Лекція 3. Металеві мінеральні ресурси.

План.

1. Загальне поняття металевої мінеральної сировини.

2. Характеристика залізовмісних руд.

3. Характеристика сировини для кольорової металургії.

До металевих мінеральних ресурсів відноситься сировина, що характеризується високою електропровідністю, теплотворністю, ковкістю, своєрідним "металевим" блиском і іншими властивостями, обумовлені наявністю в їхніх кристалічних ґратах великої кількості незв'язаних з атомними ядрами електронів. До складу групи металевих ресурсів входять чорні метали (залізо, марганець), кольорові метали (алюміній, магній, миш'як, мідь, нікель, свинець, сурма, титан, цинк), рідкі метали (берилій, ванадій, вісмут, вольфрам, гафній, кадмій, кобальт, літій, молібден, ніобій, олово, ртуть, рубідій, стронцій, тантал, цезій, цирконій). Шляхетні метали (золото, срібло, платина, іридій, осмій, Палладій, родій, рутеній); розсіяні метали (галій, германій, індій, реній, селеній, севидій, талій, телур). Рідкоземельні метали (гадолиній, гольмій, диспрозій, эрбий, европий, итербій, итрій, лантан, лютецій, неодим, празеодим, самарій, тербій, тулій, церій); радіоактивні метали (торій, уран).

Залізо.

Залізо в невеликих кількостях зустрічається у всіх породах, що входять до складу земної кори. Мінералів, до складу яких входить залізо, нараховуються сотні, але тільки лише деякі з них утворять промислові залізні руди. До таких мінералів відносять магнетит, гематит, гідроокис заліза, сидерит.

Магнетит – магнітний залізняк (Fе₃O₄) – метаморфічна гірська порода. Зустрічається в кварцитах, кристалічних сланцях.

Гематит – червоний залізняк (Fe₂O₃) – метаморфічна гірська порода. У природі зустрічається в залозистих кварцитах у виді бурувато-червоної приховано кристалічної маси. Містить домішки титана (до 11%), алюмінію (до 14%), марганцю.

Лимонит – бурий залізняк – природний мінеральний агрегат – суміш гидроксидов Fe³⁺. У природі зустрічається у виді бурою, землистої або натічної маси.

Якість залізної руди визначається змістом у ній заліза і шкідливих домішок. Руди можуть бути використані в промисловості, якщо зміст заліза в них буде не менш 25 – 30%. Для руд або концентратів, використовувані в чорній металургії, кондиція заліза встановлюється в залежності від типу руди. Для магнетитових і гематитових руд зміст заліза повинен бути не менш 46-50%, для бурих залізняків – 37-45%, для сидеритовых – 30-35%. Шкідливі домішки в залізних рудах представлені фосфором, сіркою, миш'яком. Крім шкідливих домішок, залізні руди можуть містити: марганець, хром, нікель, кобальт, ванадій.

На території України зосереджене до 5% світових запасів залізних руд. Самі великі їхні басейни і родовища пристосовані до південної частини Українського кристалічного щита.

Загальні запаси залізних руд оцінюються в 27,4 млрд.т (категорія A+B+C₁) і представлені багатими (1,9 млрд. т) і бідними залозистими кварцитами (24,1млрд.т), бурими залізняками (1,4млрд.т). Великій Кривий Ріг – залізорудна провінція складається з Криворізького залізорудного басейну, Кременчуцького залізорудного басейну і Білоозерського залізорудного району.

Криворізький басейн представлений 60 родовищами залізної руди. Його запаси складають 18,7 млрд.т. На території басейну виявлено 300 рудних жил, різноманітних за формою і розмірами. Басейн розташований у Дніпропетровській обл. Він тягнеться вузькою смугою з півночі на південь довжиною близько 100 км (шириною 2-7 км) у здовж річок Інгулець, Саксагані і Жовтої. Займає 300 км². Геологічна будова басейну складна. Залізні руди (гематит, гематито-мартити, залізо-кварцито-магнетити) зв'язані з архейськими гнейсами, кристалічними сланцями, залозистими кварцитами. Геологічні запаси багатих руд (по категоріях A+B+С₁) складають 2,1 млрд.т, магнетитових кварцитів - 6,8 млрд.т. Розвідані запаси залозистих кварцитів складають 9 млрд.т. По складу залізних руд у деяких місцях виходять на поверхню, у деяких залягають на глибині близько 2,5 км. Гематито-мартитові руди містять 46% заліза, 14% оксиду кремнію, залягають на глибинах до 600 м, а бідні железо-кварцито-магнетити містять не більш 25% заліза і залягають на різних глибинах. Магнетитові і мартитові руди не містять шкідливих домішок. На початку 90-х років функціонувало 17 шахт, 10 кар'єрів.

