Полевые шпаты Урала и их заменители

Месторождение "Участок №7" является самым крупным разведанным месторождением коры выветривания редкометальных пегматитов в пределах Адуйского рудного поля. Месторождение расположено между поселками Малышева и Изумруд. Площадь участка 0,5 х 1,8 км. Здесь зафиксировано около 30 субпараллельных наклонных (угол наклона 30-60^о) пегматитовых жил протяженностью от 200 м до 1,2 км, мощностью от 2 до 30-50 м, залегающих среди кристаллических сланцев и амфиболов. По минеральному и химическому составу руды аналогичны рудам месторождения "Участок №2". Запасы составляют: руды 14,5 млн. тонн, микроклина 2,9 млн. тонн, альбита 5,8 млн. тонн, мусковита 730 тыс. тонн, кварца 3,6 млн. тонн, каолина 1,45 млн. тонн. Запасов достаточно на 48 лет при годовой добыче 300 тыс. тонн.

Кроме указанных месторождений в 1989 - 1990 годах утверждены запасы пегматитовых руд до глубины 150-230 м еще по трем объектам Адуйского пегматитового поля - месторождению "Участок 293", жиле Южной месторождения "Квартальное" и жилам №5, 6, 7 в залегании месторождения "Участок №2". Суммарные запасы руд по ним составляют 10,8 млн. тонн.

Широкое развитие кор выветривания мощностью 10-40 м на Малышевской площади позволяет прогнозировать выявление целого ряда промышленных месторождений высококалиевого полевошпатового и каолинового сырья, связанного с выветриванием пегматитов и лейкократовых гранитов. В 2002 году в ОАО "Малышевское РУ" была проведена оценка одного их этих проявлений - Кедрового.

Кедровое проявление полевого шпата расположено в 2-3 км на запад от пос. Малышева. Участок сложен мелко-среднезернистыми и пегматитовыми гранитами, среди которых залегают линзовидной и сложной формы тела пегматитов альбит-микроклинового и микроклинового типов. На площади 1 км² закартировано 7 пегматитовых тел размером от 250 х 30 м до 1500 х 450 м, среди которых выделено три потенциально перспективные зоны. Калиевый модуль в рудах варьирует от 1,9 до 11,7 (в среднем 3,6). При лабораторных технологических испытаниях руд получены высококалиевые полевошпатовые концентраты (калиевый модуль 3-3,7) при выходе 21-28% от руды и мусковитовые концентраты при выходе 6-7%. Прогнозные ресурсы категории Р₂ до глубины 10 м по рудной залежи №1 оцениваются в 0,5 млн. тонн, а в целом по Кедровому проявлению - 1,4 млн. тонн.

Полевой шпат из 84 квадрата Монетной лесной дачи (Березовский район Свердловской области) с поверхности слегка выветрен, имеет бледно-зеленоватый, почти белый цвет, с незначительными примазками и натеками бурого железняка. По всей массе наблюдаются выделения гнезд и вкраплений. Плотность 2,572 г/см³. Под микроскопом наблюдается типичная микропертитовая структура - следствие прорастания ортоклаза очень кислым плагиоклазом. Масса шпата слабо каолинизирована. Заметно присутствие довольно значительного количества вторичной слюды, образовавшейся за счет преобразования полевого шпата; нередко можно видеть, что часть зерна представляет собой нормальный ортоклаз, другая состоит из слюды.

Минеральный состав полевых шпатов следующий: ортоклаз 70,82%, альбит 25,17%, анортит 1,57%, бурый железняк 0,13%, каолинит и слюда 1,78%, кварц 0,73%. Средний состав полевого шпата (%): SiO₂ - 65,22; Al₂O₃ - 19,10; К₂O - 12,27; CaO - 0,37; Na₂О - 3,04. После обжига полевого шпата в кусках при температуре 1100^оС он принимает розово-желтый цвет, причем на поверхности и по трещинам замечается железистый желтый налет. После такого обжига легко поддается раздроблению, но отборка затруднительна по всей массе. После обжига до температуры 1230^оС цвет становится серовато-белым; куски оплавлены до округления краев и слабо просвечивают, по всей массе заметны черные точки, образовавшиеся из оплавленной слюды. Полевой шпат размолотый и просеянный через сито 6400 отв/см² после обжига до температуры 1280^оС имеет высокий поверхностный блек; просвечиваемость остекловавшейся массы молочно-белая, но наблюдается наличие незначительного количества черных точек. При обжиге измельченного шпата до температуры 1350^оС при крупности зерна 0,2 и 0,125 мм получен сплав, содержащий небольшое количество мелкой мушки, распределенной по всей массе материала; при крупности зерна 0,07 мм черные точки едва намечаются и при этом в совершенно ничтожном количестве.

