авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием…

Геология

УДК 622.693:549

Докт. геол.-мин. наук, ПАНОВ Б.С. (ДонНТУ)

ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДОНБАССА И УКРАИНЫ

Хозяйственная деятельность человека, особенно в Донбассе и Украине приво-

дит к накоплению на дневной поверхности громадных отвалов горных пород и отхо-

дов угледобывающих, металлургических, химических заводов, углеобогатительных

фабрик, энергетических предприятий и других производств. Все они являются по существу техногенными месторождениями, на которые обратили свое внимание за рубежные страны еще в 70-х годах ХХ в. Известно, что экономика Донбасса, как и Украины, а также России является ресурсно-ориентированной [4]. Сложившаяся к настоящему времени ситуация в горно-геологической сфере деятельности в Донбас се и Украине объективно оценивается специалистами всех уровней как кризисная.

Её основные признаки связаны с необеспеченностью большинства горнодобываю щих предприятий разведанными запасами многих видов сырья, прекращению работ по созданию новых горнодобывающих мощностей в связи с резким сокращением объемов геологоразведочных работ. Отсюда вытекает отсутствие необходимого го сударственного резерва ведущих полезных ископаемых, особенно редких и других металлов, потребление которых является индикатором экономической безопасности и независимости.

Доминирующие в Донецкой области угольная, металлургическая, машино строительная, химическая отрасли тяжелой промышленности, электроэнергетика, коксохимия, строительная индустрия и другие на 95–100% зависят от угля, желез ных руд, известняка, доломита, других видов минерального сырья, которыми богаты недра нашего края. Геологами выявлено в Донецкой области 834 месторождения свыше 50 видов минерального сырья, используемых современной промышленно стью и сельским хозяйством. Суммарная его стоимость по ценам мирового рынка сырья составляет около 3 триллионов долларов США. Однако используется оно да леко не полностью, т.к. разрабатывается мене половины этих месторождений. По этому в 2000 г. в Донецкую область завезено только угля и железных руд более чем на 2 млн. долларов из других регионов, а также стран ближнего и дальнего зарубе жья. Продолжающееся и в настоящее время сохранение этой тенденции импорта различных видов минерального сырья, промышленные залежи которого имеются в Донецкой области, неизбежно деформируют её развитие и приводят к нарастанию минерально-сырьевого кризиса, более тяжкого по своим последствиям, чем все дру гие виды кризисов — политические, экономические или экологические. В его основе лежит нерациональное, непродуманное использование минеральных, в том числе техногенных, ресурсов.

В развитых индустриальных странах мира уровень использования промыш ленных отходов достигает 70–80%, тогда как в Украине он не превышает в настоя щее время 5–10%. В США, например, из промотходов получают 20% всего алюми ния, 33% железа, 50% свинца и цинка, 44% меди и т.д. [1]. Поэтому для нашей стра ны, производившей 5% всей минеральной продукции мира и добывавшей более 10 млр.т минерального сырья, из которого до 90% отходов горной массы шло в отва лы, проблема утилизации промышленных отходов имеет первостепенное значение.

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… На территории Украины в результате деятельности 500 промышленных предприятий только твердых отходов накоплено около 25 млр.т. Эти отходы негативно влияют на природные ландшафты и экологические условия, занимая площадь около 150 тыс.га плодородных земель и ухудшая среду обитания человека. Особенно она ухудшилась в последнее время, когда огромное количество отходов попадает именно на нераз решенные, криминальные свалки, которыми обезображены городские окраины, ле сопарки, берега водоемов, задворки предприятий, участки вблизи железных дорог.

На 01.06.2000 г. имелась информация о 1600 техногенных объектах Украины по 13 областям Украины и частично по Крыму [1]. Установлено, что в результате переработки только обследованных промышленных отходов потребности промыш ленности Украины могут быть обеспечены на десятки лет в скандии, галлии, иттрии, тантале, ниобии, ртути, цезии. Ежегодная потребность в дефицитных для страны свинце, цинке, меди, ванадии, цирконии, золоте, серебре, литии может удовлетво ряться на 10–25%. Различное нерудное сырье из отходов рационально использовать для получения строительных материалов, химических реагентов для очистки сточ ных вод, удобрений для сельского хозяйства и т.д. Важным обстоятельством являет ся то, что себестоимость товарной продукции из промышленных отходов в 5–15 раз меньше, чем из добываемых традиционными способами руд месторождений полез ных ископаемых. Активное использование промышленных отходов минерального сырья позволит получить прибыль в миллиарды долларов США ежегодно. Утилиза ция минеральных отходов способствует очищению окружающей среды от токсич ных веществ и балласта, а также получению необходимых металлов и других полез ных продуктов.

В промышленных отходах Никитовского ртутного комбината (НРК), напри мер, определены прогнозные ресурсы (в тоннах) сурьмы — 5540, мышьяка — 4280, лития — 1450, ртути — 720, серебра — 3,2, золота — 1,2. Разработаны технологиче ские схемы по извлечению указанных металлов, после чего песчано-глинистые про дукты промотходов можно использовать для приготовления кирпича, строительных растворов, бетона и т.д. Проведенная в УкрГИМРе (г.Симферополь) и Геопрогнозе (г.Киев) технико-экономическая оценка комплексного освоения отходов НРК пока зала их целесообразность и выгодность [1].

В отходах Запорожского титано-магниевого комбината обнаружены содержа ния (%) циркония — 0,35;

ниобия — 0,28;

тантала — 0,017;

ванадия — 0,09;

ит трия — 0,03;

меди — 0,1;

оксида титана — 7,8. Эти металлы содержатся в техноло гически доступной для их извлечения форме. Следует отметить, что при содержани ях по 0,1% первых двух металлов (циркония и ниобия) и 0,012% тантала их эндоген ные месторождения являются промышленными [5].

В Приазовье известно Октябрьское (Мариупольское) месторождение цирко ния и ниобия, из эндогенных руд которого на Донецком химико-металлургическом заводе после их обогащения было налажено производство металлического циркония и ниобия, являющихся редкими металлами. За рубежом непрерывный рост их произ водства и потребления составляет 4–5% ежегодно, и в этом отношении Украина и Донецкая область далеко — на 25–30 и более лет отстают от передовых зарубежных стран. Металлический цирконий и его сплавы служат основным конструкционным материалом атомных реакторов различного назначения. Они применяются при кон струкции самолетов, ракет и космических кораблей. Из сплава циркония с неодимом изготавливают сверхпроводящие магниты. Цирконий используется в химической промышленности в качестве коррозионно-стойкого материала, карбиды и нитриды циркония являются добавками к твердым сплавам и т.д. Ниобий является легирую Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… щей добавкой в сталь и изделия из них, включая трубы большого диаметра для неф те- и газопроводов, стальные конструкции и автомобилестроение. Общемировой уровень потребления ниобия в 2001 г. составил 73,7 млн. фунтов или около 30 тыс.т оксида ниобия. В России в 2000 г. было произведено всего 600т этого металла, а в Украине никто не занимается этим, во всяком случае, в доступной литературе дан ных о его производстве нет. Темпы применения ниобия в сталях в качестве леги рующей добавки превысили темпы потребления самой стали в 2 и более раза. Сред нее потребление феррониобия в пересчете на 1т производимой в мире стали состав ляет более 32 г/т, а в передовых странах Запада и Востока 52–89 г/т, так что доля феррониобия производимого в мире, составляла в 2000 г. около 20 тыс.т. В г.Харцызке Донецкой области расположен один из крупнейших в Украине и мире трубный завод (до 90% продукции которого идет на экспорт в Россию). Здесь изго тавливают, в том числе, так называемые многослойные трубы конструкции академи ка Б.Патона, которые хорошо держат давление, но не обладают необходимой устой чивостью к коррозии, так что они недолговечны. Результат — участившиеся катаст рофы на нефте- и газопроводах. Иное дело трубы, изготовленные из стали с добав кой ниобия. Такую сталь в Харцызск поставляют мариупольские «Азовсталь» и за вод им. Ильича. Однако этот ниобий не приазовский, промышленное применение которого могло бы быть экономически весьма выгодным. А пока трубы большого диаметра для нефте- и газопроводов России, легированные феррониобием, постав ляют также Германия, Италия, и даже Япония, не имеющая своей железорудной ба зы и месторождений ниобия. Подавляющая часть мировых запасов ниобия (99%) приходится на магматогенные месторождения, связанные со щелочными породами, особенно карбонатитами. Если содержание ниобия в рудах составляет 0,1%, то оно уже считается промышленным, а 1кг ниобия на мировом рынке стоит 60–70 долла ров США [5]. Известно, что в коре выветривания крупнейшего в мире карбонатито вого месторождения Араша в Бразилии, снабжающего феррониобием завод Азов сталь в г.Мариуполе, содержится 2,5% этого металла в 400 млн.т руды. В отходах обогащения комплексных руд Октябрьского месторождения в Приазовье запасы циркон-ниобиевых руд балки Мазуровой составляют около 2 млн.т, что в пересчете на эти металлы дает их количество не менее 1–2 тыс.т. При годовой потребности Донецкой области до 100 т ниобия и циркония запасы указанного техногенного ме сторождения надолго обеспечат цирконием и феррониобием металлургию и другие отрасли производства нашего региона и Украины.

Техногенные месторождения Криворожского железорудного бассейна могут быть источником добычи золота. В отходах обогащения железистых кварцитов здесь установлено до 1,5–1,9 г/т и более золота, из которых в УкрГИМРе (г.Симферополь) получены концентраты, пригодные для гидрометаллургического извлечения этого благородного металла.

