Справочное пособие Под редакцией проф. Г. Н. Масленниковой Издательство тпу 2009
| Вид материала | Документы |
- Под редакцией профессора А. В. Федорова Таганрог Издательство гоувпо «Таганрогский, 7878.06kb.
- Учебник под редакцией, 9200.03kb.
- Учебное пособие Издательство тпу томск 2007, 3017.06kb.
- Учебное пособие Издательство тпу томск 2008, 1944.17kb.
- Краткое пособие по практическим умениям Под редакцией проф. Д. Ф. Костючек, 1594.51kb.
- Л. М. Семенюк Под редакцией докт психол наук, проф. Д. И. Фельдштейна Х 91 Хрестоматия, 4158.51kb.
- Учебное пособие Под редакцией Л. М. Шипицыной Москва Санкт-Петербург 2007 Авторы: Шипицына, 2318.2kb.
- Учебное пособие Издательство тпу томск 2006, 1217.64kb.
- Учебное пособие Издательство тпу томск 2005, 1494.29kb.
- Программа по литературе В. Я. Коровиной. Издательство «Просвещение», 2005г.; учебник, 42.87kb.
6.2.4. Оренбургский Урал
Месторождения и проявления талькитов в пределах Оренбургского Урала связаны с ультраосновными породами. Широкое распространение гипербазитов перидотитовой формации, претерпевших в ходе развития Уральской геосинклинали метаморфические преобразования различной интенсивности, обусловливает перспективность на тальковое оруднение. По условиям размещения и генетическим особенностям месторождения и рудопроявления талькитов отчетливо разделяются на две большие группы:
а) приуроченные к краевым частям в разной степени серпентинизированных гипербазитовых массивов на контактах с гранитоидами, сланцами и эффузивами (Киембаевский, Буруктальский, Аккаргинский и др.);
б) развитые по перекристаллизованным серпентинитам мелких тел и вмещающих их зеленым сланцам среди регионально метаморфизованных толщ Центрально-Уральского поднятия.
Ишановская группа месторождений
Рудопроявления и небольшие месторождения расположены в Кувандыкском районе Оренбургской области у поселков Ишаново, Карагай, Аптулла и Марченков. Ишановская группа месторождений объединяет ряд разрозненных тальконосных площадей, различных по размерам, но однотипных по строению рудных залежей, минеральному составу и генезису (Боевое, Сухой лог и др.).
Наибольшее количество тальковых залежей приурочено к сравнительно небольшой площади у д. Ишаново (20 км к северо-востоку от ж/д ст. Сара), где отмечаются наиболее крупные массивы оталькованных серпентинитов. Рудные тела залегают непосредственно в серпентинитах и на контактах последних со сланцами; реже наблюдаются среди сланцев. Преимущественно развиты линзо- и жилообразные тела, гнезда и скопления с неправильными очертаниями границ. Часто наблюдаются пережимы, прерывистость и раздувы на небольших расстояниях. Размеры и мощность рудных тел колеблются в широких пределах, но главная масса обладает небольшими размерами: по простиранию 40–250 м, по мощности 1–5 м. На глубину оруднение прослежено до 20 м.
Минеральный состав руд более или менее однообразен. Кроме талька, составляющего главную рудную массу, довольно часты карбонаты, хлориты, актинолит, фуксит, редок турмалин и рудные (лимонит по пириту, магнетит, хромшпинелид). Тальковые залежи крайне неоднородны по строению и невыдержанны по составу: талькиты перемежаются с тальк-хлоритовыми, хлоритовыми, актинолитовыми сланцами; встречаются участки тальк-карбонатных (тальк-магнезитовых) пород, прослои вмещающих слюдистых сланцев и тела серпентинитов.
Талькиты представлены двумя разновидностями: мелкочешуйчатым тальковым сланцем и стеатитом. Запасы талька, подсчитанные по 28 разрозненным линзам до глубины 20 м, составляют 249 тыс. тонн. Технологические испытания руд не проводились.