В природном виде полевой шпат пригоден только для изделий с окрашенным черепком. После прокаливания до температуры 1100^оС и отборки (в отброс ушло 16%) полевой шпат был измельчен до размеров зерна 0,125 мм; фарфоровая масса, обожженная до температуры 1350^оС, не показала наличия мушки, и полученный черепок обладал достаточной белизной, мало уступающей белизне черепка, приготовленного на стандартном полевом шпате. Таким образом, полевой шпат может быть использован в фарфоро-фаянсовом производстве при условии предварительной промывки и тщательной отборки.

Соколовский полевой шпат (Режевская дача, в 1,5 км к юго-востоку от деревни Соколовой, в 15 км к юго-западу от ст. Реж). Полевой шпат заметно выветрен, хрупок, легко крошится и распадается при легком ударе молотком. Цвет светлый, серовато-белый. По трещинам разлома наблюдаются тонкие корочки и натеки бурого железняка. Иногда мелкие выделения магнитного железняка, переходящего в лимонит. Попадаются мелкие чешуйки серебристо-белой вторичной слюды. Изредка заметны довольно крупные пачки - кристаллы зеленой слюды, зажатые между полевым шпатом и кварцем, который присутствует в виде прозрачных зерен, иногда довольно крупных. Плотность 2,570 г/см³. Полевой шпат представлен микроклином, проросшим в значительной мере альбитом; изредка наблюдаются зерна кварца и чешуйки бесцветной вторичной слюды. Шпат несколько каолинизирован. Микроскопически примесей заметно мало и шпат довольно чист.

Минеральный состав полевых шпатов следующий: микроклин 70,88%, альбит 22,90%, анортит 0,39%, бурый железняк 0,22%, каолинит и слюда 4,89%, кварц 0,12%. Средний состав полевого шпата (%): SiO₂ - 65,47; Al₂O₃ - 18,84; К₂O - 12,73; CaO - 0,09; Na₂О - 2,87.

После обжига шпата в кусках до температуры 1100^оС цвет почти белый; на поверхности по трещинам желтый железистый налет; легко поддается раздроблению, отбросы при отборке незначительны. После обжига до температуры 1230^оС цвет чисто белый, остеклование незначительное, наблюдаются отдельные гнезда черных выплавок слюды, но их очень мало. При обжиге молотого шпата до температуры 1350^оС при крупности зерна 0,07 мм никаких следов мушки не обнаружено. В фарфоровой массе, приготовленной из неотобранного шпата при крупности зерна 0,07 мм и обожженной до температуры 1350^оС, мушки не обнаружено, полученный черепок обладал хорошей белизной.

Останинский полевой шпат (Режский район Свердловской области) заметно выветрен, матовый и не блестит на плоскостях спайности; цвет почти белый, слегка серовато-желтый. Местами покрыт незначительными железистыми налетами. Наблюдаются в небольшом количестве примазки вторичной бледно-зеленоватой слюды. Плотность 2,569 г/см³. По минеральному составу полевой шпат представлен микроклином, проросшим значительным количеством кислого плагиоклаза и слабо каолинизированный. Заметны мельчайшие включения зерен кварца и чешуек бесцветной слюды.

Минеральный состав полевых шпатов следующий: микроклин 72,56%, альбит 20,24%, анортит 1,65%, бурый железняк 0,13%, каолинит и слюда 3,38%, кварц 1,36%. Средний состав (%): SiO₂ - 65,08; Al₂O₃ - 19,07; К₂O - 12,93; CaO - 0,38; Na₂О - 2,54.

После обжига полевого шпата в кусках до температуры 1100^оС цвет светло-серый, легко дробится, отбросы незначительные. После обжига до температуры 1230^оС цвет чисто белый, заметно спекание с сохранением острых краев и полуматовой поверхности. Местами замечаются железистые гнезда и точки от оплавившейся слюды. Для ответственных изделий отборка удобна после обжига при этой температуре. При обжиге молотого шпата до температуры 1350^оС при крупности зерна 0,07 мм заметны отдельные мелкие черные точки в очень незначительном количестве. Фарфоровая масса, приготовленная на отобранном шпате, при крупности зерна 0,07 мм, обожженная до температуры 1350^оС, имела вполне достаточную белизну. Шпат, при условии незначительной отборки, вполне применим в фарфоровом и фаянсовом производстве.