В золе бурых углей Морозовского разреза Днепровского буроугольного бас сейна нами выявлены содержания золота до 4,5–8 г/т, что существенно превышает промышленные требования к рудам коренных месторождений. Количество золота в золошлаковых отвалах ТЭЦ г.Александрии составляет 350 мг/т и более, что делает экономически выгодным его промышленное извлечение по примеру Рефтинской ГРЭС на Урале. Здесь попутно с электроэнергией из золы сжигаемых экибастузских углей ежедневно получают до 1 кг золота.

В г.Николаеве на глиноземном заводе ежегодно образуется 1,3 млн.т красных шламов при переработке импортируемых из Гвинеи и других стран бокситов. Рабо Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… тами УкрГИМР доказана возможность их утилизации с получением Au-Zr-TiO2-Fe концентрата при чистой годовой прибыли 770 тыс.долларов.

Вторичная переработка 150 млн.т отходов обогащения марганцевых руд Ни копольского района и 500 млн.т отходов обогащения железных руд Криворожского бассейна могут дать товарной продукции на 6 млр.долларов. Эти, а также другие данные показывают настоятельную необходимость изучения и утилизации техно генных месторождений Украины и, особенно, Донбасса.

За 200 лет промышленной добычи каменных углей в Донбассе и их перера ботки накоплено громадное количество отходов: на каждого жителя этого региона приходится их около 4000 т. Из 1257 терриконов и отвалов угольных шахт до 35% подвержены процессам самовозгорания угля, выделяющиеся при этом из очагов го рения горячие газы, отлагают на поверхности самородную серу, нашатырь и другие техногенные минералы. В радиусе до 3-х км каждый террикон является источником загрязнения воздушной, водной и поверхностной природной среды различными эле ментами-токсикантами, в том числе мышьяком, ртутью и др. Между тем, доказано, что глинистые породы, слагающие на 70% и более терриконы угольных шахт Дон басса, целесообразно использовать в качестве минерального сырья для изготовления кирпича и других строительных материалов, а также получения глинозема. Отходы углеобогащения и переработки углей могут служить также нетрадиционным источ ником черных, цветных, благородных и редких металлов [3]. Имеется мировой опыт использования глинистых пород терриконов, хвостов обогащения угля для произ водства глинозема. Во Франции, Польше и других странах доказана возможность получения глинозема не из бокситов, где его 26% и более, а из глинистых пород. Ре зультаты анализов сланцев из терриконов г.Донецка и отходов углеобогащения по казывают содержания Al2O3 28–29% и выше. В связи с этим возникает настоятельная необходимость всестороннего изучения терриконов Донецкой области, начиная с Донецко-Макеевского промышленного района, с целью их практического использо вания.

При этом решается не только экономическая, но и экологическая задача по улучшению состояния окружающей среды, а при переработке терриконов освобож даются дополнительные площади для сельскохозяйственного производства, жилищ ного и промышленного строительства. Геохимические исследования угольной золы около 200 шахтопластов, проведенные А.Ф.Горовым, показало постоянное присут ствие в золе до 3 г/т серебра, свыше 1000 г/т лития и других элементов. Ежегодно появляющиеся в Донбассе отходы угольного производства содержат около 10 т се ребра, сотни тонн германия, иттрия и иттербия, тысячи тонн скандия, бериллия, ли тия, циркония и других металлов на сумму несколько сот млн. долларов США. Та ким образом, техногенные месторождения Украины и Донбасса, представляющие собой отходы горного производства, хвосты флотации и гравитации, металлургиче ские шлаки и шламы, золоотвалы ТЭЦ, вскрышные породы, сточные воды и др. яв ляются надежной минерально-сырьевой базой страны. Их разработке и промышлен ной утилизации необходимо уделить первоочередное внимание. В Донбассе необхо дима комплексная, геолого-геохимическая разведка с применением современных высокоточных аналитических методов и приборов (ICPMSU и др.) не только уголь ных терриконов, но и таких, прежде всего объектов: ДХМЗ (пос.Донское), НРК (г.Горловка), завод Цветмет (г.Артемовск), «Укрцинк» (г.Константиновка), Торез ский завод наплавочных сплавов, а также заводы в г.Северодонецке (Ge), Свердлов ске (Al-сплавы) — Луганской обл.

В Украине практически не занимаются вопросами утилизации отработанной бытовой техники: холодильников, стиральных машин, кухонных плит, телевизоров, Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… кондиционеров, а также старых изношенных автомобилей, мотоциклов и других транспортных средств. А зря, ведь в составе этих устройств немало черных и цвет ных металлов, разных деталей, пригодных для нового использования, которые ши роко применяются в других странах. По данным госуправления экологии и природ ных ресурсов в Донецкой области ежегодно образуется в настоящее время около 60млн.т промышленных отходов, из которых подавляющая часть оседает в шламо накопителях, золоотвалах, терриконах и других свалках [2]. В нынешних условиях вполне реально их широкое вторичное использование, т.е. до 30% и более. Однако промышленники крайне неохотно занимаются их утилизацией из-за несовершенства отечественного природоохранного законодательства и другим причинам. Так, Вер ховная Рада приняла закон, что с 01.07.1999 г. по 01.01.2003 г. в Украине на боль шинстве горнометаллургических предприятий проводится экономический экспери мент, в соответствии с которым 70% обязательного сбора за загрязнение окружаю щей среды оставались у предприятий и расходовались на соответствующие приро доохранные мероприятия. Это позволило Донецкой области дополнительно полу чить 37,5 млн. гривен, которые были потрачены на установку по очистке коксового газа от сероводорода с получением 10 тыс.т в год серной кислоты на Авдеевском коксохимзаводе, произведены модернизация мокрых газоочисток с реконструкцией системы шлаковыделения на металлургическом комбинате им.Ильича в г.Мариуполе и т.д. Однако Верховная Рада не приняла новый закон о продлении экономического эксперимента с 01.01.2003 г. и все осталось по старому. Мизерными являются также штрафы за самовольный захват земель предприятиями за складирование отходов.

Например, одно из предприятий г.Дзержинска в Донецкой области с нарушением всех правил безопасности целый год складировало вредные промотходы, а заплатило в бюджет всего 730 гривен. Поэтому пришло время сделать законодательные стиму лы более действенными, увеличить ощутимо штрафные санкции и заинтересовать предпринимателей в переработке промышленных отходов, т.е. освоении техноген ных месторождений Украины и Донбасса.

Библиографический список 1. Галецький Л.С., Науменко У.З., Пилипчук А.Д. Техногенні родовища — нове нетради ційне джерело мінеральної сировини в України // Екологія довкілля та забезпечення життєдіяльності, 2002. — № 5-6. — С. 77–81.

2. Земля тривоги нашої. Матеріали доповіді про стан навколишнього природного середови ща в Донецькій області в 2001р. / Під ред. С.С.Куруленко. — Донецьк, Новий мир, 2002. — 108 с.

3. Панов Б.С., Шевченко О.А., Дудик А.М. и др. Современные экологические проблемы Донецкого бассейна // Геофиз.журнал, 2003. — Т. 25. — № 3. — С. 46–60.

4. Путин В.В. Стратегия развития минерально-сырьевой базы России // Записки Горного ин ститута. — Л.: ЛОРАН, 1999. — Т. 144 (1).

5. Солодов Н.А. Редкие металлы / В учебнике «Месторождения металлических полезных ис копаемых» // В.В.Адонин, В.Е.Бойцов, В.М.Григорьев и др. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. — С. 158–197.

Панов Б.С., Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… УДК 622. Докт. техн. наук ЗБОРЩИК М.П. (ДонНТУ), докт. техн. наук ОСОКИН В.В. (Донецкий государственный университет экономики и торговли) ВЕЩЕСТВА НОВООБРАЗОВАНИЯ В УГЛЯХ И УГЛИСТОГЛИНИСТЫХ ПОРОДАХ, ПРЕДОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ В НИХ На современных глубинах разработки породы угольных месторождений нахо дятся в восстановительных условиях. При производстве выемочных работ в углях и углисто-глинистых породах начинают протекать биохимические процессы окисли тельного выщелачивания содержащихся в них рудных минералов, в основном пири та, который представлен пылевидной вкрапленностью, прослоями и линзами. При чем, прослои и линзы его состоят преимущественно из глобулей (фрамбоидов) с размерами до 50 мкм, а они в свою очередь — из совокупности микрокристаллов с размерами 0,5…2,5 мкм. Фрамбоиды находятся на поверхности микротрещин и мак ропор и поэтому доступны для внешних агентов выветривания. В окислительных условиях происходит обновление поровых растворов углей и углисто-глинистых пород. Появление в растворах кислода, углекислого газа и микроорганизмов тионо вой группы определяет специфический характер и большую скорость окислитель ного выщелачивания пирита.

Авторами доказаны [1] наличие тионовых бактерий Th. ferrooxidans в поро вых растворах находящихся в водно-воздушных условиях пород угольных место рождений и их решающая роль в процессах окисления и выщелачивания пирита.

Биохимический процесс окислительного выщелачивания пирита является экзотер мическим, сопровождается выделением элементной серы, серной кислоты и соеди нений железа. В связи с повышением температуры поровых растворов изменяется морфология микроорганизмов: из палочковидной формы они переходят в сфериче скую форму, приспосабливаясь к изменяющимся условиям среды обитания. На ри сунке 1 видны при увеличении 270х тионовые бактерии палочковидные (а) и сфе рической формы (б).

