Lebedinsky jernmalmforekomst er en jernmalmforekomst i Belgorod-regionen , nær byen Gubkin, på territoriet af Staro-Oskolsky jernmalmregionen i Kursk magnetiske anomali [1] , som er på balancen for Lebedinsky GOK OJSC . Det blev opdaget i 1956, udviklingen af rige jernmalme er blevet udført siden 1959, siden 1973 er der udviklet en forekomst af ferruginholdige kvartsitter [1] . De efterforskede reserver af jernmalm udgør 4,3 milliarder tons med et Fe-indhold på 44,6 % [1] . En malmforekomst, der måler halvanden gange to kilometer, ligger i en dybde på halvtreds hundrede og tres meter (øvre grænse) [1] . De vigtigste malmmineraler er magnetit, hæmatit [1] . Udviklingen foregår på en åben måde. Den gennemsnitlige årlige produktion er over otteogtredive millioner tons malm [1] . De vigtigste administrative og industrielle udviklingscentre er i Gubkin og Stary Oskol .
Feltet består af tre sektioner: Central, Yuzhno-Lebedinsky og Sretensky. Det centrale område er et bredt felt af jernholdige kvartsitter , samlet i et system af isoklinale stærkt flade folder i nordvestlig retning. Yuzhno-Lebedinsky-stedet er også sammensat af jernholdige kvartsitter fra jernmalmsuiten, som forekommer i vingen af en fladtrykt antiklinal fold i nordvestlig retning. I Sretensky-området er jernholdige kvartsitter vingen af en stor synklinal struktur. Aflejringens struktur er kompliceret af forkastninger og diger af grundlæggende og felsisk sammensætning. Tilstedeværelsen af seks kappelignende horisontale forekomster af resterende rige jernmalme er blevet konstateret ved forekomsten. Den største af dem er begrænset til et bredt felt af jernholdige kvartsitter i den centrale sektion [2] .
Ved dekret fra USSR 's regering af 20. juli 1967 blev der truffet en beslutning om at bygge et mine- og forarbejdningsanlæg i byen Gubkin på grundlag af Lebedinsky-jernmalmforekomsten. I 1971 blev Lebedinsky kvartsitbruddet sat i drift . I 1972 producerede Lebedinsky GOK, som fik sit navn fra navnet på forekomsten, sit første produkt - jernmalmkoncentrat. GOK er den største producent af kommercielt varmt briketjern (HBI) i CIS . I 2005 producerede fabrikken 20,5 millioner tons koncentrat, herunder 10 millioner tons jernmalmpiller .
Den maksimale bredde af Lebedinsky GOK stenbruddet er fem kilometer, dybden er seks hundrede meter. En oval støvsky med en radius på omkring fyrre km [3] hænger næsten konstant i luften over Lebedinsky og nærliggende Stoilensky stenbrud . I forbindelse med den konstante oppumpning af grundvandet fra stenbruddene blev der dannet en fordybningstragt (tørretragt) med et areal på omkring tre hundrede kvadratkilometer [4] . Den maksimale sænkning af grundvandsniveauet i stenbrud og miner i byerne Gubkin og Stary Oskol er to hundrede-to hundrede og halvtreds meter [5] .
På området med direkte forstyrrelse af minekompleksets jorder ( LGOK , SGOK , OEMK osv.), Af de halvtreds til tres arter af urteagtige planter, der var udbredt her, tilpasser kun seks eller syv sig til de nye betingelser for eksistens. I den støvede zone med en intensitet på fem hundrede til syv hundrede kilogram per hektar om året er kun ti til tolv arter af vilde græsser levedygtige. Dette niveau af støv fører uundgåeligt til en reduktion i populationer af insekter og små planteædere. Fuglenes artssammensætning er allerede faldet med 70-80%, deres antal er også faldet, og hovdyr og rovdyr er forsvundet næsten fuldstændigt [3] .
Kvartsit er en bjergart, der hovedsageligt består af kvarts. Dannelsen af kvartsit er forbundet med komprimering og cementering af primært kvartssand, som som følge af disse processer blev omdannet til kvartssandsten, hvis metamorfe ændring fører til dannelsen af kvartsit. De såkaldte sekundære kvartsitter dannes som et resultat af påvirkningen af gasformige eller hydrotermiske udløb fra magmatiske indtrængen på magmatiske eller sedimentære bjergarter.
Kvartsitter adskiller sig fra sandsten i fravær af cement og er en tæt bjergart karakteriseret ved konchoidal brud. Afhængigt af mineraler-urenheder er kvartsit glimmer, chlorit, granat, feldspat osv. Mængden af urenheder i kvartsit er ikke mere end 20%. Farven er lys, nogle gange hvid. Urenheder giver kvartsit forskellige nuancer.
