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

Подождите немного. Документ загружается.

427

дами високої якості, які можуть використовуватися для виробництва

фільтруючого порошку.

Кутейниківське родовище представлене потужною лінзою тре-

пелу, запаси якого дорівнюють 9,2 млн т. Родовище не розробляється.

Покровське родовище представлене лінзоподібними покладами

(2–8 м) зеленкуватого і жовтувато-білого трепелу. Запаси – 0,7 млн т

трепелу. Родовище не розробляється.

Родовище Балка Мокра в Донецькій області представлено

покла-

дом опок верхньої крейди довжиною 1900 м, шириною 100-380 м, по-

тужністю від 0,5 до 70 м, перекритим неогеновими і четвертинними

пісками, суглинками і супісками потужністю від 0,5 до 19,5 м (середня

5,13–16,0 м). Запаси опок (А+В+С

) 20,4 млн т; залишок запасів на

01.01. 2006 – 20,2 млн т. Родовище розробляється ВАТ „Донцемент”.

Стосовно нетрадиційного використання опал-кристобалітова сиро-

вина України вивчена дуже слабо. Можна стверджувати лише, що

опоки Наддністрянщини ефективні при використанні для піджив-

лення рису. На Вінниччині опокоподібні породи використовуються

для розкислення цукрового гніту. Технологічні випробування показа-

ли, що опокоподібні

й трепелові породи Наддністрянщини придатні

для виробництва кормових добавок, що підвищують якість продукції.

Загальні ресурси опок і трепелу в Україні дуже великі, але в багатьох

випадках вони залишаються новою, нетрадиційною сировиною.

Рис. 85. Геологічний розріз Коноплянівського родовища [3]

1 – ґрунтово-рослинний шар і четвертинний суглинок; 2 – пісок кварцо-

вий дрібнозернистий; 3 – пісок глауконіто-кварцовий з прошарками глин; 4

– трепел з включеннями кременю; 5 – трепел; 6 – мергель опоковидний; 7 –

мергель трепелоподібний, пухкий

428

БЕНТОНІТИ

Загальні відомості

Бентоніти – глинисті породи, складені в основному (не менше 80 %)

мінералами групи монтморилоніту (з домішкою гідрослюд, гідрохло-

риту, палигорськіту, каолініту та ін.), що утворилися в результаті деві-

трифікації та інших хімічних перетворень вулканічного попелу in situ.

Вони мають високі ємність катіонного обміну, в'яжучі властивості,

пластичність, сорбційну та каталітичну активність, здатні, поглинаю-

чи

воду, різко розбухати (до 8 разів) і перетворюватися на гелеподібну

масу чи розпадатися на агрегати гранулярної будови. Колір слабко

змінених бентонітів є білим, світло-зеленим, світло-синім, вивітрених

– кремовим, жовтим, червоним, брунатним. Бентоніти є жирними й

милоподібними на дотик.

За складом обмінних катіонів бентоніти можна розділити на лужні

(натрові) та лужноземельні

(кальцієво-магнієві). Лужні бентоніти від-

різняються високою пластичністю, хорошим розбуханням та іншими

властивостями, відносяться до високоякісної сировини, що може за-

стосовуватися в різних галузях народного господарства. Вони скла-

дені, головним чином, натрієвим монтморилонітом (70–90 %), поряд з

яким можуть бути присутніми селадоніт, хлорит, змішановерствуваті

глинисті мінерали, кристобаліт, цеоліт, польовий шпат та ін.

Лужно-

земельні бентоніти поступаються якістю лужним, галузі їх застосу-

вання різко обмежені. При облагороджуванні натрієвими препарата-

ми (2–5 %) вони перетворюються в лужні. Вони складені кальцієвим

монтморилонітом (до 80–90 %), іноді – кальцій-магнієвим (сапонітом),

як домішки можуть бути присутніми плагіоклаз, кальцит, слюда, амо-

рфний кремнезем.