Галанинский полевой шпат (Режский район Свердловской области) довольно свежий, светлого розовато-желтого цвета, на отдельных кусках, а местами на плоскостях спайности по (010) встречаются железистые и землистого характера налипы. Наблюдаются в небольшом количестве включения слюды и кварца. Плотность 2,564 г/см³. Полевой шпат представляет собой слабо каолинизированный ортоклаз, проросший очень тонкими иголочками кислого плагиоклаза. В массу шпата включены зернышки кварца и листочки бесцветной вторичной слюды.

Минеральный состав полевых шпатов следующий: ортоклаз 80,24%, альбит 12,53%, анортит 1,62%, бурый железняк 0,15%, каолинит и слюда 1,53%, кварц 3,75%. Средний состав (%): SiO₂ - 64,23; Al₂O₃ - 19,22; К₂O - 14,61; CaO - 0,37; Na₂О - 1,57%. После обжига шпата в кусках до температуры 1100^оС цвет темный желтовато-розовый. При обжиге до температуры 1230^оС цвет серовато-белый, заметно сильное спекание и значительные железистые черные выплавки в виде гнезд вследствие сплавления слюды. При обжиге молотого шпата до температуры 1350^оС, при крупности зерна 0,2, 0,125 и 0,07 мм, во всех случаях получен сплав серовато-белого цвета, содержащий значительное количество мушки и черных точек, распределенных по всей массе. Наличие черных точек и мушки после обжига позволяет считать, что полевой шпат может быть применен лишь в производстве грубых керамических изделий с окрашенным черепком.

После обжига до температуры 1100^оС произведена отборка шпата (в отброс ушло 48,5%). Фарфоровая масса с использованием отобранного шпата, при крупности зерна 0,07 мм и обожженной до температуры 1350^оС, показала наличие незначительного количества мушки, цвет обожженного черепка белый с сероватым оттенком. Шпат низкого качества, непригодный для фарфорового производства даже при условии тщательной отборки.

Алапаевские пегматиты (Алабашское, Тысячница и Северная Мыльница) расположены в Алапаевском районе Свердловской области, включены в минерально-сырьевую базу полевошпатовой промышленности как возможные источники полевошпатового сырья. Месторождения генетически связаны с палеозойскими интрузиями, имеют сложный минеральный состав и отличаются развитием метасоматических структур. В пегматите присутствует значительное количество биотита, граната, турмалина, мусковита и других загрязняющих примесей.

Запасы пегматита рассредоточены на значительном количестве мелких пегматитовых жил. Так, Алабашское месторождение состоит из 16 пегматитовых тел. Средняя мощность четырех наиболее крупных из них составляет около 6 м (в раздувах достигая 12-15 м), и прослеживается по простиранию на 800-1400 м. Жильные тела залегают в основном согласно с вмещающими породами. Пегматиты состоят из полевых шпатов (60-65%), кварца (30-35%) и биотита (5-10%), представлены в основном графической и крупнозернистой пегматоидной разновидностями. Зона выветривания пегматитов достигает 7-8 м, в отдельных случаях 13-15 м. Содержание основных лимитируемых компонентов в пегматите (%):

а) зона выветрелых пород: Fe₂О₃ - 0,80-2,60, К₂O - 5,07-5,70, Na₂О - 1,51-3,06, кварца - 31,37-35,18;

б) зона неизмененных пород: Fe₂О₃ - 0,82-1,02, К₂O - 5,08-5,82, Na₂О - 2,98-3,28, кварца - 29,12-34,98.

После обогащения содержание оксидов железа составляет 0,24-0,36%. Минеральный состав (%): калиевый полевой шпат - 29-44, плагиоклаз - 15-26, альбит (вторичный) - до 2, биотит (хлоритизированный) и мусковит - 3,5-8, глинистые минералы - до 10, гидроксиды железа - 1-2, содержание кварца в пробах - от 2,8 до 59.

Содержание оксида железа в блоках подсчета запасов колеблется от 0,52 до 2,68%.

На месторождении "Тысячница" насчитывается 11 пегматитовых тел. Средняя горизонтальная мощность их варьирует от 2 до 20 м, жилы длиной от 150 до 960 м. Вмещающие породы - биотито-плагиоклазовые гнейсы. Пегматитовые тела имеют сложную видно-ветвящуюся форму. Содержание основных лимитируемых компонентов в обогащенных концентратах (%):

а) из материалов зоны выветрелых пород: Fe₂О₃ - 0,18-0,22, К₂O - 5,79-7,35, Na₂О - 1,23-2,80, кварца - 21,59-46,52;

б) из зоны неизмененных пород: Fe₂О₃ - 0,15-0,28, К₂O - 5,06-7,04, Na₂О - 2,18-3,06, кварца - 23,53-47,68.

Месторождение "Северная Мыльница". Вмещающие породы - биотито-плагиоклазовые гнейсы. Жила длиной 600 м и мощностью 6 м. До глубины 10-18 м на месторождении развита кора выветривания. Крупнокусковая фракция выветрелого пегматита после промывки имеет следующий химический состав (%): SiO₂ - 74,65; Al₂O₃ - 14,04; Fe₂О₃ - 0,91-1,50; CaO - 0,85; К₂O + Na₂О = 9, 19; К₂O/Na₂О = 2,6. В целом по месторождению отношение содержания оксида калия к оксиду натрия варьирует от 1,31 до 2,03. Месторождение эксплуатировалось и пегматиты поставлялись на изоляторные заводы Урала (Южноуральск, Камышлов). По данным Камышловского изоляторного завода пегматит низкого качества с содержанием оксида железа от 0,13 до 1,37%. Пегматит преимущественно микроклиновый (К₂O - 8,82-6,11%, Na₂О - 2,12-2,99%). Содержание свободного кварца около 30%. Пегматит загрязнен биотитом и примазками ожелезненной красной глины.

Пегматитовые месторождения обладают неблагоприятными горнотехническими условиями эксплуатации из-за наличия большого количества старательских выработок (месторождения с давних времен эксплуатировались кустарным способом, частично с проходкой шахт для получения драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней).

В приповерхностной зоне на глубину до 5-20 м пегматиты выветрелые, уровень подземных вод располагается недалеко от поверхности.

Государственной комиссией в 1966 году утверждены запасы полевошпатового сырья по месторождениям Алабашское и Тысячница по категориям В и С₁ в количества 4,5 млн. тонн (табл.1.3).

Таблица 1.3 Запасы полевошпатового сырья по месторождениям Алабашское и Тысячница

По месторождению Северная Мыльница запасы полевошпатового сырья по категориям В и С₁ утверждены в количестве 0,3 млн. тонн. Верхние выветрелые горизонты с более высоким (выше 21) отношением содержания оксида калия к оксиду натрия отработаны.

В пределах Алабашского месторождения пегматитов расположено мощное месторождение Ватиха, которое до сих пор детально не разведано.

Из табл.1.3 видно, что 1,2 млн. тонн запасов выше уровня подземных вод на месторождениях Алабашское и Тысячница имеют отношение оксида калия к оксиду натрия выше 21 и по этому показателю соответствует требованиям к отдельным сортам для тонкой керамики.

Из приведенных данных следует, что полевошпатовые концентраты месторождений Алабашского и Тысячница по содержанию красящих оксидов и кварца не удовлетворяют требованиям фарфоро-фаянсовой промышленности. Только по отдельным пробам получен концентрат, соответствующий требованиям на сырье для электротехнической промышленности.

Месторождение "Нижняя Алабашка" (пос. Асбестовский Свердловской области). Запасы подсчитаны до глубины 30 м по месторождению и составляют 6 635 тыс. тонн. В том числе утверждены запасы по поверхности, они составляют 3 826 тыс. тонн, месторождение готово к получению лицензии на добычу.

Месторождение представляет собой пучок жил в количестве 15 единиц, все жилы расположены на ширине 400 м, мощность жил от 10 до 50 м при длине по простиранию 1 км, дальше не отслеживались. Средние результаты анализов по 15 жилам (%): SiO₂, свободный кварц - 38,92; Fe₂О₃ - 0,18 (после магнитной сепарации); CaO - 0,5; К₂O - 7,29, Na₂О - 1,42, калиевый модуль К₂O/Na₂О - 5,1; К₂O + Na₂О = 8,71.

Минимальное содержание К₂O в жиле №2 - 5,35%, в жиле №6 - 8,0%; Na₂О в жиле №14 - 0,75%, в жиле №2 - 2,3%. Сумма щелочей максимальная в жиле №1 - 10,6%, минимальная в жиле №14 - 7,07%. Калиевый модуль минимальный в жиле №2 - 2,3, максимальный в жиле №9 - 8,3, в жиле №14 - 8,4.

Месторождение представлено дресвяно-щебенистой корой выветривания. Средний выход концентрата после отмывки от илов и глины в самой верхней части составил - 65,39% (река Нейва в 500 м), мощность щебеночных отложений - 10-20 м, обнаженного массива нет.

После обогащения методом магнитной сепарации все 15 жил дали снижение железа до 0,15-0,2%. Массив выходит на поверхность на расстоянии примерно 1 км возле "Горелого моста" и имеет следующий химический состав (%): оксидов железа в естественном виде - 2,49, в обогащенном - 0,18, сумма щелочей - 7,07, калиевый модуль - 1,4. Массив трещиноватый, не разведывался.

В 1990 году ОАО "Малышевское РУ" организовало карьерную добычу и провело технологические испытания крупнотоннажной пробы кор выветривания Нижне-Алабашского месторождения. Проба руды отобрана с пегматитовой жилы №10 с глубины 2-4 м. Минеральный состав пробы (%): кварц дымчато-серый - 35, микроклин розовый - 50, альбит белый - 10, биотит грязно-зеленый - 5, крупность материала пробы - минус 3 мм. Химический состав поступившей на обогащение руды данного месторождения (%): К₂O - 5,8; Na₂О - 0,9; К₂O/Na₂О = 6,4; К₂O + Na₂О = 6,7; SiO₂ - 66,8; Al₂O₃ - 17,1; SО₃ - 0,02; MgО - 0,52; CaO - 0,2.

В процессе испытаний установлено, что оксид железа концентрируется в классе минус 0,2 мм, причем содержание оксида калия в этом классе снижается до 2,8%. При переработке класса плюс 0,2 мм, выход составил 70,1%. Из руды Нижне-Алабашского месторождения, которая представлена пегматитами коры выветривания, при содержании в ней К₂O - 5,8%, Na₂О - 0,9%, получен концентрат с суммой щелочей 15% с калиевым модулем 7,8.

Месторождение "Режик" расположено в Белоярском районе Свердловской области в 6 км к западу от ж/д станции Режик. Месторождение лейкократовых гранитов представлено меридиональной полосой мусковитовых гранитов. Мощность полосы по поверхности 300 м. По простиранию полоса прослеживается скважинами и шурфами на 400 м и по данным геологической съемки протягивается далее к северу на 1 км. Месторождение являлось первым в СССР разведанным месторождением гранитов в качестве сырья для производства тонкой керамики. Месторождение очень крупное. Горнотехнические и гидрогеологические условия эксплуатации благоприятные.

Выделяются две структурные разновидности (пригодных для керамики) гранитов: мелкозернистые, слагающие осевую часть полосы и среднезернистые - в краевых частях. Вещественный состав обеих разновидностей одинаков.

Мусковитовые граниты состоят из (%): кварца 24-32; полевых шпатов 67-77; мусковита 1,5-2,5; граната 0,3; рудных минералов 0,1. Запасы по категориям А+В+С₁ составляют 4,75 млн. тонн, в том числе по категориям А₂+В - 986 тыс. тонн, кроме того подсчитаны запасы по категории С₂ в количестве 1,87 млн. тонн (по данным 1981 г по категориям А+В+С₁+С₂ - 6,56 млн. тонн). Запасы могут быть увеличены за счет доразведки данного месторождения. Химический состав полевошпатового сырья месторождения "Режик" представлен в табл.1.4.

Характеристика огневых проб полевошпатовых материалов месторождения "Режик" представлена в табл.1.5.

Исследования показали, что массы, содержащие граниты и аляскиты, по керамическим показателям не отличаются от контрольных масс, содержащих пегматит Чупинского месторождения.

В составе сырья отмечается высокое содержание SiO₂ и оксидов щелочных металлов, присутствуют оксиды железа. Проведенные лабораторные и полупромышленные исследования показали, что пегматоидный гранит месторождения "Режик" является в естественном виде плавнем, содержащим большое количестве оксидов железа - 0,68%, которые придают сплаву темную окраску. При обогащении по комбинированной магнитно-флотационной схеме содержание оксида железа может быть снижено до 0,09-0,15%. Обогащение гранита на электромагнитном сепараторе (напряженность магнитного поля 10-12 тыс. эрстэд) снижает содержание оксидов железа до 0,12%, цвет сплава становится белым.

Таблица 1.4 Химический состав полевошпатового сырья месторождения "Режик"

Таблица 1.5 Характеристики огневых проб

Проведеная оценка мусковитовых среднезернистых гранитов подтвердила пригодность их для получения качественной керамики. Мелкозернистые граниты по химическому составу аналогичны среднезернистым (табл.1.4).

Концентрат аплита представляет собой полноценный беложгущийся заменитель пегматитов в керамических массах, а также является высокосортным стекольным сырьем.

Колебания отношения оксида калия к оксиду натрия в пределах 2 к 1 до 1 к 2 не оказывают заметного действия на керамические свойства фарфоровых масс. Оценка сортности гранита показала, что он может быть приравнен к пегматиту второго сорта с несколько увеличенным содержанием свободного кварца и пониженным соотношением К₂О к Na₂О. Полупромышленные испытания показали, что гранит может быть использован в тонкой керамике, в частности для производства технического фарфора и полуфарфора в качестве заменителя полевого шпата и пегматита при условии его электромагнитного сепарирования.

Месторождение гранитного полевошпатового сырья "Режик" представлено полосой аляскитов шириной 200-300 м и длиной около 2,5 км. Аляскиты залегают в биотитовых гранито-гнейсах. В 300 м восточнее месторождения располагаются пегматитовые жилы, аналогичные по составу аляскитам. Средний химический состав аляскитов (анализ проведен в институте "Уралмеханобр") (%): SiO₂ - 73,83; ТiО₂ - 0,09; Al₂O₃ - 15,22; Сr₂О₃ - 0,03; Fe₂О₃ - 0,48; МnО - 0,08; CaO - 0,90; МgО - 0,11; К₂O - 4,13; Na₂О - 4,33; Р₂О₅ - 0,005; ППП - 0,40. По данным анализа более 250 проб, в 64% из них содержание Fe₂О₃ составляет менее 0,5%, 32% проб содержат 0,5-0,75% Fe₂О₃ и только 4% более 0,75% Fe₂О₃. Содержание основных компонентов практически постоянно.

Аляскиты состоят из полевых шпатов (65-72%), кварца (27-32%), мусковита (1-3%), каолинита (1-2%), граната (0,0-0,5%). Кроме того, встречаются единичные зерна биотита, магнетита, гематита и пленочки гидроксидов железа. Размер зерен полевых шпатов, кварца, мусковита и биотита 1-3 мм, граната - 0,5-1,0 мм. Химический состав основных минералов характеризуется данными, приведенными в табл.1.6.

Полевые шпаты (анализ 7) представлены в основном плагиоклазами. Их содержание в аляскитах 35-50%. Кроме того в аляскитах содержится 20-35% микроклина. Плагиоклазы белые и в отличие от микроклина заметно каолинизированы. Микроклин почти не изменен, имеет розовый или кремовый оттенок. Состав полевошпатовой породы в одной из пегматитовых жил характеризуется анализами 4, 5,6. Кроме того приведены для сравнения анализы микроклина из пегматитовых жил (1, 2,3). Изоморфная примесь оксида железа в решетке полевых шпатов составляет 0,06%, более высокое содержание оксида железа в некоторых пробах обусловлено недостаточно тщательным отделением гранита при отборе мономинеральных фракций.

Таблица 1.6. Химический состав основных минералов полевошпатового сырья месторождения "Режик"

^* - содержание MgО - определено по разности между 100% и суммой прочих компонентов.

Кварц (анализ 9) окрашен в серый цвет и кроме незначительного количества каолинита (1-2%) примесей не содержит. Анализ 8 характеризует кварц из пегматитовых жил. Мусковит светло-серый с зеленоватым оттенком, характеризуется наличием (анализ 12) 0,5% TiO₂ и 6-6,5% Fe₂O₃, что делает его электромагнитным. Анализ мусковита из пегматитовых жил (10,11) дает аналогичные результаты.

Биотит (в составе пегматитов и биотитовых гнейсов) черный и состоит на 50% из железистой разновидности (лепидомелан). Кроме того, в нем присутствуют флогопит (25%) и мусковит (25%). Электромагнитные свойства биотита выше, чем у мусковита.

Гранат красный и представлен изоморфной смесью железистых, магнезиальных и марганцевых разновидностей: 40% альмандина, 35% пиропа, 25% спессартина. Удельная магнитная восприимчивость граната 78,3·10^-6 см³/г. Преобладание кислых плагиоклазов, наличие 30% кварца, высокая однородность аляскита и характер распределения в них железосодержащих минералов определяют следующие основные технологические показатели аляскитов. Температура плавления - 1240-1250^оС. В аляскитах, содержащих 0,45-0,68% оксида железа, при тонком помоле мушка отсутствует, но расплав в застывшем состоянии имеет светло-серый цвет, иногда с коричневатым оттенком. При грубом помоле, независимо от содержания оксида железа, для всех расплавов характерна мушка. Аляскиты хорошо обогащаются электромагнитной сепарацией в поле 10-15000 эрстед и флотацией с использованием контакта Петрова. В результате обогащения можно получить около 90% концентрата с содержанием Fe₂O₃ - 0,09-0,15%. Застывший расплав обогащенных аляскитов имеет при грубом помоле снежно-белый цвет, мушка полностью отсутствует. Сопоставление керамических свойств аляскитов, карельских полевых шпатов и чупинских пегматитов показало, что в фарфоровых массах Дулевского завода гранит влияет на процесс спекания черепка аналогично карельским шпатам (с отклонением в сторону большей активности при 1250-1300^оС).

В полуфарфоровых массах, составленных на основе рецепта Лобненского завода, аляскит обеспечивает такой же характер спекания, как и чупинский пегматит, а для отдельных масс обусловливает расширение интервала спекшегося состояния и увеличение прочности черепка на изгиб до 6,48 МПа.

Преобладание оксида натрия в составе оксидов щелочных металлов требует при использовании аляскитов в производстве высоковольтного фарфора подшихтовки 25-30% калиевых полевых шпатов. Такие полевые шпаты залегают в 300 м восточнее месторождения "Режик", состав их приведен в табл.1.6 (анализы 4, 5,6).

Таким образом, проведенные анализы позволяют сделать вывод, что аляскиты месторождения "Режик" при условии обогащения являются высокосортным полевошпатовым сырьем для керамической и стекольной промышленности. Без обогащения аляскиты используются Косулинским абразивным заводом, Невьянским заводом керамических плиток, заводом Уралэлектроаппарат для обмазки электродов.

Граниты (аляскиты, аплиты) месторождения "Режик" как полноценное полевошпатовое сырье пригодно в естественном виде для канализационных труб, плитки для полов; после электромагнитной сепарации сырье 1 сорта пригодно для производства стекла и тонкой керамики, включая высоковольтный фарфор. Применение гранитов и аляскитов вместо полевого шпата и пегматита в керамической и стекольной промышленности имеют существенные преимущества, так как граниты и аляскиты характеризуются более постоянным составом, чем пегматиты. Месторождения их расположены большей частью близ центров потребления, что создает значительную экономию в транспортных расходах. В связи с тем, что запасы гранитов, аляскитов и нефелиновых сиенитов огромны, добыча их может быть организована с применением современной техники.

Розовые граниты Шершневского месторождения. Месторождение расположено в Сосновском районе Челябинской области. Месторождение розовых гранитов состоит из трех разновидностей гранитов: серых порфировидных, мелкозернистых и среднезернистых розовых гранитов в кварцевых диоритах Челябинского гранитного массива. Наибольший интерес для керамики представляют розовые мелкозернистые и среднезернистые граниты, представленные массивными равномерно зернистыми породами от коричневато-розовых до светло-розовых оттенков полнокристаллической, иногда порфировидной, реже микроаплитовой или микропегматитовой структуры. Размер зерен основной массы 0,2-0,6 мм, вкрапленников полевых шпатов до 1,5-2,5 мм. В составе породы: калиевый полевой шпат (в основном решетчатый микроклин 35-40%), плагиоклаз (от альбит-олигоклаза до олигоклаза-андезина - 25-30%), кварц до 35-40%, биотит в породе встречается в виде отдельных мелких чешуек или скоплений (не более 1%). Из акцессорных минералов в небольших количествах в породе наблюдаются циркон, сфен, из вторичных - мусковит, хлорит, серицит и пирит.

Утвержденные запасы по данному месторождению составляют 6 млн. тонн (подсчитывались на площади существующего карьера).

Химический состав шершневского гранита приведен в табл.1.7.

На Южноуральском арматурно-изоляторном заводе в 60-х годах прошлого столетия по инициативе технологов П.М. Быкова, П.М. Бугай и Р.М. Богинского были проведены технологические и производственные испытания шершневского гранита в составе электротехнического фарфора, вместо низкосортного алапаевского пегматита. Производственные испытания электро - фарфоровой массы на шершневском граните показали, что она дает значительно меньшие потери на каждом из технологических переделов изготовления изоляторов. Масса более устойчива в обжиге, имеет более высокий предел прочности на статический изгиб обожженных образцов.

Таблица 1.7 Химический состав гранита Шершневского месторождения

Опытные партии изоляторов ПМ-4.5, П-4.5 и П-8.5 выдержали все испытания, предусмотренные ГОСТом для линейных подвесных высоковольтных изоляторов. Электротехническая и механическая прочность подвесных изоляторов, изготовленных на основе шершневского гранита, значительно превышает требования ГОСТа. Проведенные на Южноуральском арматурно-изоляторном заводе исследования доказали возможность применения розовых гранитов в качестве полевошпатового сырья для производства фарфоровых высоковольтных изоляторов.

