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

Подождите немного. Документ загружается.

150

бах утримується у середньому 0,01 % фтору, в основному в емалі. Ба-

гато фтору в цибулі та часнику. Фтор нерідко асоціює з хлором, іноді

з Br, Ba, Ca, Be, Nb, TR, лужними металами. У природних умовах

фтор представлений одним стабільним ізотопом

F. Відомі чотири

штучні радіоактивні ізотопи фтору. Фтор – найактивніший з відомих

металоїдів. Він входить до складу багатьох мінералів у невеликих кі-

лькостях, заміщуючи хлор і групу ОН

–

. Основний промисловий міне-

рал фтору – флюорит. Додатковими джерелами фтору служать кріоліт

[Al F

], фторапатит, бастнезит (Ce,Le)[CO

]F, віліоміт NF. Фтор міс-

титься також у флогопіті, топазі, турмаліні, вулканічному склі.

Флюорит чи плавиковий шпат (у перекладі з латині – "той, що пла-

вить") – індустріальна сировина багатоцільового призначення. За хі-

мічним складом – це фторид кальцію CaF

(Ca – 51,2 , F – 48,8 %). На-

зву "плавиковий шпат" мінерал одержав від його властивості знижу-

вати температуру плавлення залізних та інших руд. Сингонія мінера-

лу кубічна. Колір досить різноманітний. Звичайно він забарвлений у

фіолетовий, зелений, блакитний, рожево-жовтий кольори різних від-

тінків та інтенсивності. У мінералогії розрізняють такі різновиди:

звичайний флюорит, хлорофан або піросмарагд (при

нагріванні флу-

оресціює зеленим кольором) і ратовкіт – щільний, приховано-

кристалічний або землистий. Плавиковий шпат, в якому частина

кальцію заміщується ітрієм, називається ітрофлюорит (YF

). При за-

міщенні кальцію церієм мінерал має назву церофлюорит (CeF

). Твер-

дість його – 4, ітрофлюориту – 4,5. Густина – 3,18, ітрофлюориту –

3,55. Плавиться при температурі 1360°С, забарвлює полум'я в черво-

ний колір. У воді практично нерозчинний, повністю розкладається в

сірчаній кислоті з виділенням плавикової кислоти (HF).

У природі флюорит зустрічається в асоціації з кварцом, халцедо-

ном, адуляром, кальцитом, баритом, стибнітом і кіновар'ю. Залежно

від

кількісного співвідношення флюориту з цими мінералами руди

поділяються на дві основні групи: власне плавиковошпатові та ком-

плексні. До перших відносяться руди із вмістом CaF

не меншим 30

%. За мінеральним складом вони поділяються на кварц-флюоритові,

карбонатно-флюоритові, силікатно-флюоритові (слюдисто- та польо-

вошпат-флюоритові), барит-флюоритові та топаз-флюоритові. Ком-

плексні руди містять CaF

до 30 %, видобувати з них флюорит доціль-

но лише попутно при розробці родовищ на інші корисні копалини. За

речовинним складом комплексні руди поділяються на флюорит-

берилієві, флюорит-олов'яні, ртутно-сурм'яно-флюоритові, флюорит-

залізорудні, флюорит-олов'яно-вольфрамові.

151

Галузі використання і вимоги до сировини

Головним споживачем флюориту (60 %) є хімічна промисловість.

Елементарний фтор має важливе значення для органічного синтезу

та ядерної фізики. Він необхідний для виробництва ядерного палива,

для розділення урану на ізотопи

238

U і

235

U. Сполуки фтору з киснем

або з галогенами – сильні оксидатори, використовуються при спалю-

ванні палива ракет та реактивних двигунів. У чорній металургії пла-

виковий шпат використовують як флюс при виплавці сталі мартенів-

ським способом, а також деяких феросплавів в електропечах та при

ливарному виробництві. У невеликій кількості флюорит застосовують

у цементному

виробництві, при виробництві непрозорого матового

скла й емалі. Чисті прозорі кристали плавикового шпату (оптичний

флюорит) застосовують як оптичну сировину.

