Lebedinsky järnmalmsfyndighet är en järnmalmsfyndighet i Belgorod-regionen , nära staden Gubkin, på territoriet för Staro-Oskolsky järnmalmsregionen i Kursk magnetiska anomali [1] , som finns på balansräkningen för Lebedinsky GOK OJSC . Det upptäcktes 1956, utvecklingen av rika järnmalmer har genomförts sedan 1959, sedan 1973 har en fyndighet av järnhaltiga kvartsiter utvecklats [1] . Prospekterade reserver av järnmalm uppgår till 4,3 miljarder ton med en Fe-halt på 44,6 % [1] . En malmfyndighet som mäter en och en halv gånger två kilometer ligger på ett djup av femtioetthundrasextio meter (övre gräns) [1] . De huvudsakliga malmmineralerna är magnetit, hematit [1] . Utvecklingen sker på ett öppet sätt. Den genomsnittliga årliga produktionen är över trettioåtta miljoner ton malm [1] . De viktigaste administrativa och industriella utvecklingscentra finns i Gubkin och Stary Oskol .
Fältet består av tre sektioner: Central, Yuzhno-Lebedinsky och Sretensky. Det centrala området är ett brett fält av järnhaltiga kvartsiter , samlade i ett system av isoklinala kraftigt tillplattade veck i nordvästlig riktning. Yuzhno-Lebedinsky-platsen är också sammansatt av järnhaltiga kvartsiter från järnmalmsviten, som förekommer i vingen av ett tillplattat antiklinalt veck i nordvästlig riktning. I Sretensky-området är järnhaltiga kvartsiter vingen till en stor synklinal struktur. Avlagringens struktur kompliceras av förkastningar och vallar av grundläggande och felsisk sammansättning. Förekomsten av sex mantelliknande horisontella avlagringar av restrika järnmalmer har fastställts vid fyndigheten. Den största av dem är begränsad till ett brett fält av järnhaltiga kvartsiter i Centralsektionen [2] .
Genom dekret från Sovjetunionens regering av den 20 juli 1967 fattades ett beslut om att bygga en gruv- och bearbetningsanläggning i staden Gubkin på grundval av Lebedinskys järnmalmsfyndighet. 1971 togs Lebedinsky kvartsitbrottet i drift . 1972 producerade Lebedinsky GOK, som fick sitt namn från fyndighetens namn, sin första produkt - järnmalmskoncentrat. GOK är den största tillverkaren av kommersiellt varmt brikettjärn (HBI) i OSS . Under 2005 producerade anläggningen 20,5 miljoner ton koncentrat, inklusive 10 miljoner ton järnmalmspellets .
Den maximala bredden på Lebedinsky GOK-brottet är fem kilometer, djupet är sexhundra meter. Ett ovalt dammmoln med en radie på cirka fyrtio km [3] hänger nästan konstant i luften ovanför Lebedinsky- och närliggande Stoilensky- brotten . I samband med den ständiga pumpningen av grundvatten från stenbrotten bildades en fördjupningstratt med en yta på cirka trehundra kvadratkilometer [4] . Den maximala sänkningen av grundvattennivåer i stenbrott och gruvor i städerna Gubkin och Stary Oskol är tvåhundratvåhundrafemtio meter [5] .
På området för direkt störning av gruvkomplexets mark ( LGOK , SGOK , OEMK , etc.), av de femtio till sextio arterna av örtartade växter som var utbredda här, anpassar sig bara sex eller sju till de nya förhållandena för existens. I den dammiga zonen med en intensitet på femhundra till sjuhundra kilogram per hektar och år återstår bara tio till tolv arter av vilda gräs livskraftiga. Denna nivå av damm leder oundvikligen till en minskning av populationerna av insekter och små växtätare. Artsammansättningen av fåglar har redan minskat med 70-80%, deras antal har också minskat, och klövvilt och rovdjur har försvunnit nästan helt [3] .
Kvartsit är en bergart som huvudsakligen består av kvarts. Bildandet av kvartsit är förknippat med komprimering och cementering av primär kvartssand, som genom dessa processer omvandlades till kvartssandstenar, vars metamorfa förändring leder till bildandet av kvartsit. De så kallade sekundära kvartsiterna bildas som ett resultat av verkan av gasformiga eller hydrotermiska utflöden från magmatiska intrång på magmatiska eller sedimentära bergarter.
