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

дования произвести расчленение меломергельных пород района. Первым этапом работ явилось детальное литологическое изучение, при котором в мергелях было установлено наличие ходов илоядов нескольких типов, позволивших расчленить внешне однородную толщу на ряд горизонтов. По характеру - нерастворимого остатка среди мергелей были выделены песчанистые, глинистые, кремнезе­ мистые и алевритовые. По химическому составу песчанистые и кремнеземистые мергели не отличимы, но при микроскопическом изучении устанавливается, что в первых присутствуют крупные зерна кварца, а во вторых имеет место общее окремнение породы. Такое различие в форме нахождения Si02 сказывается на техноло­ гических свойствах мергелей.-

Примером успешного применения литологических методов при изучении слабо охарактеризованной палеонтологически, мощной толщи является работа И. А. Семеновой и др. (1969) по расчле­ нению мезо-кайнозойских отложений бассейна нижнего течения р. Москвы. Проведенными исследованиями было установлено, что все стратиграфические подразделения района независимо от со­ става отложений характеризуются специфическими для каждого данного горизонта ассоциациями прозрачных минералов. Эти ас­ социации коррелируют разрез не только между группами и систе­ мами отложений, но и внутри их, до подъяруса и горизонта.

В качестве примера успешного решения практических задач при помощи методов литологии можно также привести результаты ра­ бот по выявлению запасов глин для обеспечения керамзитового цеха Щуровского комбината строительных материалов. Поисковые работы в районе комбината ранее производились проходкой про­ филей буровых скважин, отбора и обжига большого количества проб, но литологического анализа при этом не велось, и увязка разрезов по скважинам производилась главным образом по сте­ пени вспучиваемое™ глин. При сложном геологическом разрезе района такой метод работ не позволил выделить и проследить наи­ более перспективные горизонты. При повторной постановке поиско­ вых работ, после детального изучения геологического разреза, было установлено, что по макроскопическим признакам (отсутст­ вию запесочениости, крупных включений, слабой карбонатное™, хорошим пластическим свойствам) наибольший интерес могут представлять: верхняя элювированная часть серых юрских глин (лишенная карбонатов и пирита), тонкие озерно-болотные и пойменные глины четвертичного возраста. После проверки на вспу­ чиваемое™, подтвердившей пригодность указанных глин для по­ лучения керамзита, площадными поисковыми работами было установлено, что по мощности, условиям залегания и масштабу за­ пасов наибольший практический интерес представляют глины озер­ но-болотного типа. После проведения поисков и детальной разведки было выбрано наиболее перспективное Ново-Кунаковское место­ рождение, где мощность озерно-болотных глин достигает 9 м. Ла­ бораторными и полузаводскими испытаниями' было установлено,

что из глин месторождения с добавкой 1—1,5% солярового масла получается керамзит марки 300—500. Запасы месторождения в ко­ личестве 2,5 млн. м3 были утверждены ТКЗ и являются сырьевой базой Щуровского комбината.

Чисто статистический метод при обобщении данных химических анализов может привести к неправильным выводам, что подтверж­ дается следующим примером. При геологоразведочных работах на

И г FHJ ГТИГТ1 5

Рис. 4. Разрез месторождения с искусствен­ ным построением «пласта» чистых извест­ няков.

/ — суглинки; 2 — пласт чистых известнякоп, полу­ ченный соединением кондиционных проб; 3 — фак­ тическое залегание известняков; 4 — буровые скважины; 5 — пробы известняка с кондиционным содержанием СаСОэ

месторождении внешне однообразных известняков в Поволжье надо было выявить запасы чистых известняков с максимальным содержанием СаС03. Опробование было проведено бороздовое. По результатам опробования был выделен построением «пласт» чистых известняков, залегающий с образованием складок. Между тем, при элементарном литологическом анализе разреза месторож­ дения было установлено, что пачка известняков залегает почти горизонтально, но обладает изменчивым химическим составом, и выдержанного пласта чистых известняков вообще выделить не­ возможно (рис. 4).

Приведенные примеры показывают эффективность применения литологических методов и необходимость глубокого анализа материалов, получаемых при геологоразведочных работах.