Галузі використання і вимоги до сировини

Найчастіше лужноземельні бентоніти застосовуються в гірничоруд-

ній промисловості для виготовлення бурових розчинів; у ливарному

виробництві – як в'яжучий матеріал при виготовленні формувальних

сумішей і облицюванні вагранок шамотною цеглою; у будівництві –

для виготовлення високоякісного керамзиту; у харчовій промисловості

– для очистки та фільтрації води, вин, соків, сиропів, витягування та

видалення радіоактивних відходів

. Активований бентоніт застосову-

ється як каталізатор при крекінгу нафти та як адсорбент при очистці

429

продуктів нафтопереробки. Лужні бентоніти, крім цього, можуть за-

стосовуватися в чорній металургії – для обгрудкування при виробниц-

тві окатишів із залізорудних концентратів; у сільському господарстві –

при виробництві комбікормів і для поліпшення структури ґрунтів; уні-

кальні білопалені різновиди – для виробництва високоміцних порцеля-

нових і фаянсових виробів, фармакологічних і косметичних засобів,

виготовлення високоякісних сортів

паперу [4].

Вимоги до бентонітів зводяться до визначення ступеня дисперсно-

сті, розмокання у воді, зв'язувальної та адсорбційної здатності. Якість

бентонітів, які використовуються в ливарному виробництві, регламе-

нтується вимогами ДСТ 3226-77 "Глини формувальні", згідно з якими

міцність формувальних сумішей у вологому стані має бути не менше

0,1 МПа, а в сухому – не менше

0,3 МПа. Високосортні бентоніти до-

дають міцності сумішам у вологому стані – понад 0,13 МПа, а в сухо-

му – більше 0,55 МПа. Шкідливих домішок має міститися не більше:

Fe – 8 %, Ca + Mg – 8, сульфатної сірки – 0,2, CO

– 2.

Інші вимоги викладені в галузевих стандартах і технічних ДСТ, на-

приклад, ТУ 39-044-74 "Бентонітові глини як сировина для виготов-

лення бурових розчинів", згідно з якими глинопорошки, що застосо-

вуються в буровій промисловості, поділяються на п'ять сортів з вихо-

дом промивної рідини (м

/т): для вищого сорту – більше 15; I сорту –

12–15; II – 9–12; III – 6–9; IV – менше 6. Для білопалених різновидів,

що використовуються у виробництві електротехнічних і фарфоро-

фаянсових виробів, вміст Fe

і TiO

не повинен перевищувати

2,25 %, а SO

– 0,75 %. Для високоякісних лужних бентонітів, що за-

стосовуються при виробництві комбікормів, коефіцієнт набрякання

має бути не менше 10.

Економічні відомості

Світові запаси бентонітових глин перевищують 4 млрд т: Китай

(2400 млн т), США (800), Туреччина (400), Росія (124). Об'єм світового

виробництва бентонітів складає 12 млн т (2003 р.): США – 4,3 млн т;

Китай – 1,3; Греція – 1,2; Італія – 0,5; Туреччина – 0,8; Німеччина –

0,5; Росія – 0,5; Індія – 0,5; Японія – 0,4. Провідні експортери – США,

Італія, Греція, Велика Британія; імпортери – Германія, Велика Брита-

нія, Нідерланди, Канада, Японія. Бентоніт

видобувають США, Греція,

Туреччина, країни СНГ, Італія, Німеччина та інші країни (табл. 96). В

СРСР було відомо 24 родовища бентонітів із запасами 682 млн т, роз-

роблялося 12 родовищ з річним видобутком до 2,8 млн т (1981 р.).

