CC BY
42
УДК 549.691.1
К. А. Мишагин, А. И. Хацринов
АНАЛИЗ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ АМОРФНОГО КРЕМНЕЗЕМА (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДИЩЕНСКОГО, НОВО-АЙБЕСИНСКОГО И ШАРЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ)
Ключевые слова: цеолитсодержащее сырье, месторождение, минералогический состав.
Приведены результаты анализа запасов месторождений цеолитсодержащего сырья республики Татарстан и сопредельных областей. Показано, что основной объем цеолитсодержащих пород располагается на трех месторождениях - Городищенском, Ново-Айбесинском и Шарловском. Представлена комплексная оценка минерального состава и запасов цеолитсодержащего сырья. Установлено, что на базе данного сырья возможно производство аморфного кремнезема. При этом сырье нуждается в корректировании состава путем обогащения цеолитсодержащих пород.
Keywords: zeolite-containing raw material, deposit, mineralogical composition.
Results of the analysis of stocks of raw material deposits of zeolite of the Republic of Tatarstan and neighboring regions are presented. It is shown that the bulk of zeolite-containing rocks is located in three fields - Gorodishchnskoe, Novo-Aybesinskoe and Sharlovskoe. A comprehensive assessment of the mineral composition of the zeolite and stocks of raw materials is presented. It was found that on the basis of raw materials it is possible to produce amorphous silica. At the same time raw material needs of correcting composition by enriching the zeolite-containing rocks.
В настоящее время идет значительный рост потребления аморфных кремнеземов в мировой промышленности. Основные области его применения: электронная (производство солнечных панелей, полупроводникового кремния), нефтяная, медицинская промышленность (изготовление медицинских препаратов и косметических средств), производство клеев, жидкого стекла, керамики и т. д. В связи с этим актуальной задачей является поиск новых источников кремнезема и разработка технологии получения из них аморфных кремнеземсодержащих материалов с различными физико-химическими характеристиками для промышленного использования на территории Республики Татарстан и сопредельных с ней регионов.
Первые данные о промышленной цеолитоносности (> 15%) меловых пород на Городищенской площади получены в 1990 году, во время выполнения региональных работ на агрохимическое сырье партией геологии фосфатного сырья ЦНИИгеолнеруд. С этими работами связаны открытия в Татарстане целого ряда объектов цеолитсодержащих пород: Татарско-Шатрашанское, Городищенское, Старо-Чекурское и Татарско-Безднинское [1]. В ходе дальнейших работ было доразведано и открыто свыше 20 проявлений цеолитсодержащих пород на территориях Ульяновской области (Шарловское месторождение) и Чувашской республик (Ново-Айбесинское месторождение).
В продуктивную толщу Городищенского месторождения включены кремнеземистые цеолитсодержащие мергели, опоки и глины турон-сантонского возраста. Морфологические особенности продуктивной толщи позволяют охарактеризовать ее следующим образом: продуктивная толща слагает тонический останец с неровной подошвой и глубокими промывами в кровле. Она характеризуется резкими колебаниями мощностей от первых метров до 30-36 м. Повышенные мощности установлены в центральной части месторождения, к флангам мощность продуктивной
толщи сокращается. Общая тенденция линейного изменения мощностей, нарушается в западной и северной частях месторождения. Здесь наблюдается незакономерное их сокращение, и даже пережимы. Продуктивная толща представлена пачкой чередования цеолитсодержащих мергелей, в той или иной степени кремнеземистых и алевритистых, цеолитсодержащих опок глинистых и карбонатных и цеолитовых глин с различным содержанием кремнеземистой и известковистой составляющими [1].
Минералого-петраграфический анализ показал, что содержание цеолитов в разрезах толщи от 1015% до 35-45% при ее мощности в 15-35 м. Доля полевошпат-кварцевой составляющей невелика и, обычно не превышает 5 %. Однако, в нижней части разреза пачки устанавливается увеличение примеси до 7 %. Опал-кристобалит-тридимит (ОКТ) распределен крайне неравномерно. Количество его варьирует от 10 до 35 %. Минеральный состав данного месторождения приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Минеральный состав цеолит-кремнеземистых мергелей Городищенского месторождения
Минеральный состав. Содержание, %
Монтмориллонит Гидрослюда Полевой шпат Кварц Кальцит Цеолит ОКТ
19 <1 5 4 32 25 15
Общая площадь ресурсов цеолитсодержащего сырья данного месторождения оценена в 2195 млн. т. Дополнительным источником цеолитов могут стать альбские, подстилающие продуктивную толщу, глины, где установлено высокое содержание цеолитов (42-49 %).
Шарловское месторождение, находящееся в Вожкаймском районе Ульяновской области, представляет собой мощный пласт диатомитов, вскрытый и в значительной степени уничтоженный
процессами эрозии. Всего в нескольких сотнях метров от месторождения на север диатомиты полностью выклиниваются.