Kvartsiter skiljer sig från sandstenar i frånvaro av cement och är en tät bergart som kännetecknas av konkoidal spricka. Beroende på mineral-föroreningar är kvartsiter glimmer, klorit, granat, fältspat, etc. Mängden föroreningar i kvartsit är inte mer än 20%. Färgen är ljus, ibland vit. Orenheter ger kvartsit olika nyanser.
Kvartsiter kännetecknas av hög densitet; slutlig tryckhållfasthet är 1000-1400 kg/cm 2 och däröver. Specifik vikt - 2,6 g/cm 3 . Brandmotstånd - 1750-1760 ° C.
Den största konsumenten av kvartsit är eldfast industri och metallurgi (dinas, flussmedel). Kvartsit används i konstruktion i form av krossad sten för betong, används mindre ofta som ytmaterial och spillror.
Kvartsit finns i olika länder och finns i olika färger - från vitt, rosa, grått till mörkt körsbär och svart - beroende på koncentrationen av vissa mikroelement i kvartsit.
I samband med innehållet av andra mineraler urskiljs sorter av kvartsiter: glimmer, granat, jaspisliknande kvartsiter, venfläckig amfibolkvartsit. Tunna kvartsvener passerar genom sprickorna i strukturen av kvartsit, som mättar kvartsiten, och den får ett mesh-utseende. Bildandet av kvartsit är förknippat med omkristallisering av sandstenar och andra kiselhaltiga sedimentära bergarter.
Gränsen mellan rika malmer och kvartsiter är oftast tydlig. Beroende på graden av oxidation och tekniska egenskaper delas järnhaltiga kvartsiter in i icke-oxiderade (Fe dist / Fe mag > 0,6), halvoxiderade (Fe dist / Fe mag = 0,6–0,3) och oxiderade (Fe dist / Fe mag ) < 0, 3). Ooxiderade kvartsiter utgör 93,7 % av fyndighetens reserver.
Avsättningen av ooxiderade kvartsiter har en komplex struktur, kännetecknas av frekvent interbedding av olika mineralogiska varianter av järnhaltiga kvartsiter och närvaron av skiffermellanskikt; i vissa områden skärs den av ett stort antal diorit-porfyritvallar. Tjockleken på bäddar och förpackningar av individuella typer av kvartsiter är från 1–2 till 10–20 m, ibland upp till 50 m; tjockleken på vallarna varierar från 10 till 20 m. Halvoxiderade kvartsiter (0,7 % av reserverna) bildar en subzon av ofullständig oxidation av järnhaltiga kvartsiter. Åtta frånkopplade linsformiga avlagringar av halvoxiderade kvartsiter med en yta på 16 till 550 tusen m 2 och en total yta på 1,5 km² särskiljs vid avsättningen, deras tjocklek når 27,2 m, i genomsnitt 4,5 m. Jorden och taket av avlagringarna är ojämna, med avsatser och urholkar. Malmhalten i halvoxiderade kvartsiter är nästan densamma i alla områden.
Oxiderade kvartsiter representerar en subzon av fullständig oxidation av järnhaltiga kvartsiter, som överlappar oxiderade och halvoxiderade kvartsiter med en kontinuerlig täckavlagring. Deras tjocklek varierar från 0,2 till 56 m. Oxiderade kvartsiter står för 5,6 % av reserverna. De viktigaste stenbildande mineralerna i järnhaltiga kvartsiter är kvarts, magnetit och malmglimmer; magnesium-järnhaltiga aluminosilikater finns i olika avlagringar. Beroende på mineralsammansättningen och det kvantitativa förhållandet mellan mineraler delas järnhaltiga kvartsiter in i fyra typer: magnetit (47,5 % av totala reserver), silikat-magnetit (37,2 %), järn-glimmer-magnetit (14,6 %), samt lågmalmskvartsiter (0,7 %).
Kvartsitavlagringar är finkorniga, den genomsnittliga kornstorleken är 0,05–0,08 mm och storleken på magnetitaggregat är 0,1–0,5 mm. Beroende på den mineralogiska sammansättningen av moderbergarter särskiljs följande sorter av rika malmer vid fyndigheten: magnetit-martit (50 %), limonit-martite och limonit (25 %) och järnglimmer-martite (10 % av totala reserver) . De huvudsakliga malmbildande mineralerna är martit, magnetit, limonit, järnglimmer och kvarts; mindre är siderit, kalcit, klorit, pyrit. Innehållet av järn i malmer varierar från 25 till 68%. Enligt morfologin och egenskaperna hos avlagringarna av järnhaltiga kvartsiter särskiljs de västra, centrala, nordöstra och sydöstra sektionerna inom avlagringarna.
