Месторождения сырья для производства строительных материалов

Глины, каолины, гипс, ангидрит, целестин, карбонатные и кремнистые породы, песок, гравий, песчаники и кварциты, магматические и метаморфические породы относят к сырью с промышленно ценными физическими свойствами и химическим составом.

Глины и каолины

Глины и каолины состоят из тонкодисперсных частиц глинистых минералов различных групп: гидрослюд, смектитов, палыгорскита, хлоритов и каолинитов. Они обладают пластичностью, высокими значениями связующей способности, адсорбции и гидроскопичности. Практически важные свойства глинистых пород — воздушная усадка, гидрофильность, вспучивание и гидроупорность.

На основании этих свойств выделяют высокосорбирующие, огнеупорные и легкоплавкие глины. Высокосорбирующие глины по минеральному составу подразделяются па бентонитовые и палыгорскитовые. Они применяются в производстве железорудных окаташей, керамзита, для изготовления промывочной жидкости, а также сорбентов при очистке вод, масел и т. п.

Огнеупорные глины преимущественно состоят из каолинита, галлуазита, гидрослюд и монтмориллонита. Среди них выделяют тугоплавкие разности с повышенным содержанием гидрослюд и монтмориллонита. Эти глины идут на производство огнеупорного шамотного кирпича, фаянсовых и фарфоровых изделий, керамики и облицовочных плит.

Легкоплавкие глины сложены вермикулитом, хлоритами и другими железосодержащими минералами. Они используются в качестве заполнителей при производстве бетона, цемента, черепицы, кирпича, при строительстве дамб. По некоторым свойствам и областям применения близкими видами сырья могут быть глинистые илы, лесс, суглинки и аргиллиты. Цена 1 т пластичных глин — от 9 до 40 долл.

Важное практическое значение имеют каолины, состоящие па 85—90% из каолинита. Они в основном подлежат обогащению. Каолинитовый концентрат облагораживают до высокой степени белизны и используют в керамической, бумажной и химической промышленности. Необогащенный каолин входит в состав цемента и полукислых огнеупоров.

Мировые запасы каолина — 12 млрд т, производство каолиновых продуктов — 207 млн т/г. Россия производит 82 тыс. т, однако потребность на порядок выше. Цена за 1 т каолина: для наполнителей — 80—100 долл., покрытия бумаги — 224—439 долл., сантехники — 65—75 долл., столовой посуды — 125 долл.

Промышленные месторождения каолина имеют обычно гидротермальное и элювиальное происхождение. Гидротермальные месторождения связаны с риолитами или гранитоидами. Залежи каолинов имеют пласто-, штокои линзообразную формы. Элювиальные месторождения первичных каолинов развиваются в зонах повышенной трещиноватости лейкократовых калишпатовых гранитов (Кыштымское, Россия), гнейсов и мигматитов (Глуховецкое, Украина) и образуют плащеобразные залежи (рис. 6.35).

В России отрабатывают месторождения элювиальных каолинов — Кыштымское (ЗАО «Ксанта»), Еленин;

Рис. 635. Схематический разрез Вершинской залежи каолина (но В. И. Сивоконю):

• 1 — суглинки; 2 — глины; 3 — каолин нормальный;
• 4 — каолин щелочной; 5—7 — дресва (5 — гранит и мигматит, 6 — плагиомигматит, 7 — биотит-плагиоклазовый гнейс);
• 8 — слабовыветрелый биотит-плагиоклазовый гнейс ское (ОАО «Новокаолиновый ГОК»), Журавлиный Лог (ЗАО «Пласт-Рифей»), а также в России разрабатывается Зыряновское месторождение бентонитов. Дефицитом являются щелочные бентониты, 25% которых расходуется в производстве бентопорошков для буровых растворов. Потребность в таких бентонитах удовлетворяется путем импорта (около 1 млн т в год).

Мировые запасы бентонита — 800 млн т, добыча — около 10 млн т, цена 1 т для кошачьих подстилок — 42—60 долл., литейные сорта — 50—115 долл. (БИКИ от 01.06.2010).

Месторождения бентонитовых глин представлены пластои штокообразными залежами и образуются по вулканогенным породам основного и щелочного состава. Месторождения огнеупорных и тугоплавких глин формируются в озерно-болотных, прибрежно-морских и лагунных условиях. Месторождения легкоплавких глин представлены пластами и линзами озерных, моренных, делювиальных и эоловых образований.

Промышленные месторождения глинистых пород соответствуют 1-, 2-, 3-й группам Классификации, а каолинов — 1-й и 2-й группам. Месторождения глинистых пород и каолинов 1-й и 2-й групп представлены крупными и средними пластовыми пластои линзообразными залежами. Их различия касаются изменчивости строения, мощности и качества залежей. На месторождениях 1-й группы эти параметры выдержанные, 2-й — не выдержанные.

Месторождения глинистых пород 3-й группы характеризуются резко изменчивыми строением, мощностью и качеством залежей.

Разведка месторождений глин и каолинов осуществляется по методике, аналогичной с месторождениями серных руд.

Расстояния между скважинами разведочными выработками составляют: на месторождениях 1-й группы при разведке крупных тел для запасов категории А — 100—150 м, В — 150—200 м, С, — 300—400 м; при разведке средних по размерам залежей соответственно — 50—100, 100—200, 200—300 м; на месторождениях 2-й группы при разведке крупных залежей для запасов категории В — 50—100 м, С, — 100—200 м. При разведке средних по размерам тел расстояния сокращаются вдвое.

На месторождениях глинистых пород 3-й группы расстояния между разведочными пересечениями для запасов категории С, — 25—30 м.

При бурении скважины с промывкой происходит вымывание из глинистых толщ песка и песчаных глин и соответственно обогащение керна. Контролем служит бурение без промывки.

Состав песчаной фракции каолинов устанавливается на материале песков-отсевов групповых проб: определяется содержание Si ()._; и Fe₂()._j, а также зерновой состав. Пробы, отобранные из зоны щелочных каолинов и бентонитовых глин, дополнительно анализируют на К₂0 и Na₂0. Длина секции принимается: при опробовании глинистых пород — 1—2 м, бентонитовых и огнеупорных глин — 0,3—0,5 м, каолино-сырца — 1—3 м, вторичных каолинов — 0,5—1,0 м. Сечение борозд в горных выработках рекомендуется 3><5 или 5×1() см.

Огнеупорные глины анализируют на полуторные оксиды Al, Fe, Мп, а также Si0₂ и ТЮ₂. Кроме того, в 10% проб устанавливают содержание CaO, MnO, S0₃. Содержание перечисленных компонентов в бентонитовых глинах определяют по групповым пробам.