а б Рис. 1. Тионовые бактерии различной формы Роль микроорганизмов в биохимическом процессе окислительного выщелачи вания пирита заключается в расчленении его и увеличении вследствие этого реакци онноспособной поверхности, окислении серы и двухвалентного железа в условиях, в которых невозможно их химическое окисление, в непосредственном участии в экзо Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… термических реакциях. Увеличение реакционноспособной поверхности пирита и повышение температуры среды за счет биохимических процессов интенсифицирует чисто химические процессы окислительного выщелачивания этого минерала с даль нейшим повышением температуры и выделением указанных выше веществ новооб разования.

Следствием повышения температуры поровых растворов является самонагре вание горной породы. Выполнен нами анализ более 90 химических реакций, связан ных с окислительным выщелачиванием пирита в углях и углисто-глинистых поро дах. По результатам этого анализа, основными веществами новообразования в само нагревающейся горной породе, определяющими характер дальнейшего протекания всех процессов, являются элементная сера и серная кислота. Экспериментально ус тановлено, что в самонагревающейся отвальной породе при температуре 750С и выше содержание элементной серы может быть более 4% (более 40 кг серы в 1 тг породы). С минералогической точки зрения представляет интерес анализ различных модификаций элементной серы, выделенной нами из отвальной породы в большом температурном интервале.

На ранней стадии окислительного выщелачивания пирита в горной породе специалистам не удавалось наблюдать выделение элементной серы в связи с тем, что в кислой среде она образует с ионами Fe3+ и SO 2 мицеллы коллоидного раствора.

Такой раствор ярко бурого цвета был получен нами в лабораторных условиях при окислительном выщелачивании пирита с участием микроорганизмов Th ferrooxidans.

При исследованиях раствора в диализаторе на мембране оставался осадок-коагль, состоящий из атомов серы, ионов SO 2 и Fe3+.

Исследования коагеля на дериватографе позволили получить термограмму с четко выдержанными эндотермическим и экзотермическим эффектами, экстремумы которых приходятся на значения температуры, соответственно, 120 и 2800С. Эндо термический эффект обусловлен выделением влаги, плавлением и испарением серы, экзотермический эффект — горением ее паров. Потеря массы исследуемого вещест ва составила в эксперименте 83,3%. Следует отметить, что вообще повышение тем пературы поровых растворов за счет теплоты протекающих в горной породе экзо термических реакций приводит к разрушению мицелл и выпадению в осадок элементной серы.

Проведенные нами исследования с использованием электронного микроскопа JSM-T300 фирмы JEOL и рентгеновского энергодисперсионного микроанализатора LINK 860–500 показали, что в пиритсодержащей породе действующих отвалов угольных шахт и обогатительных фабрик сера находится в чистом виде или образует агрегаты и соединения с возгонами других веществ. На рисунке 2 а, б, в, г приведе ны полученные нами фотографии, соответственно: — серы (ромбическая моди фикация) — может находится в природных условиях при температуре до 95,60С;

— серы (моноклинная модификация) — образуется при большей температуре;

по ристой серы — получается при температуре около 108…1100С;

— серы — выделя ется из расплавов в виде игольчатых кристаллов (при оплавлении кристаллов обра зуются сросшиеся фрамбоиды).

Установленное нами различие модификаций и форм нахождения серы в от вальной породе дает основание утверждать, что выделение и накопление ее проис ходит при значениях температуре: меньшее 95,60С ( — сера ), 95,60С и выше ( — сера), 108…1100С (пористая сера) и при температуре протекания термической дис социации пирита — более 4000С (сера в возгонах).

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… а б в г Рис. 2. Различные модификации элементной серы Сера — единственное горючее вещество, образующееся в горной породе при обычных условиях и имеющее низкую температуру самовоспламенения на воздухе.

В самонагревающейся горной породе образуется своеобразный химический реактор, в котором происходит выделение, плавление и испарение серы. Проведен ные нами исследования показали, что при прогревании поверхностного слоя горной породы до 248…2610С выделяющиеся из нее пары серы самовоспламеняются на воздухе. При этом самонагревание породы переходит в возгорание ее.

Если воспламенение серы не происходит (например, из-за недостаточной кон центрации ее в воздухе), то в действующем химическом реакторе накапливается с течением времени серная кислота. При этом в породном отвале могут образовывать ся серокислотные зоны, в которых содержится отбеленная горная масса (температу ра ее около 336,50С, то есть близка к температуре кипения на воздухе концентриро ванной серной кислоты), покрытая маслянистой асфальтоподобной коркой.

При вскрытии сернокислотной зоны наблюдается интенсивное «дымление»

породы вследствие образования вблизи ее поверхности тумана серной кислоты:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4. Горячая концентрированная серная кислота окисляет углефи цированное вещество и серу, взаимодействует с пиритом и карбонатам кальция. В естественных условиях под действием серной кислоты происходит беспламенное горение пород.

По данным полученных нами термограмм, углефицированное вещество пол ностью выгорает с участием H 2 SO 4 при температуре 560…6000С.

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… Выделение при протекании рассмотренных выше биогеохимических процес сов в пиритсодержащих горных породах элементной серы и серной кислоты предо пределяет целый ряд опасных и вредных проявлений в них.

Как уже отмечалось, самовозгорание горной породы обусловлено самовос пламенением на воздухе паров элементной серы, беспламенное выгорание ее — окислением углефицированного вещества концентрированной серной кислотой.

Высокая реакционная способность серы проявляется при температуре более 200 С в связи с наличием малоатомных молекул, поэтому углерод углефицированно го вещества и продукты термической деструкции его эффективно взаимодействую щей с ней.

По данным наших исследований, из очагов горения угля на аварийном складе и породы в отвале при температуре около 3000С выделяются одновременно SO2, H2S, CS2, COS.

Взаимодействие концентрированной серной кислоты и серного ангидрида с водой сопровождается выделением большого количества теплоты, что может быть причиной интенсивного парообразования и создания в межкусковом пространстве отвала избыточного давления пара, энергии которого может быть достаточно для выброса породы.

Опасные и вредные проявления, обусловленные окислительным выщелачива нием пирита в горных породах, рассмотрены в монографии [2].

Таким образом, разработанная нами биогеохимическая модель протекания в пиритсодержащих горных породах экзотермических процессов позволяет объяснить причины их самонагревания и возгорания, прогнозировать опасные и вредные про явления в них.

Библиографический список 1. Зборщик М.П., Осокин В.В. Предотвращение самовозгорания горных пород. — Киев:

Техника, 1990. — 176 с.

2. Зборщик М.П., Осокин В.В. Предотвращение экологически вредных проявлений в поро дах угольных месторождений. — Донецк, ДонГТУ, 1996. — 178 с.

Зборщик М.П., Осокин В.В., УДК 549.07+669.054. Докт. геол.-мин. наук КОМОВ И.Л. (Институт Геохимии окружающей среды) ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Техногенные месторождения минерального сырья — это скопления мине ральных образований, горных масс, жидкостей и смесей, содержащих полезные компоненты, являющиеся отходами горнодобывающих и обогатительных произ водств, находящиеся в отвалах, терриконах [1]. Суммарное содержание полезных компонентов, которые накопились в техногенных месторождениях за 20–30 лет, со поставимо, а иногда и превышает их количество в ежегодно добываемых рудах.

Особенности техногенных месторождений: 1) расположение в промышленно разви тых районах;

2) месторождения находятся на поверхности, и материал в них пре имущественно раздроблен;

3) количество искусственных минеральных форм, кото рые образуются в техногенных месторождениях, превышает 30000. Среди задач фундаментальной геохимии техногенных месторождений, по нашему мнению, глав Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… ная — выяснение движущих сил, определяющих траектории самоорганизации мате рии на наноуровне. Общие закономерности возникновения и распределения рудных концентраций в техногенных месторождениях могут быть оптимальным образом ис толкованы с позиций синергетики — науки, изучающей особенности самоорганиза ции, т.е. явлений спонтанного возникновения пространственных, временных, про странственно-временных неоднородностей в изначально однородных средах [2–4].

Объяснение особенностей поведения элементов в конкретных геохимических усло виях требует учета энергии, энтальпий, объемов смешения, активности компонентов и их зависимости от температурных условий. Эти данные позволяют определять пределы устойчивости многокомпонентных твердых растворов в природных систе мах, предсказания поведения в разных химических процессах. Отвальные породы, как источник руд, характеризуются неравномерным, дискретным распределением.

Они могут рассматриваться в качестве целостных самоорганизующихся систем. Ка ждое техногенное месторождение выделяется характерной только для него геохими ческой спецификой, индивидуальностью. Метастабильное состояние реализуется в природе почти так же часто, как и стабильное, однако в нем нет истинной устойчи вости, как внутренней, так и во взаимодействии с окружающей средой. В открытой системе, находящейся в неравновесных условиях, возможна самоорганизация — об разование упорядоченных структур. Формирование техногенных месторождений становится возможным при сочетании целого ряда благоприятных факторов. В этом проявляется в определенной мере синергизм таких смешанных систем, когда каждый из отдельных факторов не может привести к ожидаемому результату без воздействия других факторов [3,4].

Перспективными по содержанию и запасам полезных компонентов по сравне нию с месторождениями-отвалами горнодобывающих предприятий являются хвосты обогащения руд. Хвосты — это отходы обогащения полезных ископаемых, в кото рых содержание ценного компонента естественно ниже, чем в исходном сырье, по скольку в них преобладают частицы пустой породы.

