Міністерство освіти та науки України
НТУ «Дніпровська політехніка»
кафедра маркшейдерії
ДОКЛАД
на тему:
«Запаси глин та каолінів України»
Виконав:
ст. гр. 184-18ск2 ФБ
Степанов.Є.В.
Перевірив:
Доц. Заболотна.Ю.О.
Дніпро
2020
Україна посідає одне з провідних місць у світі за кількістю розвіданих і попередньо оцінених запасів глин та каолінів. Огляд глин наведено з урахуванням їх складу: глини каолінові (каоліни), глини для вогнетривів, глини тугоплавкі, глини бентонітові.
Каоліни
Каолінові глини в Україні представлені двома генетичними типами: каоліном первинним (основного і лужного складу) та каоліном вторинним. Провінція первинних каолінів Українського щита (УЩ) простягається на 950 км від Полісся до Азовського моря шириною 350 км. Поклади каоліну виявлені також у Закарпатській внутрішній западині (Берегівське горбогір’я) і в зоні стикування Дніпровсько-Донецької западини з південним схилом Воронезького кристалічного масиву. За умовами утворення, глибиною залягання і збереженістю родовищ провінцію первинних каолінів УЩ поділяють на п’ять субпровінцій: Волинську, Подільську, Центральну, Придніпровську і Приазовську. Освоєння родовищ каоліну в Україні є вигідним завдяки значній потужності верств корисних копалин, яка становить на родовищах первинних нормальних каолінів в середньому 20 м, первинних лужних каолінів – 8 м, вторинних каолінів – близько 4 м. Співвідношення потужності покрівельних порід до потужності корисної копалини на родовищах нормальних і лужних первинних каолінів становить не більше 1:1, а вторинних каолінів – не більше 6:1. Первинні каоліни сформувалися за рахунок гіпергенного розкладення докембрійських кристалічних порід УЩ. У геотектонічному відношенні родовища первинних каолінів причетні до великих регіональних розломів і зон тектонічного дроблення. Хімічний склад каолінів за вмістом основних компонентів досить різноманітний. На якість каолінів істотно впливає наявність у їхньому складі домішок Fe2O3 і ТіО2, які погіршують їх, діючи як барвники. За кількісним вмістом цих домішок виокремлюють залізисті (у породі-сирці Fe2O3 > 0,5 %) і малозалізисті (Fe2O3 < 0,5 %), титанисті (ТіО2 > 0,5 %) і малотитанисті (ТіО2 < 0,5 %) каоліни. Після збагачення каоліну-сирцю його концентрат за домішками інших мінералів поділяють на такі групи: I – з підвищеним виходом концентрату (> 60 %); II – з середнім (40-55 %); III – з пониженим (> 40 %); IV – з нерівномірним (30-80 %). Вторинні каоліни утворюються завдяки розмиву і відкладенню у водному середовищі каолінітової речовини та продуктів каолінової кори вивітрювання. Поклади вторинних каолінів формуються під час однократного перемивання та відкладення продуктів на невеликих відстанях від джерела зносу. Вони мають велику, але невитриману потужність до 15-20 м і більше. Середня потужність промислових покладів переважно складає 4-6 м. Розподіл родовищ вторинних каолінів на УЩ визначають палеогеографічними умовами часу їх накопичення. У північно-західній частині УЩ (Волинський блок і західна частина Подільського блоку) вторинних каолінів немає, оскільки вони і велика частина покладів первинних каолінів змиті під час подальших процесів ерозії. Особливості палеогеографічних умов часу формування і перевідкладення каолінової кори вивітрювання вплинули на речовинний склад вторинних каолінів. Тому, наприклад, технічні умови (далі – ТУ) щодо якості вторинних каолінів для шамотного виробництва залежать від їх віку: нові поклади в нижньокрейдових відкладах повинні оцінюватися за ТУ Новоселицького і Мурзинського родовищ, у бучацьких – за ТУ Кіровоградського і Обознівського родовищ, а в полтавських – за ТУ Пологівського і Володимирівського родовищ. ТУ лімітують вміст глинозему та окисів