Михайлов В.А., Виноградов Г.Ф та ін. Неметалічні корисні копалини України

Подождите немного. Документ загружается.

250

– не більше 2,5 %, Al

– не більше 2 %. Запаси руд по категоріях

А+В+С

становлять 105 млн т, прогнозні ресурси – 300 млн т. Талькові

концентрати можуть використовуватися в якості форстеритових вог-

нетривів, талько-магнезитового і карбонатно-серпентинітового боро-

шна, блоків руди.

Веселянське родовище (Запорізька область) представлене трьома

крутопадаючими (70–80˚) покладами талько-магнезитів з лінзами і

прошарками серпентинітів, лінзоподібної форми, довжиною 500–1280

м, потужністю 50–180 м; простежуються за падінням до 100 м. Вміс-

ними породами є кварцово-хлоритові, кварцово-хлорит-біотитові,

кварц-магнетитові сланці докембрію. Розкривні породи середньою

потужністю 60 м представлені корою вивітрювання та піщано-

глинистими відкладами. Талько-магнезит – зеленувато-сіра порода,

щільна, жирна на дотик, пориста, грубосланцювата, яка складається

з (%): магнезиту – 46–92; тальку – 42–77; магнетиту – 1,5–10; кварцу –

1–2, піриту – до 1 %. Хімічний склад талько-магнезиту (%): SiO

– 30,8;

TiO

– 0,04; Al

– 0,2–0,9; Fe

– 0,1–4,5; FeO – 4,5–6,6; MnO – 0,08–

0,2; MgO – 18,5–36,6; CaO – 1,28; Na

O+K

O – 0,08–0,16; P

– 0,02;

– 0,4–0,5; H

O – 0,06–0,78; CO

– 25,0; в.п.п. – 24,80. В породах

містяться елементи-домішки: Ni, Co, Cr, Zr, Cu, Pb, Ag, P, Zn. Запаси

родовища (не затверджені ДКЗ) за категоріми А+В+С

складають 105

млн т, прогнозні ресурси категорії Р

до глибини 200 м – 250 млн т. З

тальку Веселянського та Правдинського родовищ можна одержувати

флотований тальк марок А і Б, талькомагнезитове борошно для виго-

товлення дустів, пластмас, паперу та інших цілей; магнезитовий

концентрат з підвищеним вмістом домішок для виробництва магне-

зіальних вогнетривів; залізорудний концентрат, що містить легуючі

металічні елементи; грудковий випалений талькомагнезит і серпен-

тиніт для виробництва форстеритових вогнетривів.

БРУСИТ

Брусит – відносно новий вид магнезіальної сировини. Він є більш

високоякісною рудою порівняно з магнезитом, оскільки майже не по-

требує збагачення. Брусит – це гідрооксид магнію Mg(OH)

, в якому

вміст MgO становить 69,1 %. Зазвичай він складає мономінеральні

листуваті, волокнисті, лускаті та зернисті агрегати білого кольору, рі-

дше голубуватого, зеленуватого або коричнюватого.

Цей мінерал у природі досить поширений, але промислові скупчен-

ня бруситу зустрічаються рідко. Відомі нечисленні родовища та про-

яви відносяться до гідротермального типу. Вони приурочені до облас-

251

тей поширення доломітових і доломітвмісних формацій. Скупчення

бруситу зазвичай розташовані серед карбонатних порід в екзоконта-

ктовій зоні гранітоїдних інтрузій. Мабуть, утворення бруситу відбу-

валося внаслідок тривалої дії гідротермальних розчинів на контакто-

во-метаморфізовані породи з інтенсивним привнесенням магнію із

вмісних карбонатних порід. Відомі два найбільші бруситові родови-

ща; це Габбс (США

, штат Невада) та Кульдурське (Росія, Далекий

Схід).

ВИСОКОГЛИНОЗЕМИСТА СИРОВИНА

Для виробництва високоглиноземистих вогнетривів використову-

ють мінерали силіманітової групи: силіманіт, дистен, андалузит, кіа-

ніт, природні гідрати глинозему – гідраргіліт, беміт, діаспор, боксит,

корунд та ін. У невеликій кількості використовують також графіт, та-

льково-магнезіальне каміння, хроміт і хромітові породи.

