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

Подождите немного. Документ загружается.

210

присутні серицит, циркон, епідот та ін. Міцність породи, що випалена

при температурі 1400–1450°, становить 8 за шкалою Мооса, вогне-

тривкість 1690–1780°, початок розм'якшення при температурі 1570°,

осідання змінюється від -1,85 при температурі 950° до +1,05 при 1

350°, водовбирання – від 1,96 до 0,05. Механічна міцність сирого пі-

рофілітового сланцю дорівнює 420 кг/см

, а випаленого при темпера-

турі 1350° – 4650 кг/см

; тимчасовий опір випаленого матеріалу при

температурі 1400° дорівнює 579 кг/см

Нагорянське родовище (рис. 40) представлено лінзами (0,1–40,0

м) пірофілітових сланців серед кварцитів овруцької серії. Серед слан-

ців виділяються різновиди: рожеві жирні, бузкові слабо піщанисті,

окременілі сильно піщанисті і кварцово-пірофілітові з високим вміс-

том кварцу. Потужність покрівлі – 1,5–19,3 м. Затверджені запаси за

категорією А+В+С

складають 2916 тис. т.

29,1 м

св.23

св.2

34,5

св.4

58,5

св.8

31,6

21,4

св.15

0 204060 м

4321

Рис. 40. Геологічний розріз Нагорнянського родовища [19]

1 – четвертинні відклади; 2 – кварцити; 3 – пірофілітові сланці; 4 – свердло-

вини

Збраньківське родовище складене товщею кварцитів і піскови-

ків овруцької серії потужністю 40–74 м з прошарком пірофілітового

сланцю потужністю 0,1-1,4 м. Потужність покрівлі – 21–40 м. Запаси

підраховані орієнтовно на площу 4,5 га. При потужності продуктив-

ного прошарку 0,7 м вони складають 31,5 тис. м

Кур'янівське родовище приурочене до зони контакту ефузивів

збраньківської світи, кварцитів і сланців овруцької серії. Потужність

пірофілітового пласта 0,7–1,9 м (середня 1,3 м), глибина залягання –

11–90 м, вміст пірофіліт – 50–70 %. Запаси за категоріями А+В+С

–

88 тис. т, С

– 31 тис. т; запаси С

поза контуром шахтного поля – 227

тис. т. Прогнозні ресурси Р

– 279,1 тис. т.

211

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. Що відноситься до гірничорудної сировини?

2. Які якості графіту обумовлюють його промислове використання?

3. Які країни світу видобувають графіт?

4. Які існують генетичні і геолого-промислові типи родовищ графіту?

5. Охарактеризуйте мінерально-сировинну базу графітових руд України.

6. Надайте порівняльну характеристику Заваллівського і Петрівського ро-

довищ графіту.

7. Що відноситься

до абразивної сировини?

8. Де використовується гранат?

9. Які родовища гранату є в Україні?

10. Чим Слобідське родовище відрізняється від Завалівського?

11. Надайте загальну характеристику корундових руд.

12. Чи є родовища корунду в Україні?

13. Які особливості азбесту дозволяють його застосовувати в промисловості?

14. Чи можливе відкриття родовищ азбестових руд

в Україні?

15. Де і чому використовується мусковіт?

16. Де у світі відомі родовища мусковіту?

17. Чи видобувається мусковіт в Україні?

18. Що ви знаєте про вермикуліт?

19. Які родовища вермикуліту є в Україні?

20. Де використовується пірофіліт?

21. Охарактеризуйте мінерально-сировинну базу пірофіліту України.

ЛІТЕРАТУРА

1. Аксенов Е.М., Ведерников Н.Н., Горбачев Б.Ф. и др. Прогнозирование и

поиски месторождений горно-технического сырья. – М.: Недра, 1991.

2. Болотников Д.П. О сортности вермикулита и технических требованиях к

нему // Геология, свойства и применение вермикулита. – Л.: Наука,

1967. – С. 88–104.

3. Бордюгов В.П., Сальников В.Д., Рудаков А

.В. Графит. – К.: Геоинформ, 1997.

4. Вульчин Є.І., Братусь М.Д., Іванців О.Є., Шабо З.В. Високометаморфізо-

вані вуглисті утворення і графіти України. – К.: Наук. думка, 1967.

5. Геология, свойства и применение вермикулита / Ред. Д.Д.Теннер. – Л.:

Наука, 1967.

6. Геолого-экономические карты УССР. III. Горнорудная промышленность /

К.А. Суходольский, Э.

С. Дехтулинский, С.А. Червинский и др. – М.: ГУГК,

1982–1987.

7. Дубына И.В. Графитовые месторождения Украинской ССР. – Харьков:

ГОНТИ, 1939.

212

8. Жарова С.Н., Зосин А.М. Хранение овощей с применением вермикулита

// Тез. докл. совещ.: Применение вермикулита в народном хозяйстве. –

Л., 1982. С. 50–51.

9. Искрицкий Н.А. Экономика и перспективы применения вермикулита. –

Л.: Наука, 1975.

10. Исследование и применение вермикулита. Тр. совещ. по проблеме изуче-

ния и применения вермикулита. – Л.: Наука, 1969.

11. Іванцев О.Є. Геологія та генезис графітових родовищ України. – К.: Наук.

думка, 1972.

12. Ковалева З.И. Минерально-сырьевая база мусковитовой промышленнос

ти и ее использование. – М.: ВИЭМС, 1972.

13. Лазько Е.Е. Некоторые особенности гранатов и биотитов из глиноземис-

тых пород графитоносных формаций западной части Украинского щита

// Минер. сб. Львов. ун-та, 1969. – № 37. Вып. 1. – С. 40–47.

14. Лазько Е.Е. Геология графитоносных формаций западных частей Украи-

нского щита: Автореф. канд. дис. – К., 1981.

15.

Лимрани О. Минералогия граната железисто-кремнистой формации Кри-

ворожского бассейна: Автореф. канд. дис. – Кривой Рог, 1997.

16. Меркурьев Н.Д., Пожарницкий Л.Л., Чемякин В.И. Хризотил-асбест. – М.:

Недра, 1975.

17. Месторождения антофиллит-асбеста СССР / Ред. И.Ф.Романович. – М.:

Недра, 1976.

18. Месторождения хризотил-асбеста СССР. – М.: Недра, 1967.

19. Металічні і

неметалічні корисні копалини України. Том II. Неметалічні

корисні копалини // Гурський Д.С., Єсипчук К.Ю., Калінін В.І. та ін. –

Киев-Львов: „Центр Европы”, 2006.

20. Половинкина Ю.И., Соколова Е.Г. О корундовом слюдите на Побужье //

Минер. сб. Львов. геол. о-ва, 1958. – № 12.

21. Семененко Н.П., Жуков Г.В. Петровский графитоносный район УССР. –

К.: АН УССР, 1955.

22. Сердюченко Д.П., Полуновский Р.М. Силлиманито-корундовые гнейсы

Центрального Приазовья и условия их образования // Докл. АН СССР,

1971. – 197. № 2. – С. 435–438.

23. Терновой В.И. Вермикулит. Методические указания по

производству гео-

логоразведочных работ на неметаллические полезные ископаемые. – М.:

Недра, 1980.

24. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Асбест. –

М.: Госгеолтехиздат, 1959. Вып. 5.

25. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Вермику-

лит. – М.: Госгеолиздат, 1948. Вып. 60.

26. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Гранат. –

М.: Госгеолиздат, 1947. Вып. 33.

27. Требования промышленности к качеству минерального сырья

. Графит. –

М.: Госгеолтехиздат, 1960. Вып. 3.

28. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Корунд и

наждак. – М.: Госгеолиздат, 1947. Вып 37.

213

29. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Пирофил-

лит. – М.: Госгеолиздат, 1946. Вып. 16.

30. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Тальк и

пирофиллит. – М.: Госгеолтехиздат, 1961. Вып. 1.

31. Усенко И.С., Кравченко Г.Л., Хмарук Т.Г. и др. Породообразующие грана-

ты Украинского щита. – К.: Наук. думка, 1980.

32. Яценко В.Г. Структурно-

морфологические и генетические типы графита на

примере месторождений Украинского щита: Автореф. канд. дис. – К., 1996.

33. Яценко В.Г. Закономерности пространственного расположения проявле-

ний графита на Украинском щите // Аспекты минерагении Украины. –

К.: НАН Украины, 1998. – С. 254–270.

34. Яценко Г.М., Тавренко Е.И. Корундовые кристаллические сланцы в

центральной части Украинского щита // Докл. АН

УССР, 1976. – Б. № 11.

– С. 989–982.

35. USGS Mineral Yearbook, 2005

36. USGS Mineral Yearbook, 2007

214

РОЗДІЛ 4

СИРОВИНА ДЛЯ МЕТАЛУРГІЇ

У металургійному процесі використовується велика кількість неме-

талічної мінеральної сировини. За напрямками використання її мож-

на поділити на п’ять основних груп: флюсова сировина (вапняки,

доломіти, флюорит, ставроліт); вогнетривка сировина (кварцити,

кварцові пісковики, вогнетривкі глини, доломіти, графіт); магнезіа-

льна сировина (магнезит, брусит, талько-магнезити); високоглино-

земиста сировина (силіманіт, дистен, андалузит);

формувальна

сировина (піски формувальні) [5, 47].