Состав частиц и их плотность зависят от минерального состава пород, вмещающих полезное ископаемое. Отходы обогащения более удобны для утилизации, чем отвалы (более однородны, представ ляют собой фракционированный материал). Твердая фаза хвостовой пульпы пред ставлена смесью минеральных частиц разного размера — от 3 мм до долей микрона, а также наличием нанофаз, размеры которых составляют 100, иногда 120 нм. Нано частицы могут формироваться в горных породах техногенных месторождений при распаде твердых растворов в минералах, при субмикронном двойниковании некото рых кристаллов, при фазовых переходах из жидкого или газообразного состояния в твердое, при физико-химических процессах выветривания [5]. Концентрация нано частиц в зоне техногенных месторождений различна, и даже в одном конкретном месте изменяется во времени. Наночастипы сульфидных минералов — элементарной серы, барита, ангидрита — переносятся на большие расстояния. При процессах хи мического выветривания образуются аморфный кремнезем, водные алюмосиликаты (аллофан), алюмосиликатные глины (галлуазит), оксиды (магнетит, гематит), гидро ксиды (гетит) [5]. При преобразовании терриконов минеральные ассоциации стекло ватых и раскристаллизованных фаз поликомпонентного состава находятся в мета стабильном состоянии, образуются породы с примесью благородных металлов (зо лото, серебро, платина). Это осуществляется при самоорганизации наночастиц. В процессе эволюции отвалы и терриконы преобразуются во вторичные месторожде ния. Установлено субмикронное состояние разнообразных минералов (редкие земли, Сr, Ni, Fe, W, Nb и другие), представленные в самородной, сульфидной и оксидной Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… формах. Наночастицы являются зародышами для образования крупных минераль ных образований [5]. В наночастицах действуют межмолекулярные взаимодействия, лишающие молекулы индивидуальности;

свойства и поведение молекул в ансамблях другие, чем у индивидуальных молекул.

Главная, фундаментальная проблема наногеохимии — размерные эффекты.

Размерные эффекты в минералах разнообразны и неожиданны. При нанореакциях изменяется молекулярная динамика реагентов, механизмы и скорости химических превращений, локальные заряды и их распределение, энергии ионизации и сродство к электрону и реакционная способность. Появляются новые реакции, обнаружива ются геохимические аномалии. Область наногехимии будет бурно развиваться. При этом будет использоваться опыт работ в области химии в частности нанокластеры, которые разделяются на нейтральные (атомные и молекулярные) и заряженные (ионные и ионно-молекулярные). Они отмечены в каналах цеолитов, на твердых по верхностях, в твердых матрицах и т.д. Кластеры — сравнительно новые объекты геохимии. Огромна их роль в процессах конденсации, испарения, кристаллизации;

они являются предшественниками новой фазы. Однако наибольший интерес связан с химией этих частиц, их реакционной способностью, каталитическими свойствами.

Новая тенденция в кластерной химии — исследование взаимодействия кластеров с твердым телом как функции энергии кластера. Распространенность и значимость кластеров может оказаться даже больше, чем представляется сейчас.

Развитие производительных сил в условиях научно-технического прогресса неизбежно сопровождается вовлечением в общественное производство все новых и новых видов минерального сырья. Актуально вовлечение в переработку некондици онного по золоту сырья;

рентабельная переработка золотосодержащих пиритов и кварцитов с получением дополнительно до товарного золота;

разработка технологии глубокого извлечения золота из низкокачественного рудного сырья, содержащего тонкодисперсное золото, и создание на этой основе технологического модуля [6].

Расширение сырьевой базы хрома и марганца возможно за счет вовлечения в пере работку промпродуктов и отходов профильных производств с экономией капиталь ных вложений. Создание совмещаемых технологических модулей и мини производств на их основе обеспечивает: расширение производства хрома, и получе ние марганцевой продукции, сокращение энергозатрат, рекультивацию земельных угодий, занятых отвалами. Весьма перспективна разработка комбинированных тех нологических схем переработки техногенного сырья, в том числе отходов монохро митного и твердосплавного производств, создание технологических модулей для из влечения хрома и марганца [6]. Вовлечение в переработку заполненных техногенных месторождений и повышение вместимости действующих хвостохранилищ сокраща ет затраты на выемку и транспортировку хвостов в 2 раза.

Техногенные месторождения платинометального сырья выявлены при изуче нии платиноносности отвалов хвостохранилищ, образовавшихся при переработке сульфидных МПГ — медно-никелевых руд месторождений Норильск-1 и Талнах ского [7]. Средний химический состав различных отвальных продуктов по пробам с поверхности и трем скважинам показал преобладание среди МПГ палладия и плати ны и относительно высокие содержания Rh до 0,15 г/т [7]. Большая часть опробо ванных отвалов содержит Pt и Pd в сумме 1–3 г/т [7]. Значительные потери МПГ связаны с недостатками технологической цепочки Норильского ГОКа и составляют (в %):Pt — 7–20, Pd — 4–15, Rh — 7–40, Ir — 11–40, Ru — 14–79, Os — 14–70. Обо гатительные операции ведут к существенному сокращению рудной массы: из 100 т смеси разных руд выдается 20 т никелевого, 11 — медного, 18 — пирротинового Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… вого концентратов и 51 т отвальных хвостов (т.е. более 50% рудной массы). Ориен тировочные ресурсы рассмотренного техногенного месторождения составляют более 300 т, а в целом техногенных месторождений Норильского района — 500 т [7].

Сравнение состава приотвальынх вод с исходными рудами показывает, что содержание главных элементов в них (сера, железо, медь) соизмеримо со средним содержанием в рудах, а для цинка и кадмия — уровень концентрации в водах даже немного выше. Приотвальные вода представляют собой «жидкие руды», которые можно рассматривать как попутное поликомпонентное минеральное сырье с метал лами, находящимися в технологически оптимальной форме сульфатных рассолов [6]. Необходимо иметь в виду вовлечение в промышленный оборот техногенных ис точников сырья с ионно-сорбированной формой полезного компонента, а также про дукты переработки вязких нефтей и битумов с ванадием. Существует необходи мость проведения тщательного и более разумного складирования, а возможно, и вы воза неиспользуемых, промышленно невыгодных отходов, так как огромные количе ства складируемых руд и увеличение их контакта с агентами выветривания приводят к активным техногенным процессам и выносу экологически опасных элементов в атмосферу и гидросферу.

Изучение техногенного минералообразования имеет особое значение в реше нии задач охраны окружающей среды на территориях горно-промышленных ком плексов. Техногенная минерализация является бесспорным индикатором многих процессов, наносящих ущерб не только окружающей среде (повышенная концентра ция токсичных веществ в водах, засоленность грунтов, присутствие в строениях и конструкциях минерализованных растворов, интенсивная коррозия металлов и пр.), но и здоровью людей, живущих в рудных районах.

Рациональное использование минеральных ресурсов техногенных месторож дений определяется следующими основными аспектами: ресурсным, экономиче ским, технологическим, экологическим, национальной безопасностью. Большие ре зервы повышения инвестиционной привлекательности техногенных месторождений связаны с совершенствованием технологических аспектов добычи, обогащения и передела руд. Среди разрабатываемых прогрессивных технологий добычи следует особо отметить открытое выщелачивание, потенциально пригодное для Re, Sc и TR, а также скважинную гидродобычу. Разработаны новые приемы обогащения, позво ляющие повысить извлечение редких металлов на 5–7% (до 20%). К ним относятся рентгенорадиометрическая сортировка, сухая магнитная сепарация, селективная флотация с элементами аэрофлокуляции и др. Перспективны новые методы химико металлургической переработки руд, приемы попутного извлечения редких металлов из различных видов сырья — бокситов, отходов переработки вольфрамовых и тита новых руд, новые методы облагораживания цветных камней. При использовании энергетических воздействий (энергии ускоренных электронов, магнитно-импульсной обработки и т.д.), появляется возможность вовлечения в производство металлов со сверхтонкой минерализацией.

В Украине имеются все предпосылки по созданию высоколиквидных на ми ровом рынке видов техногенного сырья. Перспективные в Украине глубокозалегаю щие рассолы (Li, Sr), углисто-кремнистые сланцы (V, а также Mo, Au, Ag, МПГ, Re), золы углей (Ga, TRY, Sc, Bi и др., а также Au, Ag, МПГ), отвалы и хвосты разработ ки урановых месторождений (Sc, Bi и др.). Из рапы озер, усыхающих морских зали вов, межкристальной рапы соляных толщ, глубокозалегающих подземных рассолов и самоизливающихся вод минеральных источников, а также непосредственно из морской воды также извлекают редкие элементы. Нахождение полезных компонен Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… тов в готовой для извлечения форме ставят этот генетический тип природного сырья в число наиболее перспективных.

Украина богата многими разновидностями цветных камней. Однако ценное и высококачественное природное сырье встречается редко. В отвалах имеются некон диционные и низкосортные разновидности цветных камней с блеклой окраской и слабым блеском. При этом они теряют не только ювелирную, но и коммерческую ценность. Различные виды облагораживания позволяют повышать ювелирные каче ства минералов, а также вовлекать в сферу промышленного использования низко сортные разновидности камнесамоцветного сырья. Невысокие затраты и высокая производительность методов облагораживания позволяют добиться значительной эффективности при производстве и реализации цветных камней на внешнем рынке.

Рассматриваются два аспекта этой проблемы:

1. Непосредственное использование имеющихся разработок по облагоражива нию с вовлечением в сферу производства низкосортного материала в настоящее время.

2. Совершенствование методов облагораживания, разработка новых методик и использование новых типов цветных камней.

Разработаны, апробированы в Украине и защищены авторскими свидетельст вами (И.Л.Комов, А.Н.Платонов, А.Н.Таращан) методы облагораживания топазов, бериллов, ониксов, опалов, скрытокристаллических разновидностей минеральных форм кремнезема (агаты, халцедоны, кремни), янтаря. Это позволяет организовывать предприятие по облагораживанию названных разновидностей цветных камней в г.Киеве. Эти работы могут осуществляться на базе уже имеющегося оборудования.

