Файл: Григорович, М. Б. Минеральное сырье для промышленности строительных материалов и его оценка при геологоразведочных работах.pdf

Т а б л и ц а 72

.Проектные нормы по кварцевым пескам

.Химический состав, ^ на сухое вещество

Разработка месторождений стекольных песков производится карьерами с помощью экскаваторов и шаровых фрезерных лопат. В зависимости от мощности полезной толщи и ее строения разра­ ботку производят одним или несколькими уступами.

Разработка уступами применяется при значительной мощности песков и при возможности выделения нескольких слоев отличных по качеству песков. При определении высоты уступов учитывается в первую очередь строение песчаной толщи, а также и механизм который будет производить разработку. Например, для экскава­ тора с ковшом емкостью 0,25 м высота уступа должна быть 6 —

6,5 м; 0,5 м — 7 м; 1 м3 — 8 —10 м.

139

Карьеры стекольных песков по их назначению и объему добы­ ваемого сырья разделяются на централизованные, районные и за­ водские. Централизованные снабжают песком значительное число стекольных заводов, например Авдеевский, Новоселовский, ТашлиНский, на карьерах в год добывают 100—400 тыс. т песка и больше. Районные карьеры поставляют сырье 1— 2 крупным н не­ скольким мелким предприятиям. Годовой объем добычи песка на таких карьерах составляет 20—80 тыс. т (Глебовский карьер).

Заводские карьеры обеспечивают обычно один завод и годовая добыча на них в зависимости от производительности завода со­ ставляет 5—50 тыс. т.

В связи с тем что даже наиболее высококачественные природ­ ные пески отвечают требованиям только для оконного стекла, для других стеклоизделий пески требуют обогащения. Основной целью обогащения является удаление из песков соединений железа, а также других красящих окислов.

Удаление железа из песков достигается различными способами: отсеиванием мелких фракций, электромагнитной и воздушной се­ парацией, обработкой песка химическими реагентами, флотацией и флотооттиркой, промывкой и промывкой с оттиркой.

Результаты обогащения песков нескольких месторождений раз­ личными способами приведены в табл. 73.

Т а б л и ц а 73

Обогатимость стекольных песков

Несмотря на наличие значительного количества методов, неко­ торые пески обогащению почти не поддаются, так как соединения железа заключены внутри зерен кварца, и при геологоразведоч­ ных работах такие пески приходится браковать. Наряду с обо­ гащением с целью улучшения химического состава песков практи­ куется обогащение песков по гранулометрическому составу для удаления слишком крупных или слишком мелких зерен.

Песчаники Черемшанского месторождения перед плавкой под­ вергаются обработке на мельнице «Аэрофолл», где дробление, из­ мельчение и классификация материала производятся с помощью

140

воздуха. Продукт измельчения пригоден без обогащения для варки оконного стекла.

Для изготовления стекла с высокой светочувствительностью песчаник после измельчения в мельнице «Аэрофолл» должен обо­ гащаться электромагнитной сепарацией или флотооттиркой. При .. этом содержание РегОз снижается до 0,016—0,017%.

Кварцевые пески широко распространены в различных геоло­ гических образованиях, но чистые пески, пригодные для стекло­ варения без обогащения, встречаются довольно редко. Образуются кварцевые пески за счет химического и физического выветривания различных кварцсодержащих горных пород — изверженных, оса­ дочных и метаморфических.

Минеральный состав песков определяется рядом факторов, важ­ нейшими из которых являются: состав материнской породы, ха­ рактер выветривания и, наконец, длительность процесса переноса.

Как отмечал А. Н. Гейслер (1935), при физическом выветри­ вании горных пород образуются скопления главным образом пла­ стического материала сложного минералогического состава. Физи­ ческое выветривание преобладает в геосинклинальных областях. Образующиеся при этом пески относятся к группе полимиктовых.

Преимущественно кварцевые пески образуются путем химиче­ ского выветривания (олнгомиктовые пли мономинеральные). Пески такого рода обнаружены в основном в платформенных областях. При этом процессе из полевошпатовой части пород образуется гли­ нистая масса, которая затем вымывается, а остающиеся кварце­ вые зерна как наиболее стойкие к воздействию химического вывет­ ривания составляют скопления чистых песков.

Наиболее крупные месторождения стекольных песков связаны с морскими и аллювиальными образованиями (Люберецкое, Ташлинское, Новоселовское).

Конечный химический, гранулометрический и минералогический состав песков, кроме характера выветривания, обусловливается и целым рядом других факторов — петрографическим составом и структурой материнской породы, длительностью процесса вывет­ ривания, условиями и длительностью процесса переноса дезинте­ грированного материала и, наконец, вторичными процессами, ко­ торые могут создавать условия, благоприятные для улучшения качества песков (растворение и вынос железистых соединений и темноцветных минералов) или приводить к загрязнению песков глинистыми частицами и окислами железа.

