 10 Н/мм².

 Из таблицы – списка наглядно видно, какие из сортов дерева какой показатель твердости имеют и как соотносятся между собой. Также необходимо сказать о том, что эти показатели среднестатистические, то есть на них можно ориентироваться, но они могут ранжироваться в зависимости от условий, в которых произрастало дерево и от возраста дерева. Так если дерево росло не в лесу, то есть в поле и постоянно подвергалось ветровым нагрузкам, то наверняка его твердость будет несколько выше, чем у дерева из леса, даже той же породы. С возрастом дерево также приобретает дополнительную твердость, конечно если оно еще не начало гнить.
 Итак, теперь вы будете в курсе среднестатистических показателей твердости различных пород дерева, а также сможете сориентироваться, что на нее влияет.

О плотности некоторых пород дерева вы можете узнать из статьи «Плотность некоторых материалов».

Выбор долот PDC в соответствии с твердостью и абразивностью горных пород Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

БУРЕНИЕ

УДК 622.24

О.Б. Трушкин, к.т.н., докторант кафедры бурения нефтяных и газовых скважин, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (ФГБОУ ВПО «УГНТУ») (Уфа, Республика Башкортостан, Россия), e-mail: [email protected]; А.Н. Попов, д.т.н., профессор кафедры бурения нефтяных и газовых скважин, ФГБОУ ВПО «УГНТУ» (Уфа, Республика Башкортостан, Россия)

Выбор долот PDC в соответствии с твердостью и абразивностью горных пород

Алмазные режуще-скалывающие долота (долота PDC) находят все более широкое применение при бурении скважин на нефть и газ. Долото для разбуривания конкретного интервала горных пород должно соответствовать их твердости и абразивности. Задача выбора долота вероятностная, так как механические свойства горных пород изменяются в весьма широких пределах. Уровень значимости (риск) в расчетах принимается равным 2,5%. Решение задачи выбора конструкции вооружения получено на примере долот, изготавливаемых ООО НПП «Буринтех». В рекомендациях предприятия по применению долот даны диапазоны твердости и абразивности горных пород в категориях. В этих рекомендациях прослеживается зависимость числа лопастей долот как от твердости, так и от абразивности горных пород. Но для долот разных конструкций области их применения перекрываются, что затрудняет однозначный выбор долот при проектировании режима бурения. Авторами предложены две номограммы для выбора долота PDC в соответствии со статистическими характеристиками горных пород интервала бурения. По первой номограмме выбираются долота в соответствии с твердостью, а по второй долото уточняется в соответствии с абразивностью горной породы. В статье приведен численный пример использования номограмм по данным о свойствах горных пород разреза Приобской площади в Западной Сибири. Выбор по номограммам сопоставлен с реально применяемыми конструкциями долот на этой площади. Результаты сопоставления показали, что выбранное по номограммам долото совпадает с наиболее эффективным из применяемых долот.

Ключевые слова: долото PDC, твердость и абразивность горных пород, номограмма, режим бурения, выбор долот.

O.B. Trushkin, Federal State-Funded Educational Institution of Higher Professional Education Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia), doctoral candidate of the Oil and Gas Well Drilling Department, e-mail: [email protected]; A.N. Popov, Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia), Doctor of Science (Engineering), professor of the Oil and Gas Well Drilling Department

Choice of PDC bits in accordance with hardness and abrasion of the formations

Diamond cutting-chipping bits (PDC bits) find all more broad using when boring the bore holes on oil and gas. The bit for drilling concrete interval of the formations must conform to their hardness and abrasion. The problem of the bit choice is probabilistic because mechanical characteristics of the formations change in more broad limits. The level of significance (risk) is assumed equal to 2.5%. Solution of the design choice of cutting structure bits obtained by the example of the bits produced by Burintekh, Ltd. In the recommendations of the enterprise of bits applications are given the ranges of hardness and abrasiveness of rocks in the categories. In these recommendations there is a dependence the numbers of blades drill bits both from the hardness and abrasiveness of rocks. But for a bit different designs their applications overlap, making it difficult bits clear choice when designing drilling mode. The authors of article proposed two nomograms to choice PDC in accordance with the statistical characteristics of rocks drilling interval. By first nomogram, bits are selected in accordance with the hardness, and by the second nomogram bit is specified in accordance with the abrasiveness of rock. The article presents a numerical example of the use of nomograms, according to the properties of rocks on area Priobskaya in West Siberia. The choice on the nomogram was compared with the actually used bit designs on this area. The results of the comparison showed that selected by nomograms bits coincide with the most effective of the used bits.

Keywords: PDC bits, hardness and abrasion of formations, nomogram, drilling mode, choice of bit.

34

№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

DRILLING

Таблица 1. Параметры областей применения долот PDC, изготавливаемых ООО «НПП «Буринтех» Table 1. Parameters of scopes of PDC bits application manufactured by Burintekh Scientific and Production Enterprise LLC

Количество лопастей долот Number of bit blades Твердость горных пород Hardness of rocks Абразивность горных пород Abrasiveness of rocks

H , кат. H , cat. Н , кат. в’ Н , cat. в’ А , кат. А , cat. А , кат. в’ А , cat. в’

3 2,5 4 3,0 5

4 3,0 5 3,5 6

5 2,5 4 3,5 6

6 4,0 6 4,5 8

7 5,0 7 4,5 8

8 5,5 7 5,5 10

9 6,5 8 5,5 10

Долота режуще-скалывающего действия, оснащенные алмазно-твердосплавными резцами, находят все более широкое применение при бурении скважин на нефть и газ. По конструкции долота PDC могут быть корпусными и лопастными. В настоящее время изготавливаются в основном лопастные долота. Например, ООО «НПП «Буринтех» изготавливает долота с числом лопастей от 3 до 9 [1].

Долото для разбуривания конкретного интервала горных пород должно соответствовать их твердости и абразив-ности. Задача выбора долота является вероятностной, так как механические свойства горных пород изменяются в весьма широких пределах. На стадии проектирования режима бурения при отсутствии количественной информации о механических свойствах горных пород используется метод аналогий. По мере накопления количественной информации появляется возможность использования расчетного метода обоснования перспективных вариантов и отсеивания неперспективных вариантов режима бурения, а также конструкций буровых долот [2].

Известен метод выбора типа и класса долота с использованием номограмм,

описанный в [2]. В качестве основного аргумента принята твердость горных пород в категориях. Учет абразивности горных пород заменен требованием использования ресурса опор долотами с вооружением 1-го класса (стальным фрезерованным вооружением шарошек). Бурение долотами 1-го класса целесообразно, если долговечность их вооружения больше или равна долговечности опор шарошек. В противном случае предпочтительно долото с вооружением 2-го класса (в виде запрессованных в тело шарошек твердосплавных зубков).

Долота PDC не имеют опор, а поэтому твердость и абразивность горных пород влияют только на выбор конструкции их вооружения. Рассмотрим решение выбора конструкции вооружения на примере долот, изготавливаемых ООО «НПП «Буринтех». В рекомендациях предприятия по применению долот даны диапазоны твердости и абразивности горных пород в категориях [1]. Для долот разных конструкций эти диапазоны перекрываются, что не позволяет сделать однозначный выбор при решении конкретной задачи.

Рис. 1. Номограмма для выбора долот PDC по твердости Fig. 1. PDC bits selecting (hardness) chart

/

8и9 X»

ъ*1/

/ ■ 1 Г 1 1

» /Г 1

У ‘ <>…..1IV у. 1 1

■ ■ : ff ‘F 1——t— 1 1 1 1 1 1

Абрэзиеностъ, кат.

Рис. 2. Номограмма для выбора долот PDC по абразивности Fig. 2. PDC bits selecting (abrasiveness) chart

Ссылка для цитирования (for references):

Трушкин О.Б., Попов А.Н. Выбор долот PDC в соответствии с твердостью и абразивностью горных пород // Территория «НЕФТЕГАЗ». — 2015. — № 6. — С. 34-38.

Trushkin O.B., Popov A.N. Vybor dolot PDC v sootvetstvii s tverdost’ju i abrazivnost’ju gornyh porod [Choice of PDC bits in accordance with hardness and abrasion of the formations]. Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2015, No. 6. P. 34-38.

ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ № 6 июнь 2015

35

БУРЕНИЕ

Таблица 2. Показатели работы долот PDC на Приобском месторождении Table 2. Performance of PDC bits at Priobskoye field

№ п/п No. БИТ 215,9 ВТ 416 УЕ BIT 215,9 VT 416 UE БИТ 215,9 ВТ 613 BIT 215,9 VT 613 UE

Проходка на долото, м Bit footage, m Механическая скорость, м/ч Mechanical speed, m/h Проходка на долото, м Bit footage, m Механическая скорость, м/ч Mechanical speed, m/h

1 4877 48,0 4152 30,1

2 3946 47,2 4821 35,1

3 4731 46,1 3483 25,8

4 5052 55,1 4211 37,5

5 5112 46,1 4093 24,5

6 4087 38,9 3321 32,7

7 3888 41,2 4983 29,3

8 4913 43,9 2971 28,4

9 3179 49,7 5233 33,6

10 4388 50,1 4513 31,7

11 5821 52,8 4445 37,0

12 4612 44,3 4012 27,0

13 4269 47,9 3791 35,6

Средние Average 4529 47,0 4156 31,4

Твердость и абразивность горных пород рассмотрим как случайные величины, а диапазон области применения долот — как размах варьирования случайной величины. В бурении границы размаха варьирования случайных величин принято оценивать с вероятностью 0,95 [3]. Известно, что распределения твердости и абразивности горных пород, измеренных в категориях, не противоречат нормальному закону [2]. Это позволяет воспользоваться методом статистической обработки малых выборок [4]. Тогда для случайной величины Х среднее арифметическое значение х равно полусумме максимального и минимального значений размаха варьирования, т.е

х = (х + х . )/2, (1)

* тах min’/ * ‘

а верхнее значение с вероятностью 0,95 х = х . (2)

в мах * ‘

Подготовленные таким образом параметры от среднего до верхнего значений твердости Н и абразивности А горных пород, для которых предназначены долота ООО «НПП «Буринтех», приведены в таблице 1. Из нее видно,

что чем больше твердость и абразивность горной породы, тем с большим числом лопастей требуется долото для ее разбуривания.

На рисунках 1 и 2 данные таблицы 1 приведены в виде двух номограмм для выбора долота по твердости (рис. 1) и по абразивности (рис. 2) горной породы. На оси абсцисс шкала показателя свойств горных пород приведена в категориях. Максимальная величина оси ординат принята равной максимальной величине оси абсцисс. В полученном квадрате проводится диагональ — линия средних значений показателя свойств горной породы. Далее на номограмму нанесены правые половины области применимости долота в виде отрезков прямых, т.е. области от х до хв в соответствии с таблицей 1. Рассмотрим построение половины области применимости на примере 3-лопастного долота (рис. 1). На оси абсцисс отложить величину H = 2,5 кат. и из полученной точки В восстановить перпендикуляр до пересечения с диагональю (точка С). Из точки С провести горизонталь до точки D, абсцисса которой равна Нв = 4 кат. Прямая CD — искомая половина области применимости 3-лопастного

долота. Аналогично построены половины областей применимости остальных долот. Области применимости могут совпадать: например, области твердости горных пород для 3- и 5-лопастных долот (рис. 1).

Выбор долота по номограмме рассмотрим для условного интервала горных пород со следующими параметрами их механических свойств: средняя арифметическая твердость горных пород Н. = 4,5 кат.; верхнее значение твердости Нвг = 5,5 ка т.;

средняя арифметическая абразивность горных пород Аг = 4,5 кат.; верхнее значение абразивности Авг = 5,5 кат.

Ключ к номограмме прорисован пунктиром. На оси абсцисс номограммы отложить величину Нг (точка В) и восстановить перпендикуляр ВС до пересечения с диагональю. Из точки С провести горизонтальную прямую CD. Ближайшие к прямой CD долота перспективны для применения. Для уточнения долота из точки Е (с абсциссой Нвг) восстановить перпендикуляр до пересечения с ближайшим вышележащим отрезком, соответствующим области применения долота. Перпендикуляр из точки Е пересекает как нижележащий, так и вышележащий отрезки. Это означает, что оба соответствующих долота (6- и 7-лопастное) перспективны для применения, но предпочтение следует отдать нижележащему долоту (показано стрелкой). Рассмотрим другой случай. Перпендикуляр из точки F нижележащий отрезок не пересекает, а пересекает только вышележащий. В этом случае перспективным будет только 7-лопастное долото. Для принятия окончательного решения следует проверить соответствие выбранного долота абразивности горных пород по номограмме на рисунке 2. Аналогично твердости на оси абсцисс номограммы отложить величину Аг (точка В’) и восстановить перпендикуляр В’С’ до пересечения с диагональю. Из точки С’ провести горизонтальную прямую CD’. Ближайшее к прямой C’D’ 3-лопастное долото перспективно для применения, т.к. перпендикуляр из точки E’ пересекает область применимости этого долота. Но это долото не соответствует

36

№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

КОМПЛЕКСНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

СЕТэнеРгпшпнтнн) ПРОЕКТ • ПОСТАВКА • МОНТАЖ • ПУСКО-НАЛАДКА • СЕРВИС • ГАРАНТИИ

14-1008, Московская область, г.Мытищи, Проектируемый проезд 5274, стр. 7 Тел/факс; +7 [495] 627-72-55. www.sst-em.ru;www.teplomag.ru. email: infoOsst-em.ry

СИСТЕМЫ

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА

.InWarm Wool InWarmFoam

I

InWarm Flex !

Резис_тивнь|й_к_абель _

Скин-система

Саморегулирующийся кабель

MIOGE

Компания «ССТэнергомонтаж» принимает участие в 13-й Московской международной выставке «НЕФТЬ И ГАЗ» / МЮБЕ 2015, которая пройдет с 23 по 26 июня 2015 года, в ЦВК «Экспоцентр».

Приглашаем коллег и партнеров на наш стенд № В133, павильон № 2, зал №1

www.mioge.ru

БУРЕНИЕ

Таблица 3. Сравнение проходок на долото и механических скоростей бурения долотами PDC на Приобском месторождении

Table 3. Comparison of the bit footage and mechanical speed of drilling with PDC bits at Priobskoye field

Долото Проходка на долото Bit footage Механическая скорость Mechanical speed t0.95

Bit H , м H , m t12 va , м/ч vm , m/h t12

4-лопастное 4-blade 4529 1,43 47,0 9,14 2,06

6-лопастное 6-blade 4156 31,4

твердости горной породы, а поэтому следует принять 6-лопастное долото для первого случая или 7-лопастное -для второго.

Соответствие выбора долота по номограммам реальному режиму бурения проверено по данным для Приобской площади в Западной Сибири. Долотами PDC ООО «НПП «Буринтех» диаметром 215,9 мм бурятся верхне- и нижнемеловые отложения, твердость пород которых изменяется от 1-й до 6-й категории, а абразивность — от 2-й до 7-й категории [5]. Принимаем, что средняя арифметическая твердость горных пород Н = 3,5 кат.; верхнее значение твердости Нвг = 6,0 кат.; средняя арифметическая абразивность горных пород Аг = 4,5 кат.; верхнее значение абразивности Авг = 7,0 кат. Наносим эти данные на номограммы штрихпунктирными линиями. Характер-

ные точки выделены заливкой. Из рисунка 1 следует, что твердости горных пород соответствуют 4- и 6-лопастные долота, а абразивности — 6-лопастные. В таблице 2 приведена случайная выборка данных об отработке 4- и 6-ло-пастных долот на Приобском месторождении.

Из таблицы 2 видно, что 4-лопастные имели более высокие показатели работы, чем 6-лопастные. Статистическая значимость различия оценена методом сравнения средних с использованием средства пакета анализа MS Excel «Двухвыборочный t-тест с различными дисперсиями». Результаты сравнения приведены в таблице 3. Из таблицы 3 видно, что проходки на 4- и 6- лопастные долота различаются статистически незначимо, т.к. t12 < t , а механическая скорость бурения

4-лопастными долотами статистически значимо превосходят механическую скорость 6-лопастными долотами. Это подтверждает положение, что при наличии двух альтернативных долот предпочтение следует отдать долоту для горных пород с меньшей твердостью. Более низкая стойкость 4-лопастных долот к абразивному изнашиванию по сравнению с 6-лопастными долотами была скомпенсирована применением долот с опциями «УЕ» [1]. В заключение следует отметить, что для основных литологических разностей выделяемых стратиграфических подразделений выбор долот будет более точным, если твердость и абразивность горных пород в рассматриваемом интервале будут определены, а их статистические характеристики будут рассмотрены как средневзвешенные величины с учетом толщин этих разностей. Например, для Приобского месторождения это будет расчет для аргиллитов, алевролитов и песчаников.

ВЫВОД

Предложены и обоснованы номограммы для выбора долот РОС для интервала бурения по статистическим данным о твердости и абразивности горных пород, выраженных в категориях.

I

Литература:

1. Породоразрушающий инструмент PDC: каталог НПП «Буринтех». — Оренбург: Изд-во НПП «Буринтех», 2010. — 52 с.

2. Попов А.Н., Спивак А.И., Акбулатов Т.О. и др. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учебник для вузов / Под общ. ред. А.И. Спивака и Л.А. Алексеева. — 3-е изд. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. — 508 с.

3. Ганджумян Р.А. Математическая статистика в разведочном бурении: Справочное пособие. — М.: Недра, 1990. — 218 с.

4. Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Абросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов. — Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1975. — 78 с.

5. Абатуров В.Г., Овчинников В.П. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий инструмент: Учебное пособие для вузов. -Тюмень: Изд-во «Экспресс», 2008. — 240 с.

References:

1. Porodorazrushajushhij instrument PDC: katalog NPP «Burinteh» [Rock cutting tool PDC: catalogue of Burintekh Scientific and Production Enterprise]. Orenburg: Publishing house of Burintekh Scientific and Production Enterprise, 2010. 52 pp.

2. Popov A.N., Spivak A.I., Akbulatov T.O. et al. Tehnologija burenija neftjanyh igazovyh skvazhin: Uchebnik dlja vuzov [Oil and gas well drilling technology: Text book for universities]. Under general editorship of A.I. Spivak and L.A. Alekseyev. 3rd ed. Moscow, Nedra-Business Center LLC, 2007. 508 pp.

3. Gandzhumyan R.A. Matematicheskaja statistika v razvedochnom burenii: Spravochnoe posobie [Mathematical statistics in test boring: Reference Book]. Moscow, Nedra Publ., 1990. 218 pp.

4. Ashmarin I.P., Vasilyev N.N., Abrosov V.A. Bystrye metody statisticheskoj obrabotki i planirovanija jeksperimentov [Rapid methods of statistical processing and planning of experiments]. Leningrad, Publishing house of Leningrad University, 1975. 78 pp.

5. Abaturov V.G., Ovchinnikov V.P. Fiziko-mehanicheskie svojstva gornyh porod i porodorazrushajushhij instrument: Uchebnoe posobie dlja vuzov [Physical and mechanical properties of rocks and rock cutting tool: Textbook for universities]. Tyumen, Publishing house «Express», 2008. 240 pp.

38

№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

Плотность древесины и твердость (коэффициент Бринелля) Таблица!

Название породы	Плотность, кг/м3	Твердость (коэффициент Бринелля)	Цвет	Свойства	фото
Акация	650-1050	3,5-5,4	заболонь светло-коричневая, ядро-красно-коричневое с черными прожилками	существует много видов акации, которые используются в производстве паркета, мебели, предметов обихода, музыкальных инструментов (гитар), ружейных прикладов
Береза карельская	630	3,1	светло-желтоватый с более темными волнистыми переливами	карельская береза — совершенно уникальное дерево с рисунком напоминающим мрамор; множество волнистых переливов светло-желтых оттенков с темными полосками, одним словом, это надо видеть; паркет и мебель из карельской березы смотрятся восхитительно, но материал очень редкий и дорогой
Береза черная	670	3,1	нежная цветовая палитра: темные лучи как русла рек врезаются в желтое золото текстуры	паркет из этого вида даевесины будет «бросаться» в глаза, что нужно учитывать при выборе интерьера; массив этого дерева не обладает высокой плотностью и твердостью, следовательно его не стоит использовать в помещениях с очень высокой нагрузкой
Бук	650	3,8	светлый, с красноватым оттенком	за счет однородной структуры древесины буковый пол зрительно выглядит спокойным, теплым, даже мягким, хотя бук – твердое прочное дерево; бук хорошо обрабатывается режущим инструментом, хорошо шлифуется
Вишня	580	3,0 — 3,3	розово-коричневый, иногда розово-серый	ровноволокнистая с относительно равномерной текстурой древесина; очень декоративная, имеет красивый теплый оттенок, но со времени темнеет; вишня существенно мягче дуба, хорошо поддается всем видам обработки
Вяз(Карагач)	560-630	3,8	от серо-коричневого до темно-коричневого с красными прожилками	вяз имеет широкое распространение в Северной Америке и Европе; годичные кольца древесины ярко выражены, благодаря чему вяз считается одной из красивейших европейских пород; из вяза изготавливают мебель, предметы обихода, бумагу
Граб	750	3,5	блестящий, жемчужно-белый (или цвета тающего снега),с тонкими песочными нитями	граб — родственник березы, имеет скрученные волокна (свилеватость), что мешает его обработке; годичные кольца выражены слабо; древесина тяжелая, вязкая
Груша	700-750	средняя	имеет розоватый оттенок	текстура древесины тонкая, поры и рисунок годовых колец выражены слабо; сильная тенденция к короблению, поэтому сушка должна производиться достаточно медленно
Дуб	700	3,7-3,9	от светло-коричневого до желтовато-коричневого с красивой текстурой на срезе	древесина широко используется для изготовления паркета и досчатых полов; прочная, долговечная, устойчивая к внешним воздействиям древесина; высыхает сравнительно медленно, при ускоренной сушке склонна к трещинообразованию; со временем дуб немного темнеет, что придает оттенок благородной старины длительное время находящемуся в эксплуатации
Каштан	600-720	3,1	заболонь — светлая, ядро — темно-коричневое	каштан распространен по всей Европе; текстура древесины напоминает дуб, с четкими тонкими годичными кольцами; однако по физико-механическим свойствам каштан значительно уступает дубу
Клен	670	4,3	белый, иногда со слегка желтоватым оттенком; со временем желтеет	клен — изысканный материал для внутренней отделки помещений, создающий подчеркивающе контрастный светлый фон для темной мебели; клен склонен к трещинообразованию, поэтому он требует тщательного соблюдению режима сушки
Ольха	420 — 640	невысокая	золотисто-розовый	древесина мало деформируется при сушке, благодаря чему паркет из нее стабилен к перепадам влажности; ольха не слишком тверда, имеет тонкую структуру
Орех	600-650	5	коричнево-серый, с более темными вкраплениями	порода очень декоративна, давно широко применяется для отделки интерьеров и изготовления мебели; орех сравнительно тверд, но достаточно легко обрабатывается; орех устойчив к деформации, трещинообразованию при сушке
Ясень	700	4,0-4,1	светлый, слегка желтоватый, с хорошо выраженным характерным рисунком текстуры на срезе	ясень по твердости превосходит дуб, но при этом очень эластичен, поэтому часто используется для спортивных объектов; ясень хорошо поддается механической обработке; древесина склонна к трещинообразованию, поэтому сушка должна поводиться достаточно медленно и тщательно

Твердость минералов, таблица твердости

Пригодность камня для наружной или внутренней облицовки устанавливается в результате изучения его поведения в существующих постройках, а также лабораторными испытаниями и исследованиями, а также по шкале твердости минералов. Последние в короткие сроки воспроизводят те воздействия, которые испытывает камень в условиях своей службы в облицовке: попеременное замораживание и оттаивание, истирание, удары и др.

Существующие методы испытания: петрографические, химические, физико-механические и специальные.

Для большинства разновидностей облицовочного камня ГОСТы до сих пор не установлены: о степени их пригодности судят по лабораторным данным, основываясь на временно действующих технических условиях.

Окончательное суждение о качестве камня принимается на основании сопоставления результатов всех частных испытаний по четырем названным выше методам.

Петрографическое исследование.

Предварительное изучение камня невооруженным глазом (макроскопическое) и простейшими инструментами позволяет приближенно установить основной минералогический состав, твердость, текстуру и степень выветрриваемости.

Минералогический состав определяется по внешним признакам главных породообразующих минералов: цвету, блеску, твердости, форме кристаллов.

Твердость отдельных минералов или всей породы устанавливается царапанием по испытуемому камню кусочками минералов, входящих и шкалу, твердости и принятых за эталоны.

Таблица 23
Шкала твердости минералов

Минерал, принятый за эталон твердости	Показатель твердости (№ в шкале Мооса)	Минерал, принятый за эталон твердости	Показатель твердости (№ в шкале Мооса)
Тальк	1	Ортоклаз	6
Каменная соль (гиис)	2	Кварц	7
Кальцит (мрамор)	3	Топаз	8
Флюорит	4	Корунд	9
Апатит	5	Алмаз	10

Более точно твердость определяется склерометрически (царапанием алмазным острием) на соответствующих приборах.

— фото облицовочного камня

Текстура (строение) горных пород.

определяется макроскопически по образцам или в обнажениях на карьере; она имеет большое, часто решающее значение. При изучении устанавливается наличие слоистости, трещиноватости, а также присутствие посторонних включений и вредных примесей.

Выветриваемость камня.

определяется по блеску граней кристаллов в свежем изломе. При начальных стадиях выветривания грани тускнеют и теряют прозрачность; в дальнейшем они становятся матовыми и шероховатыми.

Для изверженных пород одним из признаков выветриваемости является глинистый запах при смачивании.

При микроскопическом изучении (в тонких шлифах под минералогическим микроскопом) точно определяются качественный и количественный состав горной породы и ее микроструктура.

Дополнительно исследуются крупность зерна, трещиноватость, степень выветриваемости или раздробленности отдельных минералов, взаимная их связь, характер соединения зерен между собой, присутствие и вид цементирующего вещества, наличие микропор, микротрещин и вредных включений.