Имеются методические разработки по облагораживанию топазов оранжевой и ко ричнево-красной окраски с получением устойчивой голубой окраски. Голубые топа зы пользуются большой популярностью в ювелирной промышленности и имеют бо лее высокую коммерческую ценность. Установлено, что при облучении топазов в канале атомного реактора при сочетании потока быстрых нейтронов и сопутствую щего гамма-облучения с применением фильтров для тепловых нейтронов в коричне вых топазах генерируется голубая окраска.

Голубая окраска в топазах могут быть получена также при электронном облу чении топазов. Кроме того, можно комбинировать методы. Топаз сначала облучают высокоэнергетическими нейтронами, что способствует появлению окраски, затем образцы подвергают электронной бомбардировке, в результате чего появляется осо бо привлекательная голубая окраска. Супернебесная голубая окраска может быть получена в результате отжига облученных образцов в течение нескольких часов. По сле этих этапов облагораживания топаз имеет более высокие коммерческие характе ристики и его стоимости увеличиваются в 20 раз.

В Украине на Волынском месторождении преобладают бериллы со слабой желтой и зеленой окраской. Имеются разработки по улучшению ювелирных особен ностей бериллов, с получением аквамаринов. Аквамарины получают путем отжига в автоклавах, при температуре растворов до 220оС. Коммерческая ценность бериллов увеличивается, появляются разновидности с голубой окраской.

По сравнению с неокрашенным и дымчатым кварцем цитрин встречается ред ко. Применяется метод гамма-облучения для получения цитриновой окраски из пер вично бесцветных или при термическом отжиге морионов Волынского месторожде ния. Перспективно облагораживание корундов, обработка сапфиров нагреванием и при помощи лазерного облучения. Улучшается чистота камня, генерируются пре красная голубая окраска. Для отжига (1800оС) отбирают серо-голубые «шелковис Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… тые» сапфиры. В использовании этих методик интерес проявляют фирмы Бельгии и Австралии. Проведена высокодозная имплантация ионов железа в кристаллическую структуру бесцветного природного кварца. Термическая обработка имплактирован ных образцов приводит к появлению у кварца оранжевой окраски. Эксперименталь ное изучение облученных образцов позволило связать появление оранжевой окраски с ультрадисперсной фазой гематита в приповерхностном слое кварцевой матрицы.

Предложено использовать метод ионно-лучевой обработки минералов с це лью модификации их структурных и физических свойств. Методика ионной имплан тации позволяет с прецизионной точностью внедрять дозированное количество при меси в приповерхностный слой любой твердотельной матрицы. При этом высокие дозы облучения приводят зачастую к структурной аморфизации приповерхностных слоев субстрата, в связи с чем для раскристаллизации структуры и разгона внедрен ной примеси по объему предполагается последующая постимплантационная терми ческая обработка.

Осуществлено облагораживание несортовых разновидностей нефрита (Кри вой Рог) при помощи электронного облучения с получение из бледных (болотных окрасок) нефрита с черной окраской.

В Украине выявлены месторождения мраморного оникса в Приднестровье (Днестровское) и Хмельницкой области. Обычно встречаются слабо окрашенные ониксы с бледной и неконтрастной окраской. Разработан способ обработки ониксов с целью использования их в камнерезной промышленности. Метод отличается тем, что с целью обеспечения устойчивой, контрастной коричневой окраски, бесцветные ониксы подвергаются гамма-облучению. В ониксах генерируется коричневая окра ска, отчетливо проявляется зональность, секториальность. Усиливается контраст ность окраски. Окраска весьма устойчива.

Разработаны и могут широко применяться методы облагораживания агатов, сердоликов, халцедонов и кремней за счет химической обработки растворами, со держащими хром, железо, кобальт и последующего отжига. Получены положитель ные результаты по облагораживанию халцедонов Крыма и агатов Ровенской облас ти. Получены уникальные хризопразы из черно-белого агата. Способы предусматри вают обработку камней химическими реагентами с последующей термообработкой при относительно высоких температурах (350оС). Сущность технологического про цесса состоит в насыщении готовых полированных изделий из светлых разновидно стей агатов кремнекислым раствором двухромовокислого калия с последующим от жигом. В этих условиях хром из шестивалентного состояния переходит в двухва лентное с образованием окиси хрома черного цвета, устойчивой к действию воды, спирта, щелочам. Агаты окрашиваются неравномерно с неоднородной текстурой и составом.

Для окрашивания агата и халцедона в сине-фиолетовый цвет используют кон центрированные растворы солей азотнокислого и хлористого кобальта и гидроксида аммония. Предложены способы обработки янтаря в парах аргона с получением при влекательной окраски, а также методы прессования крошки и отходов янтаря. Обла гораживание бирюзы можно осуществлять с использованием различных красителей и парафинирования;

эффективно пропитывание мелоподобной бирюзы коллоидным кремнеземом, а пористой — силикатом натрия. Пористые или слабо окрашенные разновидности бирюзы измельчают до мелких кусочков (порошка), добавляют ис кусственное вещество и прессуют под высоким давлением.

Приведенные данные свидетельствуют о перспективности и актуальности ра бот, связанных с облагораживанием минералов.

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… Относительно небольшие затраты позволяют обеспечить высокую эффектив ность внедрения методов облагораживания цветных камней в Украине. Предлагае мые мероприятия по развитию методов облагораживания минералов позволят в ко роткие сроки увеличить ресурсы ювелирного и камнерезного сырья в Украине, по лучить валютные поступления, повысить комплексность освоения месторождений и создать эффективные продукты для экспорта.

Интенсивная добыча широкого спектра полезных ископаемых в странах бывшего Советского Союза, в сочетании с реально существовавшим в то время уровнем технологии, приводило к тому, что значительное количество (до 40%) по лезных компонентов уходило в отвалы, являющихся, по сути, крупномасштабными техногенными месторождениями. Эти отвалы, состоящие из вскрытых и активиро ванных природных соединений, представляют весьма значительную экологическую проблему, и вместе с тем, при достигнутом уровне технологии могут служить сырь ем для реализации высокорентабельных и весьма социально значимых проектов. Се годня по объему и содержанию полезных компонентов техногенные месторождения можно приравнять к месторождениям природных ископаемых. Расположение этих отходов вблизи металлургических производств, а также то, что не требуется огром ных затрат на их освоение — факторы положительные. Анализ данных явлений по зволили сформулировать научную задачу, решение которой возможно по двум на правлениям: с одной стороны, переработка и утилизация отходов, и использование их в виде относительно дешевого металлургического сырья даст значительное сни жение затрат на шихту, повысит качество и конкурентноспособность, а главное — снизит себестоимость готовой продукции. С другой стороны, очитка целых регио нов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а также утилиза ция текущих накоплений отходов от вышеперечисленных производств, в итоге — решение экологической проблемы.

Библиографический список 1. Коняев В.П., Крючкова Л.А., Туманова Е.С. Техногенное минеральное сырье России и направление его использования // Инф. сб. М., 1994. — Вып.1 — С. 2–20.

2. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Пер. с англ. / Под ред. В.Ф.Пастушенко. — М.: Мир, 1990. — 320 с.

3. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. Пер. с англ. / Под ред. Ю.А.Чизмаджаева. — М.: Наука, 1979. — 220 с.

4. Пригожин И. От существующего к возникающему. Пер. с анг. / Под ред. Ю.Л.Климонто вича. — М.: Наука, 1985. — 217 с.

5. Богатиков О.А. Неорганические наночастицы в природе // Вестник Российской Академии наук, 2003. — Т. 73. — №5. — С. 426–434.

6. Чантурия В.А., Корюкин Б.М. // Проблемы геотехнологии и недроведения: (Мельников ские чтения): Докл. междунар. конфер. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. — Т.3. — С. 26–34.

7. Додин Д.А., Изоитко В.М., Говоров Л.К. Техногенные месторождения платинометального сырья Норильского региона. Платина России // Проблемы развития минерально-сырьевой базы пла тиновых металлов. — М., АО Геоинформмарк, 1994. — С. 128–139.

Комов И.Л., Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… УДК 622.271:622. Докт. геол.-мин.наук ЗАРИЦКИЙ П.В. (Харьковский национальный университет им.В.Н.Каразина) ИЗУЧЕНИЕ И ОСВОЕНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ — ОБЪЕКТ НОВОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ В УНИВЕРСИТЕТАХ За последние несколько десятилетий добыто полезных ископаемых больше, чем за всю предыдущую историю человечества.

В условиях научно-технической революции значение минеральных ресурсов постоянно возрастает. Все больше требуется энергетического сырья, растет потреб ление алюминия, титана, меди, легирующих металлов и др. Непрерывное увеличе ние роста населения планеты обуславливает необходимость интенсификации сель скохозяйственного производства, а это влечет за собой расширение объемов выпуска фосфорных и калийных удобрений. Новые отрасли промышленности не могут раз виваться без применения редких элементов.


Все больше экономический потенциал и степень независимости государств определяется обеспеченностью их минеральными ресурсами. Существенное повы шение темпов добычи и потребления минерального сырья, наблюдаемое во второй половине ХХ столетия, несомненно, будет характерной чертой столетия текущего.

В поисках новых источников минерального сырья человечество начало осваи вать шельфы морей и дно Мирового океана, возрастают глубины разведки и разра ботки полезных ископаемых на континентах. Основное количество выявленных за последние годы новых ресурсов приходится на так называемые труднораскрываемые месторождения, которые не выходят на дневную поверхность или перекрыты тол щей пород. Очевидно, что открытие и тем более освоение таких месторождений по требует огромных затрат средств и времени.

