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

Подождите немного. Документ загружается.

447

До агрохімічної сировини відносять природні мінеральні утворен-

ня, що є сировиною для виробництва мінеральних добрив і поліп-

шення структури ґрунтів в агрономічних цілях [10, 13]. Для виробни-

цтва мінеральних добрив використовуються у тому числі і такі види

гірничохімічної сировини, як калійні солі та фосфатні руди, описані в

розділі 2.

ТОРФ І ВІВІАНІТ

Загальні відомості

Торф і вівіаніт використовуються як місцеві меліоранти для запо-

бігання виснаженню ґрунтів.

Торф – це органічна гірська порода із зольністю менше 50 %, що

відноситься до гумітів, які є першою стадією перетворення органіч-

ної речовини. Він утворюється в болотах із залишків відмерлих рос-

лин, що розкладаються в умовах підвищеної вологості та нестачі кис-

ню. При цьому важливу роль відіграють процеси біохімічної гуміфі-

кації, які йдуть за участю мікроорганізмів. Родовища торфу є склад-

ними геолого-біоорганічними системами, які суттєво залежать від

природних умов. Колір торфу змінюється від жовтувато-коричневого

до сірого та чорного, вологість становить 75–95 %, вміст мінеральних

домішок змінюється від 2–4 до 4–18 % залежно від типів торфу

. Зна-

чний вплив на процес утворення торфу та на структуру торфовищ

мають кліматичні умови, водний режим, склад рослинності, характер

рельєфу та ін. За геоморфологічними умовами торфовища поділя-

ються на вододільні, заплавні, терасові та ін.

Галузі використання і вимоги до сировини

Торф застосовується в сільському господарстві як цінне органічне

добриво зазвичай у вигляді органо-мінеральних сумішей [15]. Це цін-

ний матеріал для парникових і тепличних господарств, садівництва й

городництва, де для вирощування розсади використовують торфо-

блоки та торфові горщечки. Використання в сільському господарстві

визначається вмістом тих чи інших органічних компонентів у торфі.

Зокрема, торфовівіаніт використовується як комплексне фосфатне

добриво.

У тваринництві торф використовують як підстилку для худоби, що

поліпшує зоогігієнічні умови її утримання, особливо в зимовий час,

448

забезпечує накопичення цінного добрива – торфового перегною.

Торф також може використовуватися як добавка до корму худобі,

птахам, рибам. Крім сільського господарства, торф використовують

як паливо на теплових електростанціях, для виробництва активізова-

ного вугілля, коксу, воску, отримання кормових дріжджів та ін.

При оцінці якості сировини зазвичай враховують зольність, воло-

гість, міру розкладу, калорійність

, структуру, хімічний склад органіч-

ної та мінеральної речовин тощо. При цьому для різних типів торфу

ступінь розкладу коливається від 25 до 35 %, вміст речовин, що роз-

чиняються у воді та легко піддаються гідролізу, – від 30 до 45 %, бі-

тумів – 1,67–12 %, гумінових кислот – 10–55 %, целюлози – 1,5–10 %,

лігніту – 10–20 %.

За зольністю торф поділяється на нормально-зольний (менше 12 %)

і високозольний (12–50 %). Серед

високозольних різновидів залежно

від мінерального складу виділяють вапняковий торф (CaCO

до 30 %),

вохристий і торфовівіаніт.

Важливою властивістю торфу є ступінь розкладу та гуміфікації або

вміст матеріалу, що є повністю гуміфікованим (слабка – до 20 %, се-

редня – 20–40 %, висока – понад 40 %), які багато в чому зумовлюють

такі властивості торфу, як спроможність поглинати вологу, щільність,

калорійність.