430

Видобуток бентоніту, тис. т [6] Таблиця 96

Країна 2000 2001 2002 2003 2004

Алжир 23 21 27 25 30

Аргентина 123 135 120 147 163

Австралія 180 180 200 200 200

Бірма 1 0,9 0,9 0,9 0,9

Болгарія 296 н/зв н/зв н/зв н/зв

Боснія і Герцеговина - - 10 13 17

Бразилія 274 179 185 199 200

Вірменія 3 1 0,3 0,6 0,6

Гватемала 3 3 4 6 6

Греція 950 950 950 950 950

Грузія 7 7 7 10 2

Єгипет 50 50 50 50 50

Зімбабве 140 - - - -

Індонезія 5 5 5 5 5

Іран 70 80 80 80 80

Іспанія 150 150 150 150 150

Італія 500 500 500 500 500

Кіпр 167 127 128 145 150

Македонія 30 30 25 25 25

Мексика 270 415 488 464 470

Мозамбік 16 1 - - 3

Марокко 43 71 59 72 72

Німеччина 465 448 495 479 405

Нова Зеландія 10 10 8 8 8

Пакистан 28 27 28 28 30

ПАР 85 116 219 145 56

Перу 21 18 21 15 18

Польща 30 29 26 27 27

Румунія 36 25 15 18 18

Словаччина 67 83 66 75 70

СНГ 750 750 750 750 750

США 3760 3970 3970 3770 4060

Туреччина 636 674 559 831 850

Туркменістан 50 50 50 50 50

Угорщина 5 5 4 4 4

Україна 300 300 300 300 300

Філіппіни 3 5 6 5 5

Хорватія 10 11 12 14 14

Чехія 280 224 174 175 175

Чилі 1 2 0,6 0,7 0,8

Японія 415 406 438 426 430

Всього 10300 10400 10300 10300 10500

431

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Головними типами родовищ бентонітів є [1, 2]:

- гідротермально-метасоматичні, виникли в результаті метасомато-

зу ефузивних і вулканогенно-осадових гірських порід при низьких і

середніх температурах (50–300°) і високій лужності (рН = 9–10) гідро-

терм (Саригюське у Вірменії, Даш-Салахлинське в Азербайджані, Ва-

ніскедське в Грузії, Понца в Італії); приурочені до розломів і тріщин,

що оперяють та пересікають вмісні породи

, часто мають значну поту-

жність (до 100–130 м), великі запаси та високу якість сировини;

- вулканогенно-осадові морські та континентально-озерні, утворилися

в результаті підводного перетворення (гальміролізу) попелу, який було

занесено до водойм повітряним шляхом (Блек-Хілз у США, Пижівське

та Бережанське в Україні, Гумбрийське в Грузії; Огландянське в Турк-

менистані,

Хандарське в Азербайджані, Азкамарське в Узбекистані);

характеризуються пластовою формою, порівняно невеликою потужні-

стю (5–30 м), мають середні та дрібні запаси сировини високої якості;

- теригенно- та колоїдно-осадові, формуються на древніх платфор-

мах у результаті перевідкладення й діагенезу продуктів розмиву кори

вивітрювання та розкристалізації колоїдно-дисперсних продуктів

(Черкаське в Україні, Биклянське,

Тари-Варське, Верхньо-Нурлатське,

Смишляєвське в Поволжі, Зирянське на Уралі, Любинське в Сибіру);

представлені пластовими покладами, рідше лінзами, мають середні та

великі запаси, однак якість їх сировини зазвичай є невисокою;

- елювіальні, утворюються в умовах глибокого субаерального вивітрю-

вання та фізико-хімічних змін інтрузивних, вулканогенних, осадових

порід (Усть-Маньїнське, Сахаринське, Разгонське

в Росії, Бранинське в

Чехії); поклади мають лінзо- та карманоподібну форму, незначну поту-

жність (перші метри), невеликі запаси.

Усі згадані вище типи родовищ поділяються на лужні та лужнозе-

мельні, причому особливу цінність мають родовища першого типу.

Родовища України

В Україні відомо близько 100 родовищ і проявів бентонітів у шести

провінціях:

- Закарпатська (Горбське, Ільницьке, Кіштинське, Копанське), де вони

пов'язані з Вигорлат-Гутинською грядою та Солотвинською западиною

(прогнозні ресурси 15 млн т);

- Передкарпатський передовий прогин і Волино-Подільська плита (Пи-

жівське, Бережанське, Немирівське, Струтинське та інші) (прогнозні

ресурси 18 млн т);

- Причорноморська западина;

- УЩ (Черкаське та інші) (прогнозні ресурси 20

млн т);

432

- Індоло-Кубанський прогин (Керченський півострів) Криму (Курцівське,

Мангуське) (4 млн т);

- Донецька складчаста область (прогнозні ресурси 48 млн т).