Kvartsitter er karakteriseret ved høj densitet; ultimativ trykstyrke er 1000-1400 kg/cm 2 og højere. Vægtfylde - 2,6 g/cm 3 . Brandmodstand - 1750-1760 ° C.
Den største forbruger af kvartsit er den ildfaste industri og metallurgi (dinas, flux). Kvartsit bruges i byggeriet i form af knust sten til beton, mindre ofte brugt som beklædningsmateriale og murbrokker.
Kvartsit findes i forskellige lande og kommer i forskellige farver - fra hvid, pink, grå til mørk kirsebær og sort - afhængig af koncentrationen af visse mikroelementer i kvartsit.
I forbindelse med indholdet af andre mineraler skelnes der mellem sorter af kvartsitter: glimmer, granat, jaspislignende kvartsitter, veneplettet amfibolkvartsit. Tynde kvartsårer passerer gennem revnerne i kvartsitstrukturen, som mætter kvartsitten, og den får et mesh-udseende. Dannelsen af kvartsit er forbundet med omkrystallisation af sandsten og andre kiselholdige sedimentære bjergarter.
Grænsen mellem rige malme og kvartsitter er oftest klar. I henhold til graden af oxidation og teknologiske egenskaber opdeles ferruginholdige kvartsitter i ikke-oxiderede (Fe dist / Fe mag > 0,6), semi-oxiderede (Fe dist / Fe mag = 0,6–0,3) og oxiderede (Fe dist / Fe mag ) < 0, 3). Uoxiderede kvartsitter udgør 93,7 % af forekomstens reserver.
Aflejringen af uoxiderede kvartsitter har en kompleks struktur, er kendetegnet ved hyppig sammenlægning af forskellige mineralogiske varianter af jernholdige kvartsitter og tilstedeværelsen af skifermellemlag; i nogle områder gennemskæres det af et stort antal diorit-porfyritdiger. Tykkelsen af senge og pakker af individuelle typer kvartsitter er fra 1-2 til 10-20 m, lejlighedsvis når 50 m; digernes tykkelse varierer fra 10 til 20 m. Halvoxiderede kvartsitter (0,7 % af reserverne) danner en underzone af ufuldstændig oxidation af ferruginholdige kvartsitter. Otte adskilte linseformede aflejringer af halvoxiderede kvartsitter med et areal på 16 til 550 tusinde m 2 og et samlet areal på 1,5 km² skelnes ved aflejringen, deres tykkelse når 27,2 m, i gennemsnit 4,5 m. Jorden og taget af aflejringerne er ujævne med afsatser og fordybninger. Malmindholdet i halvoxiderede kvartsitter er næsten det samme i alle områder.
Oxiderede kvartsitter repræsenterer en underzone af fuldstændig oxidation af ferruginholdige kvartsitter, som overlapper oxiderede og semioxiderede kvartsitter med en kontinuerlig dækaflejring. Deres tykkelse varierer fra 0,2 til 56 m. Oxiderede kvartsitter tegner sig for 5,6 % af reserverne. De vigtigste stendannende mineraler af jernholdige kvartsitter er kvarts, magnetit og malmglimmer; magnesium-ferruginholdige aluminosilicater er til stede i forskellige aflejringer. Afhængigt af mineralsammensætningen og det kvantitative forhold mellem mineraler opdeles ferruginholdige kvartsitter i fire typer: magnetit (47,5% af de samlede reserver), silikat-magnetit (37,2%), jern-glimmer-magnetit (14,6%), samt malmfattig kvartsit (0,7%).
Kvartsitaflejringer er finkornede, den gennemsnitlige kornstørrelse er 0,05-0,08 mm, og størrelsen af magnetittilslag er 0,1-0,5 mm. Afhængig af den mineralogiske sammensætning af moderbjergarter skelnes følgende sorter af rige malme ved forekomsten: magnetit-martite (50%), limonite-martite og limonite (25%) og jernglimmer-martite (10% af de samlede reserver) . De vigtigste malmdannende mineraler er martit, magnetit, limonit, jernglimmer og kvarts; mindre er siderit, calcit, chlorit, pyrit. Indholdet af jern i malme varierer fra 25 til 68%. Ifølge morfologien og træk ved aflejringerne af ferruginholdige kvartsitter skelnes de vestlige, centrale, nordøstlige og sydøstlige sektioner inden for aflejringerne.
Den vestlige del af forekomsten er karakteriseret ved en forholdsvis enkel struktur og ensartet malmindhold; Fe indhold i alt. svinger i blokke fra 32,25 til 36,92%; og jern forbundet med magnetit - fra 28,54 til 29,77%.