В распространении кварцевых песков на территории нашей страны устанавливаются довольно четкие закономерности. Наи­ более богата кварцевыми песками Русская платформа. Их отло­ жения встречаются в кембрии, ордовике, девоне, карбоне, юре, мелу, палеогене, неогене и четвертичных. На Сибирской платформе кварцевые пески распространены гораздо меньше, хотя также при­ урочены к отложениям различных возрастов. Кроме того, пески здесь часто уплотнены до песчаников и даже кварцитов, что за­

141

трудняет их разработку. В пределах эпипалеозойских платформ кварцевые пески имеют ограниченное распространение.

Многие территории районов байкальской и палеозойской склад­ чатых зон лишены месторождений кварцевых песков (высокие части Урала, Центрального Казахстана, Тянь-Шаня). К малопер­ спективным районам мезозойской и кайнозойской складчатости от­ носятся Карпаты, горные районы Крыма, Кавказа, Камчатки. На Украинском и Воронежском кристаллических щитах, где суще­ ствовали благоприятные условия для длительного развития процессов выветривания, имеются месторождения кварцевых

песков.

По условиям залегания, морфологии залежей, степени выдер­ жанности мощности и качества среди месторождений стекольных

жанного химического и гранулометрического состава. Ожелезнеиие песков равномерное и умереннное. Обогащению пески поддаются довольно легко, хотя наряду с простейшими методами иногда при­ ходится применять и более сложные. В эту группу входят главным образом месторождения морского, аллювиального и озерного про­ исхождения.

II г р у п п а — средние, иногда довольно крупные месторожде­ ния сложного строения, большей частью с невыдержанным мощностным и гранулометрическим составом песков при выдержан­ ном химическом составе. К этой группе относятся главным образом флювиогляциальные и делювиальные пески. Встречаются место­

ные залежи песков, различных размеров, с значительно меняю­ щимися мощностью, гранулометрическим и химическим составом. Обогатимость песков может быть различной. Эта группа включает месторождения песков элювиального происхождения, а также осветвленные пески, образовавшиеся в результате глубинного вывет­ ривания. Крупная разработка затруднена.

IV гр у п п а — залежи песков неправильной формы небольшой и невыдержанной мощности, с незначительными запасами, со сравнительно выдержанными гранулометрическим и химическим составом. К этой группе относятся месторождения оподзоленных песков, образование которых связано с современными почвенными процессами. Месторождения этой группы из-за небольших запа­ сов в настоящее время почти не разрабатываются.

При проведении геологоразведочных работ на всех стадиях должно проводиться тщательное литологическое изучение продук­ тивной толщи, с выделением различных по минералогическому и гранулометрическому составу, а также по окраске горизонтов, оп­ ределением глубины поверхностного загрязнения (или оподзоливания), прослоев глинистых и песчано-гравийных пород.

142

Необходимо также изучать условия залегания песчаной толщи, геологического строения месторождения и гидрогеологических ус­ ловий, мощности и состава вскрышных пород.

Применение любых способов бурения стекольных песков не гарантирует от загрязнения извлекаемого материала железом. В связи с этим необходима тщательная и регулярная очистка всего рабочего бурового инструмента и обсадных труб от ржавчины, а также контроль за содержанием в пробах песков металлической

стружки.

Программа опробования стекольных песков должна состав­ ляться с учетом как особенностей строения месторождения, так и с видом стекла, производство которого планируется на базе песков месторождения. В связи с тем что стекольные пески в настоящее время редко используются без обогащения, одной из задач опро­ бования является изучение минерального состава песков с тем, чтобы определить минералы, которые являются носителями железа и титана, так как степень обогатимости этих минералов может быть различной. Существенное значение имеет и определение при­ уроченности железосодержащих минералов к той или иной фрак­ ции песков, а также к пленке или к самим зернам. Не менее важ­ но изучение состава пленки, часто обволакивающей зерна кварца, и определение возможности и методов ее удаления. В некоторых случаях приходится решать вопрос удаления из песков минералов, содержащих глинозем и щелочи. Методика опробования стеколь­ ных песков разработана Л. М. Гроховским (1968).

Опробование стекольных песков производится по всем выработ­ кам послойное,, а при большой мощности слоя — секционное. Ин­ тервал опробования в поисковую стадию составляет 1— 2 м.

В последующие стадии работ, когда основные закономерности строения месторождения уже установлены, длина секций опробо­ вания может быть увеличена до 3—4 м.

В приконтактовых зонах интервал опробования иногда прихо­ дится сокращать до 1—2 и 0,5 м, так как пески здесь могут быть загрязнены примесями. В пробы включаются линзы и прослои глин и некондиционных песков, которые не могут быть отработаны от­ дельно. Мощность таких линз и прослоев, в зависимости от способа разработки, может значительно меняться от 0,3—0,5 м до 1—2 м и более.

Прослои некондиционных песков большой мощности опробу­ ются отдельно и по результатам их изучения должен быть решен вопрос о возможности совместного использования песков этих про­ слоев вместе с кондиционными.

При опробовании скважин в пробу поступает весь материал, полученный с определенного интервала. Из горных выработок и обнажений пробы отбираются бороздкой. Конечная масса проб для химических анализов должен быть равен 80—100 г, для грануло­ метрических — около 1 кг и для минералогических 80—100 г. При необходимости специального выделения и изучения тяжелой фрак-

143