Киембаевское месторождение приурочено к северному контакту одноименного массива гипербазитов. Он расположен в восточной половине Оренбургской области на территории Светлинского района, в междуречье рек Славенка и Киембай, в 7 км юго-восточнее г. Ясного. В структурном отношении массив приурочен к Восточно-Уральскому прогибу и расположен в зоне сочленения Еленовско-Кумакского синклинория с Восточно-Ушкотинским антиклинорием. Киембаевское месторождение тальк-магнезитов приурочено к серпентинитам северной части плутона вблизи контакта с гранитоидами Акжарского массива.
С поверхности тальк-карбонатные породы представляют собой залежь крючкообразной формы длиной около 550 м и мощностью от 20 до 80 м. В вертикальном разрезе залежь имеет столбообразную форму с крутыми контактами. Линия контактов тальк-карбонатных пород с вмещающими серпентинитами неровная, извилистая. На глубине 200–300 м мощность залежи возрастает до 250 м, глубина выклинивания залежи не установлена.
По химическому составу киембаевские тальк-магнезитовые руды аналогичны шабровским и могут использоваться в производстве огнеупоров, тальк-магнезитовой муки и флотированного талька.
Общие запасы тальк-магнезитовых руд 110 млн. тонн, в том числе кондиционных по категории С2 – 83,8 млн. тонн.
По условиям залегания и запасам для рентабельной добычи талька месторождения Ишановской группы не пригодны. Не исключена возможность кустарной добычи старательским способом отдельных рудных тел всех месторождений для нужд местной промышленности.
Киембаевские тальк-магнезитовые руды аналогичны шабровским и могут быть использованы в производстве огнеупоров, тальк-магнезитовой муки и флотированного талька.
6.2.5. Месторождения вне выделенных тальконосных
районов Урала
В пределах Урала известны месторождения и проявления, не вошедшие в выделенные тальконосные районы. Причиной этого является недостаточная исследованность районов месторождений для обоснования новых тальконосных районов или провинций, или специфика геологических условий, ограничивающая количество месторождений рассматриваемого сырья в том или ином районе.
В целом Урал настолько богат тальконосными районами, провинциями, месторождениями, что его, вне сомнения, следует рассматривать как одну из важнейших тальконосных областей России. Ниже приведена характеристика отдельных месторождений, не вошедших в те или иные районы.
Черниговское месторождение расположено в Магнитогорском районе Челябинской области, в 6 км на восток от пос. Черниговка и в 10 км от ж/д станции Субутак. На месторождении имеется линза тальк-карбонатных пород (талькового камня), приуроченная к серпентинитам. Мощность линзы 30–65 м, длина 600 м. Запасы талькового камня по категориям В+С1 – 4,23 млн. тонн.
Джетыгаринское месторождение находится на территории г. Джетыгора Кустанайской области Казахстана. Запасы стеатита составляют миллионы тонн.
Кара – Кудукское месторождение находится в Актюбинской области Казахстана в 35 км к юго-востоку от ж/д станции Домбаровка Южноуральской железной дороги. Запасы тальк-карбонатных руд по категории С2 – 82 млн. тонн.
Чемпаловское месторождение расположено в 15 км от г. Пласт Челябинской области в 3 км к востоку от пос. Чукса. Месторождение связано с Чемпаловским ультрамафитовым массивом, локализуясь в зоне его эндоконтакта с гранитоидами Коелгинского массива, и является продуктом гидротермально-метасоматического преобразования серпентинитов при формировании гранитоидного массива.
На всем протяжении (11 км) восточный контакт серпентинитов осложнен Чемпаловским разломом север-северо-восточного направления, который создал необходимую в массиве пористость, благоприятную для метасоматоза. Формирование тальковой залежи происходило под воздействием кремнекислых растворов, источником которых явился Коелгинский гранитоидный массив. В результате образовалась пластообразная залежь талько-магнезитовых пород мощностью 50–90 м, уходящая на большие глубины. Залежь прослежена на 2 км. Не исключено, что тальковые породы могут быть развиты на протяжении всего контакта, то есть 11 км. Наиболее детально залежь изучена на протяжении 800 м.
На месторождении можно выделить две разновидности тальковых пород – талькиты и тальковые камни. Граница между талькитами и тальковым камнем довольно четкая и легко выделяется визуально. Суммарные запасы талька по категории Р1 – 73,8 млн. тонн.