Економічні відомості

Площа торф'яних родовищ світу сягає 176 млн га, найбільші запа-

си торфу зосереджені в країнах СНД (40,0 %), Індонезії (13,6), Фінлян-

дії (7), Канаді (7), США (7), Китаї (5,4), Швеції (2,4). Світові ресурси

торфу оцінюються в 1,2 трлн т, річний видобуток торфу складає 26–

28 млн т (табл. 98). Світовими лідерами видобутку торфу є Фінляндія,

Ірландія, Росія, Білорусь, Канада і Україна, багато

торфу видобувають

також Естонія, Латвія, Швеція і США. Експорт торфу оцінюється в

2,2–2,3 млн т, основними постачальниками є Канада і країни Центра-

льної і Східної Європи (включаючи СНД). Ціна торфу на ринках США

складала ($/т): 2002 – 28,85; 2003 – 29,74; 2004 – 28,64; 2005 – 27,76;

2006 – 30,31.

Таблиця 98

Видобуток, запаси, ресурси торфу [22]

Видобуток, тис. т

Країна

2005 2006

Запаси,

млн т

Ресурси, млн т

Білорусь 1900 2300 400 4000

Естонія 800 800 60 2000

449

Ірландія 5400 5500 Значні Значні

Канада 1330 1400 720 30000

Латвія 800 700 76 1300

Литва 370 425 190 300

Молдова 475 475 Значні Значні

Росія 2100 2100 1000 60000

США 685 618 150 10000

Україна 1000 1000 Значні Значні

Фінляндія 9100 9000 6000 6400

Швеція 930 1000 Значні Значні

Інші країни 1530 1700 1400 6000

Всього 26400 27000 10000 120000

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Відповідно до умов росту та накопичення торфоутворюючих рос-

лин розрізняють три типи торфовищ: верховий, низинний і перехід-

ний. У свою чергу відповідно до видів залишків рослин, що перева-

жають, вони поділяються на на сфагновий, осоковий, деревний, оче-

ретяний підтипи.

Верхові торфовища формуються в умовах бідного мінерального

живлення та різноманітного режиму

зволоження під час накопичення

оліготрофних рослин (сосна, модрина, верес, сфагнові мохи та ін.).

Торф характеризується пониженою зольністю (2–4 %), кислою реакці-

єю, підвищеним вмістом бітумів (до 22 %) і вуглеводів (більше 40 %),

зниженим – гумінових кислот (менше 25 %). Поділяється на три під-

типи (лісовий, лісо-мочаровий і мочаровий) і шість груп (деревну, де-

ревно-трав'яну, трав'яну

, деревно-мохову, трав'яно-мохову та мохо-

ву).

Низинні торфовища формуються в умовах багатого мінерального

живлення та різноманітного режиму зволоження. Торфоутворюючі

рослини також різноманітні (вільха, береза, ялина, верба, тростина,

осока, гіпнові мохи та ін.). Торф характеризується підвищеною золь-

ністю (6–18 %), нейтральною або лужною реакцією середовища, різ-

номанітними фізико-хімічними властивостями, порівняно

невеликим

вмістом бітумів (6–10 %) і вуглеводів (до 25 %), значним – гумінових

кислот (до 65 % і більше). Як і верхові, поділяються на три типи та

шість груп.

Перехідний тип торфовищ виникає за умови мішаного складу фі-

тоценозів, а торф цього типу має проміжну властивість.

450

Родовища України

В Україні відомо більше 1500 родовищ торфу, запаси яких оціню-

ються в 1852 млн т, з них близько 500 розробляються (табл. 99). Зага-

льна площа торф'яних родовищ перевищує 600 тис. га. 96 % ресурсів

торфу належить до низинного типу, 1,8 % – до верхового, 1,6 % – до

перехідного і 0,6 % – до змішаного [17, 18]. Найбільші ресурси торфу

зосереджені в областях Полісся – Волинській, Рівенській, Сумській,

Чернігівській, Житомирській. У західному і східному Поліссі перева-

жають середні за площею родовища (200–1000 га), у центральному –

дрібні (до 100 га). Торф мало- і середньозольний (10–20 %); ступінь

розкладання 25-50 %. На південь від Полісся заторфованість терито-

рії зменшується, торф'яні родовища зустрічаються лише в долинах

рік. Вони низинного типу, високозольні (30–50 %), площа родовищ за-

звичай не перевищує

10–20 га, запаси торфу незначні, малої потуж-

ності (1 м) і промислової цінності, крім родовища Кардашинське в

Херсонській області, ці родовища не мають. Найбільші родовища: По-

ліське, Цирське (Волинська обл.); Морочне, Кременне (Рівненська

обл.), Великі Болота (Львівська обл.), Трубіж, Перевід (Київська обл.),

Супой (Черкаська обл.), Удай (Чернігівська обл.).