Обязательным условием погодоустойчивости является свежесть породы и отсутствие в ней микротрещин. При прочих равных условиях мелкозернистые породы более погодоустойчивы, чем крупнозернистые.

Большое значение имеют количество пор и характер их распределения, структура породы, т. е. вид сцепления зерен между собой, а для пород сцементированных (песчаники, конгломераты) — также состав и распределение цементирующего вещества.

Проверка устойчивости к царапинам

Набор для определения твердости по Моосу: Лабораторный набор по шкале твердости по Моосу, содержащий: (1) тальк; 2 – гипс; 3 – кальцит; 4 – флюорит; 5 – апатит; 6 – ортоклаз; 7 – кварц; 8 – топаз; 9 – корунд. Алмаз не входит в большинство комплектов, чтобы снизить стоимость. Кроме того, образец алмаза был бы настолько мал, что его нужно было бы закрепить в рукоятке, чтобы он был полезен. Купите набор минеральной твердости.

Что такое шкала твердости Мооса?

Одним из наиболее важных тестов для идентификации образцов минералов является тест на твердость по шкале Мооса .В этом тесте сравнивается устойчивость минерала к царапанию десятью эталонными минералами, известными как шкала твердости Мооса (см. таблицу слева). Этот тест полезен, потому что большинство образцов данного минерала имеют очень близкие значения твердости. Это делает твердость надежным диагностическим признаком для большинства минералов.

Фридрих Мохс, немецкий минералог, разработал шкалу в 1812 году. Он выбрал десять минералов с совершенно разной твердостью, которые варьировались от очень мягкого минерала (тальк) до очень твердого минерала (алмаз).За исключением алмаза, все минералы относительно распространены, их легко или недорого достать.

Сравнение твердости

«Твердость» — это сопротивление материала царапанию. Испытание проводят, помещая острие одного образца на немаркированную поверхность другого образца и пытаясь нанести на него царапину. Вот четыре ситуации, которые вы можете наблюдать при сравнении твердости двух образцов:

  1.Если образец A может поцарапать образец B, значит, образец A тверже образца B.

  2. Если образец A не царапает образец B, значит, образец B тверже образца A.

  3. Если два образца имеют одинаковую твердость, они будут относительно неэффективны при царапании друг друга. Могут появиться небольшие царапины, или может быть трудно определить, образовалась ли царапина.

  4. Если образец A может быть поцарапан образцом B, но не может быть поцарапан образцом C, то твердость образца A находится между твердостью образца B и образца C.

Испытание на твердость по шкале Мооса: При проведении испытания поместите неизвестный образец на поверхность стола и крепко удерживайте его одной рукой. Затем поместите точку эталонного образца на плоскую немаркированную поверхность неизвестного образца. Плотно прижмите эталонный образец к неизвестному предмету и намеренно протащите его по плоской поверхности, сильно нажимая. Во избежание травм перетащите известный образец от тела параллельно пальцам, которые держат неизвестный образец.

Процедура определения твердости по шкале Мооса

• Для начала найдите гладкую, не поцарапанную поверхность для проверки.


• Одной рукой плотно прижмите образец неизвестной твердости к поверхности стола, чтобы испытуемая поверхность была открыта и доступна. Столешница поддерживает образец и помогает удерживать его неподвижно во время испытания. (Если вы проводите этот тест за хорошим столом, вы можете взять кусок толстого картона, толстую резиновую прокладку или лист какого-либо другого материала, чтобы защитить поверхность от царапин.)


• Возьмите в другую руку один из стандартных образцов твердости и поместите острие этого образца на выбранную плоскую поверхность неизвестного образца.


• Плотно прижмите острие стандартного образца к неизвестному образцу и с сильным нажимом проведите острием стандартного образца по поверхности неизвестного образца.


• Осмотрите поверхность неизвестного образца. Пальцем смахните образовавшиеся минеральные фрагменты или порошок.Тест дал царапину? Будьте осторожны, чтобы не перепутать минеральный порошок или остатки с царапиной. Царапина будет отчетливой канавкой, прорезанной на минеральной поверхности, а не следом на поверхности, который стирается. Используйте ручную линзу, чтобы хорошо рассмотреть то, что произошло.


• Проведите тест еще раз, чтобы подтвердить свои результаты.

Твердость по Моосу обычных минералов

Наконечники для определения твердости по шкале Мооса

• Список минералов в порядке твердости может быть удобным справочником.Если вы определите, что образец имеет твердость 4 по шкале Мооса, вы можете быстро получить список потенциальных минералов.


• Практика и опыт улучшат ваши способности при выполнении этого теста. Вы станете быстрее и увереннее.


• Если твердость неизвестного образца составляет около 5 или меньше, вы сможете нанести царапину без особых усилий. Однако, если неизвестный образец имеет твердость около 6 или выше, то для создания царапины потребуется некоторое усилие.Для этих образцов крепко прижмите неизвестный образец к столу, поместите на него стандартный образец, сильно надавите с решимостью, затем, удерживая давление, медленно перетащите стандартный образец по поверхности неизвестного.

• Не обманывайтесь тем, что мягкий стандартный образец оставляет след на твердом неизвестном экземпляре. Эта отметка похожа на то, что рисует мел на доске. Он сотрется, не оставив царапины. Проведите пальцем по тестируемой поверхности.Если была произведена царапина, будет видимая канавка. Если следы стираются, значит, царапины не было. Проверьте наличие царапин с помощью ручной линзы.


• Некоторые твердые материалы также очень хрупкие. Если один из ваших образцов ломается или крошится, а не царапается, вы должны быть очень осторожны при проведении теста. Тестирование крошечных или гранулированных образцов может быть затруднено.


• Некоторые образцы содержат примеси. Если результаты вашего теста явно не окончательны или если информация из вашего теста не соответствует другим свойствам, не стесняйтесь провести тест еще раз.Не исключено, что в одном из ваших образцов был внедрен небольшой кусочек кварца (или другой примеси).


• Не будь слабаком! Это очень распространенная проблема. Некоторые люди небрежно трутся одним образцом о другой, а затем ищут след. Тест так не делают! Это делается одним, медленным, решительным движением, с сильным нажимом, с целью вырезать царапину.


• Будьте осторожны! Когда мы тестируем, мы осторожно держим тестируемый камень, чтобы, если кирка соскользнет, ​​она не проделала дыру в нашем пальце.


• Когда мы проводим тест на твердость, мы кладем на стол толстый лист плотного картона или резиновую прокладку, чтобы защитить его поверхность от царапин.


• Этот тест следует проводить на лабораторном столе или рабочем столе с прочной поверхностью или защитным покрытием. Не проводите этот тип тестирования на хорошей мебели.


• Проверьте крошечные частицы или зерна, поместив их между двумя кусочками индексного минерала и соскребая их вместе. Если зерна тверже индексного минерала, появятся царапины.Если зерна мягче, они будут размазываться.

Твердость обычных предметов

Некоторые люди используют несколько обычных объектов для определения твердости по шкале Мооса в полевых условиях. Гвоздь, медная монета, гвоздь, кусок стекла, лезвие ножа, стальной напильник, пластинка с штрихами и кусок кварца — обычные объекты, предлагаемые в некоторых учебниках по геологии.

6 3 3 6 7 Твердость по Моосу обычных предметов Ноготь 2 к 2.5 Медный лист 3 4 Нож Blade 5 до 6.5 стальной файл 5 до 6.5 4 Тарелка полосы 6,5 до 7

Идея заключается в том, что человек может быстро потянуть эти предметы из ремень и выполнять тест в твердости менее чем за минуту.Однако, если вы собираетесь использовать обычные предметы для определения твердости, настоятельно рекомендуется подтвердить твердость всех предметов в вашем наборе.

Мы проверили значения твердости элементов «обычного полевого комплекта», предложенных в трех вводных учебниках по геологии, и обнаружили, что некоторые из них сильно различаются.

Подводя итог,

В приведенной выше таблице перечислены диапазоны значений твердости, которые мы нашли в обычных элементах, предлагаемых для проверки твердости в полевых условиях, без проведения исчерпывающего поиска.

Резцы для твердости по шкале Мооса: Резцы для определения твердости просты в использовании. У них есть латунный щуп и «отмычка» из сплава, которая используется для определения твердости. Поместите острие кирки на неизвестный образец и проведите им по поверхности. Он либо оставляет царапину, либо скользит по поверхности, либо оставляет металлический след. Они поставляются с твердостью 2 (пластиковый наконечник), 3 (медный наконечник) и от 4 до 9 (тщательно отобранные сплавы). Они отлично подходят для тестирования небольших образцов или для тестирования мелких зерен, внедренных в горную породу.Эти выборки твердости доступны в магазине Geology.com.