ФЛЮСОВА СИРОВИНА

У чорній металургії при доменній плавці залізних руд як флюс ви-

користовують вапняки, доломіти, флюорит, ставроліт. Вони допома-

гають переведенню до шлаку пустої породи та золи палива. Окрім

того, оксид кальцію переводить до шлаку шкідливі для чавуну доміш-

ки (фосфор та сірку). При плавці бесемерівського, томасівського та

малофосфорного чавуну й

магнієвих доменних феросплавів до шихти

додають доломіт або доломітизований вапняк. У кольоровій металургії

теж використовують вапняк при плавці міді, а також оксидних і сірча-

них руд нікелю, кобальту, свинцю, олова тощо. Плавиковий шпат як

флюс використовують для розряджання шлаків при плавці сталі та

деяких феросплавів. При плавці міді й нікелю як

флюс застосовують

кварцити та кварцові пісковики, які ошлаковують залізо, що є в кон-

центраті або штейні.

ФЛЮСОВІ ВАПНЯКИ

Загальні відомості

Вапняки – це осадова порода, що в основному складається з міне-

ралу кальциту (СаСО

). Доломітизовані вапняки містять окис магнію

від 4 до 17 %. Утворення осадових родовищ вапняків відбувалося як у

континентальних, так і в морських умовах шляхом хімічного оса-

дження, нагромадження вапняної органіки та відкладення уламково-

215

го матеріалу вапняків. Найбільше значення для металургійної промис-

ловості мають осадові родовища морського походження, де шари ва-

пняків характеризуються значною потужністю й літологічною однорі-

дністю. Залягання шарів може бути як пологим (платформний тип),

так і крутим (у складчастих областях і крайових прогинах платформ).

Родовища платформного типу з пологим заляганням шарів здебільшо

го пов'язані з відкладами палеозойського і кайнозойського віку. Вони

зазвичай характеризуються високою якістю вапняків, легкістю роз-

робки шарів, що горизонтально залягають, але часто вимагають селе-

ктивної розробки окремих шарів через строкатість літологічного скла-

ду карбонатної товщі.

Галузі використання і вимоги до сировини

Вапняки й доломітизовані вапняки використовуються в металургії

при виплавці чавуну й сталі як флюс, що вводиться до шихти для пе-

реводу в шлак порожньої породи, золи палива, різних шкідливих до-

мішок (фосфору й, головним чином, сірки). Існують загальні вимоги

до хімічного складу та механічної міцності вапняків: якомога більший

вміст вуглекислого

кальцію та якомога менше баластових речовин

(кремнезем, глинозем) і шкідливих домішок (фосфор і сірка) [6–9].

Кремнезем (SiO

) і глинозем (Al

) збільшують витрати кальцію й

палива, тим самим знижуючи ефективність флюсу й підвищуючи йо-

го витрату. Вміст сірки у вапняках є особливо шкідливою домішкою, і

тому її вміст у сировині жорстко лімітований. При доменній плавці

фосфор важко переводиться у шлак і практично весь залишається в

чавуні, знижуючи його якість, тому підвищений

вміст фосфору в до-

менних флюсах вважається шкідливим. Однак у ливарному, томасів-

ському й малофосфорному чавуні допускається значна кількість фос-

фору, тому у вапняках, які використовуються при їх виробництві,

фосфор не є шкідливим компонентом.

Оксид магнію (MgO) заважає переводу в шлак сірки й фосфору,

тому в сталеливарному (мартенівському) виробництві доломіти не за

стосовуються. Однак у доменному виробництві, а також при виплавці

бесемерівського, томасівського, високоякісного малофосфорного ча-

вуну та марганцевих доменних феросплавів застосовують доломіти-

зовані вапняки, тому, що MgO сприяє розрідженню шлаків.

Фізичні властивості флюсових вапняків також мають значення для

конверторного та електросталеплавильного виробництва. Механічна

міцність на стискання не повинна бути нижчою 300 кг/см

, тому що

менш міцні породи сприяють утворенню дріб'язку та пилу, що змен-

216

шує газоутворення, необхідне при плавці. Крім того, залежно від галу-

зі застосування для вапняків існують норми шматкуватості. Розмір

шматків вапняку, що використовується для випалу в шахтних печах,

має бути в межах 50–80 мм; для випалу в обертових печах – 20–50 мм

і для випалу в печах киплячого шару – 12–20 мм.