Цінність оптичного флюориту полягає в його здатності заломлюва-

ти світло з малим розсіюванням (показник заломлювання флюориту

для світлових хвиль різної довжини порівняно мало змінюється). Оп-

тичний флюорит вільно пропускає інфрачервоні та ультрафіолетові

хвилі, має низький показник заломлення і в ньому, як у мінералі кубі-

чної сингонії, відсутнє явище двозаломлення. Ці властивості й вико-

ристовуються промисловістю, яка виготовляє з флюориту лінзи для

об'єктивів мікроскопів, призми для спектрографів, пластини для ко-

роткохвильових приладів.

Плавиковий шпат поділяється на вісім сортів (марок): Ф-0, Ф-95, Ф-

92, Ф-85, Ф-75, Ф-55, Ф-40, Ф-30. Числа показують мінімально допус-

тимий вміст домішок. До вищого сорту Ф-0 відносять прозорі криста-

ли флюориту, призначені для виготовлення оптичних приладів. Зале-

жно від виробництва, фізико-механічних властивостей, вмісту CaF

наявності домішок плавиковий шпат поділяють на такі види та мар-

ки (табл. 33).

Таблиця 33

Види та марки плавикового шпату

Види Марки

Флюорит рядовий (руда) – ФР ФР-55, ФР-40, ФР-30, ФР-20

Флюорит кусковий сортований

– ФК

ФК-95А, ФК-95Б, ФК-92, ФК-85, ФК-75,

ФК-65

Флюорит-концентрат флота-

ційний – ФГ

ФГ-95А, ФГ-95Б, ФГ-92, ФГ-85, ФГ-75,

ФГН-75, ФГ-65

Флюорит-концентрат флота-

ційний – ФФ

ФФ-97А, ФФ-97Б, ФФ-95А, ФФ-95Б, ФФ-92

Флюорит окатиш і обпалені – ФО

ФО-95А, ФО-95Б, ФО-92, ФО-85

152

Плавиковий шпат, що застосовується в хімічній промисловості, має

містити не менше 95 % CaF

і не більше 1 % SiO

та СаО; домішок ба-

рію, свинцю та сірки не повинно бути. У чорній металургії застосову-

ють плавиковий шпат із вмістом CaF

від 75 до 92 % (залежно від

якості сталі та феросплавів) і сірки не більше 0,2–1,5 %. Флюорит має

бути у шматках величиною більше 3 мм (10–15 мм).

При виробництві скла та емалі використовується марка Ф-85.

Вміст оксиду заліза – 0,06–0,12 %, СаСО

– не більше 2,5 %. Цементну

промисловість задовольняють руди із вмістом CaF

55–45 %.

Оптичний флюорит є найціннішим різновидом плавикового шпату.

Промисловість висуває високі вимоги до оптичного флюориту. Розмі-

ри кристалів або їх уламків мають бути не менше 10 мм у поперечни-

ку і в них відсутні тріщини та включення мінералів-супутників. Оп-

тичний флюорит у пластинці товщиною 1 мм повинен пропускати не

менше 80 % потоку ультрафіолетових

променів з довжиною хвилі до 1

250 А°. Залежно від розмірів кристалів та їх якості оптичний флюо-

рит поділяють на чотири сорти (табл. 34).

Таблиця 34

Технічні вимоги до оптичного флюориту

Сорт Мінімальний

розмір, мм

Обсяг дефектної

частини кристала

Допустимі дефекти

Унікальний 20 х 20 х 10 - Не допускаються

Перший 10 х 10 х 5 Не більше 10 % Рідкісні тріщини і тверді

включення

Другий 6 х 6 х 6 Не більше 20 % Рідкісні тріщини і тверді

включення

Третій 6 х 6 х 6 Від 20 до 95 % Рідкісні тріщини і тверді

включення

Оскільки оптичний флюорит у вигляді однорідних монокристалів у

природі зустрічається дуже рідко, то останнім часом потреби промис-

ловості задовольняються за допомогою синтетичних кристалів прозо-

рого CaF

, які за якістю не поступаються кращим кристалам природ-

ного флюориту.