заліза, вогнетривкість, а в деяких марках – залишок на ситі 0,063 мм, а також втрати при прожарюванні. Провідну роль у визначенні сортів вторинних каолінів відіграє вміст глинозему (в кращих сортах не нижче 40 %) і окису заліза (не більше 1,5 %). Вогнетривкість цих сортів повинна бути не нижчою 1750°С. Низькі сорти каолінів використовують для виробництва керамічної плитки, як глиноземисту добавку для виготовлення цементу та ін. У Державному балансі запасів корисних копалин України обліковуються запаси 41 родовища каолінів. Запаси первинного каоліну обліковуються на 30 об’єктах, вторинного – на 8 і лужного – на 8. На сьогодні з них розробляється 25 родовищ, на 5 з яких видобувні роботи тимчасово не проводяться. Каолін використовують у металургійній, цементній, паперовій, гумовотехнічній, керамічній, фарфорово-фаянсовій та інших галузях промисловості. Підприємства України споживають 20-25 % збагаченого каоліну. Більшу частину його експортують до країн ближнього та далекого зарубіжжя. Каолін лужний первинний Просянівського родовища (Дніпропетровська обл., Василівський р-н) – продукт руйнування здебільшого гранітогнейсів. У своєму складі містить нерозкладений польовий шпат і гідрослюди, що пов’язано з уповільненим процесом каолінізації материнських порід. Залягає у вигляді потужних (у середньому – 12-15 м, максимально – до 42 м) пластоподібних тіл. Однорідний, містить до 45 % кварцу. Каолін цього родовища є одним з найкращих в Україні за якістю та запасами, які станом на 01.01.2011 за категоріями А+В+С1 становили 68 504 тис. т, а за категорією С2 – 141 174 тис. т. Просянівське родовище первинних каолінів розробляє ТОВ “ПРОСКО РЕСУРИ”, яке, крім того, займається розвитком проектів і маркетингом збагачених каолінів і каолінової сировини для виробництва порцеляни, фаянсу, санітарно-технічної кераміки, керамічної плитки, глазурі, ангобу, електротехнічних виробів, вогнетривких виробів, пластмаси, скла, скловолокна, штучної шкіри, косметики, паперу та картону. Каолін первинний Глухівецького родовища (Вінницька область, Казатинський р-н, с. Глухівці) утворився в процесі руйнування пегматитів й аплітових гранітів. Запаси станом на 01.01.2011 за категоріями А+В+С1 становили 52 782,26 тис. т, за категорією С2 – 160 888,55 тис. т. Характерною особливістю каоліну Глухівецького родовища є висока дисперсність та однорідність глинистої речовини, що зумовлено характером материнських порід і високим ступенем каолінізації. Залишки після збагачення такого каоліну представлені широким діапазоном грубозернистого, рідше дрібнозернистого кварцу. Польовий шпат і слюда як залишки зустрічаються рідко і в невеликій кількості. Це додатково вказує на те, що каолінізація материнських порід на Глухівецькому родовищі повністю закінчена. Відсутність залишків польового шпату і слюди зумовлює високу вогнетривкість каоліну (1800-1810°С – для чистого білого каоліну та 1770-1780°С – для сіруватожовтого). Завдяки гарним ливарним властивостями, пластичності, незначному вмісту коагулянтів і різних шкідливих солей, стабільному гранулометричному складу каолін Глухівецького родовища є найбільш придатним для виробництва санітарно-технічних виробів. Глухівецьке родовище первинних каолінів розробляє ЗАТ “Глухівецький каоліновий завод”. Це підприємство випускає збагачені каоліни та каолінову сировину для виробництва порцеляни, фаянсу, санітарно-технічної кераміки, керамічної плитки, глазурі, ангобу, електротехнічних виробів, вогнетривких виробів, скла, лакофарбових виробів, косметики, паперу та картону. Каолін вторинний Пологівського родовища (Запорізька область, м. Пологи) залягає смугою довжиною 30 км і шириною 5 км на обох берегах р. Конка. Середня потужність верств цих каолінів