Выбор твердости

Альтернативой использованию эталонных минералов для испытаний является набор «кирок для определения твердости». Эти отмычки имеют острые металлические наконечники, которые можно использовать для очень точного тестирования. Отмычки обеспечивают гораздо больший контроль, а их острые концы можно использовать для проверки мелких минеральных зерен в породе.

Острые резцы просты в использовании и либо оставляют царапины, если они тверже тестируемого образца, либо оставляют крошечную полоску металла, если они мягче.Изучите испытательный участок с ручной линзой, чтобы увидеть результаты вашего теста.

Мы использовали резцы для определения твердости и считаем, что они отлично справляются со своей задачей. Они проще в использовании и более точны, чем испытания с образцами. Их можно переточить, когда они затупятся. Единственный Недостатком является их цена (около 80 долларов за комплект).

Тверже алмаза, мягче талька?

Алмаз не самое твердое известное вещество, но более твердые материалы встречаются гораздо реже.Исследователи сообщили, что вюрцит, нитрид бора и лонсдейлит могут быть тверже алмаза. [1]

Вряд ли вы найдете минерал мягче талька. Однако некоторые металлы мягче. К ним относятся: цезий, рубидий, литий, натрий и калий. Вероятно, вам никогда не понадобится проверять их твердость. [2]

Сравнение твердости по шкале Мооса — Виккерса: На этой диаграмме сравнивается твердость индексных минералов по шкале твердости Мооса (целочисленная шкала) с их твердостью по Виккерсу (непрерывная шкала).Твердость по Моосу — это сопротивление царапанию, а твердость по Виккерсу — это сопротивление вдавливанию под давлением. График показывает большую разницу между твердостью по Виккерсу корунда и алмаза, которые отличаются всего на одну единицу по шкале твердости Мооса.

Шкала твердости Мооса по сравнению с другими

Когда Фридрих Моос разработал свою шкалу твердости в 1812 году, было доступно очень мало информации о твердости минералов. Он просто выбрал десять минералов различной твердости и произвольно расположил их по целочисленной шкале от 1 до 10.Это была относительная шкала, по которой минерал неизвестной твердости можно было сравнить с группой из десяти индексных минералов, чтобы увидеть, какое место он занимает на шкале.

4 Vickers (кг / мм 2 ) 9027 4 Talc Масштабы минеральной твердости 1 27 Гипс 2 61 кальцит 3 157 флюорит 4 315 Апатит 5 535 Ортоклаз 6 817 Кварц 7 тысяча сто шестьдесят одна Топаз 8 одна тысяча пятьсот шестьдесят семь корунд 9 2035 Алмазный 10 10000

Шкала Мооса выдержала испытание временем и широко используется во всем мире. миру более 200 лет — в основном потому, что это легко сделать, недорого и люди быстро это понимают.Были разработаны и другие тесты на твердость, но ни один из них не получил широкого распространения.

«Твердость по шкале Мооса» представляет собой относительное целочисленное сравнение «сопротивления царапанью». В большинстве других шкал твердости используется «сопротивление вдавливанию под иглой, к которой прикладывается определенное давление в течение определенного периода времени». Хотя эти тесты отличаются от твердости по шкале Мооса по своей процедуре, все они представляют собой тесты на устойчивость к смещению атомов со своих позиций под давлением на поверхность образца минерала.

Одной из таких шкал является шкала твердости по Виккерсу. В тесте Виккерса размер углубления оценивается микроскопически и используется для расчета значения твердости. Значения твердости по Виккерсу образуют непрерывную шкалу, которая дает больше информации о твердости минералов по сравнению с целочисленными значениями шкалы Мооса. Таблица, сравнивающая минералы по шкале Мооса с их твердостью по Виккерсу, показана здесь вместе с графиком данных. На графике видно, что с точки зрения твердости по Виккерсу разрывы между целыми значениями шкалы Мооса неодинаковы по ширине.Кроме того, промежутки между минералами с более высокой твердостью по Моосу намного шире, чем между более мягкими минералами. С точки зрения твердости по Виккерсу алмаз значительно тверже корунда.

Лучший способ узнать о минералах — изучить коллекцию небольших образцов, которые можно брать в руки, исследовать и наблюдать за их свойствами. Недорогие коллекции минералов доступны в магазине Geology.com.

Изменения твердости одного минерала

Хотя в справочниках и на веб-сайтах часто указывается одна твердость для каждого минерала, многие минералы имеют переменную твердость.Они имеют большую или меньшую твердость в зависимости от направления, в котором их царапают.

Известным примером минерала с переменной твердостью является кианит. Кианит часто встречается в виде лезвийных кристаллов. Эти кристаллы имеют твердость около 5, если они испытываются параллельно длинной оси кристалла, и твердость около 7, если они испытываются параллельно короткой оси кристалла. Почему? Эти разные направления сталкиваются с разными связующими средами в кристалле кианита.Связи, препятствующие царапанью параллельно длинной оси пластинчатого кристалла, слабее тех, которые встречаются при царапании по ширине кристалла. Промежуточные твердости встречаются и в других направлениях.

Другим примером является алмаз. Люди, занимающиеся огранкой алмазов, знали о его переменной твердости на протяжении сотен лет. Они знают, что параллельный октаэдрическим граням кристалл алмаза практически невозможно распилить и очень трудно отполировать.Алмаз можно расколоть в этом направлении путем скалывания, и лучший способ его резки в этом направлении — с помощью лазера. Самое мягкое и лучшее направление для распиловки или полировки кристалла алмаза — параллельно его кубическим граням. Эта информация является важным знанием для мастеров, которые планируют дизайн ограненного бриллианта. Понимание этого и работа с ним экономит время, экономит деньги и создает лучший продукт с меньшими потерями.

Выветривание также может влиять на твердость образца минерала.Выветривание изменяет состав минерала, при этом продукт выветривания обычно мягче, чем исходный материал. При тестировании твердости, полосы или других свойств минерала лучше всего проводить тест на только что разрушенной поверхности с ожидаемым блеском, которая не подвергалась воздействию погодных условий.

Об испытаниях на твердость

Тест на твердость, разработанный Фридрихом Моосом, был первым известным тестом для оценки устойчивости материала к царапанию. Это очень простой, но неточный сравнительный тест.Возможно, его простота позволила ему стать наиболее широко используемым тестом на твердость.

С тех пор как в 1812 году была разработана шкала Мооса, было изобретено множество различных тестов на твердость. К ним относятся тесты Бринелля, Кнупа, Роквелла, Шора и Виккерса. В каждом из этих тестов используется крошечный «индентор», который прикладывается к тестируемому материалу с тщательно измеренной силой. Затем размер или глубина вмятины и величина силы используются для расчета значения твердости.

Поскольку в каждом из этих тестов используется разное оборудование и разные расчеты, их нельзя напрямую сравнивать друг с другом. Поэтому, если был проведен тест на твердость по Кнупу, число обычно указывается как «твердость по Кнупу». По этой причине результаты испытаний на твердость по шкале Мооса также следует указывать как «твердость по шкале Мооса».

Почему так много разных тестов на твердость? Тип используемого теста определяется размером, формой и другими характеристиками испытуемых образцов.Хотя эти тесты сильно отличаются от теста Мооса, между ними существует некоторая корреляция. [2]

Твердость, ударная вязкость и прочность

При тестировании на твердость помните, что вы тестируете «стойкость к царапанию». Во время испытания некоторые материалы могут выйти из строя по другим причинам. Они могут сломаться, деформироваться или рассыпаться вместо того, чтобы царапаться. Твердые материалы часто ломаются при нагрузке. Это отсутствие твердости. Другие материалы могут деформироваться или рассыпаться под воздействием нагрузки.Этим материалам не хватает прочности. Всегда имейте в виду, что вы тестируете на устойчивость к царапинам. Не дайте себя обмануть другими типами отказов тестируемого образца.

Использование для испытаний на твердость

Тест на твердость по шкале Мооса используется почти исключительно для определения относительной твердости образцов минералов. Это делается как часть процедуры идентификации минералов в полевых условиях, в классе или в лаборатории, когда исследуются легко идентифицируемые образцы или когда недоступны более сложные тесты.

В промышленности проводятся другие испытания на твердость, чтобы определить пригодность материала для конкретного промышленного процесса или конкретного конечного применения. Испытания на твердость также проводятся в производственных процессах, чтобы подтвердить, что процедуры закалки, такие как отжиг, отпуск, деформационное упрочнение или поверхностное упрочнение, были выполнены в соответствии со спецификацией.

Источники информации

[1] Ученые обнаружили материал тверже алмаза — Лиза Зига, статья на веб-сайте Phys.org, февраль 2009 г. [2] Шкала твердости минералов Мооса: статья в Википедии, последний доступ — июль 2016 г. [3] Твердость материала: статья на веб-сайте Центра перспективной инженерии жизненного цикла, Мэрилендский университет, последний доступ — июль 2016 г.