Вместе с тем, на территории Украины, благодаря деятельности человека, об разуются и накапливаются значительные объемы разнообразных отходов: металлур гических шлаков, золошлаков, фосфогипса, дефеката, отсевов камнедробления, су хой и мокрой флотации, вскрышных и вмещающих полезных ископаемых пород, не кондиционных полезных ископаемых и т.п.

Только отходы добычи (вскрышные и вмещающие породы), обогащения и пе реработки полезных ископаемых накапливаются на более чем 3,5 тыс. карьеров, шахт и обогатительных фабрик Украины, основная масса золошлаков — на ТЭС. Их складирование весьма отрицательно сказывается на окружающей среде.

По сведениям «Геоинформа» Госкомгеологии, количество образующихся только твердых промышленных отходов в Украине составляет более 0,5 млрд.м3 в год. В отвалах уже накопилось около 10 млрд.м3 таких отходов, и площадь земель под их складирование составляет многие десятки тыс. га. По другим источникам (доклад Президента Украины на Х1Х специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН, посвященной проблемам окружающей среды, 1997), более 25 млрд.т. отходов занимают 130 тыс. га знаменитых украинских черноземов, а также отравляют почву, воды, воздух [1].

Ежегодный объем загрязнений, приходящихся на 1 км2 территории Украины, в 6,5 раза превышает уровень США и в 3,2 раза выше, чем в странах ЕЭС. Каждый год в Украине образуется отходов больше, чем в странах ЕЭС, вместе взятых.

По ориентировочным подсчетам, объем накопившихся отходов в 2000 г. при близился к 20 млрд.т. (по 400 т на человека). Если судить по результатам, то про Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… мышленность создана для производства отходов, а товары — побочный продукт.

Эти сведения перекликаются с приведенными данными в вышеупомянутом президентском докладе, где указано, что техногенное давление на территорию Украины в 6–7 раз превышает уровень в развитых европейских странах.

В то же время, использование отходов добычи и переработки минерального сырья ежегодно составляет всего около 100 млн.м3, то есть утилизируется у нас при близительно 20% годового выхода их, что приводит к их быстрому накоплению. В развитых странах данный показатель достигает 60–85%, что свидетельствует о больших возможностях и целесообразности утилизации отходов и в Украине, рас ширения базы минерального сырья за счет этого источника [2,3].

Поэтому, помимо использования природных (геогенных) и необходимости выявления новых (нетрадиционных) источников минерального сырья среди природ ных образований, сегодня в Украине надо обратить особое внимание на образования техногенные, представляющие собой крупные запасы вторичного минерального сы рья. Это важно и потому, что открытие и особенно введение в эксплуатацию новых (первичных) месторождений — задача не из легких. Примером может служить мед ленное освоение даже месторождений золота. Многие эксперты считают, к тому же, что утилизация техногенных вторичных минеральных ресурсов обходится в 10– раз дешевле, чем природных.

Кроме того, следует учитывать возрастающую экологическую угрозу, ибо ес ли природные месторождения экологически относительно нормальны (до их разра ботки), то отходы уже сегодня губят окружающую среду и отрицательно влияют на здоровье людей. Тяжелые металлы, канцерогены, ртуть, мышьяк, урановые руды и другие источники смерти для всего живого, которые были в естественном состоянии рассеяны и не представляли опасности, усилиями «человека разумного» сосредото чены в малых объемах и превратились в реальную угрозу жизни.

Другими словами, положение с образованием, накоплением и использованием промышленных отходов в Украине сложилось почти критическое (80% территории загрязнены) и нуждается в решительном улучшении в экономическом и экологиче ском смысле.

Первоочередными задачами дня являются: всестороннее изучение промыш ленных отходов;

сертификация их по видам и типам производства;

разработка реко мендаций и технологий по их утилизации, извлечению ценных металлов, нейтрали зации токсичных веществ.

Такие меры будут способствовать решению двуединой проблемы — как ос лабление дефицита сырьевых ресурсов и рационального комплексного использова ния минерального сырья, так и оптимизации окружающей среды. Это действительно благодатное и благородное дело, полностью вписывающееся в русло идей о ноосфе ре В.И.Вернадского.

По имеющимся данным, Украина за счет вторсырья может полностью обеспе чить экспорт галлия, селена, на 100% обеспечить себя ртутью, иттрием, на 25% — ванадием, свинцом, золотом, цирконием, титаном, цинком и др. Наши предвари тельные подсчеты по ценнейшему элементу — германию — еще более оптимистич ны.

Одной из причин неудовлетворительного использования промышленных от ходов является резкий дефицит в Украине специалистов, владеющих необходимыми знаниями и методами изучения и утилизации специфических техногенных месторо ждений. По нашему мнению, необходимо уже сейчас организовать подготовку тако го рода университетских кадров. Еще в 1989 г. на совещании «Дидактические вопро Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… сы в высшей школе» в Киеве мы поднимали этот вопрос, считая, что задачу эту должны решить вузы, совершенствуя учебные планы и программы читаемых курсов, вводя спецкурсы.

На последующих форумах (особенно следует отметить 1-ю и 2-ю Междуна родные научные конференции «Благородные и редкие металлы», Донецк, 1994, 1997, 2003 гг.;

научную конференцию «Проблемы геологической науки и образования в Украине», Львов, 1995) нами в докладах и в выступлениях в дискуссиях констатиро валось, что во всех учебниках по геологии месторождений полезных ископаемых описываются только геогенные месторождения [4,5].

Ничего в учебниках не говорится о техногенных месторождениях — потенци альных источниках вторичного минерального сырья, их характеристике, способах переработки, ходя такая информация должна изменить наши представления об имеющихся запасах и источниках минерального сырья. Нет в учебниках и сведений о губительном влиянии добычи и переработки полезных ископаемых и хранения от ходов на окружающую среду.

В отвалы сбрасываются многие ценные минералы и породы, омертвляются ресурсы в техногенных образованиях (буквально подержав их в руках) и тут же учим мы студентов, как искать их в земной коре среди природных образований. Это ли не разительный пример на сегодня разрыва теории и практики.

Следовательно, необходимость срочного внесения существенных поправок и дополнений в программы читаемых курсов витает в воздухе. Нам представляется целесообразным даже более радикальный вариант: создание спецглав или отельных спецкурсов по техногенным месторождениям.

Контакт и стыковка таких спецкурсов с минералогией, геохимией и другими дисциплинами позволит избежать дублирования и выиграть время и место. Решение этой задачи не только необходимо, но и выполнимо. Решать ее надо, не дожидаясь создания и опубликования новых учебников, на что могут уйти годы.

На упомянутых выше форумах предполагалось давать курс геологии место рождений полезных ископаемых не по важнейшим типам месторождений, а по про блемам железа, алюминия и т.п. или в виде спецкурсов «Неметаллические полезные ископаемые», «Минеральное сырье для сельского хозяйства». Последнее предложе ние частично реализовано в Киевском университете.

Во многих миллиардах м3 отходов в Украине есть практически все, но кто подсчитал: что есть, сколько, как взять, стоит ли брать, есть ли рынки сбыта? Но на чинать надо и начинать с ответа на первые по очередности вопросы: что есть, сколь ко, формы нахождения, технология утилизации и т.п. Только решение этих вопро сов, включая разработки технологий комплексного использования отходов с учетом экономических и экологических аспектов, сделает отвалы реальными источниками вторичного минерального сырья, т.е. техногенными месторождениями.

Эта работа в Украине начата в ГГП «Геопрогноз» Госкомгеологии, но для расширения ее масштаба и ускорения нужны специалисты с университетской подго товкой, с новым взглядом на проблему обеспечения страны собственными, в том числе нетрадиционными и техногенными источниками минерального сырья.

Наши предложения начать такую подготовку в харьковском университете встретили одобрение и поддержку в свое время как со стороны «Геопрогноза», так и со стороны Северо-Восточного научного центра НАНУ. Они также вошли в решения упомянутых выше научных конференций «Благородные и редкие металлы» и др. Та кая подготовка потребует участия не только геологов, но и химиков, гидрогеологов, биологов, экологов, экономистов, технологов, а в перспективе открытия возможно Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… как межфакультетской новой специализации по изучению и использованию вторич ных источников минерального сырья (техногенных месторождений) именно в уни верситетах, где все эти факультеты имеются.


Можно выразить уверенность, что спрос на высококвалифицированных спе циалистов формируемого профиля будет постоянно расти по мере возрождения эко номики Украины.

О важности и срочности решения поднятых выше вопросов свидетельствует и документ Кабинета Министров Украины «О состоянии проведения геолого разведочных работ и обеспечения прироста запасов стратегически важных полезных ископаемых и использования недр» (1997 г.), в котором поручалось Госкомгеологии, Минобразованию, Национальной Академии наук вместе с другими Министерствами и ведомствами Украины разработать «Концепцию развития минерально-сырьевого комплекса Украины», а также проведения важных для государства эколого геологических исследований.

Последние должны обеспечить добычу минерального сырья с минимальным влиянием на окружающую среду, а также установление необходимого контроля за более полными комплексными добычей и переработкой полезных ископаемых и ми нимизацией объемов отходов и максимальным использованием их в производстве.

Библиографический список 1. Галецький Л.С., Науменко У.З., Пилипчук А.Д. Техногенні родовища — нове нетра диційне джерело мінеральної сировини в України // Екологія довкілля та забезпечення життєдіяльності, 2002. — №5–6. — С. 77–81.

