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

Подождите немного. Документ загружается.

110

тах Стильського горсту. Барит належить до стронцієвого різновиду із

вмістом Si

O 10,6 %. У межах Волино-Подільської плити прояви бариту

відомі у формаціях від венду до верхньої крейди, він часто зустріча-

ється разом з мідною мінералізацією, зафіксований в рудах Бахтинсь-

кого флюоритового родовища, Думанівського і Зарічанського проявів

поліметалів, хоча ці знахідки бариту не мають промислового значення.

На УЩ відомі непромислові прояви у Криворізькому

басейні (кар'єри

Аннівський, Першотравневий), в метабазитах Великої Глеюватої, слан-

цях по р. Жовтій. В Донбасі прояви бариту приурочені до Волноваської

зони розломів, він зустрічається у відкладах девону і карбону, в ртут-

них і поліметалічних родовищах Головної антикліналі; в ДДЗ – у від-

кладах карбону і діапіровій брекчії штоків девонської солі; у

Криму – у

вулканічних брекчіях Карадагу, породах таврійської серії, верхньюр-

ських утвореннях, неокомських вапняках, аптских глинах, туронських

мергелях в районі м. Сімферополя, в залізних рудах Керченського пів-

острова. Ці прояви мають лише мінералогічний інтерес.

гора Косинська

ПдЗ

ПнС

1-2

1 2 3 5 6 4 8 7 9

гора Біганська

200 400 м200

Рис. 22. Біганське родовище бариту (схематичний геологічний розріз)

1 – ґрунти, суглинки; 2 – туфи ріодацитів; 3 – ріодацити; 4 – пісковики; 5 –

туфопісковики; 6 – алевроліти; 7 – глини, алеврити, піски; 8 – діабази, діаба-

зові порфірити та їх туфи; 9 – тектонічні порушення

111

МІНЕРАЛЬНІ СОЛІ

Загальні відомості

Під загальною назвою "мінеральні солі" в побуті й промисловості ро-

зуміють групу мінералів, що легко розчиняються у воді та мають соло-

ний і гірко-солоний смак [24, 27]. До мінеральних солей відносять водо-

розчинні хлориди, сульфати та карбонати лужних і лужноземельних ме-

талів. У природі мінеральні солі утворюють тверді осадки (соляні поро-

ди) й розчини солі як давні (поховані), так і сучасні. Найбільше промис-

лове значення мають такі мінеральні солі (табл. 24): хлориди (галіт,

сильвін, бішофіт, карналіт); хлорид-сульфати (каїніт); сульфати (кізе-

рит, епсоміт, тенардит, мірабіліт чи глауберова сіль, глауберит, астра-

ханіт, лангбейніт, полігаліт); карбонати – натрон чи природна сода,

трона, давсоніт, нахколіт). Назви соляних

порід даються за перева-

жаючим (більше 60%) породоутворюючим мінералом. Усі соляні поро-

ди містять у тих чи інших кількостях галіт, гіпс і ангідрит, карбонати

(кальцит, доломіт), глинисті мінерали, солі S

і В, алевритові частини.

Таблиця 24

Основні мінеральні солі та їх властивості

Мінерал Формула Сингонія Питома

вага

Твердість

Галіт NaCl Кубічна 2,1-2,2 2

Сильвін KCl Кубічна 1,97-1,99 1,5-2

Бішофіт

MgCl

⋅6H

Моноклінна 1,6 2-3

Карналіт

KCl⋅MgCl

⋅6H

Ромбічна 1,6 2-3

Каїніт

KCl⋅MgSO

⋅3H

Моноклінна 2,1 3

Лангбейніт

⋅2MgSO

Кубічна 2,8 3-4

Пікромеріт

⋅MgSO

⋅6HO

Моноклінна 2,1 2,6

Глазерит

3 K

⋅Na

Тригональна 2,6-2,7 3,0-3,5

Палігаліт

2CaSO

⋅K

;MgSO

⋅2H

Триклинна 2,7 2,5-3

Тенардіт Na

Ромбічна 2,7 2-3

Мірабіліт

⋅10H

Моноклінна 1,48 1,5-2

Кізеріт

MgSO

⋅H

Моноклінна 2,57 3,5

Епсоміт

MgSO

⋅7H

Ромбічна 1,68 2

Глауберит

CaSO

⋅⋅Na

Моноклінна 2,8 2,5-3

Натрон

⋅10H

Моноклінна 1,4-1,5 1,0-1,5

Трона

⋅Na

HCO

⋅2H

Моноклінна 2,14 2,5-3

Давсоніт NaAl(OH)

