CC BY
39
© Т.Н. Гзогян, В.И. Шилов, 2003
УЛК 622.017
Т.Н. Гзогян, В.И. Шилов
ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВСКРЫШНЫХ ПОРОЛ МИХАЙЛОВСКОГО МЕСТОРОЖЛЕНИЯ
Михайловское железорудное, месторождение представлено железистыми кварцитами докембрийского возраста. На сильно дислоцированных метаморфических породах докембрия с редким угловым и эрозионным несогласием почти горизонтально залегают девонские, юрские, меловые, третичные и четвертичные отложения. Мощность перекрывающего осадочного чехла значительна, но не везде выдержана.
Основная масса вскрышных пород вывозится в отвал, составляя еже годно около 11 млн м3. Однако многие породы вскрыши при разумном и хозяйственном подходе могут быть использованы. Преимуществом является то, что это - местное сырье, не требующее значительных транспортных расходов и то, что в него уже вложены затраты на добычу. Частично и периодически породы вскрыши использовались: крепкие - для отсыпки дорог, пески и глины - в производстве кирпича и керамики, глины - в окомковании, пески - в литейном производстве [1].
В пределах бортов Михайловского карьера проведено геологотехнологическое картирование песков вскрышной толщи, выполнены гранулометрические, химические, минералогические, технологические исследования, проведена сертификация сырья согласно ГОСТ на формовочные и стекольные пески, детально изучена изменчивость состава и свойств песков в пределах толщи, даны технологические рекомендации по улучшению качества сырья, выявлены наиболее перспективные для промышленного освоения участки и горизонты. Особый интерес в качестве потенциального формовочного и стекольного сырья представляют мощные толщи песчаных пород сеноманальбского (К2 ст-а1) и аптского (К1а) ярусов мелового возраста и верхнебатского яруса (Л2Ы2) юры.
Сеноман-аптская песчаная толща (К2-1 ст-а) залегает с четко выра женной границей на неокомских песчаных глинах, имеет невыдержанную мощность от 7,7 до 22,4 м в
различных участках карьера, иногда выклиниваясь до 3,0 м; протяжность ее достигает в пределах карьера 2200 м. Представ лена толща преимущественно мелкозернистыми песками, по составу кварцевыми, слабослюдистыми, с примесью глауконита, неравномерно обохренными, иногда с прослоями и линзами песчанистых глин. В пределах толщи выделены три слоя, отмечающиеся сортированностью материала, выдержанностью минералогического состава и различной степенью оже-лезненности.
Верхнебатская толща песчаных отложений (Л2Ы2) залегает на пестро-цветных глинах или переотло-женных рудах среднего и верхнего девона, перекрывается известкови-стыми глинами верхней юры; характеризуется невыдержанностью ли-толого-фациальных особенностей (переслаиванием глин и песчаников), сортированностью материала. В пределах толщи выделено 6 слоев, отличающихся фациальным составом отложений, наличием органического вещества, степенью сортиро-ванности песков. Особенности гранулометрического состава позволяют разделить [2] природные пески по массовой доле основной фракции (сумме остатков на трех смежных ситах) на:
пески с сосредоточенной зерновой структурой (доля основной фракции не менее 70%);
с рассредоточенной основной структурой (доля основной фракции не менее 60%);
с общей рассредоточенной зерновой структурой. В зависимости от массовой доли глинистой состав-
ляющей (менее 0,022 мм) пески подразделяются на: кварцевые (менее 2%), тощие (2-10%) , полужирные (10-20%), жирные (20-30%), очень жирные (более 50%).
На основании такой градации сеноман-аптские пески характеризуются преимущественно сосредоточенной зерновой структурой -суммарная до ля фракций 0,2; 0,16 и 0,1 мм составляет в среднем по толще 70,75% (основная фракция 0,16 мм). По массовой доле глинистой составляющей пески от носятся к тощим - средняя доля класса минус
0,022 мм составляет 3,92% (табл. 1).
Верхнебатские пески в целом слабосортированные, средне-тонкозернистые, со средними массовыми долями фракций (в %): гравийной -2,6, грубозернистой - 4,06; крупнозернистой - 13,41, среднезернистой -19,63, мелкозернистой - 27,7, тонкозернистой - 23,84, пылеватой -6,04, глинистой - 2,72. По сумме фракций на трех смежных ситах (48,2%; основная фракция 0,1 мм) верхнебатская толща характеризуется общей ассредоточенной зерновой структурой; по массовой доле глинистой составляющей (2,72%) пески относятся к тощим. Из-за невыдержанности зернового состава и высокой доли крупно- и грубообломочных фракций перспективными могут быть только отдельные участки данной толщи песков, основная часть толщи без предварительного обогащения использованию в качестве формовочного сырья не подлежит.