СИЛІМАНІТ, ДИСТЕН, АНДАЛУЗИТ

Загальні відомості, галузі використання і вимоги до сировини

Для виробництва високоглиноземистих вогнетривів застосовують

високоглиноземисту сировину як природну, так і штучну: гідрати

глинозему, що входять до складу бокситу (гідраргіліт, беміт, діаспор),

корунд, мінерали силіманітової групи (дистен, андалузит, силіманіт),

штучний технічний глинозем і електроплавильний корунд.

Тут ми розглянемо лише природну сировину – мінерали силіманіто-

вої групи. Хімічний склад мінералів цієї групи

однаковий: Al

· SiO

(62,9 % Al

і 37,1 % SiO

). Дистен, андалузит, силіманіт не існують у

природі у вигляді суцільних великих покладів, вони зустрічаються у

вигляді кристалів-вкраплеників у метаморфічних породах: кристаліч-

них сланцях, роговиках, гнейсах (корінний тип родовищ), або в пере-

відкладених пухких скупченнях (розсипний тип). Оскільки зазвичай в

породі міститься не більш 5–20 % таких вкраплеників, то для одер-

жання

сировини необхідна переробка породи методами сепарації,

збагачення, іноді флотації. Збагачений концентрат має містити до

60 % Al

, а сума плавнів (Ca, Mg, K

O, Na

O, Fe

) не повинна пе-

ревищувати 2–3 %.

252

Мінерали групи силіманіту відносяться до безводних алюмосиліка-

тів, тому вироби з них практично не утворюють пористості, завдяки

чому є одним із кращих природних джерел для виробництва високо-

якісних мулітових вогнетривів. Вони використовуються у виготовлен-

ні широкого спектра вогнетривких виробів, які застосовуються, зок-

рема, у чорній металургії (повітронагрівачі доменних печей, кладка

стін

камери згоряння, пересувні міксери, чавуновізні й сталерозливні

ковші та інше обладнання).

Економічні відомості

Світові запаси силіманіту, дистену і андалузиту не визначені. Най-

більші родовища цих мінералів відомі в США (Уайт-Маунтін), ПАР,

Індії (Кхамм), Шрі-Ланці, Бразилії, Танзанії, Іспанії, Казахстані, Вір-

менії, Росії, Україні. Здавна розробляються родовища: в Індії – дисте-

ну і силіманіту, в ПАР – андалузиту і силіманіту, у Франції – дистену і

андалузиту.

Світове виробництво високоглиноземистої сировини

складає 355 тис.т, у тому числі: ПАР – 170, США – 90, Франція – 65,

Індія – 20. Значні кількості цих мінералів видобуваються в Китаї,

Швеції, Австралії, Іспанії, Кореї, Росії, Україні. Експорт високоглино-

земистих мінералів здійснюють 13 країн світу з річним обсягом 300–

380 тис. т. Найкрупнішим постачальником є ПАР (110–130 тис. т),

Франція і США (по 50–60 тис.

т), Китай (14,5 тис. т). Імпортують ви-

сокоглиноземисті мінерали більше 30 країн світу: країни ЄС (Італія –

70–80 тис. т, Німеччина – 30–40, Велика Британія – 30–35т), Гонконг

(40–45 тис. т); від 15 до 30 тис. т щорічно ввозять Нідерланди, Поль-

ща, Канада, США, Японія і Південна Корея. Сумарний обсяг імпорту

всіх врахованих країн світу складає 340–380 тис. т в рік

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Головні типи родовищ силіманіту, дистену і андалузиту: метамор-

фізовані, метаморфічні, в десиліцифікованих пегматитах, кварцових

жилах, грейзенах, розсипні. За вмістом мінералів родовища поділя-

ються на унікальні (>80%), багаті (60–80%), середні (10–60%), бідні і

убогі (6–10 %).

Родовища України

253

Україна відома значним поширенням андалузит-, дистен- і силіма-

нітвмісних гірських порід. Докембрійські метаморфічні товщі сланців

і гнейсів УЩ містять шари та лінзи кварцитів, збагачених цими міне-

ралами. Найперспективнішими в промисловому відношенні є неоар-

хейські та палеопротерозойські товщі Побужжя й Приазов'я (силіма-

ніт); палеопротерозойські стратифіковані комплекси, пов'язані із залі-

зорудними формаціями Криворізько-Кременчуцької зони, у районах

Гуляйпільського та інших родовищ (андалузит, силіманіт); мезопроте-

розойські (овруцька серія) породи Сущано-Пержанської зони (дистен,

силіманіт). Потреба України в концентратах силіманіту і дистену

складає щорічно 400 тис. т [13, 14, 19, 30, 50].

Державним балансом враховані запаси дистену і силіманіту в роз-

сипних комплексних родовищах – Малишівському (розробляється) і

Вовчанському. Загальні

запаси за категорією А+В+С

дорівнюють

2407 тис. Т, С

– 44 тис. т. Видобуток дистен-силіманітового концен-

трату дорівнює 70–80 тис. т на рік. Корінні родовища силіманіту, ди-

стену і андалузиту невеликі за запасами і є забалансовими (рис. 47).

Рис. 47. Схема розташування родовищ та проявів силіманіту, дистену,

андалузиту [33]

254

1 – метаморфізовані та метаморфічні родовища (1 – Драгунське, 2 – Гуляй-

пільське) та прояви (3 – Центральноприазовський, 4 – Смирновський, 5 –

Оріхово-Павлоградський, 6 – Середньопридніпровський; 7 – Інгулецько-

Криворізький, 8 – Кіровоградський); 2 – гідротермально-метаморфічні про-

яви (9 – Сущано-Пержанська зона); 3 – розсипні родовища (10 – Малишівсь-

ке; 11 – Вовчанське); 4 – прояви дистену в Карпатах (12).

З корінних до числа перспективних відносяться прояви: Капітанів-

ський (Побужжя) – товща гранат-силіманіт-кордієритових і гранат-

силіманітових гнейсів і сланців потужністю 150–200 м, довжиною до

1,5 км із вмістом силіманіту в породах 1,2–4,4 %; Соломіївський (По-

бужжя) – шари силіманітвмісних (силіманіту від 4,7 до 34,7 %) гнейсів і

сланців потужністю 1–13 м, довжиною до 1 км.

У Приазов'ї є

виявлені прояви андалузиту (Гуляйпільське залізору-

дне родовище), силіманіту (Драгунське корунд-силіманітове родови-

ще, Смирновський, Андріївський прояви, Павлівське, Сергіївське,

Новоукраїнське, Корсацьке, Куксунгурське, Маріупольське залізорудні

родовища).

Драгунське родовище локалізовано в темрюцькій світі, продук-

тивний горизонт потужністю 150–300 м (в середньому 220 м), про-

тяжністю 15 км представляє пачки, пласти, прошарки, лінзи (0,2–15

м) силіманітових, силіманіт-біотитових,

силіманіт-гранат-біотитових,

силіманіт-кордієрит-біотитових, шпінель-силіманіт-біотитових, часто

з корундом, гнейсів і сланців серед покладів мігматитів і порфіровид-

них гранітів. Вміст силіманіту від 1 до 45 % (середній 10–14 %), він

утворює голчасті, призматичні кристали, зерна, сноповидні, промени-

сті, спутано-волокнисті агрегати, включення в польові шпати, тонкі

зрощення з біотитом. Розмір індивідів до 15 мм

в довжину. Вміст ко-

рунду до 6–16 %, (середнє 1–5 %). Високоглиноземисті породи містять

25–30 %, до 38 % Al

. Прогнозні ресурси до глибини 200 м: силіма-

ніту (Р

) 61 тис. т, з середнім вмістом 10–12 %; корунду (Р

728 тис. т,

з середнім вмістом 1 %; попутного абразивного гранату – більше 22

млн т [33].

Смирновський прояв подібний до Драгунського родовища, але

тут відсутні корундові породи. Прогнозні ресурси (Р

) до глибини 200

м при середньому вмісті 20 % силіманіту – 16 млн т.