Останнім часом значного розвитку набуло виробництво аналогів ор-

ганічних сполук на основі заміни іонів H

на іони F

– фторованих по-

лімерів (тефлон та ін.). Тефлон, стійкий у концентрованих кислотах і

гарячих лугах, використовується в техніці й медицині; фторопласти –

для виробництва насосів для перекачування агресивних рідин. Фтор-

каучуки дуже термостійкі. Високою стійкістю вирізняються й масти-

льні сполуки, у складі яких замість іонів H

знаходяться іони F

. Фторт-

рансформаторні рідини, протиракові препарати (фторуцил, фторофур

153

та ін.), засоби для лікування алкоголізму (трифтазін), шизофренії та ба-

гато інших виробляють із застосуванням фтору.

Суттєве значення має фторування води й зубних паст для попере-

дження карієсу зубів. Фтори використовуються як окисник у деяких

видах ракетного палива. Хімія інертних газів базується на застосу-

ванні фтору (фтористий криптон, радон та ін

.). Хімічні лазери пра-

цюють з використанням фтору.

Холодильна техніка широко застосовує фторвмісні сполуки – фрео-

ни. Фтористий водень – каталізатор для багатьох хімічних реакцій, у

тому числі етерифікації та алкування для отримання високоякісного

бензину. Фтор використовується для проведення реакцій у неводне-

вих середовищах. Фтористий натрій використовують для обробки де-

ревини, кремнефтористий магній –

для підвищення міцності та кис-

лотостійкості бетонів, кремнефтористий натрій – для виготовлення

кислотостійких замазок, емалей; газоподібний чотирифтористий кре-

мній – при перекритті водоносних горизонтів при бурінні свердловин.

Економічні відомості

Світові ресурси плавикового шпату оцінюються в 400–570 млн. т, се-

редньорічне світове виробництво флюориту становить 5350 тис. т (табл.

35). Вартість флюориту на світовому ринку змінюється від 85 дол. США

(кускові сорти) до 170 дол. (концентрати кислотних сортів) за 1 т.

Таблиця 35

Видобуток, запаси, ресурси флюориту, тис. т [59]

Видобуток

Країна

2005 2006

Запаси Ресурси

Іспанія 140 150 6000 8000

Кенія 97 100 2000 3000

Китай 2700 2750 21000 110000

Мексика 873 950 32000 40000

Монголія 368 370 12000 16000

Марокко 95 115 н/зв н/зв

Намібія 116 127 3000 5000

ПАР 265 240 41000 80000

Росія 210 210 Середні 18000

США - - н/зв 6000

Франція 90 40 10000 14000

Інші країни 306 300 110000 180000

Всього 5260 5350 240000 480000

154

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Головні типи родовищ флюориту: власне плавикошпатові (CaF

>30 %)

і комплексні (CaF

<30 %), родовища першої групи поділяються на

кварц-флюоритові, карбонат-флюоритові, польовошпат-флюоритові,

барит-флюоритові, топаз-флюоритові; другої – на флюорит-берилієві,

флюорит-олов’яні, ртутно-сурм’яно-флюоритові, флюорит-залізорудні,

флюорит-олов’яно-вольфрамові [28, 38, 43, 44]. За походженням виді-

ляють родовища гідротермальні, грейзенові, карбонатитові, пегматитові,

залишкові. За запасами вони поділяються на (млн т): дрібні – 0,5– 2,

се-

редні – 2–5, великі – 5–10, унікальні – більше 10. За вмістом СаF

розріз-

няють руди (%): багаті – більше 50, середні – 35–50, рядові – до 35.

Найважливіші генетичні типи родовищ: карбонатитові (флюорит-

рідкісноземельні родовища); пегматитові (оптичний флюорит); гідро-

термальні (високо-, середньо- та низькотемпературні).

Карбонатитові родовища (формація флюорит-рідкісноземельних

карбонатитів) складені комплексними флюорит-рідкісноземельними

рудами, в яких основними компонентами є фторкарбонати рідкісних

земель (синхізит, бастнезит, паризит), флюорит є супутнім

мінералом.

Пегматитові родовища (формація флюоритоносних камерних пе-

гматитів) розповсюджені обмежено. Пегматитові тіла в порожнинах

виповнені кристалами оптичного флюориту, моріону, раухтопазу, гір-

ського кришталю, вмісні породи – граніти (родовища Казахстану).

Високотемпературні гідротермальні родовища флюориту

(грейзенова та грейзеново-скарнова рідкісноземельно-флюоритова

формація), як правило, розташовані в зоні контакту гранітів з вміс-

ними породами.