Таблиця 99

Поширення родовищ торфу в Україні (на 01.01.2004 р.)

Область Кількість родо-

вищ

Запаси,

млн. т

Видобуток у 2003 р.,

тис. т

Вінницька 47 34 –

Волинська 226 372 206

Житомирська 187 84 31

Ів.-Франківська 35 13 20

Київська 51 148 10

Львівська 128 200 86

Полтавська 49 70 1

Рівненська 330 362 207

Сумська 115 101 3

Тернопільська 76 102 25

Херсонська 3 3 6

Хмельницька 80 62 –

Черкаська 37 52 26

Чернігівська 198 250 92

Всього 1562 1852 713

451

Торф видобуває Український державний концерн „Укрторф” з 40

родовищ. Близько 81 % видобутого торфу використовується як пали-

во, 19 % – як добрива. Освоєне виробництво торф'яних горщиків для

вирощування розсади, торф'яних біодобрив „Тюльпан”, торфопере-

гнійних добрив „Конкурент”, торфу фасованого для садівників, набо-

рів для садівників (торф і ґрунт змішані).

Вівіаніт

Вівіаніт – це восьмиводний кристалогідрат ортофосфорного заки-

су заліза Fe

[PO

]

⋅ 8H

O. Вміст Р

у вівіаніті становить 28,3 %. У

неокисненому стані він утворює прозорі кристали або білі рихлі при-

ховано-кристалічні маси, а на повітрі швидко синіє внаслідок част-

кового переходу закису заліза в окис. Синій колір вівіаніту зумовле-

ний тим, що до кристалічної ґратки цього мінералу входять і закис, і

окис заліза та вода.

При повторному окисненні заліза вівіаніт перехо-

дить в основний фосфат оксиду заліза – пірит складу

[(OH)

] ⋅ 3,5H

O. Він має вигляд жовтих або жовтувато-білих

рихлих і легких сирнистих мас. Вівіаніт кристалізується у моноклінній

сингонії. Має вигляд зірчастих радіально-волокнистих агрегатів, нит-

коподібних конкрецій, а також землистих скупчень.

Вівіаніт утворюється в екзогенних умовах серед торфовищ і бурих

залізняків озерного або морського походження у відновному середо-

вищі, а також

у порожнинах черепашок і кісток тварин. У рудних

жилах він є продуктом вивітрювання сульфідів. Зустрічається в ни-

зинних болотах, розміщених у долинах річок і приозерних западинах

у районі заплави або надзаплавної тераси, біля підошви схилів чи при

виході джерел.

Низинні болота становлять близько 80 % торф'яних боліт України.

Вони розміщені у Львівській

, Волинській, Тернопільській, Житомир-

ській, Київській, Чернігівській, Сумській, Харківській областях. На

Херсонщині великі низинні болота зустрічаються на лівобережній за-

плаві Дніпра. Значні нагромадження вівіаніту знайдені в залізних ру-

дах Керченського родовища.

Джерелом утворення фосфорної кислоти є ґрунтові води, які вими-

вають фосфор з гірських порід разом з вапном і залізом. У

болотах

осідають спочатку карбонати у вигляді болотного вапна або болотної

крейди, перемішаних з торфом, а потім вівіаніт і сидерит. Відповідно

до цього встановлюється послідовність відкладів: внизу під торф'яним

покладом або частково в торфі залягає болотне вапно, вище вівіаніт

перешаровується із сидеритом (рис. 90). Торфовівіаніти зазвичай су-

проводжуються лімонітами з фосфатами оксиду

заліза – так звані во-

452

хри. Щодо вмісту фосфору та заліза, у низинних торфів спостеріга-

ється прямо пропорційна залежність, тобто зі збільшенням одного

компонента зростає кількість іншого. Вміст фосфору залежить також

від відсотка зольності торфу. Так, при зольності торфів від 40 до 60 %

вміст Р

становить близько 15 %, а при зольності 20–30 % – до 7 %.

Торф, що містить 1,5–3,0 % фосфорного ангідриту, має розглядатися

як корисна копалина, а при вмісті Р

понад 10 % є прямим добри-

вом.

Рис. 90. Схематичний розріз болотних відкладів вівіаніту (за Г. Бу-

шинським)

1 – торф, 2 – сидерит, 3 – болотне вапно або мергель, 4 – вівіаніт, 5 – бурий

залізняк, 6 – піцит, 7 – пісок і супісок, 8 – рівень ґрунтових вод

Вівіанітвмісні торфи за кількістю Р

поділяються на три групи: ві-

віанітовий торф (0,5–2,5 %), торфовівіаніт (2,5–15,0 %) і вівіаніт (понад

15,0 %). Внесення в піщані та суглинисті ґрунти торфів низинних ро-

довищ значно підвищує врожайність жита й картоплі. Систематичне

внесення торф'яних добрив поліпшує фізико-хімічні властивості ґрун-

тів, особливо легких піщаних.

Родовища торфовівіаніту зазвичай невеликі – декілька сотень, рід-

ко тисяч

кубометрів. Поклади витягнуті вздовж сучасного або старо-

винного тальвегу долини. Вівіаніт достатньо поширений в Україні як

цінне фосфатне добриво. Залягає він неглибоко й доступний для роз-

робки будь-яким сільськогосподарським підприємством. Слід зверну-

ти увагу на вивчення вівіаніту попутно при дослідженні торфів.

453

ГІПС ТА АНГІДРИТ

Загальні відомості

Гіпс та ангідрит належать до корисних копалин подвійного вико-

ристання і застосовуються і як сировина для в’яжучих матеріалів і як

агрохімічна сировина. Тому їхній опис наведено в розділі 5, а тут на-

даються додаткові відомості, які характеризують цю сировину з точ-

ки зору використання в сільському господарстві.

Гіпс – це водний

сульфат кальцію Ca[SO

] ⋅ 2H

O, у чистому стані

утримує 32,5 % CaO, 46,5 % SO

, 20,9 % H

O. Кристалізується в мо-

ноклінальній сингонії, має доскональну спайність, зустрічається у ви-

гляді товстотаблитчастих або призматичних безбарвних і прозорих

кристалів, часто забарвлених домішками в сірий, жовтуватий, блідо-

рожевий та інші кольори. Серед агрегатних скупчень виділяються зе-

рнисті, листуваті, порошкоподібні, волокнисті, радіально-голчасті;

зустрічаються також волокнисті прожилки та конкреції. Густина гіп-

су 2,2–2,4

г/см

, твердість за шкалою Мооса 1,5–2. У воді слабко роз-

чиняється, є поганим провідником тепла. Може утримувати домішки

сірки, кварцу, піриту, карбонатів, боратів, целестину, глинистої ре-

човини та ін. Випадає в осадок за температури 63,5°С, а в насичених

NaCl розчинах за 30°С.

В умовах підвищеної солоності замість гіпсу в осадок випадає ангі

дрит – безводний сульфат кальцію CaSO

. Він кристалізується в ром-

бічній сингонії, зазвичай утворює мармуроподібні маси сіруватого та

голубуватого кольору. Від гіпсу відрізняється більш значними твердіс-

тю – 3,5–3,8 і густиною – 2,9–3,0 г/см

. Може утворюватися при дегі-

дратації гіпсу в умовах підвищеного тиску. З іншого боку, ангідрит у

свою чергу легко гідратується й переходить у гіпс, що супроводжу-

ється значним (більше 30 %) збільшенням об'єму.

З погляду практичного використання, прийнято розрізняти: зерни-

сті різновиди або алебастр; пластинчасті або гіпсовий шпат; землисті

або гажа й

ганч (незцементована або слабко зцементована маса з

кристалів гіпсу та піщанистого або вапняно-глинистого матеріалу);

волокнисті або селеніт. Частіше в природі зустрічаються скупчення

зернистого гіпсу.

454

Галузі використання і вимоги до сировини

Основною особливістю гіпсу, що обумовлює його широке застосу-

вання, є здатність частково піддаватися дегідратації при нагріванні

та після розчинення водою схоплюватися й твердіти на повітрі. Гіпс

застосовується в сирому та обпаленому виді. Він широко використо-

вується в промисловості для виробництва різних гіпсових в'язких ре-

човин (будівельний, формувальний, високоміцний, медичний

гіпс);

цементу (портландцемент, гіпсоглиноземистий, гіпсошлаковий, ангі-

дритовий та інші види цементу); наповнювача при виробництві па-

перу; як обробний матеріал; у кольоровій металургії як флюс; у хіміч-

ній промисловості для виробництва сірчаної кислоти та сульфату

амонію. Гіпс також застосовується як імітатор мармуру, а мальовничі

та волокнисті різновиди (селеніт) – як виробне каміння.

сільському господарстві гіпс застосовується як багатоцільовий

меліорант для гіпсування засолених ґрунтів з метою поліпшення їх

агрономічних властивостей. Справа в тому, що високий вміст натрію

в ґрунтах зумовлює їх лужність, погіршує структуру та сприяє вине-

сенню гумусу. За умови гіпсування кальцій витісняє натрій (який

зв'язується у вигляді відносно нешкідливого сульфату)

та сприяє ви-

несенню калію, що поліпшує родючість ґрунтів. Гіпс підвищує гігро-

скопічність ґрунтів, оскільки він добре поглинає та зв'язує воду; вне-

сення гіпсу в глинисті ґрунти підвищує їх якості щодо повітря- та во-

допроникнення. Середня норма внесення гіпсу становить від 1 до 4–

6 т/га. В Україні близько 2,8 млн га

ґрунтів відносяться до солонува-

тих і підлягають гіпсуванню.

Гіпс може використовуватися як добриво, особливо під бобові

культури. При вапнуванні кислих ґрунтів гіпс додають у вапнякове

борошно, ефективними є також добавки гіпсу в мінеральні добрива.

Замість гіпсу можуть бути використані відходи виробництва, як,

наприклад, фосфогіпс, що є технологічним відходом суперфосфатних

заводів. Він

має утримувати не менше 90 % гіпсу та близько 5 % во-

логи. Головною перевагою фосфогіпсу є його дешевизна.

Агрорудою можуть також бути подрібнені гіпсоносні глини, які по-

силюють сорбційні та гігроскопічні властивості ґрунтів, активізують

мікрокомпоненти, підвищують біологічну активність ґрунтів.

Згідно з вимогами ДСТ 4013-74, у товарному гіпсі вміст

CaSO

⋅ 2H

O має бути: в 1-му сорті не менше 90 %, у 2-му сорті не

менше 65 %; втрати при прожарюванні до температури 600°С не ме-

нше 10 і не більше 21 %. Для різних видів промисловості існують різ-

ні вимоги, так, наприклад, у паперовій промисловості застосовується

гіпс максимальної білизни, а в цементній – гіпс, в якому вміст корис-

455

ного компонента становить не менше 96 %. Що стосується агрохіміч-

ної сировини, то як меліорант гіпс може застосовуватися в сиромоло-

тому вигляді (гіпсове борошно), де його вміст має бути не менше 85 %

(клас А) і 70 % (Б); надкристалізаційної вологи – не більше 5 %, зали-

шку на ситі 5 мм не більше 2 % (Б), 1 мм – 3,5 % (А) і 20 % (Б),

0,25 мм

– 25 % (А) і 48 % (Б).