Den centrale del af forekomsten har en kompleks indre struktur sammenlignet med andre dele og er karakteriseret ved det laveste malmindhold, hvilket skyldes et stort antal diorit-porfyritdiger, tilstedeværelsen af knusezoner og en øget mængde skifer i malmzonen. Med et gennemsnitligt volumetrisk antal diger i konturen svarende til 3,3%, i den centrale del er deres antal 6,3-12,7% af det samlede volumen. Fe indhold i alt. i blokke varierer fra 32,70 til 34,06%, og jern forbundet med magnetit - fra 26,36 til 28,30%. I området for lukningen af den centrale antiklin, på grænsen til skifer, observeres udtømning af ferruginholdige kvartsitter - indholdet af Fe rast falder til 22-25%, og det, der er forbundet med magnetit - til 16,2-18,2%.
Den nordøstlige del af forekomsten er karakteriseret ved en kompleks struktur og relativt højt malmindhold. Fe indhold i alt. er 34,52-36,10% og forbundet med magnetit - 27,60-29,38%. Det højeste indhold af Fe i alt. (38,27-39,39%) og forbundet med magnetit (33,10-33,77%) er observeret i den nordøstlige del af aflejringen. Den sydøstlige del af aflejringen er karakteriseret ved en forholdsvis enkel struktur. Men inden for dets grænser er det største antal diorit-porfyritdiger udviklet.
Det samlede malmindhold i strukturen af strukturen i den sydøstlige del er konsistent. Fe indhold i alt. i blokke er fra 33,4 til 34,84%, og forbundet med magnetit - fra 27,3 til 28,55%. Her, såvel som i den centrale del af forekomsten, observeres udtømning af ferruginholdige kvartsitter.
Silikat-magnetit kvartsitter. Jern indgår i større eller mindre mængder i alle magmatiske og sedimentære bjergarter, men ved udtrykket jernmalme forstås sådanne ophobninger af jernholdige forbindelser, hvorfra metallisk jern kan fås i store mængder og økonomisk. Jernmalme findes kun i begrænsede områder og kun på kendte lokaliteter. Ifølge den kemiske sammensætning er jernmalme oxider, hydrater af oxider og kulsyresalte af jernoxid, forekommer i naturen i form af forskellige malmmineraler, hvoraf de vigtigste er: magnetisk jernmalm eller magnetit, jernglans (og dens tæt sort - rød jernmalm), brun jernmalm, som omfatter sump- og sømalme, og endelig spar jernmalm og dens sort sfærosiderit. Normalt er hver ophobning af de navngivne malmmineraler en blanding af dem, nogle gange meget tæt, med andre mineraler, der ikke indeholder jern, såsom ler, kalksten eller endda med bestanddele af krystallinske magmatiske bjergarter. Nogle gange findes nogle af disse mineraler sammen i samme forekomst, selvom i de fleste tilfælde dominerer et af dem, mens andre er genetisk beslægtede med det.
Kvartsitter fra den sjette jernholdige horisont kan spores gennem forekomsten og danner to aflejringer - østlige og vestlige. Aflejringerne er adskilt af klipper i den syvende skiferhorisont. Længden af den østlige aflejring er 2400 m, den vestlige aflejring er 1400 m.
Tykkelsen af den østlige sekvens varierer fra 200 m i den sydlige del af aflejringen til 600-800 m i den centrale del og op til 80-160 m i den nordlige del.
Tykkelsen af den vestlige spænder fra 100-250 m til 400-450 m. Det gennemsnitlige indhold af totalt jern er 34,91%, magnetit - 27,53%
Kvartsitter i den femte jernholdige horisont er kun fordelt i den østlige del af aflejringerne.
Det gennemsnitlige indhold af totalt jern i dem er 35,6%, magnetit - 31,86%.
Den indre struktur af malmlegemet i den femte og sjette jernhorisont er heterogen.
Substandard mellemlag op til ti meter tykke udgør 2,8 % af malmlegemets volumen.
I den øverste del er kvartsiterne oxideret. De vurderes ikke som en mineralressource og er klassificeret som overbelastede bjergarter.
De jernholdige kvartsitter i den femte og sjette jernholdige horisont er en teknologisk type repræsenteret af en silikat-magnetit-sort.
Indholdet af totalt jern under hensyntagen til tilstopning - 35,6%, magnetit - 25,68%.
Magnetit og hæmatit-magnetit kvartsitter. Magnetit Fe304 og hæmatit Fe203 indeholdt i ferruginholdige kvartsitter er potentielt reaktive. Derfor bør muligheden for at anvende materialer indeholdende sådanne mineraler som fyldstoffer etableres ved særlige undersøgelser. Eksperimenter har vist, at det amorfe jernhydroxid, der dannes under hærdning af betonskjolde, afskærmer jernholdige mineraler placeret på overfladen af aggregater, praktisk talt udelukker deres deltagelse i den videre syntese af neoplasmer. Dette fremgår også af fraværet af korrosionsfænomener i betonkonstruktioner på jernmalmtilslag.