34

ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ

и к а ч е с т в е н н о й о ц е н к и

ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ

для керамической промышленности

Минеральное сырье для керамической промышленности делится на две основные группы: пластичные и непластичные материалы. К пластичным относятся различные виды глин, которые являются основным сырьем для производства керамических изделий. К не­ пластичным относятся природные или искусственные материалы, которые используются как добавка к глине, для регулирования ее технологических свойств. Эти минералы добавляют к глинам с раз­ личными целями: а) для отощения глины — т. е. изменения ее пла­ стичности (песок, шамот); б) для повышения термостойкости капсельных масс и механической прочности плиточных и кислото­ упорных масс (тальк); в) для уменьшения деформации при сушке и обжиге, улучшения диэлектрических свойств,-понижения коэффи­ циента истирания, повышения термической стойкости (пирофил­ лит); г) для повышения температуры плавления глины с целью ускорения ее спекания и получения более плотного черенка (плав­ ни— полевой шпат, мрамор и др.); д) для получения повышенной пористости керамических изделий — порообразующие материалы, сгорающие при обжиге (древесные опилки и др.).

Далее более подробно рассматриваются вопросы оценки качества глинистых пород как главного вида сырья для керамики.

Другие, менее значимые сырьевые материалы описаны кратко.

ПЛАСТИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Глинистые породы

Глины представляют собой по определению А. Н. Земятченского (1935) землистые обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, при высыхании сохраняющее при­ данную ему форму, а после обжига получающее твердость камня. К глинам относят также некоторые породы, не обладающие в есте­ ственном виде пластичностью и не размокающие в воде. Такие породы образуют группу аргиллитов. К ним относятся «сухарные глины», «кремневки», флинклей. Особую группу образуют глини­ стые сланцы, образовавшиеся из глин в результате метаморфизма.

В промышленности строительных материалов глинистые сланцы до последнего времени не находили большого применения. Недав­ но установленная возможность получения из них сухим способом керамзита привлекла внимание. •

Важнейшими особенностями глинистых пород, определяющими их технологические свойства, являются: дисперсность, химический и минеральный состав и связанные с ними физические и техниче­ ские свойства. Одним из главных признаков глинистых пород яв­ ляется их дисперсность. Основное значение имеют частицы мельче 0,005 мм. Это тонкая составляющая именуется по разному: «гли­ нистым веществом», .«глинистой субстанцией», «собственно глиной»'.

В ее составе выделяется фракция мельче 0,001 мм, имеющая признаки коллоидностн. Более крупные частицы (0,005—0,001 мм) обладают уже менее ясно выраженными свойствами глин.

Изменения свойств глинистых частиц в зависимости от их круп­

36

Особенностью глинистых минералов является ярко выраженное различие размеров частиц в .разных направлениях. По длине и ширине частицы могут относиться к группе грубодисперсных, а по толщине — к тонкодисперсным или даже к коллоидам.

Главными химическими компонентами всех глинистых минера­ лов являются: Si02, А120 3 и Н20. В том или ином количестве при­ сутствуют также Fe20 3, (FeO), Ti02, CaO, MgO, K2O, Na20, C02, S 0 3 и органическое вещество. Реже наблюдается присутствие МпО, Сг20 3, Р20 5 и других окислов.

Химический состав является важным показателем качества глин и в значительной мере определяет области их использования

содержании других окислов обычно относятся к высшим сортам огнеупорных глин. В их составе преобладает каолинит. Если при таком же содержании указанных окислов в глинах присутствуют

в то время как у огнеупорных глин этот показатель достигает 25%. Бентонитовые глины характеризуются значительным колебанием содержания А120 3 (10—37%); высоким содержанием Si02 (48— 62%), MgO и СаО (до 6 %), а также воды, выделяющейся при тем­ пературе 110° (до 10,5%).

В минеральный состав глин входят: глинистая субстанция, ак­ цессорные минералы' и примеси. В составе глинистой субстанции обычно присутствуют минералы группы каолинита, галлуазита, гидрослюд и монтмориллонита. В группу каолинита входят као­ линит (А120 3, 2Si02, 2Н20), который образуется за счет различных алюмосиликатов в кислой, среде, в условиях поверхностного вы­ ветривания; являясь основной составляющей каолинов, он присут­ ствует в том или ином количестве в большинстве глин, температура плавания 1750—4787°. Даккит и накрит по химическому составу и макроскопическим признакам близкие к каолиниту. Встречаются большей частью среди гидротермальных образований. Отличаются от каолинита по оптическим свойствам и кривым обезвоживания. Близок к каолиниту и монотермит.

Монотермитовые глины являются хорошим сырьем для полу­ чения огнеупоров и керамических изделий со спекшимся черепком. Температура плавления монотермита 1550—1700°.

В группу галлуазита входят галлуазит, метагаллуазит и ферригаллуазит. Температура плавления 1780—1790°.

К группе монтмориллонита относятся несколько минералов, от­ личных по структуре от каолинита. Их особенностью является способность кристаллических решеток расширяться в направлении оси Ci с увеличением содержания воды от 6 до 30%. Температура

37