Якість флюсових вапняків, що використовуються

в чорній металур-

гії, встановлюється галузевими стандартами (табл. 50) та технічними

умовами (табл. 51) конкретних родовищ, єдиних вимог немає. У цілому

ж для доменного та мартенівського виробництва використовують вап-

няки із вмістом Ca не меншим 51,5–53,5 %, Mg – не більшим 5 %, не-

розчинного залишку – у межах 2,0–4,0 %, сірки – на рівні 0,025 %, фо-

сфору – 0,06 %. Вимоги при виробництві ливарного чавуну до

вапняків

менш жорсткі: Ca – не менше 49 %, нерозчинного залишку – не більше

5 %, вміст сірки та фосфору не обмежується.

Таблиця 50

Технічні вимоги до якості флюсових вапняків

Норми для різних марок вапняків, %

ДСТ 14-63-80

(доменне вироб-

ництво)

ДСТ 14-64-80 (кон-

верторне виробниц-

тво)

ДСТ 14-64-80

(мартенівське

виробництво)

Масова частка

Ч-1 Ч-2 С-1 С-2 М-1 М-2

CaO + MgO 53,5 51,5 53,5 52,5 53,0 51,0

MgO, не більше 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0

Нерозчинні залиш-

ки, не більше

2,0 4,0 Не нормується

SiO

, не більше Не нормується 1,5 2,0 1,5 3,0

S, не більше Не нормується 0,06 0,09 Не нормується

P, не більше Не нормується 0,06 0,06 Не нормується

Межа міцності, МПа

(кг/см

), не менше

30 (300)

(300)

30 (300) 30

(300)

Таблиця 51

Вимоги до хімічного складу вапняків для виробництва конверторного

вапна (за ТУ 14-15-60-78)

Хімічний склад, %

SiO

+Fe

S P

Вапняк

Сор

CaO, не

менше

MgO

не більше

Звичайний

-"-

Доломітизо-

ваний

-"-

53,5

53,2

51,5

Не нормується

-"-

9,5+

1,5

9,5+

1,5

1,2

2,0

2,8

1,5

0,06

0,09

0,06

0,09

0,06

217

Однак вимоги, що висуваються до сировини сучасним сталеплави-

льним виробництвом, виключають значну частину запасів розвіданих

родовищ вапняків України. Вапняки високої якості, придатні для

конверторного виробництва, є у двох регіонах: у Південному Донбасі

та на Південному березі Криму.

В електросталеплавильному виробництві вимоги до вапняків жорс-

ткіші: Ca не нижче 53–55 %, Mg – не більше 3,0, нерозчинного

залиш-

ку не більше 2,0 %, сірки – 0,05 і фосфору – 0,03 %. Для виробництва

конверторного вапна існують єдині технічні умови.

Родовища України

В Україні родовища флюсових і доломітизованих вапняків відомі в

Кримський складчастій області (7 родовищ, 4 з яких розробляються),

Донбасі (6, з яких 4 розробляються), на УЩ (1). Найбільшими за запа-

сами є родовища Оленівське, Новотроїцьке, Каракубське (Донецька

область), Кадиківське, Псилераське, Гасфортське (Крим). Однак, си-

ровина переважної більшості цих родовищ не придатна для конвер-

торного виробництва,

яке у всьому світі вже витісняє мартенівське.

Вапняки необхідної якості є тільки в двох регіонах: у Південному

Донбасі і в Криму (рис. 41) Це викликає значні проблеми із забезпече-

ністю сучасного сталеплавильного виробництва запасами кондиційної

сировини (яке для крупних гірничодобувних підприємств не переви-

щує 4–8 років) [25, 30, 33–35].

Сумарні запаси флюсових і доломітизованих вапняків, враховані

Державним балансом запасів, складають (млн т) 2537 (А+В+С

– 2371,

– 166); у тому числі флюсових вапняків – 2057 (А+В+С

– 1892, С

–

164,8); доломітизованих вапняків – 479,9 (А+В+С

– 478,9, С

– 1) [33].

Найбільш високоякісні вапняки пов'язані з рифовими формаціями

карбону і пермі Донбасу, де розробляються Каракубське, Оленівське,

Новотроїцьке, Стильське родовища, до резервних відносяться Північ-

ношевченківське, Першотравневе та ін.