Державним балансом запасів враховано 8 родовищ бентонітових

глин (Черкаське, Горбське, Курцівське, Кудринське, Бережанське,

Пижівське та ін.) із загальними балансовими запасами категорій

А+В+С

63,9 млн т, С

– 0,2 млн т і забалансовими – 1,4 млн т (на

01.01.2005 р.); 4 родовища (Черкаське, Горбське та ін.) розробляють-

ся як сировина для ливарного виробництва, бурової справи та ін.

Глини в основному лужноземельні полімінеральні, монтморилонітово-

го і бейделіт-монтморилонітового складу. Переважають лужноземельні

(Ca–Mg з домішкою Na, K тощо), рідше зустрічаються лужні (Na з до-

мішкою K, Ca, Mg) різновиди (Кіштинське родовище).

Добре відомі й неодноразово описані такі родовища бентонітових

глин, як Черкаське, Горбське та інші, що були традиційними постача-

льниками цього виду сировини для промисловості СРСР.

Головним об’єктом УЩ є Черкаське родовище. Продуктивна тов-

ща глин приурочена до відкладів нижнього і середнього міоцену,

складається з 5 шарів (0,5-15 м) монтморилонітових, палигорськіто-

вих і

полімінеральних глин. Запаси складають 50,4 млн т, на базі ро-

довища споруджений комбінат і завод глинопорошків з річною про-

дуктивністю 650 тис. т. Глини придатні для виробництва керамзито-

вого гравію, легких бурових розчинів, керамічних виробів і гідротех-

нічного цементу, залізорудних окатишів тощо.

В Закарпатському прогині у пліоценових глинах відомі Горбське і

Хижинське

родовища бентонітоподібних глин низької якості, а у вул-

каногенно-осадових відкладах міоцену Солотвинської западини знай-

дені лужні бентонітові глини. В Передкарпатті і на Волино-Поділлі пе-

рспективними на бентонітові глини є відклади міоцену, до яких при-

урочені Бережанське (запаси 426 тис. т) і Пижівське (241 тис. т) ро-

довища, перспективний прояв с. Журавне

В меотичних і сарматських відкладах Причорноморської западини

знайдені прояви бентонітоподібних глин (Жоброжанівський, Велико-

михайлівський, Лучинський, Цезарівський, Северинівський), які ви-

магають подальшого вивчення. Прояви таких глин знайдено і в Кри-

му (Курцівське і Кудринське родовища, прояв Святої Гори на Карада-

зі). Кудринське родовище представлене трьома типами бентонітів:

лужними, лужноземельними і лужноземельними

з підвищеним вміс-

том Na. Запаси за категоріями С

380 тис. т, С

– 220.

В Донецькій області розвідано Григорівське родовище (білокузь-

минівська світа) із запасами бентонітів 260 млн т (С

+С

). Проведені

433

пошукові роботи на інших крупних родовищах – Сорішенському, Ка-

рпівському, Дронівському, аналогічних за масштабами.

Металургійні підприємства України використовують бентонітові

глини Дашуківської ділянки Черкаського родовища як формувальні,

але вони не придатні для виробництва окатишів із залізорудних кон-

центратів, тому для цих цілей такі глини імпортуються з Азербайджа-

ну. При збереженні рівня попиту українських

металургійних підпри-

ємств їх потреби у бентонітових глинах становлять 500-560 тис. тонн

на рік.

Справа в тому, що бентоніти названих родовищ відносяться до лу-

жноземельних, не мають високих технологічних властивостей і не

можуть конкурувати на світовому ринку із сировиною високої якості,

що добувається в США, Китаї та інших країнах. Очевидно, багато

чому саме цими причинами обумовлено різке падіння видобутку бен-

тонітів в Україні з 422 тис. т у 1991 р. до 142 тис. т у 1997.

Тим часом на початку 80-х рр. у Закарпатті було розвідано Кіш-

тинське родовище лужних, частково білопалених бентонітових глин,

якість яких (за попередніми даними) відповідає найвищим вимогам

промисловості й які

можуть бути використані в різних галузях народ-

ного господарства.