Кременчуцький басейн по запасах залізних руд займає друге місце. Басейн простягнувся в меридіональному напрямку на 45 км уздовж нижнього плину р. Псел (Полтавська обл.). Займає площу в 5 тис. км². Є продовженням Криворізького басейну на півночі. Зв'язаний з геологічними структурами Кривбасса. Промислові геологічні запаси залізних руд складають 4,5 млрд. т. Залізні руди представлені магнетитами, зміст заліза в яких складає 20 – 38 %, окисленими Мартиновими і гідро гематитовими рудами. Зміст заліза в них коливається від 53 до 65%. Руди містять невелику кількість шкідливих домішок – сірку і фосфор. У межах басейну знаходиться 5 окремих родовищ, загальною площею 150 км². До великих родовищ багатої і легкозбагатимої руди відносяться: Галещинское, Горишне-Плавлинское, Ерастиевское.

Група родовищ залізорудного району розташована на 75 км південніше Запорожжя уздовж лівого берега Дніпра.

Займає площу в 1300 км². Загальні запаси залізних руд оцінюються в 2,5 млрд. т, у тому числі промислових - 0,7 млрд. т. Залізо містять залозисті кварцити і сланці, що залягають шарами потужністю 60-200 м. Зміст заліза в залозистих кварцитах складає 25-40%. Руда містить небагато кремнезему - 0,4%. Залягають залізорудні жили на глибині до 350 м під пісчано-глинистими шарами, у яких є присутнім сім небезпечних водоносних обріїв. У деяких родовищах зустрічаються і мартитові руди, що містять до 60% заліза. Великими родовищами басейну є: Північно-Бєлозерське, Південно-Бєлозерське, Переверзіївське.

Керченський залізорудний басейн складається з групи родовищ, розташованих на півночі і сході Керченського півострова.

Родовища займають площу в 250 км²

Розвідані геологічні запаси складають 1,6 млрд. т.

Залізна руда басейну представлена двома видами бурих залізняків – тютюновими і коричневими, котрі відрізняються фізико-хімічними властивостями.

Шари, що містять залізо залягають на глибині 5-15 мумульдових зниженнях серед піщано – глинистих осадових порід. Таких западин - вісім. Зустрічаються залізовмісні шари і на 93 м глибині. Значна частина шарів має 20 м потужність.

Коричневі руди містять заліза менше ніж тютюнові. Після збагачення коричневі руди в концентраті містять 30-40% заліза, в агломераті – 46 %. Якість збільшується за рахунок коштовних летучих компонентів марганцю (0,8-4,3%) і ванадію (0,02-0,08%). Крім цих домішок в рудах присутні фосфор (1%), миш'як (0,13%), сірка (0,3%), що знижують їхню якість. Але сприятливі умови залягання дозволяють розробляти залізорудні шари відкритим способом.

Тютюнові руди не мають промислового значення.

Залізні руди осадового походження типу керченських розміщені так само і південному узбережжі Азовського моря, у Присивашье, родовища утворюють Азовсько-Чорноморську залізорудну провінцію. Крім суші вона охоплює шельф Азовського і Чорного морів. На трьох ділянках - Демьяновском, Первомайськом, Північному зосереджено близько 200 млн. т промислових відкладень. Значні відкладення (за прогнозами – 20 млрд. т) залозистих кварцитів – таконитов знайдені в Дніпропетровській обл., у Полтавської – 3,6 млрд.т, Одеської – 2,2 млрд.т, Запорізької – 1,8 млрд.т, Кіровоградської – 0,9 млрд.т, Вінницької – 0,8 млрд.т.

Марганцеві руди, у залежності від складу руди, поділяють на три типи:

а) окісні (містять 27% марганцю);

б) карбонатні (містять марганцю 19%);

в) окисно-карбонатні (містять марганцю 25,6%).

У природі відомо 150 мінералів, що містять марганець, однак тільки піролюзит, браунит, манганіт мають промислове значення.