Hovedkriteriet ved vurdering af kvaliteten af fint tilslag er dets indvirkning på blandingens vandbehov og betonens styrke. Med den samme granulometriske sammensætning er vandbehovet for sand fra jernmalmsaffald noget højere end for naturligt sand, hvilket forklares af den øgede overfladeruhed af dets korn. Jo større stendannende korn, det vil sige jo højere grad af stenmetamorfose, jo større er ruheden og vandbehovet for store sandkorn. Men med et fald i kornstørrelsen af kvarts-jernholdigt sand opnår aggregater en hovedsagelig monomineral sammensætning, en glat overflade, og deres vandbehov bliver næsten lig korn af naturligt sand. Med et fald i partikelstørrelsesmodulet for naturligt sand og en stigning i indholdet af ler- og silturenheder i det, er det muligt at erstatte det med kunstigt sand med en lignende granulometrisk sammensætning.
Det er tilrådeligt at bruge finkornet affald som tilslag af sandet beton, da trykstyrken, elasticitetsmodulet, vedhæftning til armering, vandbestandighed og frostbestandighed af sådan beton er højere end beton på naturligt sand. Anvendelsen af kvarts-jernholdigt sand som et fint tilslag øger den gennemsnitlige densitet af sandet beton med 100-250 kg/m 3 og den for almindelig beton med 50-100 kg/m 3 .
Jernholdige mineraler forbedrer de klæbende egenskaber af overfladen af tilslag under normal hærdning; derfor bruges kvartsjernssand mere effektivt i beton, der hærder under naturlige forhold. I beton med grove tilslag har fine tilslags klæbeegenskaber ringe indflydelse på betonens styrke. Men med en stigning i dens specifikke overflade øges betonblandingens vandbehov, og vedhæftningen af mørtlen med groft tilslag forværres. I denne henseende er udskiftning af lokalt naturligt sand med kunstigt sand i grovkornet beton kun mulig med et lavere vandbehov for sidstnævnte eller med en passende økonomisk begrundelse.
Under de samme begyndelsesbetingelser er introduktionen af blødgørende additiver mere produktiv i en finkornet betonblanding på kunstsand end på naturligt sand, da dets bearbejdelighed er væsentligt forbedret. Dette reducerer dog styrken af beton, hvilket forklares med forringelsen af jernholdige mineralers klæbeevne. Derfor er tilsætningsstoffer til superplastificeringsmidler mere effektive.
Sigtninger opnået ved at knuse kvartsitsten til knust sten bruges også som byggesand.
Affald fra minedrift og forarbejdningsanlæg kan fuldstændig erstatte konventionelle standardtilslag i tung beton og sikre, at dets designegenskaber opnås uden for stort cementforbrug. De negative egenskaber ved betonblandinger på fint tilslag fra malmbearbejdningsaffald, for eksempel reduceret plasticitet og vandholdende kapacitet, kan elimineres ved at indføre overfladeaktive tilsætningsstoffer, der regulerer de tilsvarende egenskaber.
Den spidsvinklede form og reliefoverfladen på kornene giver en højere vedhæftning af kunstigt sand end flodsand, hvilket har en positiv effekt på betonens styrke. Undersøgelser har således fastslået, at styrken af beton med uændret sammensætning på fine tilslag fra berigningsaffaldet fra Krivoy Rog-mine- og forarbejdningsanlæggene er 20 % højere end styrken af beton, der er fremstillet på Dnepr-sandet. Styrkeforøgelsen kompenserer for den mulige stigning i cementforbruget ved udskiftning af kvartssand med berigningsaffald på grund af øget vandbehov for betonblandinger. Omkostningerne til fyldstoffer fra berigningsaffald er som regel betydeligt lavere end naturlige. Under forholdene i Krivoy Rog-bassinet er fraktioneret affald fra mine- og forarbejdningsanlæg 6-10 gange billigere end importeret sand. Med deres brug reduceres prisen på 1 m 3 armerede betonprodukter med 10%.
Affald opnået under berigelse af malme kan også fuldstændig erstatte kvartssand i mørtler. De er især effektive i gipsmørtler, hvor tilstedeværelsen af tilslagspartikler større end 2,5 mm er uønsket. Den høje gennemsnitlige tæthed af nogle sammensætninger af sådanne opløsninger gør det muligt at bruge dem i røntgenbeskyttende plastre. Den gennemsnitlige tæthed af opløsninger på tilslag fra berigelsesslam er ca. 22 % højere end den gennemsnitlige densitet af opløsninger på kvartssand.