Некоторые замечания по правописанию

Шкала твердости Мооса

названа в честь ее изобретателя Фридриха Мооса. Это означает, что апостроф не нужен при вводе названия теста. «Мох» и «Мох» неверны.

Google действительно хорошо разбирается в этих именах. Вы даже можете ввести «Шкала твердости Мо» в качестве запроса, и Google знает, что нужно возвращать результаты для «Шкалы твердости Мооса». 🙂

Найдите другие темы на Geology.com:

Горные породы: Галереи фотографий магматических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.	Минералы: Информация о рудных полезных ископаемых, самоцветных и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях в прошлом и настоящем.	Драгоценные камни: Красочные изображения и статьи о бриллиантах и ​​цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, разломах, соляных куполах, воде и многом другом!	Геология Магазин: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки, лотки для золота.
	Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его многочисленных применениях и открытиях алмазов.

Шкала твердости Мооса

      Шкала твердости Мооса была разработана в 1822 году Фредериком Моосом. Этот Шкала представляет собой диаграмму относительной твердости различных минералов (от 1 до мягкости). 10 — самый сложный).Поскольку твердость зависит от кристаллографического направления (в конечном итоге от прочности связей между атомами в кристалле) могут быть изменения твердости в зависимости от направления, в котором измеряется это свойство. Один из самых ярким примером этого является кианит, имеющий твердость 5,5 параллели 1 направлении ( c -оси), в то время как твердость 7,0 параллельна 100 направление (ось и ). Тальк (1), самый мягкий минерал по шкале Мооса, имеет твердость выше, чем у гипса (2) в направлении, перпендикулярном расщепление.Алмазы (10) также демонстрируют разную твердость (октаэдрические грани сложнее, чем грани куба). Дополнительную информацию см. в статьях журнала American. Минеролог по микротвердости, Кнуп тестер и бриллианты.

Твердость по Моосу – это мера относительной твердости и сопротивления царапание между минералами. Другие шкалы твердости полагаются на способность создавать углубление в испытуемом минерале (такое как Роквелл, Виккерс и Твердость по Бринеллю — используется в основном для определения твердости металлов. и сплавы металлов).Твердость к царапинам связана с разрушением химические связи в материале, образование микротрещин на поверхности или вытеснение атомов (в металлах) минерала. Как правило, минералы с ковалентной связи являются самыми прочными, в то время как минералы с ионными, металлическими или ван-дер-ваальсовыми связями сцепление намного мягче.

   При проведении испытаний полезных ископаемых необходимо определить, какой минерал был поцарапан. Порошок можно растереть или сдуть и царапины на поверхности обычно можно почувствовать, проведя ногтем по поверхности. поверхность.Можно также получить относительное представление о разнице в твердости между два минерала. Например, кварц может сильно поцарапать кальцит. с большей легкостью, чем вы можете поцарапать кальцит флюоритом. Нужно также использовать достаточно силы, чтобы создать царапину (если вы не приложите достаточно силы, даже алмаз не сможет поцарапать кварц — это та область, где нужна практика важный). Вы также должны быть осторожны, чтобы проверить материал, который, как вы думаете, вы являются тестированием, а не каким-то небольшим включением в выборку.Здесь используется Маленькая ручная линза может быть очень полезна для определения однородности исследуемой области.

 

Билл Кордуа — Определение твердости минералов и горных пород по шкале Мооса

Часть I. Шкала твердости Мооса

Определение твердости минералов является одним из самых простых и полезных тестов. То, что коллекционеры минералов называют твердостью, более точно описывается как сопротивление истиранию. Мы проверяем, насколько легко одно вещество поцарапает другое. Например, медь относительно легко поцарапать, но вы бы поставили на то, что алмаз или медь лучше выдерживают удары молотком? Не пытайтесь! Алмазы разобьются, но не медь.Удары молотком измеряют легкость разрушения чего-либо или его прочность. Существуют и другие шкалы твердости, основанные не на легкости вдавливания, сопротивлении скручиванию и так далее. Для простоты и стандартного использования в этой статье твердость будет относиться к сопротивлению истиранию по шкале Мооса.

Классическая шкала твердости была опубликована в 1822 году Фредериком Моосом, австрийским минералогом, который получил основную концепцию из испытаний, регулярно проводимых шахтерами.Шкала выбирает 10 минералов в качестве эталонов, располагая их в порядке возрастания твердости. Это, как многие из вас, наверное, знают:
1 = Тальк
2 = Гипс
3 = Кальцит
4 = Флюорит
5 = Апатит (фторапатит)
6 = Ортоклаз
7 = Кварц
8 = Топаз
90 = Корунд 90 10 = Алмаз

Эти минералы были выбраны из-за их распространенности, а также различной твердости. Масштаб неравномерный. Например. алмаз с показателем 10 намного тверже корунда с показателем 9, а флюорит с показателем 4 лишь немного выше кальцита с показателем 3.

Более ограниченную, но практичную шкалу можно легко и дешево получить, наблюдая, как ваш ноготь имеет твердость около 2,5, медь имеет твердость около 3,5, стекло и стальной гвоздь имеют почти одинаковую твердость 5,5, а пластина с полосами имеет твердость 6,5. Таким образом, если я ношу с собой гвоздь и полосовую пластину и могу раздобыть медный пенни (до 1983 г.), у меня в кармане есть удобная лаборатория для тестирования минералов.

Можно купить более дорогие наборы. Набор с небольшими образцами всех минералов Мооса позволяет немного повысить точность тестирования.Образцы теряют свою полезность, чем больше они царапаются в различных тестах. В качестве альтернативы можно создать собственный набор Мооса, собрав или купив небольшие фрагменты необходимых минералов. Другие продавцы предлагают наборы карандашей для определения твердости с наконечниками из двух натуральных или искусственных веществ определенной твердости. Они удобны тем, что очень точны и позволяют легко проверить небольшую поверхность.

Часть II. Методика определения твердости по Моосу.

Проведение испытаний на твердость требует определенной техники.Вам нужно найти хорошую поверхность или край неизвестного, чтобы протестировать его. Убедитесь, что вы проверяете правильное зерно, а не кусочек кварца рядом с ним. В некоторых случаях легче поцарапать неизвестное по стандарту. (точка зерна неизвестного минерала поперек скола кальцита). В других случаях легче проверить эталон по неизвестному зерну (острие гвоздя по поверхности спайности неизвестного зерна). В идеальном случае вы должны попробовать сделать и то, и другое, чтобы перепроверить свои выводы.Вам нужно нажимать достаточно сильно, чтобы получить хороший эффект, но не настолько сильно, чтобы сломать любой образец. Практика поможет вам достичь нужного уровня нагрузки.

В результате вашего теста вы будете искать царапину. Сотрите порошок, чтобы увидеть, не осталась ли отчетливая царапина. Кальцит оставит след порошка на кварце. Сотрите порошок, и вы увидите, что кварц не пострадал. Ручная линза поможет вам увидеть царапину. Таким образом, вы можете заключить твердость своего неизвестного между двумя стандартами (тверже ногтя, мягче монеты).Полезна и легкость, с которой одно вещество царапает другое. Кварц легко царапает кальцит, говоря о большой разнице в твердости. Кварц царапает полевой шпат гораздо труднее. При испытании эталона с неизвестным веществом равной твердости оба вещества оставят неглубокие царапины друг на друге.

Твердость минералов также зависит от степени выветривания. Выветривание может преобразовать полевые шпаты (H=6) в глинистые минералы (H=2-3) Даже корунд (H=9) может измениться и иметь кайму из более мягких минералов, таких как маргарит (H=3.5-4.5) вокруг него. Вот почему важно проверять как можно более свежую или не подвергавшуюся атмосферным воздействиям поверхность при проведении испытаний на твердость.

Твердость конкретного минерала может меняться в зависимости от направления внутри одного и того же зерна. Кианит является хорошим примером. Кианит обычно встречается в виде длинных пластинчатых кристаллов. Твердость по короткому пути поперек лезвия составляет 7, а по длинному пути по тому же зерну будет 4,0. Москвич — еще один хороший тому пример. Его твердость равна 2.5, если взять по плоской поверхности листа для раскола, и 4, если взять поперек волокна книги.

Причина, по которой твердость изменяется таким образом, заключается в том, что это явление зависит от прочности связей, скрепляющих минерал. Прочность связи может существенно различаться по разным направлениям в минерале, придавая различную твердость. В большинстве минералов эта разница в направлении незначительна и не влияет на тест. В случае с кианитом эта разница в твердости сама по себе является подтверждающим испытанием.

Твердость некоторых минералов может варьироваться от образца к образцу в зависимости от точного химического состава минерала. Твердость роговой обманки может варьироваться от 5 до 6, что означает, что некоторые роговые обманки мягче стекла, некоторые тверже. Это отражает тот факт, что роговая обманка может содержать в своей структуре различное количество натрия, кальция, железа и магния, что влияет на детали ее химической связи и, следовательно, на ее твердость.