Моноклінна 2,45 3

Нахколіт NaHCO

Моноклінна 2,24 2,5-3

112

Економічні відомості

Мінеральні солі видобувають США, Китай, Німеччина, Індія, Авст-

ралія і багато інших країн (табл. 25). Ціна солі коливається від 8 до

145 $/т в залежності від її ґатунку (табл. 26).

Таблиця 25

Видобуток солі, млн. т [59]

Країна 2005 2006 Країна 2005 2006

Австралія 2,4 12,4 Нідерланди 5 5

Бразилія 6,7 7,3 Німеччина 18,7 18,6

Велика Британія 5,8 5,8 Польща 5 5

Єгипет 2,4 2,4 Росія 2,8 2,8

Індія 15,5 16 Румунія 2,4 2,5

Іран 2 2 США 45,1 46

Іспанія 3,2 3,2 Туреччина 2,2 2,2

Італія 3,6 3,6 Україна 2,3 2,4

Канада 14,5 15 Франція 7 7

Китай 44,5 48 Чилі 4,9 6,1

Мексика 9,2 8,5 Інші країни 22,7 18

Всього 238 240

Таблиця 26

Вартість солі на ринках США, $/т [59]

2002 2003 2004 2005 2006

Vacuum and open pan salt 120,02 124,24 128,39 128,39 145,00

Сіль з ропи, яка випарову-

ється сонцем

53,93 53,42 49,25 49,25 52,00

Кам’яна сіль 21,62 23,11 25,83 25,83 23,00

Сіль з розсолів 5,89 7,21 7,01 7,01 8,00

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Родовища мінеральних солей – це осадові утворення, що виникли з

дійсних розчинів у солоних басейнах з обмеженим доступом мінералі-

зованих вод в аридних кліматичних умовах, що забезпечували по-

стійно високу концентрацію солей і їх випадіння в осадок. За спосо-

бом і часом відкладення, формою знаходження солей виділяють ро-

довища сучасні внутрішньоконтинентальні

озерні та прибережно-

морські, викопні, розсолів і соляних джерел. Соляна маса сучасних

родовищ складається із соляного розсолу (ропи) та твердих соляних

відкладів (самосадку), які знаходяться в стані рівноваги. За гідрохімі-

113

чним принципом виділяються содовий (карбонатний), сульфатний і

хлоридний типи солеродних басейнів (рис. 23).

не має

Содові

Сульфатні Хлорідні

NaCl

MgCl

CaCl

MgSO

CaSO

+HCO

7,0

не має

Рис. 23. Розподіл сольових компонентів за основними гідрохімічними

типами водоймищ (за Н.Страховим)

При содовому галогенезі інтенсивно відкладаються карбонати каль-

цію та магнію (кальцит, доломіт, магнезит), але ніколи не утворюються

гіпс і ангідрит. Тому вміщуючи товщі содових евапоритів відрізняють-

ся підвищеною магнезіальністю при відсутності гіпсу й ангідриту. При

сульфатно-хлоридному та сульфатному галогенезі одночасно з карбо-

натами кальцію та магнію утворюються гіпс і,

можливо, ангідрит, що

відповідає високій гіпсоносності порід, які вміщують сульфатно-

магнієві евапорити. При цьому формування доломіту проходить тільки

з вуглекисло-магнієвих вод. У хлоридному типі галогенезу, коли евапо-

рити утворюються при випаровуванні хлоридних вод, що містять хло-

ристий кальцій, вмісні породи характеризуються слабким розвитком

гіпсу й ангідриту, доломіт у них може

бути тільки вторинний.

Склад і будова як сучасних, так і викопних соляних покладів визна-

чаються сумісною дією багатьох факторів, найважливішими з яких є

хімічний склад вихідних морських чи озерних мінеральних вод, послі-

довність відкладення солей із солеутворюючого розчину – ропи, мета-

морфізуюча дія привнесених поверхневих і глибинних вод та їх ком-

понентів, палеогеографія солеродних басейнів та їх тектонічний ре-

жим, зміна клімату. Співвідношення солей в осадових солеродних ба-

сейнах істотно відрізняється від складу вихідної морської води й ропи.

При випаровуванні морської води солі відкладаються в такому поряд-

ку: карбонати кальцію та магнію – гіпс – галіт з гіпсом – галіт з ангід-

ритом – галіт з

полігалітом – галіт з астраханітом та епсомітом – галіт із

114

сульфатами калію та магнію – галіт з каїнітом, кізеритом, лангбейнітом

і шенітом – галіт з карналітом – галіт з бішофітом.

Така послідовність відкладення солей визначає так звану нормальну

стратиграфічну колонку, що складається з шести нормальних зон

(рис. 24). У природних умовах, а також у викопних родовищах ця по-

слідовність зазнає значних змін, обумовлених складною

динамікою фі-

зико-хімічних і гідродинамічних умов солеутворення, явищами діаге-

незу і, можливо, іншим складом солей у морській воді давніх басейнів.

Зменшення вмісту So

карна-

літова зона

без сульфатів

зона сильвініту

без сульфатів

магнію

нормальна

гіпс-ангідритова

зона

ТИПИ СТРАТИГРАФІЧНИХ КОЛОНОК

ІІVV VIІІ ІІІ

зона сильвініту

без сульфатів

магнію

галітова

зона нормальної

нормальна

зона

змішаної солі

сильвінітова

нормальна

зона

нормальна

карналітова

зона

нормальна

бішофітова

зона

Рис. 24. Схема розрізу лагунних соляних відкладів при різному ступе-

ні знесульфачення вихідної морської води (за М.Валяшком)

Води поверхневого стоку, періодично опріснюючи солеродний ба-

сейн і привносячи в нього оксид кальцію та уламковий матеріал,

впливають на послідовність виділення солей з ропи та їх хімічний

склад. При реакції катіонного обміну між вапняковим осадом і суль-

фатами магнію ропи в осадок випадають карбонати магнію (доломіт)

і сульфати кальцію (гіпс),

що приводить до знесульфачування ропи та

відкладення переважно хлоридів натрію, калію, магнію. Знесульфа-

чування ропи на початку солеутворення обумовлює накопичення по-

тужних доломіт-гіпсових (ангідритових) товщ у нижній частині розрі-

зу соленосних відкладів. Привнесення великої кількості теригенного

піщано-глинистого матеріалу до соляного басейну робить неможливим

знесульфачування, що веде до накопичення порід

з хлоридами й су-

115

льфатами калію та магнію. Такого типу соляні відклади виділяються

як сульфатні галогенні формації.

Найбільш розповсюдженим мінералом галогенних формацій є галіт.

Ним складені потужні поклади на родовищах кам'яної солі та підсте-

ляючи поклади на калійних родовищах.

У галогенних формаціях зони калійно-магнієвих солей приурочені

до верхніх частин розрізів галогенних відкладів, а

найповніші розрізи

спостерігаються в найбільш вигнутих ділянках солеродних басейнів.

Порядок кристалізації калійно-магнієвих солей залежить від тем-

пературного режиму, сезонних та вікових змін клімату. Він усклад-

нюється постійним або періодичним притоком в басейн морських вод

і вод поверхневого стоку. У великих солеродних басейнах порядок

зміни шарів різного мінерального складу та

циклічне повторення

комплексу таких шарів обумовлюється зміною режиму осадконако-

пичення та послідовністю кристалізації різних мінералів з ропи.

У галогенних формаціях безсульфатного (хлоридного) типу калієно-

сні зони представлені потужними товщами – сильвінітовою нижньою

та карналітовою верхньою; рідше спостерігається їх чергування. Від

периферії до центру басейну сильвініти замінюються карналітитами,

а останні, деколи, – бішофітовими породами

У сульфатно-хлоридних перехідних формаціях нижче зони сильві-

нітів залягають зони із сульфатами магнію та калію (полігаліт, кізе-

рит, лангбейніт) і хлоридо-сульфати (каїніт); відмічаються фаціальні

переходи карналітових шарів у сильвініти. У сульфатних формаціях

розрізи галогенних відкладів мають складну будову, а поклади утво-

рені полігалітом, каїнітом, лангбейнітом, карналітом, сильвіном і

галі-

том, містять багато прошарків соленосних глин і мергелів.

За умовами і часом утворення родовища мінеральних солей поді-

ляють на викопні та сучасні.

Викопні родовища – це потужні пластові, штоко- й куполоподібні

поклади солей, що утворилися в минулі геологічні епохи та залягають

на різній глибині від поверхні. Вони часто поширені на площі

в десят-

ки та сотні квадратних кілометрів при потужності соляних відкладів до

1000 м і більше. Цей тип є найважливішим у промисловому відношен-

ні, і до нього належать усі найбільші родовища світу, зокрема Слов'ян-

сько-Артемівське родовище в Донбасі, Прикарпатські родовища.

Соляні поклади утворюють характерні штоко- та куполоподібні фо-

рми

– соляні куполи. Площі їх розповсюдження називають соляно-

купольними областями, або областями соляної тектоніки. Соляно-

купольні структури утворюються в результаті повільного та постійно-

го підйому соляних мас з місця їх первинного та пластового залягання

в більш високі стратиграфічні горизонти; з місць високого тиску в об-

116

ласть низького тиску. У будові соляних покладів важливу роль віді-

грають специфічні властивості соляних порід – їх низька питома вага,

пластичність, компактність. Рухаючись до поверхні, маса солі підда-

ється дії циркулюючих вод. У першу чергу, вилуговується та розчиня-

ється покрівля куполу, у результаті чого поверх нього утворюються

залишкові форми, які одержали назву

кепроку (гіпсової шляпи).

Соляно-купольні структури складаються з двох основних елементів:

соляного масиву в ядерній частині та більш молодих осадових гірсь-

ких порід, що вміщують соляний масив. Соляно-купольні структури є

важливим джерелом кам'яної солі, зокрема, в Україні вони широко

розвинуті в ДДЗ.

В результаті вилуговування підземними водами солей

викопних

родовищ або соленосних гірських порід утворюються солоні джерела

та розсоли. Такі розсоли методом підземного вилуговування видобу-

ваються на Слов'янському та Новокарфагенському родовищах.

Сучасні родовища – це соляні озера, затоки, лагуни, в яких випа-

діння солей почалося порівняно нещодавно і продовжується дотепер.

За розмірами і запасами вони значно менші викопних родовищ

, але

завдяки більшій розповсюдженості, легкій і доступній розробці, ма-

ють великий промисловий інтерес. Прикладом таких родовищ можуть

бути озера Баскунчак і Ельтон, затока Кара-Богаз-Гол, в Україні ши-

роко розробляються соляні лимани одеських, генічеських і сиваських

промислів. Залежно від умов утворення родовища цього типу поділя-

ються на морські та

материкові озера. Морські озера виникають при

трансгресії моря та відділяються від нього запрудою, або при регресії,

коли морська вода залишається в западинах колишнього морського

дна й утворює котловинні морські озера або ільмені. Материкові озера

утворюються шляхом заповнення безстічних западин поверхневими

водами, які містять різні вилужені з навколишніх порід солі. Такі озера

називаються котловинними материковими озерами.

За складом розсолу соляні озера поділяються на карбонатні, зі

складом розсолу – Na

, NaHCO

, Na

, NаCl, MgCO

, CaCO

; су-

льфатні з двома підтипами – сульфатно-натрієвим зі складом Na

NaCl, Mg(HCO

)

, MgSO

, Ca(HCO

)

, CaSO

і хлор-магнієвим зі складом

NaCl, Mg(HCO

)

, MgSO

, MgCl, Ca(HCO

)

, CaSO

; хлоридні зі складом

NaCl, MgCl

, Mg(HCO

)

, Ca(HCO

)

, CaSO

, CaCl

За станом озерного розсолу розрізняють ранні, сухі та підпісочні

озера. Останні не мають поверхневої ропи впродовж цілого року й

часто несуть сліди закарстованості.

Величезними родовищами солей є сучасні моря й океани, сіль яких

деколи видобувають з морської води шляхом випаровування або ви-

морожуванням.

117

КАМ'ЯНА СІЛЬ

Галіт (кам'яна або кухонна сіль) NaCl зустрічається в природі у ви-

гляді зернисто-кристалічних агрегатів з різною величиною зерен. Си-

нгонія кубічна, густина 2,1–2,2, твердість 2. У чистому вигляді – во-

дяно-прозорий, але через домішки глини, органічних речовин, окси-

дів заліза часто буває забарвлений у сірий, бурий, червоний, рожевий

колір. Смак солоний.

Легко розчиняється у воді, причому з підвищен-

ням температури розчинність збільшується дуже повільно. При роз-

чиненні NaCl у воді відбувається значне поглинання тепла. Характе-

ризується антисептичними властивостями, запобігає гниттю органіч-

них тканин. Гідрогаліт – соляний осад, який ще не перейшов у породу

й утворюється при безпосередньому осадженні хлориду натрію в со-

ляних озерах

або джерелах. Гранатка – більш спресована молода со-

ляна порода, що складається зі слабозцементованих зерен галіту. Га-

літ є найбільш розповсюдженим мінералом усіх галогенних формацій.

Галузі використання і вимоги до сировини

Солі використовуються в різних галузях: у побуті, сільському госпо-

дарстві, харчовій і хімічній промисловості. Галіт широко використо-

вується як харчовий продукт і приправа до їжі людей і тварин, буду-

чи головним вихідним продуктом для утворення в підшлунковому со-

ку соляної кислоти. Річна потреба дорослої людини становить 7–9 кг.

Хлористий натрій використовується

для одержання понад 1500 про-

дуктів. Антисептичні властивості галіту широко застосовуються для

збереження продуктів: м'яса, риби, овочів, масла тощо від розкла-

дання та псування під час довгого зберігання. Для цього галіт вико-

ристовується і в холодильній справі завдяки його властивостям по-

глинати тепло при розчиненні. У сільському господарстві кухонна сіль

додається

як безпосередньо в їжу травоїдних тварин, так і при заго-

тівлі кормів (силосування, засолення сіна). В хімічній промисловості

кам'яна сіль використовується для виробництва кальцинованої та ка-

устичної соди, соляної кислоти, хлористого кальцію, хлору, натрію,

амонію, ціаністого натрію тощо. Вона застосовується в текстильній,

лакофарбовій, лісотехнічній, фармацевтичній, шкіряній, целюлозно-

паперовій та

в інших галузях промисловості, а також для виробницт-

ва миючих засобів, гербіцидів, нашатирного спирту. Елементарний

натрій використовується як теплоносій в атомних реакторах, у кла-

панах авіаційних двигунів, а також як активний відновник при ви-

робництві цирконію та інших металів, ціаністий натрій – для вилу-

118

чення з руд золота, хлор – у виробництві інсектицидів, для одержання

полівінілхлориду (вініпласту) та інших матеріалів органічної хімії.

Кам'яна сіль за призначенням і використанням поділяється на хар-

чову (50 % загального виробництва), технічну (40 %) і кормову (10 %).

Харчова кухонна сіль за способом виробництва та характером оброб-

ки поділяється на виварну, молоту (кам'яна, самосадова, садочна

немолоту йодовану. Серед немолотої солі виділяють: комову ("глиба"),

дробинку й зернову ("ядро"). Солі дробинка й зернова випускаються з

діаметром частинок не більше 40 мм, глиба – з масою кусків від 3 до

50 кг. За хімічним складом передбачені таки ґатунки солі: екстра,

вищий, перший, другий (табл. 27).

Таблиця 27

Вимоги до хімічного складу кухонної солі (у % на суху речовину)

Граничний вміст

Ґатунок NaCl

(не ме-

нше)

Нерозчинний у воді

залишок (не більше)

Екстра 99,7 0,03 0,02 0,01 0,16 0,005

Вищий 98,4 0,16 0,35 0,05 0,8 0,005

Перший 97,7 0,45 0,5 0,1 1,2 0,01

Другий 97,0 0,85 0,65 0,25 1,5 0,01

У йодованій солі добавка йодистого калію становить 25 г/т. У ґату-

нку екстра для стабілізації йодистого калію додають тіосульфат на-

трію (250 г/т). 5 %-й розчин солі повинен мати чисто солоний смак,

не мати запаху, за винятком йодованої солі, для якої допустимий сла-

бий запах йоду. Сіль екстра повинна мати білий

колір; для інших ґа-

тунків допускаються відтінки: сіруватий, жовтий, рожевий. Для солі

більшості родовищ не допускають наявності помітних на око сторон-

ніх механічних домішок (невелика їх кількість може бути в солі Арте-

мівського та Солотвинського родовищ).