Проведенные исследования по обогащению тальковых руд подтвердили пригодность талькового концентрата для керамической, кабельной, лакокрасочной промышленности и производства резиновых изделий и пластмасс.
Рассмотренные месторождения вне выделенных тальковых районов Урала представляют, вне сомнения, крупные по запасам залежи талькитов и талькового камня и дают основание считать Южный Урал мощной тальконосной провинцией.
6.2.6. Области применения и требования к качеству талька
Тальк применяется во многих отраслях промышленности, где используются его химическая инертность, способность легко измельчаться, высокие диэлектрические свойства в обожженном виде, механическая прочность обожженного черепка.
Легкость расщепления листочков талька, обусловленная структурой его кристаллов, позволяет применять тальковый порошок в качестве антифрикционного материала и пудры для припудривания липких поверхностей (например, резины). При скольжении двух поверхностей, между которыми лежат листочки талька, эти последние приклеиваются к обеим поверхностям и расщепляются; трение двух липких поверхностей заменяется при этом значительно меньшим трением, возникающим при сдвигании расщепившегося талькового листочка. Конечно, при этом имеет большое значение и мягкость талька – она не дает царапин на скользящих поверхностях.
Использование талька как наполнителя пластмасс и резины определяется, во-первых, возможностью легкого дробления минерала, во-вторых, его легкой сгибаемостью и мягкостью – листочки талька не упруги, а потому не деформируют изделие, формуемое из пластмассы.
Качество талька, как наполнителя, зависит от содержания в нем железа. В пластмассе железистый тальк даже при содержании 3–6 % оксидов железа снижает ее изоляционные свойства. В резине оксиды железа вызывают ее ускоренное старение и поэтому весьма нежелательны.
Легкость дробления талька и возможность получения чешуек определенной крупности имеет огромное значение для применения талька в бумажной промышленности – плоская форма его листочков позволяет тальку ложиться поверхностью чешуйки параллельно поверхности бумажного листа, что, вместе с его стандартной крупностью, обуславливает хорошую удерживаемость талька бумагой. Чем больше наполнителя войдет в бумагу, тем плотнее и глаже становится бумага. Важен также белый цвет талька и его чистота. Белый цвет зависит от количества железа: чем менее железист тальк, тем белее тальк и тем лучше ведет себя в бумаге. Тальки, используемые в бумажной промышленности США, содержат всего лишь десятые доли процента суммарного железа. Исключительно вредны для бумажного производства нетальковые примеси в тальковом порошке; они делают бумагу плохо пригодной для письма, увеличивают износ печатных литеров и сильно портят бумагоделательные машины, увеличивая износ вальцов.
Очень интересным потребителем талька является лакокрасочная промышленность. Переход промышленности на чрезвычайно эффективные титановые белые пигменты потребовал введения в краску большого количества наполнителя, причем этот наполнитель может не увеличивать укрываемости краски, но должен иметь белый цвет и обладать большой климатической стойкостью. Тальк, содержащий мало железа, вполне отвечает всем этим требованиям и является хорошим наполнителем белых красок.
Крупным потребителем талька является химическая промышленность, использующая тальк в основном как наполнитель для приготовления пестицидных препаратов. Тальк здесь служит только своеобразным разбавителем активного и обычно очень ценного вещества; при этом тальк или какой-либо другой наполнитель не должны реагировать с ядохимикатами и должны препятствовать слипанию отдельных его частиц. Никаких минеральных требований, кроме малой гигроскопичности и мелкости, химическая промышленность перед тальковым порошком не ставит. Фактически уральская тальковая промышленность поставляет в химическую промышленность не только чистый тальк, но и талько-хлоритовую и талько-карбонатную муку.
Наибольшее значение в мире представляет тальк для производства высоковольтного электрофарфора, радиодеталей, ламповых патронов, химически и термически стойкой керамики и глазурей, антикоррозионных эмалей для покрытия железных, стальных деталей, работающих при температурах 500–2000оС. Применяется тальк в изготовлении бытовых фарфоро-фаянсовых изделий, плиток для полов, показывающих максимальные сроки службы по сравнению с плитками из других видов керамики и стенового кафеля.