Бентоніти Закарпаття приурочені до горизонтів епігенетично пере-

творених туфогенно-осадових порід, що залягають переважно в низах

розрізу міоценових і міоцен-пліоценових відкладів Вигорлат-

Гутинської гряди. Тут відомі декілька родовищ бентонітових глин:

Горбське в Мукачівському районі, Ільницьке в Іршавському, Копансь-

ке у

Виноградівському, однак усі вони відносяться до низькосортних

лужноземельних.

Винятком є Кіштинське родовище, розташоване на лівобережжі

р. Тиса в 2–4 км на захід від селища Вишково. Площа родовища

складена вулканогенно-осадовими утвореннями доробратівської, лу-

ківської та алмаської світ неогену. Поклад бентонітових глин приуро-

чений до верхньої частини верхньодоробратівської підсвіти, складе-

ної переверстуванням псамітових

, алевритових і пелітових туфів з

прошарками аргілітів. Підсвіта перекрита сірими й темно-сірими ар-

гілітами з прошарками ріолітових туфів і пісковиків луківської та ал-

маської світ (120–130 м). Корисна копалина представлена полого (15–

25°) похиленим на південний захід шаром потужністю від 1 до 2,7 м

(середня – 1,9 м), який простежений за простяганню на 1500 м,

а за

падінням на 100 м. Він складений 2–3 пачками бентонітів по туфах

ріолітів, які розділені прошарками (0,1–0,5 м) щільних сірих аргілітів,

що виклинюються за падінням.

Бентоніти є білою (у сухому стані) породою, що швидко набухає

434

при контакті з водою. За даними геологорозвідувальних робіт, пер-

винна порода є ксенотуфом ріоліту, в якому серед уламкового матері-

алу домінують уламки вулканічного скла, майже цілком заміщені дрі-

бно-лускатим агрегатом монтморилоніту, іноді доломіту та кварцу. За

сумою та складом обмінних катіонів бентоніти переважно відносяться

до лужних, де основним компонентом іонного

обміну є натрій і калій,

які переважають над кальцієм і магнієм. Вони характеризуються ви-

сокою пластичністю, ступенем розбухання від 6 до 13 разів, бентоні-

товим числом 65–100 і колоїдальністю 73–100. Серед рядових різно-

видів присутні лінзоподібні прошарки невстановленої потужності уні-

кальних білопалених глин з високими розбуханням (10–19 разів), бен-

тонітовим числом (середнє 100) і колоїдальністю (у

середньому 100).

Вони придатні для виготовлення якісних бурових розчинів, можуть

бути використані як адсорбенти (характеризуються значною фільт-

руючою здатністю та низькою оліємісткістю), частково – як зв'язува-

льний компонент формувальних сумішей в ливарному виробництві.

Бентоніти в природному стані відповідають існуючим вимогам до бе-

нтонітових глин для тонкої та будівельної кераміки (ДСТ 7032-75),

відповідають найкращій

марці (ФРК) за всіма показниками за винят-

ком зв'язувальної здатності (1,5 МПа - 15,3 кгс/см

при нормі 2 МПа –

20 кгс/см

), яка після збагачення досягає норми, хоч при цьому під-

вищується вміст барвних оксидів до значень, що відповідають марці

"СК". Однак обсяг і запаси білопалених глин не встановлені.

Таким чином, бентоніти Кіштинського родовища є гостродефіцит-

ними, лужними, частково білопаленими, можуть бути використані не

тільки для виготовлення бурових розчинів і формувальних сумішей

але й для виробництва тонкої кераміки. В інших країнах бентоніти

такої якості використовуються як сорбенти для очищення нафтопро-

дуктів, питної води, харчових олій тощо, витягування й видалення

радіоактивних відходів, у виробництві косметичних засобів і фарма-

кологічних препаратів, у паперовому виробництві. Запаси категорії

оцінені (1993 р.) в 4,8 млн т, прогнозні ресурси – 9,6 млн т. Гірни-

чотехнічні умови складні, родовище може розроблятися штольнями,

нині не розробляється.

435

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. Які різновиди мінеральної сировини відносяться до гірничотехнічної?

2. Надайте загальну характеристику опал-кристобалітовим породам.

3. Надайте порівняльну характеристику діатомітам, радіоляритам, спон-

голітам, опокам, трепелам.