2. Солодов Н.А. Редкие металлы / В учебнике «Месторождения металлических полезных ис копаемых» // В.В.Адонин, В.Е.Бойцов, В.М.Григорьев и др. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. — С. 158–197.

3. Коняев В.П., Крючкова Л.А., Туманова Е.С. Техногенное минеральное сырье России и направление его использования // Инф. сб. М., 1994. — Вып.1 — С. 2–20.

4. Галецкий Л.С., Кириченко С.П., Коган Л.С. Перспективы развития редкометальной про мышленности в Украине // Труды 4 международной конференции «Благородные и редкие металлы — 2003», 2003. — С. 65–68.

5. Шпилевой К.Л., Белецкий В.С., Попов Р.Л., Маклакова Л.А. Разработка технологии из влечения редких металлов из отходов обогащения // Труды 4 международной конференции «Благо родные и редкие металлы — 2003», 2003. — С. 254–257.

Зарицкий П.В., УДК 662.539. Докт. хим. наук ШЕНДРИК Т.Г. (ДонНТУ), канд.техн.наук ПАЩЕНКО Л.В. (ИнФОУ НАНУ), канд.техн.наук КУДРЯШОВ А.Н. (Иркутский ГТУ), канд.хим.наук ПАЩЕН КО А.В. (УкрНИМИ НАНУ) МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОД-СОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ДОНБАССА ПО ДАННЫМ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА Выполнение этой работы нацелено на познание состава, свойств и последую щее вовлечение в технологический процесс различного рода углеродсодержащих отходов.

Следует отметить, что высокая стоимость тепловой энергии, а также необхо димость решения проблем, связанных с утилизацией отходов угольного производст ва, являются основными причинами все более масштабного вовлечения углеродсо Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… держащих отходов в различные производства, том числе в производство обжиговых строительных материалов, таких как кирпич, керамзит, аглопорит. Как правило, в технологиях производства указанных материалов отходы улучшают те или иные свойства основного сырья. Окислительная термообработка углей и углеродсодержа щих отходов сопровождается рядом физико-химических процессов, связанных с из менением минерально-фазового состава.

Объекты и методы исследования Для определения минерального состава углеродсодержащих отходов на ди фрактометре ДРОН УМ1 с FeK излучением (длина волны 0,166 нм) были получены и рассчитаны дифрактограммы [1,2] исследуемых образцов. Дифрактограммы по рошков записаны д.ф.-м.н. В.И.Каменевым (Физ.-техн.ин-т НАН Украины, г.Донецк). При расшифровке дифрактограмм для изучения минерального состава образцов использовали данные рентгенометрической картотеки [3,4].

Поставленной в работе цели достигали при использовании данных метода рентгенофазового анализа для изучения:

литологических типов угольных пород Донбасса (аргиллит, алевролит, пес чаник, известняк и пиритизированные породы), углеродсодержащих отходов (угольные породы, отходы флотации углеобо гатительных фабрик, горелые породы терриконов), золы после сжигания углей в топках с кипящим слоем, летучей золы тепло электростанций.

Обсуждение результатов Породы шахт Донбасса, или углеродсодержащие отходы угольного произ водства, в большинстве случаев представлены грубообломочной смесью аргиллитов, алевролитов, песчаников, пиритизированными породами и карбонатами или пере ходными разновидностями [5]. Был сделан рентгенофазовый анализ образцов поро ды, принадлежащей к углям разных стадий метаморфизма. Углесодержащие поро ды представляют собой смесь глинисто-песчаных пород и углистого вещества. Гли нистые компоненты пород представлены каолинитом Al2O3.2SiO2.2H2O, иллитовыми гидрослюдами, хлоритом и такими минералами, как кварц, полевой шпат, слюда. Ре зультаты показали, что основные слагающие породы для низкометаморфизованных углей — карбонаты, средней стадии метаморфизма — каолинит, высокой — кварц.

Породы в минералогическом отношении представляют смесь различных минералов, превращения которых при окислительной термообработке проявляются совместно.

При исследовании их методом рентгенофазового анализа многие рефлексы налага ются друг на друга, усиливают или, наоборот, нивелируют характерные пики на рентгенограммах, что затрудняет расшифровку полученных данных.

При исследованиях породы обогатительных фабрик из представительной про бы отбирали литологические разновидности пород, в частности, аргиллиты, алевро литы, песчаники, карбонизированные породы и пиритизированные конкреции. Вы бранные разновидности пород подвергали окислительному нагреву при разных тем пературах.

Средняя проба породы представлена многими минералами, в том числе кварцем, серицитом KAl2Si3AlO10(OH)2, ортоклазом (К2O.Al2O3.6SiO2) и окислами железа. Образцы породы были термически обработаны при температурах 4000С и 12000С. Для образца термически обработанного при температуре 4000С достаточно интенсивная линия имеет межплоскостное расстояние равное 3,19 нм, то есть соот Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… ветствует минералу ортоклазу. Серицита и -кварца в этой пробе намного меньше.

Дифрактограмма образца, термически обработанного при 12000С, существенно от личается от предыдущей, так как имеет большое число интенсивных максимумов, свидетельствующих о наличии различных минералов: авита, серицита, -кварца и других (рис.1). При сравнении дифрактограммы исходной породы и гранулы, приго товленной из термообработанной, а затем обожженной породы получено, что содержание окисла железа Fe2O3 у них практически одинаково. Линия, соответствующая максимуму интенсивности соединения Fe2O3 на рентгенограмме образца термообработанного, а затем вспученного очень небольшая по высоте. Этот образец имеет наименьшее количество окиси железа, что свидетельствует о восстановлении оксида железа в процессе высокотемпературной обработки.

Рис. 1. Дифрактограммы исходных (1,3) и термообработанных (2,4) при 12000С образцов пиритизированной породы (1,2) и известняка (3,4) Анализ дифрактограмм показал, что помимо обломочных минералов и крем незема, аргиллиты и алевролиты содержат серицит KAl2Si3AlO10(OH)2, рутил TiO2, карбонаты. Они занимают промежуточное положение между глинами и мета морфическими сланцами. Получены дифрактограммы исходных и термообработан ных образцов аргиллита и алевролита. Дифрактограммы образцов аргиллита и алев ролита имеют одинаковый качественный характер, хотя группа интенсивных макси мумов отличается по степени интенсивности. Дифрактограмма образца аргиллита, Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… обработанного при температуре 4000С, полностью совпадает с дифрактограммой ис ходного образца. Это свидетельствует о том, что при низких температурах в мине ральной части аргиллитов изменений практически не происходит. В образце, термо обработанном при 12000С, несколько меньше содержание ортоклаза, чем в исходном аргиллите. Дифрактограммы образцов аргиллита и алевролита после термообработ ки при 12000С практически идентичны. Основной составляющей является -кварц, имеющий самую интенсивную линию, в небольших количествах содержатся серицит и ортоклаз, а также оксид железа.

Песчаники имеют ряд разновидностей: кварцевые, аркозовые, слюдистые.

Основными составляющими минералами песчаников являются кварц, полевые шпа ты, мусковит. Исходный образец песчаника содержит небольшое количество каоли нита и большие количества фазы, имеющей самую интенсивную линию с межпло скостным расстоянием 2,79 нм. По-видимому, это трехкальциевый силикат 3СаО.SiO2. После термообработки с песчаником произошли качественные измене ния: основной составляющей является авит n[CaO(Mg,Fe).2SiO2]m(Al,Fe)2O3. Кроме авита, содержатся ортоклаз, серицит или мусковит, - кварц. Имеется небольшое ко личество закиси-окиси железа.

К известнякам относятся породы, состоящие, в основном, из углекислого кальция СаСО3, представленного обычно кальцитом или в очень редких случаях ара гонитом. В виде примесей могут быть песчано-алевролитовый материал, глины, хи мически выпавший кремнезем и доломит. В исходном образце известняка, как видно из рисунка, можно выделить несколько достаточно интенсивных линий, принадле жащих кальциту СаСО3, каолиниту Al2O3.2SiO2.2H2O, химически свободному кварцу, а также имеется значительное количество ортоклаза (К2O.Al2O3.6SiO2) (межплоскостное расстояние 3,18 нм), содержится серицит KAl2Si3AlO10(OH)2.. По сле термической обработки карбонатной породы вид дифрактограммы несколько меняется: обнаруживаются серицит, ортоклаз, небольшое количество закиси-окиси железа.

Составляющие фазы пиритизированной породы — это гидрат закиси железа Fe(OH)2, пирит FeS2, окись железа Fe2O3, небольшое количество кальцита. Есть не большое количество примесей кобальта, меди, никеля. Дифрактограмма термообра ботанной пиритсодержащей породы (см.рисунок) частично совпадает с дифракто граммой термообработанного известняка, что свидетельствует о сходстве их мине ральной части после термообработки.

Известно, что при обогащении углей образуются шламы, илы и отходы флотации, содержащие до 50 % и выше органической составляющей. Шламохрани лища занимают обширные территории и наносят ощутимый вред окружающей среде близлежащих районов. В то же время дисперсные углесодержащие отходы при усло вии достаточной их изученности могут быть использованы для сжигания, газифика ции, производства кокса, производства обжиговых строительных материалов (кера мические материалы, пористые заполнители, цемент).

Нами проведены исследования более 100 проб отходов углеобогащения раз личных угледобывающих районов Украины. Усредненный химический состав золы отходов флотации углей и горелой породы терриконов представлен в таблице 1, из которой видно, что в золе породы содержится 54–56% SiO2, 26–28% Al2O3 и 7–9% Fe2O3 при небольшом содержании других оксидов.