Економічні відомості

Світі запаси гіпсу складають біля 7 млрд т, великі родовища відомі

у США, Канаді, Німеччині, Великій Британії, Греції, Мексиці, Індії,

Колумбії, Франції, Італії, Болгарії, Польщі, які одночасно є й провід-

ними країнами з видобутку гіпсу (табл. 100). Провідні експортери гіп-

су й ангідриту Канада, Таїланд, Іспанія; імпортери – США, Японія. В

країнах СНД

основна кількість запасів гіпсу, ангідриту й гіпсоносних

порід зосереджена в Росії, Україні, Казахстані, Таджикистані. Серед-

ня світова ціна гіпсу ($/т) складала: 2001 р. – 8,44; 2002 р. – 7,31;

2003 р. – 6,90; 2004 р. – 7,21; 2005 р. – 7,48 [21, 22].

Таблиця 100

Видобуток гіпсу, тис. т [21]

Країна 2001 2002 2003 2004 2005

Велика Британія 1500 1500 1500 1500 1500

Венесуела 5 - - - 10

Ємен 44 41 42 44 44

Іспанія 11909 11218 11500 11500 11500

Мавританія 100 100 34 39 39

Мексика 6237 6740 6986 7000 7200

Молдова 32 32 32 32 32

Монголія 25 25 25 25 25

Марокко 550 600 600 600 600

Нігер 3 18 18 18 18

Нігерія 610 300 100 100 100

Нікарагуа 34 28 31 30 30

ОАЕ 90 90 110 130 130

Оман 44 56 50 60 60

Пакистан 350 360 360 360 360

ПАР 383 422 394 452 548

Парагвай 4 4 5 5 5

Перу 21 75 71 150 150

Польща 1094 1147 1328 1272 1300

Португалія 500 500 500 500 500

Росія 1500 1600 1800 2077 2200

456

Румунія 275 421 394 350 350

Саудівська Аравія 450 450 450 450 450

Сербія і Чорногорія 58 55 55 55 50

Сирія 290 351 375 375 375

Словаччина 169 122 125 125 125

Словенія 10 10 10 10 10

Сомалі н/зв н/зв н/зв н/зв н/зв

Судан 2 5 13 14 14

США 16300 15700 16700 17200 21100

Сьєрра-Леоне 4 4 4 4 4

Таджикистан 35 35 35 35 35

Тайвань 1 - - - -

Танзанія 72 73 33 59 23

Таїланд 6191 6326 7291 7169 6920

Туніс 125 125 110 130 130

Туреччина 329 264 197 250 250

Туркменістан 100 100 110 100 100

Уганда - 7 7 7 7

Уругвай 1127 1130 1130 1130 1130

Швейцарія 300 250 250 250 250

Всього 105000 107000 110000 112000 118000

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Розрізняють три основні типи родовищ гіпсу: осадовий, залишко-

вий і інфільтраційний.

Переважають осадові родовища гіпсу та ангідриту, пов'язані з

галогенними та морськими осадовими формаціями, де вони предста-

влені пластами, лінзами й гніздами потужністю до декількох десятків

метрів. Часто вони формують пачки, що повторюються в розрізі. За

умовами утворення серед

осадових родовищ виділяють сингенетич-

ний й епігенетичний підтипи. Перші накопичувалися разом з осад-

ками, що їх вміщують, другі пов'язані з гідратацією ангідриту й пе-

реходом його в гіпс в умовах низького тиску на глибинах до 100–

150 м і зворотним процесом дегідратації гіпсу й переходом його в ан-

гідрит на великих

глибинах за умов великого тиску. Осадові родови-

ща зазвичай представлені великими об'єктами, запаси яких сягають

сотень мільйонів тонн. Прикладами їх можуть бути Новомосковське

(найбільше в РФ), Артемівське в Донбасі та ін. Відомі приклади су-

часних родовищ, які утворюються сьогодні у котловинах озер (Пету-

хівське та Джіра в Алтайському краї

РФ).

Різновидом першої групи можуть бути вулканогенно-осадові ро-

довища гіпсу, які утворюються в озерних котловинах за аридних