На Маріупольському родовищі виявлені пачки (до 28 м) з плас-

тами (2–12,5 м) силіманіт-гранат-біотитових, корунд-шпінель-

силіманіт-гранатових, корунд-біотит-силіманітових, корунд-силіманіт-

шпінелевих гнейсів і сланців (силіманіту до 35 %, корунду до 10 %)

Прогнозні ресурси (Р

) на глибину до 200 м складають: Темрюцька

ділянка 10 тис. т силіманіту, 1,4 тис. т корунду; Садово-Богданівська

255

– 7,5 тис. т силіманіту, 0,2 тис. т корунду; Глодівська – 16,6 тис. т си-

ліманіту [33].

Крім цього на Андріївському прояві прогнозні ресурси силіманіту

(Р

) до глибини 200 м при середньому вмісті 12–14 % складають 14,7

тис. т; на Павлівському – 4 млн т; силімінітової руди в Сорокинській

зоні – 60–70 млн т.

Маломасштабні прояви силіманітвміщуючих сланців відомі в гда-

нцівській і скелюватський світах Криворіжжя (Аннівський, Жовтян-

ський, Попельнастівський, Миколаївський, Північнолозуватський, Ус-

пенівський, Ленінський, Шанівський, Кам'яно-Потоцький, Березню-

ватий, Малоскелюватський).

В Інгульському

мегаблоці силіманітовміщуючі гнейси, рідше сланці

і ще рідше кварцити розвинуті в породах кошаро-олександрівської і

хащувато-завалівської світи: Соломіївський (прогнозні ресурси силімі-

нітової руди 12,8 млн т, середній вміст силіманіту 17 %), Кошаро-

Олександрівський, Капітанський, Грушківський, Завалівський, Стані-

славчик та ін. прояви.

В Сущано-Пержанській зоні інтерес представляють вторинні дис-

тенові і дистен-андалузитові

кварцити Пержанського родовища і По-

бичанської ділянки.

Пержанське родовище дистену приурочене до дистенових кварци-

тів палеопротерозойської „сущанської світи”. Рудні тіла – крутопадаючі

пластові поклади протяжністю до 1700 м, потужністю 35–40 м; лінзи

потужністю до 15 м. Середній вміст дистену 19,5 %, слюди – 10 %, ан-

далузиту – 1 %; гематиту, ільменіту, магнетиту – 4 %. Середній хімічний

склад дистенових кварцитів (%): SiO

– 70,8; TiO

– 0,52; AI

– 20,8;

– 0,71; MnO – 0,02; MgO – 0,11; CaO – 0,58; K

O – 0,08; Na

O –

0,26; P

– 0,05. Запаси дистенових руд до глибини 87,5 м складають

по С

– 9,5 млн т, забалансові – 21,9 млн т, прогнозні ресурси – 26,9 млн

т. При збагаченні руд вихід дистенового концентрату 88–90,5 %.

Побичанська ділянка за своїми характеристиками близька Пержан-

ському родовищу. Тут прогнозні ресурси дистенової руди 66 млн т.

Розсипні концентрації силіманіту і дистену приурочені до ком-

плексних розсипних родовищ (Малишівське, Вовчанське, Зеленоярсь-

ке, Тарасівське, Селищанське, Правобережне), локалізуються

в полта-

вських і сарматських товщах. Рудні поля за площею варіюють від 1,4

до 800 км

, продуктивні товщі мають потужність 2–25 м. Основні мі-

нерали: ільменіт, рутил, циркон, силіманіт, дистен, ставроліт, гранат,

андалузит, турмалін, корунд, хроміт, шпінель, апатит. Дистен і силі-

маніт у важкій фракції сарматських пісків складають в середньому

13 %, полтавських – від 15 до 74 %. Вихід дистен-силіманітового кон-

центрату при збагаченні руд складає 17,3 %.