Практичний інтерес являють родовища, що виника-

ють за наявності карбонатних товщ. Граніти перетворені на грейзе-

ни, вапняки – на скарни. Для скарнових родовищ характерна тісна

асоціація флюориту зі світлими слюдами, турмаліном, каситеритом,

топазом, кріолітом, іншими високотемпературними мінералами та бі-

дність кварцом і кальцитом. Процес рудоутворення починається з

розвитку магнезіальних форстерит-шпінелевих скарнів

, які пізніше

заміщуються вапняковими піроксен-гранатовими скарнами. Потім

проявляються процеси фельдшпатизації та грейзенізації. У грейзенах

локалізується в основному каситеритова мінералізація, у скарнах

концентруються флюоритові та берилієві мінерали (родовище: Пост-

Рівер на Алясці, флюоритові руди Сущано-Пержанської зони УЩ).

Родовища кріолітових польовошпатових апогранітів (формація

кріолітоносних гранітів) розвинені порівняно обмежено. Як джерело

фтору мають, скоріше, потенційне значення, хоч запаси фтору в де-

яких родовищах досить значні. Відомі родовища в Нігерії, Гренландії.

155

Середньотемпературні гідротермальні родовища (формації

флюорит-барит-поліметалічна, флюорит-бертрандитова, флюорит-

рідкісноземельна) розташовані близько материнських гранітних ма-

сивів, як правило, в осадових породах. Утворюють як жили, так і ме-

тасоматичні тіла різних розмірів. За мінералогічним складом руди по-

лімінеральні, крім флюориту зустрічаються кварц, барит, кальцит, га-

леніт, сфалерит, халькопірит та ін. У

родовищах, що залягають у кар-

бонатних породах, проявлений гідротермальний метасоматоз. При-

кладом можуть бути родовища Абаготуйське в Забайкаллі, Аурахмат-

ське в Казахстані, Покрово-Кириївське в Донецькій області.

Низькотемпературні гідротермальні родовища (поліметалічно-

барит-флюоритова і сурм'яно-ртутно-флюоритова формації) зазвичай

залягають в основних, часто в карбонатних породах при відсутності

або

слабкому прояві магматизму (телетермальні, амагматичні родо-

вища). Рудні тіла залягають у карбонатних породах, інколи в піскови-

ках з карбонатним цементом. Відомі як пластові метасоматичні тіла,

так і жильні утворення. Основні мінерали – флюорит, кальцит, гале-

ніт, сфалерит, халькопірит, марказит, барит, кіновар, антимоніт, бі-

туми. Приклади родовищ: Хайдарканське в Середній Азії, Калангут-

ське

в Забайкаллі, Бахтинське в Україні.

Крім розглянутих типів родовищ, у природі зустрічаються концен-

трації флюориту вулканогенно-осадового типу (родовище П'янчино в

Італії), а також підвищений вміст плавикового шпату в основних по-

родах, де він представлений землистим різновидом – ратовкітом (мер-

гелі карбону Московської області).

Родовища України

Балансові запаси плавикового шпату в Україні складають 3,9 млн

т СаF

, але власний видобуток флюориту поки що не ведеться. Вико-

ристання плавикового шпату в Україні не перевищує 60 тис. т на рік,

з них 25 тис. т використовує металургійна промисловість, потреби

Україна у флюориті задовольняються за рахунок імпорту із Таджики-

стану, Росії, країн Південно-Східної Азії.

В Україні поклади плавикового шпату відомі в

зоні зчленування

УЩ з ДДЗ (Покрово-Кириївське родовище, Докучаєвський, Каракуб-

ський, Новотроїцький прояви), на Поділлі (Бахтинське родовище, Но-

воселківський, Сказинецький, Посухівський, Перекоринський, Ізра-

їльський, Могилів-Подільський, Мільківський прояви), в Сущано-

Пержанській зоні (прояв Центральний), в Кіровоградській зоні (Боб-

ринецький, Компанієвський, Первозванівський прояви), в Приазов’ї

(Константинопольський прояв) (рис. 32) [16–18, 20–23].

156

КИЇВ

РІВНЕ

ЛУЦЬК

ЖИТОМИР

ВІННИЦЯ

ОДЕСА

КІРОВ ОГРАД

ЧЕРНІ ГІ В

ДНІПРПЕТРОВСЬК

ХЕРСОН

СУМИ

СІМФЕРОПОЛЬ

МИКОЛАЇВ

ХАРКІВ

ЧЕРКАСИ

ХМЕЛЬНИЦКИЙ

ТЕРНОПІЛЬ

Сущано-

Перганська зона

УЖГОРОД

ЧЕРНІВЦІ

ЛУГАНСЬК

ЛЬВІВ

ПОЛТАВА

Бах тинське

родовище

Бобринецький

прояв

Малишівське

родовище

Ганівський

прояв

ЗАПОРІЖЖЯ

Гуляйпільська

структура

Сорокинські

прояви

Кам яномогильсько-

Катеринівська група

проявів

’

Покрово-Киріївське

родовище

Малотерсянська

група проявів

ДОНЕЦЬК

Рис. 32. Схема розташування родовищ та проявів флюориту та став-

роліту [36]

1 – флюорит (1 – Покрово-Кириївське, 2 – Бахтинське родовища,

3 – Сущано-Пержанська зона, Бобринецький прояв, 5 Малотерсянська група

проявів, 6 – Кам’яномогильсько-Катеринівська група проявів),

2 – ставроліт (7 – Малишівське родовище, 8 – Сорокинський прояв,

9 – Гуляйпільська структура, 10 – Ганівській прояв)

На обліку Державного балансу запасів стоять Покрово-Кириївське

і Бахтинське родовища з сумарними балансовими запасами (тис. т) за

категоріями: С

– 6085 руди, в тому числі СаF

– 1821; С

– руди

14010, СаF

2088; позабалансові – 161 руди, в тому числі 35 СаF

Покрово-Кириївське родовище знаходиться в зоні зчленування

Донбасу і Приазовського мегаблоку, у Волноваській зоні, представле-

не трьома рудними тілами: Головним, Північним і Південним (рис.

33). Головне тіло лінзовидної форми, довжиною 250 м, шириною 70–

180 м, потужністю 4,4–70,0 (середня 40) м. Видяється два типи руд:

корінні, пов’язані з вапняками турнейського ярусу і делювіально-

пролювіальні

дезинтегровані руди потужністю 1,0–30,6 м в нижній

частині верхньоюрських – нижньокрейдових туфогенних глин. Корін-

ні руди представлені двома підтипами: карбонат-флюоритовим

(вміст СаF

в середньому 65 %) і карбонат-польовошпат-флюоритовим

157

(середній вміст СаF

– 45 %). Текстури руд масивні, смугасті, брекчи-

євидні, прожилкові. Плавиковий шпат дрібнокристалічний з індиві-

дами до 1 мм, фіолетовий, рідше – блідо-зелений. Характерна тісна

асоціація з кальцитом. Руди вміщують також карбонати, польові

шпати (альбіт, калішпат), кварц, серицит, хлорит, каолініт, кіновар,

пірит, галеніт та ін. За сортом виділяють руди: багаті карбонатно-

флюоритові, що не

потребують збагачення (СаF

– 73–83 %); рядові

карбонатно-флюоритові (СаF

– 38–71 %) і карбонат-польовошпат-

флюоритові (СаF

– 54,3 %). Родовище відноситься до середньотемпе-

ратурного гідротермально-метасоматичного типу. Температурний ре-

жим мінералоутворення – 300–100°С. Запаси родовища за категорією

складають 1927 тис. т руди (СаF

– 1231 тис. т), С

– 300 тис. т

(СаF

– 167 тис. т). Родовище не розробляється.