4. Де використовуються опал-кристобалітові породи?

5. Які основні вимоги існують до опал-кристобалітової сировини?

6. Які країни видобувають опал-кристобалітову сировину?

7. Які провідні типи

родовищ опал-кристобалітової сировини?

8. Охарактеризуйте стан мінерально-сировинної бази опал-

кристобалітової сировини України.

9. Які родовища опал-кристобалітової сировини в Україні ви знаєте?

10. Чим з точки зору промисловості цікаві бентоніти?

11. Як поділяються бентоніти?

12. Де використовуються бентоніти?

13. Які країни більш за все видобувають бентонітів?

14. Які

є генетичні типи родовищ бентонітів?

15. Які родовища бентонітових глин в Україні ви знаєте?

16. Чим відрізняється Киштинське родовище від інших родовищ бентоні-

тів України?

ЛІТЕРАТУРА

1. Бентониты. – М.: Недра, 1980.

2. Кирсанов Н.В., Сабитов А.А. Генетическая и промышленная классифика-

ция месторождений бентонитов СССР // Бентониты. – М.: Недра, 1980. –

С. 17–24.

3. Металічні і неметалічні корисні копалини України. Том II. Неметалічні ко-

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

Львов: „Центр Европы”, 2005.

Михайлов В.А., Чудаев О.В., Астапенко Г.И., Граждан Т.Г. Месторожде-

ния нерудного сырья Приморского края. – Владивосток: Дальнаука, 1998.

5. Прогнозирование и поиски месторождений горно-технического сырья. –

М.: Недра, 1991.

6. USGS Mineral Yearbook, 2005.

7. USGS Mineral Yearbook, 2007.

436

РОЗДІЛ 7

СИРОВИНА ДЛЯ МІНЕРАЛЬНИХ ФАРБ

Загальні відомості

До мінеральних пігментів відносять різноманітні природні фарбу-

вальні речовини, що мають той чи інший колір, не розчиняються у

воді, олії та спирті та є головною частиною будь-якої фарби, у складі

якої вони беруть участь разом з іншими речовинами (лаком, олією,

органічним клеєм, рідким склом та ін.). Інакше кажучи, пігменти –

це

пофарбовані (кольорові) гірські породи, руди і мінерали різного складу

і походження, які можуть використовуватися в різних галузях госпо-

дарства [1, 2, 9]. Показниками, які вказують на можливість їх вико-

ристання, є колір, структурні особливості, хімічний і мінеральний

склад, ступінь дисперсності, фарбувальна здатність, покривна здат-

ність (покривність), оліємісткість, світло- та атмосферостійкість.

Колір пігменту може

бути ахроматичним (білим, сірим, чорним),

хроматичним, спектральним (червоним, жовтим, зеленим, блакитним,

синім). Він характеризується трьома константами: кольоровим тоном

з відповідною довжиною хвилі спектра (λ мкм), чистотою тону (R),

світлістю тону (H).

Структура природних пігментів дуже впливає на технологічні

властивості; вона може бути аморфною або кристалічною; аморфна

структура викликає поглинання світла, кристалічна – допомагає

його

відбиттю.

Дисперсність – розмірність часток у пігменті; недостатня диспер-

сність пігменту заважає розтиранню його зі сполучною речовиною.

Покривна здатність (покривність) – здатність пігменту разом зі

сполучною речовиною лягати тонким і рівномірним шаром на повер-

хню й робити невидимим первісний колір предмета, що фарбується.

Показником покривної здатності є виражена в грамах кількість фар

би, необхідна для покриття площини в 1 м

. Дуже часто покривна

здатність пігменту залежить від сполучної речовини, наприклад,

крейда з клеєм і водою дають добру покривну фарбу, а з оліфою –

дуже погану, оскількі при показниках заломлення оліфи – 1,5, крейди

– 1,6 фарба стає такою, що вкриває погано, прозорою (лесируючою).

Під фарбувальною здатністю розуміють здатність пігмента на-

давати свій колір іншій речовині

при їх змішуванні. Фарбувальна зда-

тність залежить від дисперсності і покривної здатності пігменту.