Литологические аспекты расширения попутной добычи полезных ископаемых на Никопольском марганцевом месторождении

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Литологические аспекты расширения попутной добычи полезных ископаемых на Никопольском марганцевом месторождении

22.08.2020

На Никопольском марганцевом месторождений около 80% руды добывается открытым способов. При этом толща надрудных пород мощностью до 60-70 и переходят в отвалы. На каждую тонну руды, добытой в карьерах, приходится в среднем 15-20 м3 перемещенной порода. Естественно, что при таких значительных объемах вскрышных работ актуальное значение получила проблема попутного использования пород вскрышной толщи в качестве полезных ископаемых.

В последнее годы по задании Орджоникидзевского и Марганецкого ГОКов трестов ’’Укрюжгеология" и Днепропетровским филиалом Киевского НИИ строительного производства выполнена исследования некоторых глин и известняков. Литологические и геохимические исследования пород вскрышной толщи выполнены в НИИ геологии ДГУ. Ниже, на примере Западной рудной площади показано, что литологическое изучение надрудных пород открывает новые реальные перспективы расширения попутной добычи и использования глин, песков и карбонатных пород вскрышной толщи.

В пределах Западной рудной площади можно выделить две широтные зоны, резко отличающиеся строением надрудной толщи.

1. Северная зона (Богдановский и северные половины Запорожского, Шевченковского, Северного и Чкаловского карьеров) характеризуется наличием толщи мощностью до 80 м, сложенной олигоценовыми и среднемиоценовыми глинами, сарматскими песками, сарматскими глинами, известняками и мергелями, понтическими глинами и мергелями, толщей красно-бурых глин и лессовидных суглинков. Цитологический состав палеогеновых и неогеновых пород этой зона показан на рисунке.

2. Южная зона отличается присутствием отложения ГУ надпойменной (Никопольской) террасы р. Днепра. Здесь вскрышная толща имеет менее значительную мощность (до 40 м) и более простой состав. Над рудным пластом сохранились лишь олигоценовые глины, местами размыты и они, Выше залегают аллювиальные плейстоценовые пески, перекрытые лессовидными суглинками и лессами.

Перспективными для попутной добычи и использования являются:

В этот список не включена глины среднего миоцена, сарматские и понтические мергели, которые, как показывает приведенное ниже описание, не отвечают требованиям промышленности. Краснорудые глины и лессовидные породы в данном работе не рассматривается.

Пески нижнесарматского возраста широко распространены в северной половине Западной рудоносной площади, слагают толщу мощностью 6-8 м в Шевченковском и Северном карьерах, 1-3 м - в Богдановском и Запорожском карьерах. Пески кварцевые с небольшой примесью других минералов. Толща песков неоднородная, состоит из клиновидных пластов и линз разного гранулометрического состава (от грубозернистых с гравием и галькой до мелкозернистых, хорошо отсортированных) и различной текстуры (от неслоистых до косослоистых и косоволнистых). Установлены взаимозависимость текстур и гранулометрического состава песков, характерные черты строения толщи, выражающиеся в смене грубозернистых песков вверх по разрезу разнозернистыми и мелкозернистыми. По горизонтали и по вертикали толщи наблюдается чередование линзовидных пластов мощностью 1-2 м, которые состоят из серия горизонтально-слоистых или косослоистых песков разного гранулометрического состава. Изменчивость типов пород по простиранию такова, что в пунктах, отстоящих в карьере на 100 м друг от друга, пески, зачастую имеют совершенно разную текстуру и структуру. Мощность толщи также значительно колеблется. Эти особенности объясняются аллювиальным генезисом песков нишей части толщи (выделены отложения русловые, прирусловой отмели к валов, стариц и др.) и переходным характером песков верхней часта толщи, образовавшейся при подпоре речного стока водами сарматского моря.

При условии осуществлении постоянного геологического надзора и контроля из толщи сарматских песков могут селективно добываться пески, пригодные для производства бетона, кладочно-штукатурных растворов, цветных облицовочных й футеровочных стекол, в качестве отощающей добавки в кирпичном производстве, а также сырья для формовки изделии из чугуна и цветных металлов. Гравийные прослои пригодны для производства бетона и как балласт для железнодорожного строительства.

Плейстоценовые пески широко распространена в мной половике Западной рудоносной площади в границах ГУ надпойменной (Никопольской) террасы р. Днепра. В Алексеевской карьере толща песков имеет мощность около 12 м, по происхождении почти вся относится к отложениям русловым и прирусловой отмели (русловый аллювии). Лишь самые верхние 0,5-1,45 м представлены пойменном аллювием. Преобладают мелкозернистые пески, причем в нижней половине разреза они почти лишены примеси алевритовых и глинистых частиц, а к верху разреза становятся более алевритовыми и глинистыми. В нижней части разреза местами залегают разнозернистые пески в виде пачки мощностью до 2,5-3 м.