Для керамической промышленности наибольшую ценность имеют талькиты, которые используют без предварительного обогащения. Предпочтительно применение талька с низким содержанием оксидов железа, оксидов кальция и высокой дисперсностью.
В основном для керамики используется тальк с содержанием прокаленного, нерастворимого в соляной кислоте остатка от 80 до 90–93%, оксида магния в лучших сортах до 30% с белизной на уровне 60–70%.
Основным свойством талька, как сырья для керамической промышленности, является способность после обжига давать плотный и механически прочный черепок, отличающийся малой влагоемкостью, незначительной усадкой, химической стойкостью, низким термическим расширением, малой тепло- и электропроводимостью.
Промышленность строительной керамики применяет тальк для повышения термической стойкости капсельных масс, изготовления кордиеритовых плит, стоек, гребенок и др. Для этих целей вполне пригодны тальки Шабровского и Сыростанского месторождений.
Большая часть низкосортного талькового сырья идет на изготовление периклаз-форстеритовых огнеупоров (до 1800оС), для футеровки металлургических печей, а также талько-магнезитовых огнеупоров (1400–1500оС) – цельнопиленых кирпичей для футеровки вращающихся цементных печей, топок тепловых агрегатов, где футеровка подвергается сильному разъеданию и, в частности, разъедающему действию основных и железистых шлаков.
В текстильной промышленности тальк используется для отбеливания хлопка и вывода жирных пятен, создания непромокаемых тканей, он увеличивает скольжение ниток шпагата и полотна.
Тальк идет на производство мягких цветных карандашей, асбестовых набивок, сухих огнетушительных смесей; в кондитерской промышленности применяется как полировочный материал – придает конфетам блеск и служит обсыпкой для дешевых сортов с целью предохранения их от слипания.
Этот материал является хорошим средством против слипания автомобильных камер и листов резины, рубероида и толи, применяется в виде смазок, необходимых при размоле цементного клинкера, в литейном деле и автотранспорте, в фармакологии как наполнитель и для изготовления детских присыпок.
Для промышленного получения талька в настоящее время широко применяется талькомагнезитовая руда, в состав которой входит около 50% талька, около 40% магнезита и небольшие количества хлорита, магнетита и хромита.
7. ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТОЕ СЫРЬЕ УРАЛА
7.1. Бокситы
Для производства высокоглиноземистых огнеупоров применяют как природное, так и искусственное сырье: гидраты глинозема, входящие в состав боксита (гидраргиллит, бемит, диаспор), корунд, минералы силлиманитовой группы – кианит (дистен), андалузит, силлиманит; искусственный, технический глинозем и электроплавленный корунд.
Бокситы – представляют собой продукты гидролитического разложения алюмосиликатов в процессе выветривания; они содержат рудные минералы в виде гидроксидов алюминия различной степени гидратации (гиббсит, бемит, диаспор) и оксида алюминия – корунда. Количество этих минералов в бокситах колеблется в широких пределах. Почти всегда в них содержатся водные силикаты алюминия (каолинит и реже другие минералы каолинитовой группы).
Химический состав бокситов (табл. 7.1) непостоянный и колеблется в широких пределах: содержание глинозема – от 36 до 80%, оксида железа – от долей до 30%. Наиболее вредной примесью является кремнезем, содержание которого изменяется от долей до 10% и более; он присутствует в виде геля, кварца, а также составной части алюмосиликатов. Кроме того, в боксите присутствуют СаО, MgО, MnО, реже К2О, Na2О и другие оксиды.
Структура боксита: оолитовая, бобовая, плотная (яшмовидная), землистая. Цвет – темно-красный, красный, розоватый, серый, зеленовато-серый. По внешнему виду боксит похож на глину, но отличается от нее тем, что с водой не дает пластичной массы. Иногда боксит нельзя отличить от землистого бурого железняка; в таком случае необходимо произвести химический анализ. Боксит представлен химической осадочной породой, по другим данным – конечным продуктом выветривания магматических, метаморфических и осадочных пород в жарком тропическом климате (латеритное выветривание) или осадочным продуктом после растворения известняков атмосферными водами.