Піролюзит (МпО₆) – осадова гірська порода. У природі зустрічається у виді стовпчастих кристалів, сажистої і землистої маси.

Брауніт (3Мп₂О₃MnSiО₂) - прозора, метаморфічна гірська порода, у природі утворює зернисті агрегати чорного кольору, містить домішки заліза (до 18%), магнію, кремнію.

Манганіт (Mn₂О₃Н₂О) – гірська порода осадового походження. Пофарбована в темно-сірий або чорний колір.

Багатими марганцевими рудами вважають руди, що містять не менш 40% металевого марганцю.

На території України зосереджено 20% світових запасів марганцевих руд. Сумарні запаси марганцевих руд на території України категорії (A+B+С₁) складають 2,2 млрд.т.

Марганець використовують у чорній металургії, кольоровій металургії як дисульфатор при виплавці металів, як легуючий матеріал при виготовленні спеціальних і вуглецевих видів сталі.

Придніпровський марганцевий басейн представлений трьома великими родовищами - Нікопольським, Великотокмацким і Ингулецким.

Простягнувся басейн від р. Інгулець до узбережжя Азовського моря і займає площу близько 1000 кв. км.. Усі рудні поклади басейну присвячені до одного шару, що залягає в нижній частині розрізу піщано-глинистих відкладень. Геологічні запаси складають 2,5 млрд. т. Зміст металевого марганцю в руді близько 27%.

Нікопольське родовище розташоване на правом березі Дніпра в Дніпропетровській обл. Руда осадового походження утворює пласти на глибині 15-180 м. Потужність рудного шару не скрізь однакова і залежить від нерівностей рельєфу. В западинах залягають шари потужністю до 4 м, на височинах шар може зовсім бути відсутнім. Рудоносний шар родовища залягає горизонтально і складений окремими рудними піщано-глинистими прошарками. Потужність прошарків буває до десятків сантиметрів. Балансові запаси марганцевої руди - 0,9 млрд. т. На родовищі добувають усі три типи марганцевих руд: окісні, карбонатні, окисно-карбонатні, переважають первинно-окісні-піролюзит і манганіт. 44% руди добувається шахтним способом, 56% - відкритим. Великотокмацьке родовище розташоване в лівобережній частині Запорізької обл. Марганцеві руди представлені мангано-кальцитом, що складає 90% усіх запасів. Концентрати карбонатних руд містять 28% металевого марганцю, а окісні – 40 – 42%. Руда залягає на глибинах 27-140 м. Геологічні запаси складають 1,3 млрд. т.

Інгулецьке родовище розташоване в Дніпропетровській області. Окисно-карбонатні руди містять 33% марганцю. Руда залягає на глибинах від 20 до 50 м. Потужність рудного шару 1,5-2,0 м. Промислове значення мають окислені руди, що містять 28% марганцю. Видобуток руди ведеться шахтним і відкритим способами.

Чивчинське родовище розташоване в Закарпатті. Площа родовища – 2 км². Запаси руди оцінюються в 9,1-30,7 млн. т. Основна маса запасів представлена окісними рудами, що містять 32,5% марганцю. Руда містить домішки заліза (5,8%), фосфору (0,14%). Потужність рудної кулі змінюється від 5 до 10 м, а місцями знижується до 1 м. Руда залягає у виді лінз на границі між двома комплексами метаморфічних порід.

Бурштинське родовище. Розташоване в Івано-Франківській обл. на площі в 400 км². Марганець містять окісні і карбонатні руди. Зміст марганцю невеликий - 10%.

Марганцеві руди відносяться до групи ресурсів з високої комплексоутворюваною активністю.

Хром.

Руди хрому представлені, головним чином, кисневими його з'єднаннями, в основному хромітом.

Хроміт-хромистий залізняк (FeCr₂O₄). Родовища його зв'язані винятково з темними ультра основними породами. Основними споживачами хромітів є металургія, виробництво вогнетривів і хімічна промисловість. Кожна галузь виробництва висуває свої вимоги до якості хромітових руд. У металургії використовують руди зі змістом Сr₂О₃ не менш 37-40%, у хімічній і вогнетривкій промисловості - 32-35%. Родовища хроміту розташовані в Побужжі, Поліської і Карпатський метало генетичних провінціях.

Великим родовищем хромітів є Капитановское, його прогнозовані запаси складають 2,6 млн. т. Розташоване родовище на сході Кіровоградської обл.