Химический состав песков (табл. 2), определяющих технологические свойства песков, свидетельствует о незначительной разнице их значений в сеноман-аптской и верхнебатской толщах. Однако средние значения не показывают разброса и вариаций значений. Анализ распределения основных компонентов, выполненный на основании данных более 200 частных проб для каждой толщи показал, например, что наибольшее количество проб имеет массовую долю 8102 в интервале 95-
Таблица 1
ЗЕРНОВОЙ СОСТАВ ВСКРЫШНЫХ ПЕСКОВ МИХАЙЛОВСКОГО КАРЬЕРА (В СРЕЛНЕМ ПО ТОЛШЕ)
Примечание: г/з - грубозерничтая фракция, к/з - крупнозернистая, с/з - среднезернистая, м/з - мелкозернистая, т/з - тонкозернистая
Таблица 2
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЕСКОВ СЕНОМЛН-АЛТСКИХ И ВЕРХНЕБАТСКИХ ТОЛШ (В СРЕЛНЕМ)
Таблица 4
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЕСКОВ (В СРЕЛНЕМ ПО ТОЛШЕ)
97 % (табл. 3) при колебаниях в песках сеноман-аптской толщи от 86,52 % до 98,16 Уо, верхнебатской - от 75,86 до 98,69 "/а. Массовая доля РегОз, варьируя в сеноман-апте от 0 до 2,71% , а в верхнем бате от 0 до 4,06%, характеризуется наиболее часто встречаемыми значениями в интервале 0,1- 0,3 %. Массовая доля А12О3 при колебаниях в сеноман-аптских песках от 0,3 до 4,04%, в верхнебатских - от 0,01 до 11,79%,
характеризуется резко различным распределением доли проб по диапазону массовой доли оксида алюминия (табл. 3).
Следовательно, различие между химическими особенностями песков исследуемых толщ при их близости по средним параметрам заключается в неравномерном распределении основных компонентов по интервалам значений: для верхнебатских
песков характерно преобладание
проб с массовыми долями: 8102 более 97% (23,3 против 17,6%) , Ре20з-менее 0,1% (40,3 против 17,6%), А1203 - менее 1% (52,2 против 25,3% в сеноман-аптской толще соответственно). Эти особенности определяют различия в технологических свойствах песка и требованиях, предъявляемых к данному виду сырья: верхнебатские пески из-за существенной доли проб с массовыми долями РегОз менее 0,1%и А1203 менее 0,5-1,0 % наиболее перспективны для использования в производстве стекла.
Минералогический состав песков свидетельствует об изменчивости состава как по простиранию слоев, так и в их различных участках карьера и в отдельных разновидностях. По своему минералогическому составу пески обеих толщ являются преимущественно кварцевыми с примесью глауконита, слюд (мусковита - гидромусковита, биотита и фуксита), карбонатов, углистых и глинистых частиц, рудных минералов (гидроокислов железа, гематита, магнетита), пирита, полевого шпата, а также акцессорных минералов - рутила, сфена, касситерита, циркона (табл.4).
Кварц представлен двумя модификациями зерен: водянопрозрачными и с пленкой («рубашкой») гидроокислов железа, окрашивающих зерна в желтоватые тона; их соотношение в рудных толщах отличается. Глауконит развит преимущественно в песках сеноманского возраста (в отдельных слоях- до 20%; в альбе и апте - 1,8%), распределен он неравномерно и встречается в виде зерен натечной, почковидной формы. Слюды представлены в основном пластинками, чешуйками мусковита - гидромусковита и преобладают во фракциях +0,10 и +0,16 мм. Некоторые слои батской толщи юры обогащены углистым веществом. Остальные вышеназванные минералы редко создают повышенные концентрации, распределены в пределах толщ крайне неравномерно и не оказывают существенного влияния на свойства сырья. Минералогические исследования состава, формы зерен, степени загрязненности песка примесями позволили сделать заключение, что:
- невысокая степень окатанности зерен кварца благоприятна для использования исследуемых песков в качестве формовочного материала (форма зерен влияет на уплотняе-мость и газопроницаемость смесей);
- пески отличаются в пределах толщи по массовой доле основного
компонента в отдельных слоях, некоторые слои содержат до 96-97 % кварца и минимальное количество примесей;
- отдельные слои сеноман-аптского ярусов отвечают требованиям, предъявляемым к формовочным и стекольным пескам и при селективной добыче могут быть использованы в производстве без классификации и обогащения;
- ески верхнебатской толщи в целом оказываются ниже по качеству по сравнению с сеноман-аптскими и без предварительного обогащения не могут соответствовать техусловиям на стекольное и формовочное сырье.
При сертификации [2, 3] основными критериями выделения марок песка служили: зерновая структура, массовые доли основных компонентов и примесей. Результаты исследований показали, что наиболее продуктивный в качестве формовочного сырья различных марок оказалась сеноман-аптская толща, наименее - верхнебатская, для которой характерна низкая сортирован-ность материала, наличие включений углистого материала и пирита -все это требует предварительного обогащения материала. В сеноман-аптской толще выделены три класса песков, при этом доля класса 016 составила 51,6%, класса 02-43,7%, класса 0315-4,7%; внутри каждого класса выделены марки, наиболее распространенные из них указаны в табл. 5.