Часть III. Твердость горных пород по сравнению с минералами.

Проверка твердости горных пород менее эффективна, чем проверка твердости минералов.Горная порода в основном представляет собой смесь различных минералов, хотя она может содержать неминеральные материалы, такие как натуральное стекло и окаменелости. (Окаменелости не являются минералами, потому что они органические, а стекло не является минералом, потому что у него нет внутренней кристаллической структуры). Возьмем, к примеру, гранитный пегматит. Это могут быть зерна топаза (H=8), кварца (H=7), полевых шпатов (H=6) и слюды мусковита (H=2,5). Таким образом, вы можете получить диапазон твердости в зависимости от того, какое зерно вы тестировали. В крупнозернистой породе идентификация отдельных минералов позволяет идентифицировать породу.Если порода мелкозернистая, интерпретировать результаты сложнее.

Твердость мелкозернистых пород, как правило, отражает среднюю твердость содержащихся в них минералов. Сланцы состоят в основном из глины и имеют тенденцию быть мягкими. Известняки и доломиты также мягкие, с твердостью около 3-4. Только следите за тем, чтобы к карбонатам не попал кварцевый песок! Кварцит и кремень, состоящие в основном из кварца, очень тверды. Твердость песчаника может быть трудно проверить. Если песчинки плохо сцементированы или сцементированы кальцитом, песчаник будет казаться мягче.Отдельные зерна кварцевого песка по-прежнему будут иметь твердость 7, но камень может рассыпаться или рассыпаться в ваших руках, делая его мягким. Если вы думаете, что он действительно мягкий, попробуйте перетащить дезагрегированные песчинки по куску стекла, и вы легко увидите эффект. Большинство магматических и метаморфических пород содержат много полевых шпатов, кварца, пироксенов и амфиболов. Таким образом, их твердость будет между 6 и 7. Это означает, что твердость не является хорошим способом отличить одну из этих пород от другой.Вулканическое стекло обычно имеет твердость 5,5-6,0. в зависимости от конкретного химического состава.

Шкала твердости Мооса выдержала проверку веками как полезный инструмент для идентификации минералов. Его простота и эффективность, вероятно, обеспечат его актуальность в будущем.

Улучшите результаты акробатики с твердостью по шкале Мооса

Твердость необработанных материалов является важной частью наших рецептов акробатики.

Кирки для определения твердости позволяют проверить твердость камней, которые вы кувыркаетесь.Это поможет вам узнать, какие камни подходят для акробатики. Эти медиаторы доступны в пластиковом полевом футляре (показан) или в деревянном ящике. Дополнительная информация о выборах твердости.

Что такое «твердость»?

Твердость — это сопротивление объекта царапанью. Если объект A может поцарапать объект B, то объект A тверже, чем объект B. Чем больше разница в твердости между объектом A и объектом B, тем сильнее объект A может поцарапать объект B, используя ту же силу.

Наиболее часто используемая каменная крошка изготовлена ​​из карбида кремния, одного из самых твердых искусственных материалов. Когда ваши камни падают в бочку, частицы песка карбида кремния попадают между камнями и царапают их поверхность. Это постоянное царапание скругляет острые края камней и сглаживает их поверхности.

Почему важна твердость?

При акробатике камней важно учитывать твердость вашего камня. Стандартные инструкции по акробатике: одна неделя для крупного камня, одна неделя для среднего, одна неделя для тонкого и одна неделя для полированного камня были разработаны для галтовки агата, яшмы, окаменелого дерева и кварца — наиболее часто падающих материалов.Все эти материалы довольно твердые, имеют одинаковую твердость и могут легко выдержать неделю в крупнозернистой крошке.

Тем не менее, если вы перемалываете более мягкие материалы, такие как обсидиан, содалит или стекло, одна неделя в крупнозернистой крошке слишком долгая — она измельчит их до мельчайших частиц. Если вы знаете это заранее, вы можете переворачивать мягкие материалы за меньшее время. Это увеличит размер ваших камней, сэкономит электроэнергию, уменьшит износ вашего оборудования и улучшит производительность акробатики.

Более твердые породы, такие как берилл и топаз, медленнее изнашиваются грубым песком. Эти камни должны быть обработаны грубым песком дольше, чтобы получить гладкую поверхность и красивую округлую форму.

9

7

4 кварцит

7

7

7

4 гранит

6 до 7

9054 7

7

4 Labradorite

4 Moonstone

4 PLAGIOCLASE

7

4 Diopside

4 Rhodonite0 содалит

7

7

7

4 Howlite

4 3,5 к 6

7

4

4 Dolomite

7

4 Malachite

7

4 Serpinent

4

7

BARITE

Обычно падающие материалы и их твердость по Моосу
Corundum	9
Topaz	8
Beryl	7.5-8
Tourmaline	7-7.5
Кварц	7
Агат	7
Джаспер	7
Окаменелое дерево	7
Черт / Flint	7
7
Aventurine	7
Tiger’s-Eye	7
Мукаит	7
Гранат	6.от 5 до 7,5
Жадеит	от 6,5 до 7
Оливин	от 6,5 до 7
Унакит	6-7
6 до 7
Amazonite	6-7
6-7
от 6 до 6,5
Ортоклаз	от 6 до 6.5
6 до 6.5
6 до 6.5
5.5 до 6.5
Rhodonite	5.5 до 6.5
Dalmatian Stone	от 5,5 до 6,5
опал	от 5,5 до 6,5
гематит	от 5 до 6,5
от 5,5 до 6
Обсидиан	от 5 до 6
Голдстоун	от 5 до 6
Нефрит	от 6 до 6.5
бирюзовый	5 до 6
LAPIS Lazuli	5 до 6
Apatite	5
Magnesite	3.5 до 5
4
4
4
35-4 до 4
Rhodochrosite	3 .5 до 4
3-5
3
Calcite	3
2,5 до 3,5

Как оценить твердость

В 1812 году Фридрих Моос, немецкий минералог, разработал простой тест для определения относительной твердости горных пород и минералов. Он выбрал десять различных минералов с разным диапазоном твердости и присвоил им номера твердости.Говорят, что самый мягкий минерал имеет твердость 1. Второму по мягкости присваивается число твердости 2 и так далее, вплоть до твердости самого твердого минерала, равного 10.

Любой неизвестный минерал, который мог быть поцарапан минералом с присвоенным номером 5, был мягче 5. Любой неизвестный минерал, который мог поцарапать минерал с заданной твердостью 5, был тверже 5. Если неизвестный минерал и номер 5 минералы могут царапать друг друга, тогда их твердость должна быть одинаковой.

Шкала твердости, разработанная Фридрихом Моосом, до сих пор широко используется и известна как шкала твердости Мооса. Купите набор отмычек для определения твердости материалов.

Семь дней для твердости семь

Стандартные инструкции по акробатике камней были написаны для материалов с твердостью по шкале Мооса около семи. Яшма, агат, окаменелое дерево и кварц — это материалы, для которых написаны эти инструкции по акробатике камней.

Камни одинаковой твердости вместе

Одно из важных правил кувыркания камней — «качать камни одинаковой твердости вместе». Почему? Если вы бросите прочный агат (с твердостью по шкале Мооса 7) с обсидианом (с твердостью по шкале Мооса от 5 до 6), обсидиан будет измельчен до очень маленького размера к тому времени, когда более твердый агат будет сформирован и сглажен. .

Совместная акробатика камней одинаковой твердости позволяет увеличить производственный вес камней и избавиться от гораздо меньшего количества грязи.Если у вас есть два фунта агата и два фунта обсидиана, и вы переворачиваете их в две смешанные партии, две партии нужно будет переворачивать в течение семи дней каждую, чтобы убедиться, что весь агат имеет правильную форму и сглажен.

Однако, если вы разделите два материала, вы можете кувыркать агат в течение семи дней, кувыркать обсидиан в течение пяти дней и добиться хороших результатов. Сделав это, вы получите следующие четыре преимущества: 1) ваши камни из обсидиана будут больше, потому что они падали всего пять дней; 2) вы смогли закончить все свои акробатические прыжки всего за двенадцать дней вместо четырнадцати; 3) вы уменьшили количество потребляемой электроэнергии на два дня; и 4) вы изнашиваете свое оборудование на два дня меньше.

Твердость обычно разрушаемых материалов

В таблице на этой странице мы перечисляем более 50 наиболее часто подвергающихся обрушению горных пород, минералов, минералоидов и искусственных материалов, а также их твердость по шкале Мооса. Они перечислены в таблице от самых твердых вверху до самых мягких внизу. Вы можете использовать эту информацию в качестве ориентира для определения того, какие типы камней следует смешивать вместе, для каких типов камней потребуется больше времени, а для каких типов требуется меньше времени.