Пески кварцевые. В легкой фракции кроме кварца изредка встречаются отдельные мелкие зерна кислых плагиоклазов, микроклина, кальцита, мусковита и биотита. Содержание тяжелой фракции - 0,5-2%. Fe состав; магнетит, титаномагнетит, пирит, сфен, гранат, роговая обманка, пироксены, турмалин, циркон, дистен, мусковит, биотит. Количество двуокиси кремния в песке составляет в среднем около 94% ври колебаниях от 89,4 до 96,8. Содержание железа - 0,27 - 1,67%.

Из толщи могут быть выделена пачки мощностью 2-3 и более или менее однородных песков. Такие пески могут примениться для изготовления кладочно-штукатурных растворов, цветных облицовочных и футеровочных стекол, как отощавшая добавка в кирпичном производстве, а также для формовки изделий из цветных металлов. В целом плейстоценовые пески по качеству уступает нижнесарматским.

Олигоценовая надрудная глина перекрывает рудный пласт повсеместно, за исключением участков размыва на площади древних террас р. Днепра. Мощность пласта глины обычно 2-3, в отдельных местах - до 7-8 м. По гранулометрическому составу в толще преобладают собственно глина и алевритовая глина. Нижние 0,3-0,4 м сложены песчано-алеврито-глинистой породой. Глинистое вещество в пересчете по методике Бискайя представлено монтмориллонитом (58--79?) и гидрослюдой (21-42%) в виде тесной смеси.

Лабораторными испытаниями установлена возможность изготовления керамзитового гравия марки "500" и ”700" из глины без добавок. Глина может такие служить сорбентом для очистки жиров в пищевой промышленности.

Среднемиоценовая глина изумрудно-зеленого цвета распространена местами в северо-восточной части Западной рудной площади в виде пласта мощностью до 4-5 м, В Чкаловском карьере толща сложена преимущественно несортированными песчано-глинистыми породами и алевритовыми глинами. Глинистая часть представлена гидрослюдой с примесью палыгорскита. Обломочная часть пачки в основном состоит из кварца. Породы содержат примесь кальцита, в виде сгустков криптокристаллического строения, неправильной форма, размером 1-15 км. Количество кальцита а породе от 2-4 до 20% в средней части толщи.

Неоднородный состав толщи, высокое содержание песчаных (до 50%) и алевритовых (до 55%) частиц, примесь кальцита (до 20%) препятствуют использование пород в промышленности.

Сарматская черная глина залегает в виде пласта, мощностью 1,3-2,0 м, на значительной площади. По данным изучения в Богдановской и Запорожской карьерах, глина обладает тонкой горизонтальной слоистостью, обусловленной присыпками светло-серого глинистого алеврита и тонкими (1-2 нм) прослоями раковин пластинчатожаберных моллюсков, Порода относится к алевритовой глине, она содержит 56,5-73,4% глинистой фракции, 20-41,2% алевритовой фракции и 0,7-2.9? песчаной фракции (2-0,1 мм). Минеральный состав глинистого вещества: каолинит 49-59%, монтмориллонит - 16-32%, гидрослюда - 7-33%.

По гранулометрическому, минеральному и химическому составу черная сарматская глина, если она не содержит раковин моллюсков, отвечает кондиции на сырье для производства керамзита. Однако, при обилии раковин моллюсков в породе содержание окиси кальция в ней достигает 10—1256, т.е. значительно превышает верхний предел кондиционного содержания окиси кальция, равного 4,5%.

Плиоценовые серые и коричневые глины в последние годы попутно добываются в Богдановском карьере Ордхоникидзевского ГОКа в промышленных масштабах для производства керамзитового гравия на Марганецком и Запорожском заводах.

В результате диалогических исследовании получены новые данные о вещественном составе глины. Эта тонкодисперсная глина содержит 61-91% фракции менее 0,01 мм и не более 1,5% песка. Глинистое вещество состоит из ферримонтмориллонита (55%) и гидрослюды (45%). По химическому составу глина полностью отвечает кондициям для высококачественного керамзитового сырья. Она может также применяться для изготовления буровых растворов, служить добавкой к известнякам при производстве портланд-цемента, использоваться в пищевой промышленности для отбеливания жиров.

Сарматские известняки-ракушечники ранее добывались населением района на склонах балок как материал для строительства индивидуальных жилых доков я хозяйственных помещений. Теперь строительные блоки из известняка изготовляются Орджоникидзевским ГОКом в Запорожском марганцеворудном карьере механизированным способом, однако масштаб их производства незначительный, пока не обеспечивает спроса населения. Пласт из вестника залегает на значительной площади. В Богдановском карьере известняки рыхлые, сыпучие, в Запорожском карьере - сцементированные, образуют несколько более или менее крепких пластов мощностью 0,25-2,0 м при общей мощности пачки до 4 м, в Чкаловскои карьере чередуются участки крепкосцементированных и рыхлых разностей известняка.