Каракубське родовище вже понад 100 років є головним постачаль-

ником флюсового вапняку високої якості в Україні (рис. 42). Воно роз-

ташовано в басейні р. Кальміус,

у 35 км від ст. Кутейниково. Флюсові

вапняки (СаО 52,3–54,9%) представлені двома пачками загальною по-

тужністю 105 м, які роз'єднані шаром некондиційних вапняків потуж-

ністю 6,5 м серед відкладів нижнього карбону. Вапнякова товща зака-

рстована, залягання їх похиле моноклінальне, кути падіння від 5

до

. Середня потужність розкривних порід сягає 24 м. Протягом трива-

218

лого часу родовище інтенсивно експлуатувалося, погашення запасів

сягало 16–17 млн т на рік, тому сьогодні дві із семи ділянок родовища

відпрацьовані. Родовище розробляється Комсомольським рудоуправ-

лінням, продуктивність кар’єру 8 млн т на рік, річний видобуток 16–

17 млн т, у тому числі конверторних вапняків 11–12 млн т, забезпече-

ність високоякісною сировиною не перевищує 15–17 років.

Рис. 41. Схема розміщення родовищ вапняків флюсових та доломітів

[33]

1 – вапняки флюсові (1 – Гасфорт, Псилерахі та ін.; 2 – Краснопартизанське,

Іванівське, Бачерівське, Ласпінське, Агармиське; 3 – Оленівське, Новотрої-

цьке, Каракубське, Першотравневе; 4 – Дніпропетровська область); 2 – доло-

міти (5 – Ямське, Аннівська Гольма, Покровське; 6 – Донбас; 7 – Негребівсь-

ке; 8 – Завалівське; 9 –Фрунзенське, Велика Глеюватка; 10 – Завадівське; 11

– Кузинське; 12 – Першотравневе)

ПдЗ

ПнС

Масштаби горизонтальний

вертикальний

1:10 000

1:5 000

Q Q

Рис. 42. Каракубське родовище флюсового вапняку (схематичний гео-

логічний розріз за матеріалами М.Шороховської, 1955)

219

1 – суглинки, піски, галечники; 2 – закарстовані вапняки; 3 – дресва

Оленівське родовище складено вапняками (СаО 52,0–53,9%), до-

ломітизованими вапняками (CaO 36,0–46,9%, MgO 8,0–16,3%), доломі-

тами. Вапняки і доломітизовані вапняки нижнього карбону відсло-

нюються в притоках р. Суха Волноваха, мають майже широтне про-

стягання, падіння на північний-північний-схід під кутом 5–17

, поту-

жність близько 200 м. У вапняках зустрічаються включення кременів

у вигляді жовен або лінз, характерна закарстованість. Родовище роз-

робляється Докучаєвським флюсо-доломітовим комбінатом, продук-

тивність кар'єру 6,4 млн т на рік, річний видобуток 2–2,2 млн т.

Новотроїцьке родовище складено вапняками (СаО 45,4–54,9%),

доломітизованими вапняками (СаО 37,7–43,8, MgO 8,9–14,8%), доло-

мітами. Головна частина запасів зосереджена на

ділянці Балка Бор-

сукова, але вапняки тут не придатні для конверторного виробництва

через високий вміст сірки – у середньому 0,18 %. Родовище розробля-

ється Новотроїцьким рудоуправлінням, продуктивність кар'єру 403

тис. т на рік.

Якість вапняків Північношевченківського (СаО 53,5%) і Першотра-

вневого (СаО 53,2–54,3%) родовищ відповідає сировині Каракубсько-

го родовища, але їх освоєння ускладнено через значну потужність

по-

крівлі, віддаленість від рудоуправління, розташування в зоні впливу

водосховищ на р. Мокра Волноваха. Проблема полягає у тому, що ба-

лансові запаси конверторних вапняків обмежені, приріст їх запасів

можливий тільки на Оленівському, Новотроїцькому, Каракубському,

Північношевченківському родовищах, інших розвіданих родовищ

конверторних вапняків в Донбасі немає.

В Криму розвідано 7 родовищ флюсових вапняків

із залишком ба-

лансових запасів близько 1 млрд т, які складені вапняками пізньої

юри – Кадиківське (рис. 43), Псилерахи (рис. 44), Гасфорт, Каранське,

Західнобалаклавське, Роднівське) і неогену (Краснопартизанське на

Керченському півострові), але в більшості вони не придатні для виро-

бництва конверторного вапна. Перспективна на карбонатну сирови-

ну зона розташована уздовж Балаклавсько-Хмельницького розлому,

де від

Балаклави до Рідного простежуються мармуризовані вапняки

високої якості, з прогнозними ресурсами 1,4 млрд т. Розробляється

Кадиківське родовище (річний видобуток близько 5 млн т, забезпече-

ність запасами на 5–7 рр.) і Краснопартизанське, для доменного ви-

робництва вивчені родовища Псилерахи і Каранське, але вихід кон-

верторних вапняків на цих родовищах не перевищить 15–19% [33].