становить 3-6 м. Експлуатаційні запаси – 35 000 тис. т. За хімічним складом каоліни Пологівського родовища відрізняються від збагачених каолінів Глухівецького і Просянівського родовищ. Пологівські каоліни мають значний, але у порівнянні з іншими каолінами низький вміст домішок піску на ситах №№ 0,02, 0,09, 0,063. Механічна міцність зразків пологівських каолінів як у сухому, так і випаленому стані майже в три рази вища, ніж збагачених первинних каолінів. Під час спікання каолін Пологівського родовища має більші втрати маси за температури 200-500°С, за температури 700°С його спікливість прирівнюється до значень спікливості інших каолінів. Завдяки цим природним властивостям температура випалювання керамічних виробів з цього каоліну може бути трохи нижчою, ніж у традиційних керамічних масах на основі вторинних каолінів. Білизна каолінів Пологівського родовища значно вища, ніж первинних каолінів. Розробляє Пологівське родовище ТОВ “Гірничовидобувна компанія “Мінерал”. Основний напрямок діяльності – видобування вторинних каолінів, вогнетривких глин, бентонітових глин, пісків формувальних і будівельних, виробництво набивних мас, кормових добавок, порошків каолінів, а також подальша їх реалізація. Каоліни більшості родовищ України використовують тільки після збагачення, завдяки якому вміст мінералу каолініту збільшується з 45 % до 99 %. Збагачення каолінів проводять на збагачувальних комбінатах у місцях їх видобування. Виділяють сухе збагачення і мокре. Під час сухого збагачення каолінова руда після подрібнення висушується в сушильному барабані до 0,5 % вологості, а за допомогою системи циклонів видаляється кварцовий пісок та інші шкідливі домішки. Мокре збагачення – це збагачення каолінової суспензії через систему гідроциклонів і класифікаторів, зневоднення на фільтраційному пресі до 30 % вологості і сушіння на сушарці до 14 %.
Глини для вогнетривів
Основний район поширення вогнетривких глин – Донецька складчаста споруда, де зосереджено більше половини запасів України. У Державному балансі запасів корисних копалин України обліковуються запаси 20 родовищ і 4-х об’єктів, з яких розробляється 11 родовищ і 1 об’єкт. Вогнетривкі глини мають високу пластичність, в’яжучу здатність і вогнетривкість, різноманітну температуру спікання, реакційну інертність. Такі якісні властивості забезпечує каолініт гідрослюдистий склад, а також домішки галуазиту й інших алюмосилікатів. Висока пластичність і дисперсність вогнетривких глин визначають їх унікально високу якість для виробництва електрокераміки, тонкої кераміки, синтетичного каучуку, використання в скляній промисловості, в порцеляновофаянсовій промисловості для виготовлення спеціальних вогнетривких капсул. Відповідно до класифікації, визначеної ГОСТ 9165-75, глини за вогнетривкістю ділять на: вогнетривкі – не нижче 1580°С; тугоплавкі – від 1350°С до 1580°С; легкоплавкі – менше 1350°С. Вогнетривкі глини належать до високоглиноземистої сировини з вмістом глинозему більше 39,5 %, але в деяких різновидах глин вміст глинозему знижений до 15-20 %. Вміст кремнезему в них аналогічний каолінітовому – менше 45-46,5 %. Оксиди заліза та сульфіди присутні в незначних кількостях. Шкідливими домішками є кальцит, гіпс, сидерит, сполуки марганцю і титану. Глини для вогнетривів придатні для виготовлення виробів, які використовують у чорній металургії (футеровка вагранок, доменних печей, кауперів), у машинобудуванні, хімічній, нафтопереробній та інших галузях промисловості (для виробництва спеціальної цегли, тиглів). Основними споживачами глин є підприємства металургійної, машинобудівної, верстатобудівної, керамічної та інших галузей промисловості України, країн СНД. Частина сировини вивозиться до далекого зарубіжжя.