Как использовать твердость при планировании падения

Если вы собираетесь обвалять необработанный камень твердостью шесть, он не займет столько времени для придания формы и сглаживания, как необработанный камень твердостью семь.Наше мнение состоит в том, что вы можете сократить количество акробатических дней примерно на 1 1/2 для каждого шага, твердость которого меньше семи. Другими словами…

• Твердость по семи-галтовке не менее 7 дней
• Твердость по шесть – при барабанном барабане около 5 1/2 дней
• Твердость при ударе 4 дня

Это общее руководство и отправная точка для экспериментов. Размер вашего алмаза, размер вашего тумблера и состояние алмаза могут диктовать большее или меньшее время акробатики.Экспериментируйте, ведите записи, и вы многому научитесь.

Учебная зона: Детективы полезных ископаемых

Некоторые минералы тверже других. Твердость минерала — хороший инструмент, который вы можете использовать для идентификации минералов.

В 1812 году человек по имени Фредрих Моос изобрел шкалу твердости, называемую шкалой Мооса, которая используется до сих пор. Он выбрал десять стандартных минералов и расположил их в порядке возрастания твердости. Тальк самый мягкий, а алмаз самый твердый.Каждый минерал может поцарапать только те, что ниже его по шкале.

Посмотрите на шкалу ниже — нажмите на картинки, чтобы узнать о каждом минерале. 1. Тальк 2. Гипс 3. Кальцит 4. Флюорит 5. Апатит 6. Ортоклаз 7. Кварц 8. Топаз 9. Корунд 10. Алмаз

Вы можете легко проверить на твердость. Начните с самого мягкого стандартного минерала — талька. Поскребите тальком минерал, который хотите идентифицировать. Если он оставляет царапину, минерал мягче талька.Если это не так, минерал тверже талька. Продолжайте делать это с более твердыми стандартными минералами — гипсом, кальцитом и так далее. Если, например, ваш минерал можно поцарапать флюоритом, но не кальцитом, он будет иметь твердость около трех с половиной.

Некоторые предметы повседневного обихода можно использовать для приблизительного определения твердости минерала. Посмотрите на пример ниже. Пирит и халькопирит имеют металлический желтый цвет и иногда называются «золотом дураков». Вы можете отличить их друг от друга и от настоящего золота, проведя тест на твердость.

В приведенном выше примере золото имеет твердость всего от 2,5 до 3. Его можно поцарапать медной монетой. Халькопирит имеет твердость от 3,5 до 4. Его можно поцарапать стальным перочинным ножом, но не медной монетой. Пирит имеет твердость от 6 до 6,5, слишком твердый, чтобы его можно было поцарапать стальным перочинным ножом.

При тестировании на твердость люди иногда принимают порошок более мягкого минерала за царапину на более твердом. При тестировании убедитесь, что вы смахнули порошок, прежде чем посмотреть, есть ли царапина.

Очень важно помнить, что не следует проверять твердость на хорошей поверхности вашего минерала — выберите область, на которой никакие царапины не будут слишком заметны.

Чтобы узнать о минералах, нужно Присмотреться, а затем узнать о некоторых их свойствах…

Цвет Светлый
Блеск Streak
Форма кристалла Твердость
Расщепление и излом Вес
Другие тесты Что мы узнали

Вернитесь на главную страницу детективов или закончите игру, сыграв в Mineral mastermind!

Когда классификация горных пород перестанет быть сложной, благодарите шкалу твердости Мооса

Тальк — гипс — кальцит — флюорит — апатит — полевой шпат — кварц — топаз — корунд — алмаз — « Шкала твердости минералов Мооса » должна быть знакома как для любителей скалолазания, так и для студентов, изучающих науки о Земле, поскольку в нем перечислены распространенные минералы в порядке относительной твердости (тальк — самый мягкий, а алмаз — самый твердый минерал, встречающийся в природе).Почти все основные классификационные таблицы включают эту шкалу, так как твердость минерала может быть весьма полезным критерием для идентификации неизвестных минералов и может быть легко определена также в полевых условиях (стальное лезвие соответствует флюориту, а кусок стекла — кварцу).

Шкала Мооса названа в честь немецкого минералога Карла Фридриха Кристиана Мооса (литография Йозефа Крихубера , 1832), родившегося 29 января 1773 года в Гернроде (в то время находившегося в княжестве Анхальт-Бернбург ), сын семьи среднего достатка.

После школы он работал в бизнесе своего отца торговцем, но в 1796 году он поступил в Университет Галле , чтобы изучать математику, физику и химию. Он продолжил обучение в знаменитой Королевской саксонской горной академии Фрайберга , где учился у еще более известного геолога Авраама Готтлоба Вернера . В 1787 году Вернер опубликовал « Kurze Klassifikation und Beschreibung der verschiedenen Gesteinsarten » («Краткая классификация и описание различных типов горных пород»), руководство по классификации, которое использовалось, что было необычно в то время, когда большинство горных пород классифицировались на основе сложных горных пород. химия — легко узнаваемые признаки (например, цвет) для идентификации минералов и горных пород.

Мохс был впечатлен подходом Вернера и в 1804 году опубликовал «удобную для студентов» классификационную таблицу полезных ископаемых, основанную на его опыте работы в горнодобывающем районе Гарц и в качестве консультанта для богатых коллекционеров минералов.

В работе «» Über die oryktognostische Classification nebst Versuchen eines auf blossen äußeren Kennzeichen gegründeten Mineraliensystems » (Генетико-геологическая классификация и попытка ввести систему минералов, основанную на поверхностных свойствах) Моос сочетает различные физические свойства минералов (например, цвет, твердость и плотность) с 6 классами форм кристаллов (частично используются даже сегодня) для идентификации 183 различных минералов.

Рис.2. и 3. Образцы кварца (твердость по Моосу 7) и кальцита (твердость по Моосу 3), оба минерала распространены и могут быть очень похожи по форме и цвету, однако их легко узнать по разной твердости, кальцит можно поцарапать лезвие ножа, кварц нет.

После 1812 года, в настоящее время в качестве профессора в австрийском городе Грац , он продолжал совершенствовать свою схему классификации минералов и публиковать рекомендации по идентификации минералов.В 1818 году он сменил Вернера и стал профессором во Фрайберге, а между 1822-1824 годами Моос наконец опубликовал свою знаменитую шкалу твердости в книге « Grund-Riß der Mineralogie » («Основы минералогии»).

Библиография:

HÖLDER, H. (1989): Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie — Ein Lesebuch. Springer Verlag, Heidlberg: 243

WAGENBRETH, O. (1999): Geschichte der Geologie Deutschland. Georg Thieme Verlag: 264

Love Rocks Lapidary — Шкала твердости Мооса, полезные советы

Тест на твердость, разработанный Фридрихом Моосом в 1812 году, был первым известным тестом для оценки устойчивости материала к царапинам.Это очень простой, но неточный сравнительный тест. Возможно, его простота позволила ему стать наиболее широко используемым тестом на твердость. В тесте сравнивается устойчивость минерала к царапанью десяти эталонных минералов, которые варьируются от очень мягкого минерала (тальк) до очень твердого минерала (алмаз). За исключением алмаза, все минералы относительно распространены.

Для проведения этого теста можно использовать набор отмычек. Отмычки имеют острые металлические наконечники, которые можно использовать для очень точного тестирования.Отмычки обеспечивают большой контроль, а их острые концы можно использовать для проверки мелких минеральных зерен в породе. Альтернативой отмычкам для определения твердости (которые могут быть дорогостоящими) являются эти обычные предметы (ногти, медь, гвоздь, стекло, лезвие ножа, стальной напильник, штриховая пластина или кварц). Прежде чем использовать эти объекты в качестве инструментов для тестирования, рекомендуется проверить их твердость.

Обычные предметы, перечисленные выше, имеют следующую твердость:

Ноготь — от 2 до 2,5

Медь — 3

Ноготь — 4

Стекло — 5.5

Лезвие ножа — от 5 до 6,5

Стальной напильник — 6,5

Штриховая пластина — от 6,5 до 7

Кварц — 7

Моос просто выбрал десять минералов различной твердости и произвольно расположил их по целочисленной шкале от 1 до 10, они как ниже:

Talc — 1

Гипс — 2

Гипс — 2

Calcite — 3

флюорит — 4

Apatite — 5

Apatite — 5

Orthoclase — 6

Кварц — 7

Topaz — 8

Corundum — 9

Алмаз — 10

 

Испытание проводят, помещая острие одного образца на немаркированную поверхность другого образца и пытаясь нанести на него царапину.

• Найдите гладкую, не поцарапанную поверхность для тестирования.
• Одной рукой плотно прижмите образец неизвестной твердости к столешнице, чтобы нецарапинная испытуемая поверхность была открыта и доступна.
• Возьмите в другую руку один из известных объектов для определения твердости и поместите острие этого образца на выбранную плоскую поверхность неизвестного образца.