Диатомиты на данном месторождении описаны в двух разностях: светлые и темные. Светлые диатомиты - это желтоватая, желто-серая, светлосерая порода, иногда с кремоватым оттенком, легкая, пористая, слегка глинистая, по трещинам -ожелезненная; в сухом состоянии - почти белая; во влажном - со слабым зеленоватым оттенком. По микроскопическому описанию порода состоит из изотропной массы кремнезема (как правило, опала) и мельчайших обломков и цельных створок диатомов, сложенных так же опалом. Панцири диатомов имеют сетевидную или округлую форму. Кроме того, в этой массе встречается терригенный материал - равной величины кварцевые зерна, одиночные обломки полевых шпатов, глауконита, хлорита, слюды. Темные диатомиты - порода, совершенно по своему макро- и микроописанию аналогичная породе только что охарактеризованной и отличается от нее лишь присутствием в рассеянном состоянии темного органического вещества, определяющего темный цвет породы. Темные диатомиты залегают во всех случаях в основании диатомовой толщи.
При определении химического состава диатомитов было выяснено, что разновидности диатомитов отличаются друг от друга и по химическому составу. Темные диатомиты имеют несколько повышенные потери при прокаливания (5,0-6,3 %) и несколько пониженное содержание кремнекислоты (77,0-79,0 %) против содержания указанных компонентов в светлых диатомитах соответственно 3,0-5,0 % и 80,0-82,0 %.
Порода состоит из изотропной массы кремнезема-опала и мельчайших обломков и створок диатомей. Наблюдается наличие глинистого вещества, но не более 10%. Кварц наблюдается в виде зерен неправильной формы, размером от 0,2 до 0,005 мм и меньше. Отмечаются полевые шпаты, глаукониты, хлорит, одиночные пластинки слюды. Карбонат в ничтожно малом количестве, практически отсутствует.
Диатомовая толща, постепенно обогащаясь терригенным материалом, переходит в кровли своей (уже за пределами месторождения) в пески кварцевые, буроватые, мелкозернистые. Полный объем подсчитанных запасов диатомитов Шарловского месторождения составил 1329694 м3, вскрышных пород - 176328 м3 [2].
Полезная толща Ново-Айбесиновского месторождения Алатырьского района Чувашской Республики сложена сантонскими трепеловыми породами с высоким содержанием карбонатов. Согласно литологической типизации на основе проведенных фазово-химических исследований породы отнесены к цеолит-кремнеземистым мергелям [3]. Породы Ново-Айбесинского месторождения весьма выдержаны по химическому
составу и практически однородны. По содержанию А12Оз все исследованные пробы относятся к группе кислых (А12Оз<14%), по содержанию красящих оксидов (Рв203) - к группе с низким и средним содержанием красящих оксидов.
Минеральный состав определен при исследовании технологических свойств сырья данного месторождения и приведен в таблице 2.
Таблица 2 - Минеральный состав цеолит-кремнеземистых мергелей Ново-Айбесинского месторождения
Минеральный состав. Содержание, %
Монтмориллонит Гидрослюда Полевой шпат Кварц Кальцит Цеолит ОКТ
14 9 <1 6 43 15 13
Средняя мощность вскрытой полезной толщи составляет 17,24 м, По строению полезная толща представляет собой пластообразную залежь средних размеров, с довольно простым строением, выдержанную по мощности и качеству полезного ископаемого. Полный объем подсчитанных запасов цеолит-кремнеземистых мергелей Ново-Айбесинского месторождения 5 454,7 тыс. м3 [3].
Таким образом, предложенные месторождения могут стать хорошей сырьевой базой для получения аморфного кремнезема. Наиболее важными минералами, с точки зрения дальнейшей разработки, являются цеолит, и ОКТ, в тоже время кальциты, гидрослюды и глинистые составляющие следует считать нежелательными элементами, так называемым, «балластом». Природные цеолит-кремнеземистые породы в силу своих физико-химических свойств: адсорбционных,
ионообменных, и молекулярно-ситовых, - являются сырьем многоцелевого назначения, что выгодно их выделяет из всех полезных ископаемых. Возможные направления использования этих пород исчисляются сотнями и охватывают практически все сферы хозяйственной деятельности человека: сельское хозяйство, промышленность, стройиндустрию, водоснабжение, энергетику, газо-нефтедобывающую индустрию, экологию и другие.
Литература
1. А.Н. Тюрин Поисково-оценочные работы на цеолитсодержащие породы в районе Городищенского проявления в Дрожжановском районе РТ. КГРЭ ТГРУ ОАО «Татнефть». ФГИ РТ, № 2104, Казань, 2001. С. 126.
2. В.А. Пустолинов Отчет по доразведке Шарловского месторождения в Вожкаймском районе Ульяновской области выполненной в 1971-73 гг. РГФ, С. 144.
3. В. С. Муравьев Отчет о результатах поисковых работ на трепел, проведенных на Ново-Айбесинской площади в Алатырском районе Чувашской АССР в 1982-1986 гг. Фонды "Чувашгеолнеруд", С. 122.
© К. А. Мишагин - асп. каф. ТНВиМ КНИТУ; А. И. Хацринов - д.т.н., проф., зав. каф. ТНВиМ КНИТУ, khatsrin@mail.ru.
© K. A. Mishagin, Student department of TIMS, KNRTU; A. I. Khatsrinov, Full Professor, Ph.D. in Science, Head of the Department TIMS, KNRTU, khatsrin@mail.ru.