Глини тугоплавкі
Родовища тугоплавких глин розвідані в межах Донецької складчастої споруди, Дніпровсько-Донецької западини, УЩ та його схилів, Волинсько-Подільської плити, Закарпатської внутрішньої западини. Найбільш перспективним є район Дніпровсько-Донецької западини і Донецької складчастої споруди, де поклади тугоплавких глин, аргілітів і алевролітів пов’язані з відкладами картамишської світи нижньої пермі, юри і полтавської світи неогену. Потужність пластів коливається від 0,6 м до 63,5 м. У районі Волино-Подільської плити промислові поклади каолінітових глин, аргілітів і глин неогенового віку знаходяться у вигляді пластів і лінз потужністю від 0,3 м до 27 м. У Закарпатській внутрішній западині поклади глин пов’язані з четвертинними відкладами, потужність пластів – від 0,5 м до 18,9 м На УЩ та його схилах товща тугоплавких глин пов’язана з неогеновими і четвертинними відкладами, потужність яких становить до 20,6 м. Тугоплавкі глини мають високу вогнетривкість (1350°С – 1580°С) та пластичність, широкий діапазон температури спікання, вміст глинозему – 18-24 %, кремнезему – 50-60 %, оксидів заліза – 10-12 %. За мінеральним складом розрізняють каолініт-гідрослюдисті, гідрослюдисто-каолінітові, каолінітові і полімінеральні глини. Це континентально осадові утворення, поклади яких мають просту будову, характеризуються великими розмірами добре витриманих пластів і крупних лінз. Тугоплавкі глини використовують у різних галузях керамічної промисловості. У Державному балансі запасів корисних копалин України обліковується 19 родовищ тугоплавких глин та 4 об’єкти, де вони розвідані як супутня корисна копалина. Розробляється 9 родовищ. Одне родовище розвідується – Русинівське (Донецька область), ще одне готується до розробки – Іванцівське (Закарпатська область). Глини бентонітові Бентоніти – глинисті породи, переважно складені мінералами смектитової групи, в основному монтморилонітом і бейделітом. Промислові поклади бентонітових глин виявлені в межах УЩ, ДніпровськоДонецької і Закарпатської внутрішньої западин, Передкарпатського і Крайового прогину, Волино-Подільської плити і Кримської складчастої області, де відомо біля 100 родовищ і проявів. За мінеральним складом вирізняють три типи бентонітових глин. До І типу належать глини монтморилонітового складу. Цей різновид поширений в основному в АР Крим (Курцівське, Кудринське родовища), Хмельницькій області (Пижівське родовище). До ІІ типу належать бентонітові глини бейделіт-монтморилонітового складу. Глини поширені в Черкаській (Дашуківська ділянка Черкаського родовища) і в Тернопільській (Бережанське родовище) областях. До ІІІ типу належать глини монтморилоніт-бейделітового складу, які поширені в Хмельницькій, Тернопільській та Донецькій областях. Мінеральні типи бентонітових глин за своїми технічними властивостями близькі між собою, але бентоніти першого типу мають більш високі вибілюючі властивості, тому їх використовують для очищення масел, освітлення вин, соків і т. ін. Бентоніти другого типу придатні для формувальних сумішей в ливарному виробництві, а за умови їх модифікації содою використовуються для виробництва котунів залізорудних концентратів. Бентоніти третього типу також застосовують для виготовлення формувальних сумішей і бурових розчинів. У Державному балансі обліковується 9 родовищ бентонітових глин з розвіданими і затвердженими у встановленому порядку запасами, з яких розробляють 4. Бентонітові глини використовують у різних галузях промисловості: металургійній, масложировій, паперовій, фармацевтичній, хімічній, в сільському господарстві, промисловості будівельних матеріалів тощо.