Известняк Запорожского карьера сложен детритом и целыми раковинами двустворчатых моллюсков, сцементированных криптокристаллическим кальцитом. Вследствие неравномерной перекристаллизации породы имеют разнообразную текстуру: пористую, кавернозную, массивную. Наиболее крепкие известняки залегает в нижней части пачки, наиболее рыхлые - в верхней. Порода содержит 91,17-96,95% кальцита. Некарбонатная ее часть (3-6%) состоит преимущественно из кварца песчаной и алевритовой размерности, а также глинистых минералов. Удельный вес известняка 2,65-2,77 г/см3, объемный вес 1,50-2,25 г/см3, пористость 16-46%, предел прочности при сжатии 26,5-50.2 кг/см2, водопоглощение - 9,52-25,6%.

С точки зрения геологии есть реальные возможности значительно увеличить изготовление штучных строительных блоков из сарматского известняка до полного удовлетворения потребности населения. Установлено, что известняки с добавлением 25% плиоценовой глины могут быть использованы для производства портланд-цемента. Высокое содержание углекислого кальция и небольшое количество примесей позволяют также рекомендовать известняки для производства воздушно-сухой извести.

Сарматские мергели - 10-12 пластов, мощностью 0,2-0,6 м, и вмещающие известковистые алевритовые глины (10-12 пластов, мощностью 0,1-1,0 м) слагают около 20-25% всей мощности надрудной толщи. Они распространены на всей Западной рудной площади, исключая террасы р. Днепра и глубокие балки, где сарматские отложения размыты.

Выполненные послойные детальные литологические исследования мергелей в Богдановском, Запорожской и Чкаловском карьерах показали, что эти белые и желтовато-белые крепкие породы состоят из карбоната (53,7-90,7%, в наиболее крепких разностях - 70-90%), глинистого вещества (9,3-46,3%), алеврита (0,4-4,2%) и песчаных зерен (0,1-2,0%). карбонат, в основном, является доломитом. Примесь кальцита незначительная. Глинистое вещество представлено гидрослюдой и палыгорскитом. Большая часть пород относится и доломитовым мергелям и небольшое число пластов к глинистым доломитовым мергелям и глинистым доломитам по классификации С.Г. Вишнякова.

Вследствие высокого содержания окиси магния в породе (до 18% при допустимом количестве 3,4%) она не отвечает действующим кондициям на сырье для цементной промышленности.

Мергели понтического яруса изучены в. Богдановском и Запорожском карьерах. Мергельная толща имеет мощность около 5 м. Она состоит (сверху вниз) из пласта известкового мергеля мощностью 1,6 м, пласта известковой глины мощностью 0,6-0,9 м и пачки из трех-четырех пластов известково-доломитового к доломитово-известкового мергелей, чередующихся с двумя пластами глинистого мергеля (мощность пластов 0,25-0,65 м, общая - 2,4-3,0 м). Значительное сходство строения мергельной толщи в обоих карьерах свидетельствует о выдержанности ее состава на большой площади. Верхний мергельный пласт содержит 56,9-76,2% карбоната, 32,40-40,25% окиси кальция и 1,90-2,90% окиси магния. В мергелях нижней пачки содержание окиси кальций колеблется от 15,0 до 31,66?. содержание окиси магния - 3,33-14,51%. По минеральному составу карбонатной части среди пластов нижней пачки выделяется доломитисто-известковые, доломитово-известковые, известково-доломитовые, доломитовые мергели, по количеству глинистого вещества - собственно мергели (51,7-74,1% карбоната) и глинистые мергели (28,2-41,6% карбоната), рентгенографией в породе установлены кальцит, доломит, гидрослюда и палыгорскит.

При промышленной оценке мергельной толщи приходится отметить значительные различия слагающих ее пород по минеральному и химическому составу, сравнительно низкое содержание окиси кальция (средневзвешенное во мощности содержанке в толще составляет 26,9% в Богдановском карьере и 23,01% в Запорожском карьере, максимальное содержание в отдельных пластах мергеля не превышает 40,25% окиси кальция), и, наоборот, высокое содержание окиси магния (среднее - 4-5%, максимальное - 14,51%). Мергели не отвечают требованиям, которые предъявляется к карбонатным породам, применяемым для производства цемента. He исключена, однако, возможность использовать верхний пласт известкового мергеля в качестве одного из компонентов цементного сырья.

Таким образом, литологиеские, технологические исследования в опыт Орджоникидзевского ГОКа по добыче глин для производства керамзитового гравия свидетельствуй о том, что имеются реальные возможности расширения попутной добычи песков, глин, известняка на вскрышной толщи Никопольского марганцевого месторождения. Целесообразность более широкого попутного использования этих пород ни у кого не вазывает сомнении, однако серьезным препятствием является необходимость внести изменения в установившуюся технологическую схему отработки марганцевой руды и привлечь дополнительные технические средства.

Из этого видно, что требование рационально использовать богатства недр ставит перед геологической службой задачу глубокого и своевременного изучения попутных полезных ископаемых. Проблему попутной добычи полезных ископаемых следует решать одновременно с проектированием технологии отработки основного полезного ископаемого, значит к этому временя должны быть получены необходимые геолого-минералогические данные.

Требуется внести соответствующие изменения и дополнения в руководства по разведочным работам.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: