книги из ГПНТБ / Сивоконь, В. И. Каолин

МИНИСТЕРСТВОГЕОЛОГИИ СССР

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Всесоюзный научно-исследовательский институт экономики минерального сырья

и геологоразведочных работ (ВИЭМС)

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ

ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ

РАБОТ НА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

В. И. С И В О К О Н Ь

К А О Л И Н

МОСКВА « Н Е Д Р А » 1974

■>V45i£’*" ТЗ&НМ >&'

ап о те к * С ООР

8К35МПЛЯР

СТАЛЬНОГО ЗАЛА I

U

Сивоконь В. И. Каолин. М., «Недра», 1974. 48 с. (М-во геол. СССР. АН

СССР, Всесоюз. науч.-исслед. ин-т экономики минер, сырья и геол.-развед.

работ. «Методические указания по производству геол.-развед. работ на неме­ таллические полезные ископаемые»).

Методические указания разработаны на основе опыта разведок послед­ них лет на крупнейших месторождениях первичных и вторичных каолинов, запасы по которым утверждены в ГКЗ, а также материалов поисков и раз­ ведок последнего десятилетия. Приведены общие сведения о каолинах: рас­ смотрены основные типы их промышленных месторождений, состояние сырь­ евой базы каолиновой промышленности, области применения каолинов и да­ ны сведения по их экономике. Подробно разобрана последовательность про­ ведения разведочных, работ; охарактеризованы основные поисковые признаки

бот и детальных поисков, а также вопросы, связанные с предварительной и детальной разведками: обоснование плотности разведочной сети, составле­ ние технико-экономических докладов и постоянных кондиций, проведение по­ левых работ детальной стадии. Охарактеризованы особенности отбора проб и составления документации и полевой диагностики каолинов; дана схема ана­ лизов и испытаний, проведены методы оценки вскрышных пород и сопутст­ вующих минералов; описаны объем и характер гидрогеологических изыска­ ний и топографо-геодезических работ. Освещены основные задачи и методы проведения детальной разведки и разобраны вопросы промышленной оценки

Табл. 2, список лит. — 28 назв.

Научный редактор В. И. М а г и д о в и ч .

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Каолинами принято называть горные породы, глинистая часть которых представлена минералами группы каолинита. Породооб­ разующими минералами каолинов являются кварц, иногда микроклин, реже альбит, а также гидрослюды, примесями — ряд акцес­ сорных и вторичных минералов, причем каолинам различных ме­ сторождений свойственны определенные комплексы тех и других. Соотношение каолинита и кварца в каолинах колеблется от 2— 3: 1 до 1:4—5, вследствие чего в некоторых случаях эти породы

стый минерал, жирный на ощупь, слоистой структуры, моноклин­ ной и триклинной систем, образующий псевдогексагональные че­ шуйки той или иной степени огранки. Триклинный каолинит, воз­ никший при выветривании, в процессе седиментогенеза переходит в моноклинный и неупорядоченный. К группе каолинита относят­ ся также галлуазит и накрит, образующиеся обычно в условиях низких гидротерм и имеющие близкий химический состав и оди­ наковые оптические константы, но различающиеся по структуре. Наиболее ценные свойства каолинита — белый цвет, инертность, высокая огнеупорность и способность при обжиге образовывать камнеподобный нерастворимый в воде черепок. Белизна высших сортов каолина по лейкометру 82—86%; огнеупорность 1730— 1770°. При нагревании каолинит дает два эффекта: эндотермиче­ ский при 550° и экзотермический — при 900°. При обжиге каоли­ нит разрушается с образованием муллита, обусловливающего

число пластичности обычно 6—13, огневая усадка при обжиге вы­ сокая. Эти свойства каолинита определяют незаменимость каойина как инертного! наполнителя в бумажных и резино-кабельных изделиях, а также в керамике, огнеупорах и других видах про­ мышленных изделий. В связи с высоким содержанием АЬ03 као-

4

лин представляет интерес как источник получения алюминия и силумина.

Различают каолин первичный, возникший на 'месте за счет определенных изменений коренной породы, и вторичный, или переотложенный по первичному каолину или каолинитовым пескам. Первичные каолины отличаются от вторичных обычно большим количеством песчаных примесей и большей крупностью песчаных зерен, хотя первичные каолины, возникшие за счет пегматита, иногда на 80—90% представлены каолинитами, а вторичные в ряде случаев содержат '40—50% песка. По химическому и ми­ неральному составу каолины разделяются на бесщелочные, или нормальные (породообразующие минералы каолинит и кварц),

ищелочные, в которых кроме каолинита и кварца породообразу­ ющими становятся также микроклин или ортоклаз и гидрослю­ ды. Нормальные и щелочные каолины могут быть и первичными,,

ивторичными. В первичных каолинах нормальные и щелочные разности выступают как зональные подтипы, каждый из которых занимает определенное место в профиле выветривания. Щелоч­ ные каолины отличаются от бесщелочных меньшей жирностью («сухие», «содообразные!» каолины) благодаря присутствию зе­ рен полевого шпата. В целом под щелочными понимаются типы каолинов, в которых полевые шпаты имеют промышленное зна­ чение. Прочие разности каолинов со щелочами в отличие от ще­ лочных лучше называть щелочесодержащими.

Дальнейшее разделение каолинов производят для первичных по текстурам материнских пород, для переотложенных — по влия­ ющим на качество сырья минеральным 'примесям. Для правиль­ ной грологиче1ской оценки месторождений необходимо учитывать разности, выделяемые по этой классификации.

Первичные каолины возникают на всех породах, содержащих алюмосиликаты. Текстуры этих каолинов реликтовые, по ним можно определить исходную породу. Элементами таких текстур являются размер и расположение зерен кварца, трещины отдель­ ностей и поверхности (зеркала скольжения) тектонических тре­ щин, величина и расположение чешуек каолинита, полосчатость и др. Доказаны некоторые, иногда весьма существенные отличия состава каолинов на различных материнских породах. Поэтому при исследованиях нужно различать каолин по гнейсам от каоли­ на по гранитам, пегматитам, слюдяным сланцам и т. д.

Минеральные примеси могут существенно изменять свойства каолинов, улучшая или ухудшая его качество. На Украине изве­ стно, например, Новоселицкое месторождение вторичных каоли­ нов, содержащих гидраргиллит. Эти каолины незаменимы в произ­ водстве высших сортов огнеупоров. Примесь галлуазита в глуховском и береговском каолинах позволяет получить на их основе, катализаторы синтетического каучука. Из других каолинов такие: катализаторы пока получить не удается.

5

обусловлены неравномерным противодействием различных мате­ ринских пород процессу каолинизации, усилением этого процесса вдоль контактов петрографических разновидностей и вдоль докаолиновых разломов. Форма залежей в плане разветвленная, по­ вторяющая форму современных водоразделов. Залежи такого типа могут образоваться и на однородных материнских породах при значительной их предварительной тектонической переработке

собразованием зон разломов.

Всеверо-западной части Украинского кристаллического щита,

вПриазовье и на Южном Урале, где каолиновые коры в значитель­ ной степени размыты, распространены останцы некогда сплош­ ного каолинового покрова, наиболее углубленные его части, под­

черкивающие направления докаолиновой разломной тектоники. В плане форма останцов неправильная или вытянутая вдоль раз­ ломов, а в поперечном разрезе — это чашеобразные или мульдо­ подобные короткие линзы с осложненной извилистой подошвой. Залежи такого ложно-линейного типа кор выветривания, как пра­ вило, слагают мелкие и средние месторождения с запасами не более 10 млн. т, образовавшиеся на гранитах. Иногда останцы! занимают значительную площадь (до 1—2 км2) и на них сохра-' няются довольно крупные объекты с запасами 30—40 млн. т, представленные залежами переходного типа (от второго к треть­ ему).

Типичные месторождения, приуроченные к линейным корам, имеют небольшие размеры (в длину от первых сотен метров до 1—1,5 км, в ширину от десятков до 200—300 м) и характеризу­ ются вытянутой в плане и карманообразной в разрезе формой. Процесс каолинизации пород этих объектов шел или вдоль кон­ тактов различных по составу пород, или вдоль тектонических разломов.

Месторождения первичных каолинов гидротермального проис­ хождения представлены линзообразными залежами, осложненны­ ми сбросами и содержащими глыбы материнских пород. Размеры

сплошные покровные залежи площадного или линейно-площадно­ го типа, слагая нижние горизонты месторождений в едином раз­ резе с нормальными каолинами, или самостоятельные горизонты, если нормальные каолины над ними размыты. Форма залежей щелочных каолинов в плане подчинена в основном распростране­ нию материнских микроклинсодержащих пород и, как правило,, очень сложная. Иногда среди нормальных встречаются жилооб­ разные тела и линзы щелочных каолинов, образовавшихся за счет неполной каолинизации маломощных пегматитовых и аплитовых жил, секущих гнейсы и мигматиты. Такой морфологический тип каолинов не является промышленным, так как 'при эксплуа-

8

тапии эти жилы не могут быть выделены из общей массы каоли­ нов. Однако крупные жилообразные тела гранитов типа штоков в мигматитах и гнейсах могут быть оконтурены как самостоя­ тельные участки высокосортных каолинов в составе пластообраз­ ных залежей, связанных с корой линейно-площадного типа.. В це­ лом морфология залежей щелочных элювиальных каолинов более сложная, чем нормальных.