Рентгенофазовый анализ подтверждает, что грубодисперсная кристаллическая составляющая пород представлена, в основном, кварцем и полевым шпатом. Из гли нообразующих минералов на рентгенограммах фиксируются линии каолинита и Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… гидрослюд. Обнаруживаются также пирит и карбонаты. Зольность отходов флотации составляет 48–72%, влажность до 35%. Содержание серы в отходах — до 4%.

Табл. 1. Химический состав золы отходов Содержание окислов, % Отходы SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO Na2O K2O SO Порода 54.9 28.0 9.0 1.2 1.4 1.6 0.4 1.4 1. после флотации Горелая 56.9 26.2 7.9 1.5 3.0 1.7 1.0 1.4 0. порода Исследованы отходы флотации основных обогатительных фабрик Донбасса.

Показано, что основным компонентом отходов является глинистое вещество каоли нитового или гидрослюдистого составов (40–60%). В качестве примесей обнаруже ны кальцит CaCO3 (1–3%), кварц SiO2 (3–15%), пирит FeS2 (1–4%), фюзен (3–10%).

Содержание углистого вещества в отходах составляет от 18 до 35%.

Отходы флотационных методов обогащения угля, практически неограничен ные запасы которых находятся в отвалах обогатительных фабрик, могут быть топли вом для их низкотемпературного сжигания в кипящем слое. Способ сжигания уг леродсодержащих отходов в кипящем слое обеспечивает возможность сжигания низкосортного топлива и утилизацию крупнотоннажных отходов угольной промыш ленности, при этом достигается снижение выбросов оксидов серы за счет их связы вания добавками карбонатов, а оксидов азота — за счет низкотемпературного обжи га. Полученная при низкотемпературном сжигании отходов в кипящем слое зола может быть использована в промышленности строительных материалов.

Интересны в промышленном плане термоокисленные (или горелые) шахт ные породы. Установлено, что в Донецких терриконах преобладают глинистые, пес чано-глинистые и известково-глинистые составы. Минералогический состав их представлен кварцем, полевым шпатом и обломочными кремнистыми и кварцево кремнистыми породами, кальцитом и оксидами железа. Горелые породы относятся к полиминеральному сырью с преобладанием аморфизованных глинистых состав ляющих и содержанием органического углерода до 2%. Горелые породы можно ис пользовать в дорожном строительстве, как композиционные материалы в производ стве вяжущих материалов, бетонов и кирпичей методом импрегнирования.

Еще один вид отходов, характерных для промышленного Донбасса — лету чая зола теплоэлектростанций. Она находит все большее применение в производ стве строительных материалов. Из обогащенной золы, содержащей 4,3% несгорев шего топлива, можно получить пористые заполнители для легких бетонов (керамзит и аглопорит), керамический кирпич и бетонные изделия. Рентгенофазовый анализ фракции золы различной плотности показал, что во всех фракциях, в том числе и уг лесодержащих, содержится стекло, муллит и кварц. Частицы стекла более тяжелых фракций характеризуются большей пористостью.

Выводы Таким образом, методом рентгенофазового анализа исследованы различные виды углеродсодержащих отходов, характерных для промышленного Донбасса. По казано содержание в них полезных минералов, намечены реальные пути их приме нения.

Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… Установлено, что окислительная термообработка углеродсодержащих отхо дов приводит к усреднению минерально-фазового состава, что имеет важное значе ние в технологии получения строительных материалов.

Полученные данные позволили уточнить технологические характеристики объектов и дать прогнозную технологическую оценку свойств сопутствующих пород и вышеназванных отходов для переработки их в полезные продукты.

Библиографический список 1. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля / В.И.Саранчук, А.Т.Айруни, К.Е.Ковалев. — Киев: Наук.думка, 1988. — 192 с.

2. Гагарин С.Г., Королев Ю.М. Преобразование рентгенофазовой структуры органической массы угля в ряду регионального метаморфизма // Кокс и химия, 1994. — № 11. — С. 2–6.

3. Херблат Н., Клейн К. Минералогия по системе ДЭНа. — М.: Недра, 1982. — 728 с.

4. Миковский А.В. Минералогия и петрография. — М.: Недра, 1973. — 367 с.

5. Минералогия Донецкого бассейна / Е.К.Лазаренко, Б.С.Панов, В.И.Павлишин. — Киев:

Наук.думка, 1975. — Ч.1.и Ч.2 — 254 с. и 502 с.

Шендрик Т.Г., Пащенко Л.В., Кудряшов А.Н., Пащенко А.В., УДК 553.31:549.3 (477.63) Докт. геол.-мінер. наук ЄВТЄХОВ В.Д., інж. ФЕДОРОВА І.А. (Криворізький технічний університет) МІНЕРАЛОГІЯ ТЕХНОГЕННИХ ЗАЛІЗОРУДНИХ ПОКЛАДІВ КРИВОРІЗЬКОГО БАСЕЙНУ Криворізький басейн є основним виробником залізорудної сировини в Украї ні. У поточний час тут працює 17 гірничовидобувних підприємств, у тому числі шахт і 5 гірничо-збагачувальних комбінатів (ГЗКів). В процесі видобутку і перероб ки залізних руд за більш ніж 100 років накопичені значні об'єми розкривних порід у відвалах і відходів збагачення (хвостів) у хвостосховищах. Останні, загальний об'єм яких у шести хвостосховищах ГЗКів Кривбасу, за різними оцінками, складає від 4 до 6 млрд. т. твердої фракції, у поточний час активно вивчаються як техногенна залізо рудна сировина [1, 2, 3].

Всі хвостосховища Кривбасу відносять до комбінованих рівнинно-балочних.

За способом спорудження вони спочатку мали характерні риси хвостосховищ гребе льного типу, але останнім часом у зв'язку з переповненням і нарощуванням дамб на були ознак хвостосховищ поступової надбудови. В залежності від рельєфу місцевос ті хвостосховища Кривбасу відносять до комбінованих рівнинно-балочного типу.

Виключенням є рівнинного типу хвостосховище ІнГЗКу. Всі хвостосховища мають перший клас капітальності, тобто відносяться до особливо відповідальних гідротех нічних споруд [3–5].

Заповнення хвостосховищ усіх ГЗКів Кривбасу відходами збагачення (так звані, лежалі хвости) виконується за допомогою пульпопроводів, по яких відходи збагачення (так звані, текучі хвости) транспортуються об'єднаним потоком з усієї збагачувальної фабрики. Текучі хвости мають вигляд суспензій моно-, бі- та полімінеральних часток у воді, вміст твердої фракції складає 4–6 мас. %.

Переважний розмір часток коливається від 0,001 до 3–5 мм.

Мінералогічні дослідження дозволили виявити ряд загальних закономірностей у зміні мінерального складу лежалих хвостів. В цілому для родовищ Кривбасу він, Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием… головним чином, залежить від мінерального складу, кількості і просторових відно шень в рудах кристалів магнетиту, залізної слюдки та інших мінеральних фаз, сту пеню розкриття магнетиту і залізної слюдки та інших показників, які тісно пов'язані з мінералогічними показниками руд відповідних родовищ. Значну роль відіграє та кож ефективність роботи збагачувального обладнання.

Різний ступінь метаморфізму залізних руд [6, 7] і різне проявлення в них епі генетичних гідротермально-метасоматичних процесів [8, 9] є головною причиною коливань складу нерудного компоненту хвостів. Тобто, в залежності від мінерально го складу вихідної залізорудної сировини, спостерігається чітка регіональна міне ралогічна зональність хвостів Кривбасу. У напрямку з півночі (Північний ГЗК) і з півдня (Інгулецький ГЗК) до центральної частини басейну закономірно зменшується вміст у хвостах амфіболів, піроксенів, біотиту і гранату та зростає вміст карбонатів і хлориту (табл. 1). Дещо зменшується також вміст рудних мінералів — магнетиту і гематиту. Це компенсується помітним підвищенням кількості кварцу.

Табл. 1. Середній мінеральний склад (об'ємн.%) відходів збагачення бідних магнетитових руд гірничо-збагачувальних комбінатів Криворізького басейну Гірничозбагачувальні комбінати Мінерали Інгулець- Новокриво- Централь Південний Північний кий різький ний кварц 59,83 64,75 63,29 62,18 59, магнетит, 7,91 5,87 6,03 6,69 7, в т.ч. розкритий 2,64 2,49 2,92 3,37 3, гематит, 7,15 6,13 5,72 7,93 7, в т.ч. розкритий 3,11 2,43 2,25 3,95 4, гетит + лепідокрокіт 0,18 0,09 0,11 0,30 0, гранат 1,82 0,02 0,11 0,54 1, кумінгтоніт 8,58 2,59 4,18 5,89 9, рибекіт, магнезіо 0,79 0,01 0,34 1,98 5, рибекіт егірин 0,20 0,00 0,00 0,42 1, біотит 2,04 0,62 1,72 0,95 2, тетраферибіотит 0,00 0,00 0,00 0,04 0, Fe-тальк 0,42 0,14 0,52 0,23 0, селадоніт 1,58 0,03 0,09 0,15 0, стильпномелан 1,24 0,06 0,13 0,22 0, хлорит 4,97 14,52 12,92 8,74 1, карбонати 1,86 4,28 3,85 2,55 0, пірит 0,52 0,24 0,28 0,60 0, піротин 0,16 0,07 0,08 0,11 0, інші мінерали 0,75 0,58 0,63 1,06 0, Всього 100,00 100,00 100,00 100,00 100, В межах кожного окремого хвостосховища спостерігається вертикальна мі нералогічна зональність. Формування її пов'язане, головним чином, зі зміною в процесі експлуатації родовищ мінерального складу залізних руд.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.