Кормова кам'яна сіль буває трьох видів: розсипна, глиба, брикети.

У розсипній солі масова частка

має бути більше 93 %, відсотковий

вміст нерозчинного залишку – не більше 5 %, колір солі має бути бі-

лим. Технічна кам'яна сіль за способом одержання поділяється на ви-

варну, кам'яну, озерну та садочну, за способом переробки – молоту й

зернову. Для запобігання злежуванню солі допускається її обробка за-

лізисто-синеродистим триводним калієм K

[Fe(CN)

] ⋅ 36H

O (10–

150 г/т).

Відходи калійного виробництва розглядаються як технічна кам'яна

сіль при вмісті NaCl не меншим 90 %, KCl – до 3 %, MgCl

до 0,5 %,

CaSO

до 2,6 %, нерозчинного залишку – до 2 %.

119

З морської води (вміст NaCl 27 г/л), природних (до 250 г/л) чи

штучних розсолів (до 310 г/л), одержаних при підземному вилугову-

ванні солі (NaCl не менше 70–96,2 %) шляхом природного чи заводсь-

кого випаровування виробляється штучна осадова та виварна кухон-

на сіль. Видобуток кам'яної солі проводиться підземним способом і

підземним вилуговуванням. Озерна сіль добувається

на озерах.

Серед соляних мінералів, що містять сульфат натрію, основне про-

мислове значення мають мірабіліт (глауберова сіль) і тенардит. Перс-

пективними для використання найближчим часом можуть стати та-

кож астраханіт і глауберит. Сучасне видобування сульфату натрію

базується, головним чином, на поверхневих і похованих (міжкриста-

льних) розсолах соляних озер, що збагачені

сульфатом натрію до 60–

100 г/л. Значна частина сульфату натрію, що одержують з природної

сировини, характеризується високою якістю. Вимогами до товарного

сульфату натрію передбачено вміст основного компонента для вищого

ґатунку до 99,5 %, І – до 98 %, ІІ – до 97 % при вмісті нерозчинного за-

лишку відповідно не більше 0,4, 0,9 і 2 %. Основними споживачами су-

льфату натрію є целюлозно-

паперова, хімічна та скляна промисло-

вість, у менших кількостях він використовується для виробництва

миючих, харчових і медичних продуктів, у холодильній справі.

Основну кількість карбонату натрію (кальцинованої соди) одержу-

ють штучно шляхом переробки кам'яної солі, її розчинів і карбонат-

них порід. Однак подальше розширення виробництва соди такими

методами гальмується складною проблемою

ліквідації величезної кі-

лькості промислових відходів, які завдають великої шкоди навколиш-

ньому середовищу. Тому в сучасних умовах важливого значення на-

бувають видобування та переробка природної соди – трони, нахколі-

ту, давсоніту та інших содових мінералів. Наприклад, у США 1978 р.

із загального обсягу виробництва кальцинованої соди 8 млн т на час-

тку природної

содової сировини (трони) припадало 7 млн т.

У структурі використання кальцинованої соди основну роль віді-

грає скляна промисловість, виробництво хімікатів і миючих засобів, а

також багато інших галузей народного господарства.

Загальноприйнятих вимог і кондицій до запасів і якості природної

содової сировини немає. Мінімальний бортовий вміст карбонату на-

трію в рудах 5 % для гірничого

методу видобування та 3 % для методу

підземного вилуговування на Михайлівському родовищі (оз. Танатар).

Вимоги для природних содових розсолів також відсутні. Вміст карбо-

нату натрію 4,8–5,0 % характерний для розсолів оз. Тексако (Мекси-

ка). Технічно й економічно вигідно одержувати соду шляхом перероб-

ки підземних содових вод з підвищеною мінералізацією (Na

NaHCO

) 5–10 г /л при дебіті свердловин до 200 м

/добу.