256

Промислові запаси дистену і силіманіту на Малишівському родо-

вищі по А+В+С

– 1791,9 тис. т, при вмісті 13,5 кг/м

; на Вовчансько-

му – по А+В+С

– 1160 тис. т, С

– 44 тис. т, разом 1204 тис. т, при

вмісті 41,3 кг/м

. Вихід колективного концентрату 27–153 кг/м

. Ма-

лишівське родовище розробляється Верхньодніпровським ГМК, з роз-

сипів видобувають концентрати ільменіту, рутилу, циркону, силімані-

ту і дистену, ставроліту, може вилучатися турмалін та ін. З них виро-

бляють колективний концентрат, зернистий і порошкоподібний, ви-

сокої якості, що відповідає світовим стандартам: Al

– 57 %; TiO

–

1,5 %; Fe

– 0,8 %; CaO – 0,2 %; MgO – 0,8 %. Силіманіт і дистен ви-

сокої якості, відповідають світовим стандартам; вони складають в

колективному концентраті 8–10 %. Щорічно видобувається 20–30 тис.

т дистен-силіманітового концентрату.

ФОРМУВАЛЬНА СИРОВИНА

У ливарній справі як формувальний матеріал використовують різні

гірські породи. Це піски, глини, менше – подрібнені олівініти, хроміти

й низка інших порід і мінералів. Іноді застосування піщано-глиняних

форм не забезпечує отримання високоякісних відливок. Тому ведуть-

ся пошуки та вивчення формувальних матеріалів. Сьогодні викорис-

товують металургійний магнезит, хромистий залізняк, хромомагнезит,

олівінові

породи та циркон. Крім перелічених головних напрямків за-

стосування нерудних корисних копалин, у металургії деяка частина їх

іде на виробництво феросиліцію, карбіду кремнію (карборунду) та

силумінів. Для плавки феросиліцію та інших продуктів, які містять у

собі кремній, використовують кварцити та жильний кварц високої

чистоти.

ФОРМУВАЛЬНІ ПІСКИ

Загальні відомості, галузі використання і вимоги до сировини

У ливарному виробництві використовуються кварцові піски, які

називаються формувальними, тому що вони є основним компонентом

у виготовленні ливарних форм і стрижнів. Піски як формувальна си-

ровина повинні мати такі властивості, як вогнетривкість і газопрони-

кність [48].

Вогнетривкість, що є важливою властивістю формувальних пісків,

залежить від їхнього хімічного і мінерального складу. Вогнетривкість

тим вища, чим вищий вміст SiO

(кварцу). Для сталевого лиття (тем-

257

пература плавки ~ 1500

) використовують кварцові піски з вмістом

SiO

не меншим 96–97 %. Для чавунного лиття (температура ~ 1400

)

використовують піски з меншим вмістом SiO

, близьким 90–94 %, і

великим вмістом домішок сірки, оксидів заліза, лужних і лужноземе-

льних металів. Розлив кольорових металів (мідних, алюмінієвих, маг-

нієвих) відбувається при ще нижчих температурах (1200–700

), а

вміст SiO

допускається менше 90 %, глинистої домішки – у межах

10–50 %. У таких пісках вміст шкідливих домішок не нормується.

Згідно з ДСТ 2138-74 виділено 75 марок формувальних пісків за-

лежно від характеру виробів, що відливаються, їхніх розмірів, виду

металу, що розливається тощо. Регламентується також вміст шкідли-

вих домішок: сульфідної сірки (< 5 %), оксидів заліза, лужноземельних

і лужних металів (табл

. 59).

Таблиця 59

Класи формувальних пісків та їх характеристика (за ДСТ 2138-74)

Шкідливі домішки, %, не більше

Пісок Клас Глиниста

фракція, %

SiO

S K

O,Na

O, CaO,

MgO

FeO

Кварцовий

-"-

Кварц-

польовошпа-

товий

Пісний

Напівжирний

Жирний

Дуже жирний

1К

3К

4К

КП

ОЖ

До 2

Те ж

-"-

2–10

10–20

20–30

30–50

≥ 96

≥ 94

≥ 90

< 90

Не допускається

0,025

O+Na

O≤0,5

CaO+MgO≤1,0

1,5

2,0

0,75

1,0

1,5

У цих пісках основним компонентом має бути кварц. Глиниста скла-

дова в них допускається в кількості 2–50 % залежно від умов ливарного

виробництва.

Газопроникність – здатність матеріалу пропускати гази, що виді-

ляються при виплавці, залежить від величини, форми зерен і сорту-

вання уламків за розмірами. Найважливішою характеристикою піску

є ступінь однорідності за величиною

зерен. Розміри уламкового мате-

ріалу контролюються розсіюванням піску на ситах стандартного на-

бору й поділяються на вісім груп (табл. 60). Кращими вважаються ма-

рки, в яких 70 % зерен залишаються (концентруються) на двох-трьох

суміжних ситах. Позначення марки піску складається з його класу й

групи (1КРМ, ПОО63Б та ін.).

258

При виробництві динасу кварцовий пісок застосовують у невели-

ких кількостях як добавку до шихти для підвищення вогнетривкості

продукту і поліпшення його формування. Шкідливими домішками є

слюда і польовий шпат. Вміст SiO

має бути в межах 92–97 %, Fe

–

не більше 1,5 %, Al

– не більше 5 %.

Таблиця 60

Групи формувальних пісків та їх характеристика (ДСТ 2138-74)

Тип піску Група Номери сит суміжних розмірів, на котрих залиша-

ються зерна основної фракції

Грубий

Дуже круп-

ний

Крупний

Середній

Дрібний

Дуже дрібний

Тонкий

Пилоподібний

063

0315

016

0063

005

1; 063; 04

063; 04; 0315

04; 0315; 02

0315; 02; 016

02; 016; 01

016; 01; 0063

01; 0063; 005

0063; 005;

Родовища України

В Україні родовища формувальних пісків розташовані в Донбасі

(Часов-Ярське, Бантишівське та ін.), ДДЗ (Ріпецьке, Вишнівське, та

ін.), на УЩ (Малишівське, Орловське та ін.), на Волино-Подільській

плиті, у Причорноморській западині і в Криму, де приурочені до бу-

чацької, харківської, полтавської світ, сарматського і понтичного яру-

сів, в меншій мірі

– четвертинні (рис. 48). Гірничодобувні підприємст-

ва України повністю забезпечують потреби металургійних і машино-

будівних заводів всіма марками формувальних пісків, які також по-

ставляються до Росії, Білорусі, Молдови тощо.

Державним балансом враховані запаси 14 родовищ власне форму-

вальних пісків і 6 комплексних. Вони складають за категорією А+В+С

– 905 млн т; С

– 195 млн т. По областях вони розподіляються так:

Дніпропетровська – 6; Донецька – 6; Запорізька – 2; Кіровоградська –

1; Львівська – 1; Харківська – 3; Чернігівська – 2. 4 власних і 6 ком-

плексних родовищ розробляється, у 2002 р. видобуто 8 тис. т. Забала-

нсових родовищ 4 (Гнідинське, Кашперівське, Липенське, Старовірів-

ське). Прогнозні ресурси – 12,5 млрд т [33].

На території України родовища пісків входять до складу крейда-

палеогенових, неогенових і четвертинних

відкладів північно-західної

259

окраїни Донбасу, ДДЗ, УЩ, Волино-Подільської плити, Причорномор-

ської западини та Криму.

Кварцові піски високої якості містяться в еоценових відкладах бу-

чацької світи, що відносяться до прибережно-морських фацій. Вихід

піщаних порід бучацької світи на денну поверхню спостерігається у

східній частині та на східних схилах УЩ, на північно-східній і півден

но-східній границях ДДЗ, на північній окраїні Донбасу і в інших обла-

стях. До цих відкладів відносяться найбільші родовища формуваль-

них пісків – Гусарівське та Бантишівське в Харківській області.

Гусарівське родовище представлене однорідними кварцовими та

слабоглинистими жовтими грубозернистими пісками потужністю 7,5–

31,7 м. Піски віднесено до марок ДО, Т045 і Т0315А.

Рис. 48. Схема розташування родовищ пісків формувальних і бентоні-

тових глин [33]

1 – піски формувальні (1 – Донбас; 2 – ДДЗ; 3 – Приазовський блок; 4 – Серед-

ньопридніпровський блок; 5 – Волино-Подільська плита); 2 – бентоніт (6 – Чер-

каське; 7 – Горське, Хижинське; 8 – Бережанське, Пижівське; 9 – Причорно-

морська западина; 10 – Курцівське, Кудринське; 11 – Григорівське)