Пн

ПЛАН

РОЗРІЗ

АБ

0 м

100

150

200

Масштаб

1:10 000

123 7

911 151410

4 5 6

12 13

Рис. 33. План (а) і розріз (б) Покрово–Кириївського родовища флюориту

(за А.Зарицьким і А.Стремовським)

1 – суглинки і глини червоно–бурі; 2 – неогенові піски з прошарками глин; 3

– верхньокрейдові мергелисті пісковики; 4 – нижньокрейдові глини з проша-

рками бокситів; 5 – нижньокам’яновугільні вапняки; 6 – кварцитоподібні пі-

сковики; 7 – руда флюорит–карбонатна; 8 – руда карбонат–польовошпат–

флюоритова; 9 – кора

вивітрювання рудного тіла; 10 – вихід головного руд-

ного тіла на домезозойську поверхню; 11 – андезити; 12 – кератофіри; 13 –

насуви; 14 – зони прожилкової мінералізації; 15 – скиди

158

Бахтинське родовище розміщене у межах Бахтинської депресії

(рис. 34). Флюоритове зруденіння пов’язане з товщею ольчедаївських

пісковиків, представлене субгоризонтальними покладами серповидної

та ізометричної форми довжиною 4–9,4 км, шириною 1–3,5 км, гли-

бина залягання – від 21,3 до 118,5 м. Поклади складаються з 20 руд-

них тіл середньою потужністю 0,75–1,45 м, розташованих одне над

другим або кулісоподібно. Руди відносяться

до флюорит-карбонатного

типу, виділяють пластово-вкраплені і прожилкові різновиди. Флюорит

заміщує гідрослюдистий і кальцитовий цемент пісковиків і частково

кластичний матеріал – польові шпати та кварц. Прожилковий тип має

підпорядковане значення. Основні мінерали – флюорит і кальцит, рі-

дше зустрічаються кварц, дикіт, пірит. Колір флюориту фіолетовий,

різної насиченості, трапляються скупчення безбарвних, зеленкуватих

та

медово-жовтих зерен. Текстури руд переважно рівномірно вкрап-

лені. У випадку інтенсивного оплавикування пісковиків (> 25 % CaF

)

у них з'являється кокардова або плямиста текстура: утворюється

флюоритовий цемент проростання у вигляді округлих зерен (0,7–

1,5 см). Руди бідні, комплексні, без шкідливих домішок, вміст флюо-

риту 11–41 % (в середньому 17,1–20,6 %). Промислове значення ма-

ють флюорит, польовий шпат і кварц, з яких можна отримувати ви-

сокоякісний флюоритовий, керамічний польовошпатовий, кварц-

польовошпатовий і кварцовий

концентрати. Запаси руди за категорі-

єю С

складають 4257,5 тис. т (СаF

– 589,7), С

– 13710,3 (СаF

–

1920,8), ресурси категорії Р

– 10,8 млн т.

Технологічний тип руд – польовошпат-кварц-флюоритовий, серед-

ній мінералогічний склад (%): кварц – 51,9, польовий шпат – 16,4,

плагіоклаз – 3,5, флюорит – 20,6, кальцит – 2,7, глинисті та гідрослю-

дисті мінерали – 3,3. Промислове значення мають флюорит, польовий

шпат та кварц, з яких можна одержувати високоякісний флюорито-

вий концентрат марки ФФ-95-А (табл. 36), керамічний польовошпато-

вий концентрат, кварц-польовошпатовий і

кварцовий концентрат.

Бахтинське родовище передбачається розробляти підземним спосо-

бом (шахтою). Продуктивність рудника становить 500 тис. т руди на

рік. Рудник існуватиме 29 років. Продуктивність гірничозбагачуваль-

ного комбінату за концентратом становитиме близько 90 тис. т.

Таблиця 36

Хімічний склад Бахтинського флюоритового концентрату

Вміст, %

Назва

CaF

CaCO

SiO

P S

Флюорит бахтинський 99,3 0,01 0,35 0,003 0,007

Вимоги до концентрату ФФС-97-А 97,0 1,0 2,0 0,015 0,050

159

Vol

Mz-Kz

Масштаби: горизонтальний 1:50 000

вертикальний 1:2 000

280

240

200

160

120

Mz-Kz

AR-PR

Vlm

Vol

ПдЗ

ПнС

Vlm

Mz-Kz

Рис. 34. Схематична геологічна карта та розріз Бахтинського родови-

ща [36]

1 – мезо-кайнозойські відклади; 2 – ямпільські пісковики; 3 – ломозівські ар-

гіліти; 4 – ольчадаївські пісковики; 5 – грушкинська світа, алевроліти, піско-

вики, гравеліти; 6 – кристалічний фундамент; 7 – рудні тіла; 8 – розломи; 9 –

контур родовища; 10 – лінія розрізу