Гранит Кременкульского месторождения. Месторождение расположено в Сосновском районе Челябинской области. Кременкульский массив сложен розовыми лейкократовыми гранитами, залегающими среди гранодиоритов. Наиболее широко здесь развиты крупно - и среднезернистые граниты, сложенные в основном розовым калишпатом (49%), серовато-белым плагиоклазом (23%) и кварцем (25%). Химический состав гранита (%): SiO₂ - 74,55; Al₂O₃ - 13,37; Fe₂О₃ - 0,95; FeО - 1,15; МgО - 0,55; К₂O - 4,70; CaO - 0,82; Na₂О - 4,0; TiО_{2 -} 0,11; ППП - 0,11.

На гранитах развита кора выветривания. Мощность ее варьирует от 1 до 20 м и составляет в среднем 5,9 м. В выветрелых гранитах сумма содержания оксида калия и оксида натрия колеблется от 3,58 до 8,18%, а их отношение от 1,58 до 11,43. На коре выветривания гранитов залегают кварцево-глауконитовые песчаники, диатомиты, трепеловые глины, пески и пестро-окрашенные глины общей мощностью от 0 до 6 м, в среднем 2,5 м.

Геологические запасы выветрелых гранитов оцениваются в 52 млн. тонн, а полевошпатового концентрата, отвечающего требованиям ГОСТ 7030-75, определены в 13 млн. тонн. Сырье хорошо поддается обогащению, содержание оксида железа удается снизить до 0,1-0,2%, а соотношение К₂O к Na₂О колеблется от 5 до 18. Выход качественного полевошпатового концентрата достигает 25%. Изоляторы, с применением гранитной дресвы Кременкульского месторождения, выдержали все испытания, предусмотренные ГОСТом для линейных подвесных высоковольтных изоляторов. При этом среднее пробивное напряжение в масле достигло 168 кВ при норме 110 кВ, а средняя разрушающая нагрузка составила 7,6 тонн при норме 6.

Изоляторы, полученные из фарфоровой массы на основе необогащенной Кременкульской дресвы, имеют высокие электромеханические характеристики. При обогащении из дресвы можно получить еще более высококачественное сырье для производства электротехнического фарфора.

Полевошпатовое сырье в техногенных образованиях. Наибольшее количество полевошпатового сырья накоплено на территории ОАО "Малышевское РУ". Хвосты обогатительной фабрики представляют собой техногенное образование, состоящее из измельченной до крупности 97% класса 0,315 мм полевошпатовой руды. Средний минералогический состав (%): кварца - 24-32%; полевых шпатов - 65-77%; мусковита - 1,5-2,5%; граната - 0,3%; рудных минералов - 0,10%. Средний химический состав (%): SiO₂ - 70-75; Al₂O₃ - 12-15; Fe₂О₃ - 08-1,2; МgО - 0,1; К₂O - 3,5-4,0; CaO - 0,82; Na₂О - 4,0; TiО_{2 -} 0,09; ППП - 0,4. Запасы руды составляют 8 млн. тонн, в них заключено 1,4 млн. тонн флогопита и 2,9 млн. тонн полевого шпата. К сожалению, в объеме хвостохранилища отсутствует четкая пространственная обособленность друг от друга участков, сложенных указанными минеральными разновидностями хвостов. Отмечается их перемежаемость, переслаивание, порой перемешивание. Требуется разведка хвостохранилища как техногенного месторождения.

Вторым крупным техногенным образованием является вскрыша карьера "Липовый лог" и карьера "Квартальный". По состоянию на май 2004 г. на складах осталось пегматитовых гранитов 8,3 млн. тонн (в виде вскрыши карьеров). Средний минералогический состав пегматоитных гранитов (%): кварца - 28-32; полевых шпатов - 65-70; мусковита - 4,5-5,5; граната - 0,5; рудных минералов - 0,10. Средний химический состав (%): SiO₂ - 74,82; Al₂O₃ - 14,4; Fe₂О₃ - 0,39; FeО - 1,34; МgО - 0,1; К₂O - 4,37; CaO - 0,1; Na₂О - 4,03; TiО_{2 -} 0,05; ППП - 0,4.

Третьим крупным техногенным образованием, содержащим полевой шпат, являются накопленные пески гранитного карьера "Реж", где накоплено за 20 лет работы попутно полученного песка, в количестве примерно 2 млн. тонн. По минералогическому и химическому составу пески гранитного карьера "Реж" отличаются от песков хвостохранилища высокой концентрацией оксидов железа, равной величине 1,3-1,7% и более крупным гранулометрическим составом (крупность 0,8-1,5 мм).

Приведенный анализ полевошпатового сырья показывает, что большинство полевых шпатов Урала вполне удовлетворительного качества и пригодно для использования в керамической и стекольной промышленности при надлежащей его обработке и размоле.

Размещено на Allbest.ru