Месторождения бокситов на Урале сконцентрированы на Северном, Южном и Приполярном Урале и простираются полосой вдоль восточного склона, на котором боксит встречается в виде залежей неправильной формы. На Северном Урале – в трех бокситорудных районах – Северо-Уральском, Ивдельском, Карпинском, – в разное время открыты десятки месторождений и проявлений.
Из месторождений Северного Урала наибольшее значение приобрело месторождение Красная Шапочка. Боксит этого месторождения отличается малым содержанием SiO2, оно приурочено к полосе девонских известняков. Средняя мощность бокситового тела около 4 м. На Северном Урале месторождения бокситов известны вблизи Алапаевска – Соколовское, Богословское и другие.
В пределах района Южноуральских бокситовых рудников выделяют две пачки: нижнюю рудную и верхнюю – терригенно-карбонатную. Нижняя в районе Ново-Пристанской и Кукшинской групп месторождений, расположенных на северо-востоке Южноуральских бокситовых рудников, сложена внизу красно-коричневым, выше – серым слоистым бокситом и аллитом. К западу от этих месторождений нижняя пачка представлена железистыми бокситовыми породами с бобовинами и оолитами, затем оолитовыми пестроцветными бокситами Вязовской группы рудопроявлений и бемит-шамозитовыми железистыми рудами западного борта Сулеймановской брахиантиклинали.
На Южном Урале известны Кукшинское месторождение бокситов, недалеко от станции Сулея, Усть-Катавское, Варненское и другие. В Южноуральском районе бокситовых рудников предусмотрено проведение разведки на Улуирском месторождении. В связи с этим запасы бокситов в районе будут увеличены и обеспеченность рудника значительно повысится. Предусмотрено проведение общих поисков бокситов на Саткинской площадке и в зонах погружения формаций верхнего девона.
В Северо-Уральском бокситорудном районе предусмотрены продолжение разведки глубоких горизонтов Черемуховского и Кальинского месторождений и оценка перспектив месторождений до глубины 2000–2500 метров. Предусмотрено также проведение разведки бокситорудных участков в Ивдельском районе в целях обеспечения прироста запасов бокситов, пригодных для открытой добычи.
С позиций формационного анализа детальнее других изучен Северо-Уральский район. Здесь уже установлено, что к западу от Крутоловско-Коноваловского надвига, в Петропавловской зоне, бокситы образуют крупные месторождения, а к востоку, в Турьинской зоне, удалось обнаружить лишь бокситовые рудопроявления. Промышленные месторождения Красная Шапочка, Кальинское, Ново-Кальинское, Черемуховское, Сосьвинское и Северное разведаны детально. Все эти месторождения образуют Северно-Уральский бокситовый бассейн, который уникален в том плане, что здесь встречаются практически все известные среди девонских бокситов разновидности руд, все формации бокситоносного комплекса, весь широкий спектр пород, входящий в состав рудных, рудовмещающих формаций.
К югу от Северо-Уральского – в Карпинском районе, известно полтора десятка бокситовых месторождений и рудопроявлений (Богословское, Талицкое, Тотинское, Западно-Тотинское, Шайтанское, Любвинское и др.). Из них промышленное значение имеет лишь Тотинское.
Ивдельский район насыщен бокситами больше, чем Карпинский. В нем известны месторождения сравнительно качественных бокситов, значительных по масштабам оруднения. В Ивдельском районе известно три десятка бокситовых месторождений и рудопроявлений (Суеватское, Лозьвинское, Люльхинское, Пешинское, Новое, Вижайское, Талицкое, Северо-Тошемское, Тошемское, Юртищенское, Наталовское, Горностаевское и другие).
На обширных площадях вблизи известных рудопроявлений Суеватского, Лозьвинского, Люльхинского, Вижайского, а также Талицкого месторождения могут быть открыты новые бокситовые залежи. Не исчерпаны перспективы открытия новых рудных залежей и к западу от Крутоловско-Коноваловского надвига, восточнее месторождений Северо-Тошемского, Парминского, Юртищенского и др.
Исследования последних лет, проводимые на Приполярном Урале, непосредственно к северу от известных промышленных скоплений девонских бокситов Северо-Уральского и Ивдельского районов, позволяют положительно оценить девонские образования Тагильской структуры с точки зрения возможной бокситоносности.