Месторождения вторичных каолинов морфологически пред­ ставлены пластообразными залежами и линзами. Первый тип ха­ рактеризует очень крупные объекты, образовавшиеся за счет перемыва и переотложения каолинов в аллювиально-дельтовых или прибрежно-озерных условиях. Вторичные каолины таких месторо­ ждений содержат линзы каолинитовых песков.

Вмещающими породами для переотложенных каолинов явля­ ются кварцевые и глинистые пески, часто углистые и содержа­ щие линзы бурых углей и углистых глин. Протяженность отдель­ ных месторождений этого типа достигает 30 км и более при сред­ них мощностях, каолинов 3—5 м (иногда до 6—10 м). Форма за­ лежей в разрезе пластовая или линзообразная.

Второй морфологический тип переотложенных каолинов пред­ ставлен мелкими линзами, нередко отражающими корытообраз­ ную в разрезе и узкую извилистую в плане форму старичных озер, в которых эти линзы образовались. Длина их ограничена первыми сотням(и метров, ширина от 20—50 до 200—300 м, мощ­ ность каолина редко превышает 1 м (обычно 0,2—0,5 м). Контакт с вмещающими песками резкий. Этот тип характерен для место­ рождений, образовавшихся в результате многократного перемыва каолинитовых песков.

Возраст месторождений элювиальных первичных каолинов ме­ зозойский (верхний триас — средняя юра). Вторичные каолины относятся к нижнему мелу, палеогену и неогену (встречаются мелкие залежи четвертичного времени). Гидротермально-метасо- матические каолины имеют неоген-палеогеновый возраст.

Качество каолинов всех охарактеризованных выше генетиче­ ских и морфологических типов весьма непостоянно и невыдержано. Это объясняется как их происхождением, так и жестко­ стью требований промышленности.

ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ

КАОЛИНОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ СЫРЬЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ

В балансе на 1 января 1973 г,- числится 32 месторождения каолинов с общими запасами по промышленным категориям бо­ лее 1 млрд. т. Этого вполне достаточно для покрытия потребно-

9

стей промышленности в каолинах. Запасы по категории С2 тоже достигают 1 млрд. т. Однако географическое размещение место­ рождений Относительно их потребителей невыгодно. Почти поло­ вина запасов каолинов сконцентрирована на Ангренском место­

ными для производства бумаги и первосортной керамики. Ос­ тальные объекты приурочены к шести районам: Украина, Урал,,

кое, Белая Балка, Туганское, Алексеевское, Домбаровское, Ар­ хангельское) и 5 вторичных (Ангренское, Новоселицкое, Владимировское, Чалганское). Наличие высокосортных каолинов для керамики и бумаги установлено только на месторождениях Просяко.вском, Глуховецком, Белой Балке и Алексеевской, причем содержание каолинов резко колеблется в пределах блоков одного и того же объекта. По большинству месторождений отсутствует комплексная оценка качества сырья для различного назначения, что сужает область его применения.

Для выявления новых объектов имеются широкие перспекти­

Геологические запасы каолинов ряда районов Украины исчисля­ ются десятками миллиардов тонн. Южный 'Урал и Северный Ка­ захстан также перспективны для выявления крупных месторож­ дений каолинов. В Красноярском крае известно более 20 месторо­ ждений и проявлений каолинов, которые в дальнейшем могут широко применяться при условии разработки технологии отбели­ вания.

Каолины добываются на 16 объектах, в том числе на 12 пер­ вичные каолины и 4 вторичные. Основной район добычи — Украи­ на, дающая 80—90% обогащенного и 100% вторичного каолина. В настоящее время подготавливаются к промышленному освое­ нию Чалганское и Алексеевское месторождения.

Каолиновые предприятия в основном обеспечены балансовыми запасами на амортизационные сроки или могут быть ими обеспе­ чены при условии своевременного перевода запасов категории С2 в промышленные категории (исключение составляют Еленин­ ский и Глуховский рудники).

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ДОБЫЧИ

Большинство каолиновых месторождений разрабатывается от­ крытым способом, причем производительность карьеров достигает 1700 тыс. т каолина в год (Просяновский комбинат). Глубина

10