Из выделенных в пределах этой толщи слоев: 1-й - К1а (нижний мел, апт), 2-й - К2а1 (верхний мел, альб) и 3-й - К2ст - (верхний мел, сеноман) наиболее продуктивным является второй, сложенный формовочными песками классов 016 и 02, преимущественно марок 1К016Б, 2К016Б, ЗК016Б и Т016Б, А. Пески первого слоя также перспективны как сырье для формовочной промышленности, представлены в основном классами 016 и 02 и марками ЗК016А, 2К016А, 1К02Б и Т02А. Третий слой является практически непродуктивным из-за общей рассредоточенной зерновой структуры пес ков и существенной доли в них глауконита.
В верхнебатской толще выделено
6 слоев, в различных участках карь ера эти слои отличаются своей продуктивностью, в них выделены классы 016, 02 и 0315 и марки К016Б, Т016Б, к02Б, Т02Б, К0315А,
К0315Б. Все марки песка отличаются высокой газопроницаемостью. Таким образом, проведенная сертификация песчаного материала позволяет наиболее продуктивные и выдержанные по мощности и простиранию слои песков с высокой массовой долей кремнезема при селективной выемке сразу использовать в технологии; при массовой добыче песка в связи с невыдержанностью состава необходимо проводить предварительное обогащение сырья. Оценка песка в качестве стекольного сырья позволила сделать заключение, что в составе продуктивных толщ преобладают марки низкокачественного сырья - Т и ПС-250 (58,7%). Марки сырья высокого и повышенного качества (ОВС-025-1; ВС-050-2; С070-2) составляют 31,7% от продуктивной части песков. Преобладание низкокачественных марок стекольного песка обусловлено его существенной ожелез-ненностью и высокой долей оксида алюминия, связанного с присутствием слюд (мусковита). Из выделенных в сеноман-аптской толще слоев наиболее перспективным для производства низкокачественного темнозеленого стекла является второй слой, третий - практически бесперспективен. Шесть слоев верхнебатской толщи существенно различаются наличием марок стекольного сырья: во втором и третьем слоях преобладает стекольный песок высококачественных марок (ВС-050-2, ОВС-025-1, С070-2 и др.) в остальных - низкокачественных (Т, ПС-250 и др.). Повышение качества песка для получения высокосортного прозрачного стекла можно достичь, используя нетоксичную малозатратную технологию химической очистки от оксидов железа. Картирование песчаных толщ в пределах южного, западного и северного бортов карьера, установление их мощности, протяженности и выдержанности по однородности свойств с целью выявления тел формовочного и стекольного сырья позволило опреде-
лить, что сеноман-аптская толща может быть объектом для отработки формовочного сырья марок 016, 02 и, в меньшей мере, 0315, а верхнебатская - преимущественно стекольного сырья марок ОВС, ВС и С.
Заключение
Геолого-технологическая оценка песков вскрышной толщи Михайловского железорудного карьера позволила сделать следующие выводы:
1. По гранулометрическому составу пески сеноман-аптского яруса относятся к мелкозернистым, а верхнебатского - к разнозернистым (средне-тонкозер-нистым). Преобладающие основные фракции: 0,16;
0,2 и 0,315 мм.
2. Массовые доли БЮ2 колеблются от менее 90 до более 98%, составляя в среднем 94,5-95,0%, Ре203 от 0 до 4 % (в среднем 0,1-0,3%), Д1203 -от менее 0,5 до более 5% (в среднем 1-2%). Верхнебатские пески (особенно отдельные слои) характеризуются значительно меньшей массовой долей примесей (Ре203, А1203) и более высокой массовой долей БЮ2, что делает их перспективными в качестве стекольного сырья.
3. Минералогический состав песков обеих изученных толщ характеризуется схожестью, однако, верхнебатские пески из-за присутствия углистых частиц требуют удаления этой примеси. В некоторых случаях, учитывая невыдержанность зернового и минералогического состава и повышенную долю глинистой составляющей, рекомендовано предварительное обогащение песка. Удаление углистой и глинистой примеси может быть достигнуто под бором малозатратной технологии гидравлической классификации, аэродинамической очистки, получение прозрачного кварцевого песка - химическим нетоксичным удалением оксидов и гидрооксидов железа.
4. По результатам гранулометрического, химического, минералогического анализов проведена сертификация исследованных песков как формовочного и стекольного сырья.
5. Учитывая необходимость комплексности использования сырья и перспективы развития региона, показана многоплановая возможность использования вскрышных пород.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дремин А.И., Минеев В.И. Проблемы рационального ос- 3. ГОСТ 22551-77. Песок кварцевый, молотый песчаный,
воения Михайловского месторождения // Горный журнал. - кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности. 1996. № 1-2. Технические условия. - М.: Госстандарт, 1977.
2. ГОСТ 2138-91. Пески формовочные. Общие технические условия. Госстандарт. М., 1991.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------
Гзогян Татьяна Николаевна - кандидат технических наук, начальник лаборатории ОАО «Михайловский ГОК». Шилов Владимир Иванович - ведущий геолог ОАО «Михайловский ГОК».
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
ГЗОГЯН
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB4_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm УДК 622
Alexandre Katalov
01.04.2003 14:07:00 15
07.11.2008 23:19:00 Таня
46 мин.
07.11.2008 23:57:00 4
2 180 (прибл.)
12 431 (прибл.)