Девонские карбонатные образования северной части Тагильского среднепалеозойского погружения по возрасту и условиям залегания аналогичны бокситоносным формациям Северо-Уральского бокситового района.
На Приполярном Урале, в центральной части Северо-Сосьвинского бассейна (реки Манья, Лопсия, Нахор), толща девонских крансноцветов по положению в разрезе соответствует субровскому бокситовому горизонту и служит его аналогом и перспективным районом на девонские бокситы. Выявлены проявления бокситов и высокоглиноземистых пород в пределах Карского синклинория – самого северного на западном склоне Урала.
В Южноуральском бокситорудном районе предусмотрено проведение разведки на Улуирском месторождении.
В Севоро-Уральском бокситорудном районе предусмотрено продолжение разведки глубоких горизонтов Черемуховского и Кальинского месторождений и оценка перспектив месторождений до глубины 2000–2500 м.
Предусмотрено проведение разведки бокситорудных участков в Ивдельском районе в целях обеспечения прироста запасов бокситов.
7. 2. Природный корунд
Система Al – О включает ряд кислородных соединений алюминия. Важнейшим из них является Al2O3 (глинозем). В природе оксид алюминия встречается в кристаллическом состоянии в виде минерала корунда (α-Al2O3) и гидратов оксида алюминия. Корунд является породообразующим минералом. В природе корунд встречается как в чистом, так и (более часто) в загрязненном виде. Разновидности, окрашенные в различные цвета, представляют собой драгоценные камни (сапфир, рубин, лейкосапфир и др.). В виде примесей в корунде находятся микроскопические включения магнетита (Fe3O4), железного блеска – гематита-магнетита (Fe2O3), оксида хрома Cr2O3. Кроме того встречаются, хотя и в значительно меньших количествах, кварц, известняк, рутил, хлорит, цианит, слюда и др. Зернистый корунд в смеси с магнитным железняком и небольшим количеством кварца называется наждаком. Более чистые разновидности корунда содержат 95-98% Al2O3.
Корунд растворим в H2SО4 при температуре выше 200оС. Нерастворим в минеральных кислотах и щелочах.
Твердость корунда 9 (по Моосу), истинная плотность 3,9–4,1 г/см3 (в зависимости от примесей), огнеупорность, в зависимости от содержания оксида хрома Cr2O3, колеблется 1850 до 2030оС.
Образование корунда в основном связано с магматическими процессами, контактным или региональным магматизмом. Корунд обнаружен в некоторых бокситах (Северный Урал), он накапливается в россыпях – зерна и метакристаллы до 15–20 см в поперечнике (в районе Рай-Из, Полярный Урал), в корундо-полевошпатовых жилах (верховье реки Березовка, Кыштымский район), в пегматитах Ильменских гор, вдоль восточного берега озера Лертяш. В хлоритовых сланцах месторождения Косой Брод Свердловской области обнаружен наждак. Рубины и сапфиры встречаются в россыпях на территории Свердловской области. Однако содержание корунда в породе невелико, и эти месторождения не имеют промышленного значения.
В пегматитах Урала в россыпях по рекам Санарке и Каменке выявлены розовые топазы, а в Ишимских и Назямских горах – шпинель MgAl2O4.
Природный корунд используется для оптико-механической, подшипниковой и стекольной промышленности, в производстве абразивной бумаги и точильных кругов. Сведений о применении в настоящее время природного корунда для производства огнеупоров и керамики в Российской Федерации и за рубежом нет.
Борзовское месторождение корунда расположено в 12 км от станции Кыштым Челябинской области. Месторождение приурочено к полосе гранито-гнейсов. Центральная часть месторождения сложена оливино-бронзитовыми породами и продуктами их метаморфизации (антинолитом и серпентинитом), в которых находятся жилы корундовых плагиоклазов. Последние состоят главным образом из плагиоклазов, корунда и шпинели. В меньших количествах присутствуют: биотит, пирит, хлорит, рутил, кальцит, апатит, титанит, циркон и другие минералы.
Содержание корунда в породе составляет около 60–70%. Месторождение почти совершенно выработано.
Химический состав бокситов и природных корундов Урала приведен в табл. 7.1.