Den västra delen av fyndigheten kännetecknas av en relativt enkel struktur och enhetlig malmhalt; Fe-innehåll totalt. fluktuerar i block från 32,25 till 36,92%; och järn förknippat med magnetit - från 28,54 till 29,77%.
Den centrala delen av fyndigheten har en komplex inre struktur jämfört med andra delar och kännetecknas av den lägsta malmhalten, vilket beror på ett stort antal diorit-porfyritvallar, förekomsten av krosszoner och en ökad mängd skiffer i malmzonen. Med ett genomsnittligt volymetriskt antal vallar i konturen lika med 3,3 %, i den centrala delen är deras antal 6,3–12,7 % av den totala volymen. Fe-innehåll totalt. i block varierar från 32,70 till 34,06%, och järn förknippat med magnetit - från 26,36 till 28,30%. I området för stängning av den centrala antiklinen, på gränsen till skiffer, observeras utarmning av järnhaltiga kvartsiter - innehållet av Fe rast minskar till 22-25% och det som är förknippat med magnetit - till 16,2-18,2%.
Den nordöstra delen av fyndigheten kännetecknas av en komplex struktur och relativt hög malmhalt. Fe-innehåll totalt. är 34,52-36,10% och associerad med magnetit - 27,60-29,38%. Den högsta halten av Fe totalt. (38,27–39,39 %) och associerad med magnetit (33,10–33,77 %) observeras i den nordöstra delen av fyndigheten. Den sydöstra delen av fyndigheten kännetecknas av en relativt enkel struktur. Men inom dess gränser utvecklas det största antalet diorit-porfyritvallar.
Den övergripande malmhalten i strukturen i strukturen i den sydöstra delen är konsekvent. Fe-innehåll totalt. i block är från 33,4 till 34,84%, och associerad med magnetit - från 27,3 till 28,55%. Här, liksom i den centrala delen av fyndigheten, observeras utarmning av järnhaltiga kvartsiter.
Silikat-magnetit kvartsiter. Järn ingår i större eller mindre mängder i alla magmatiska och sedimentära bergarter, men med termen järnmalmer förstås sådana ansamlingar av järnhaltiga föreningar från vilka metalliskt järn kan erhållas i stora mängder och ekonomiskt. Järnmalmer finns endast i begränsade områden och endast på kända orter. Enligt den kemiska sammansättningen är järnmalmer oxider, hydrater av oxider och kolsalter av järnoxid, förekommer i naturen i form av olika malmmineral, av vilka de viktigaste är: magnetisk järnmalm eller magnetit, järnglans (och dess tät sort - röd järnmalm), brun järnmalm, som inkluderar kärr- och sjömalmer, och slutligen sparjärnmalm och dess sort sfärosiderit. Vanligtvis är varje ansamling av de namngivna malmmineralerna en blandning av dem, ibland mycket nära, med andra mineraler som inte innehåller järn, såsom lera, kalksten eller ens med beståndsdelar av kristallina magmatiska bergarter. Ibland finns några av dessa mineraler tillsammans i samma fyndighet, även om i de flesta fall en av dem dominerar, medan andra är genetiskt besläktade med den.
Kvartsiter från den sjätte järnhaltiga horisonten kan spåras genom hela fyndigheten och bildar två avlagringar - östra och västra. Avlagringarna är åtskilda av bergarter från den sjunde skifferhorisonten. Längden på den östra avsättningen är 2400 m, den västra avsättningen är 1400 m.
Tjockleken på den östra sekvensen varierar från 200 m i den södra delen av fyndigheten till 600–800 m i den centrala delen och upp till 80–160 m i den norra delen.
Tjockleken på den västra sträcker sig från 100-250 m till 400-450 m. Medelhalten av totalt järn är 34,91%, magnetit - 27,53%
Kvartsiter från den femte järnhaltiga horisonten är bara fördelade i den östra delen av avlagringarna.
Det genomsnittliga innehållet av totalt järn i dem är 35,6%, magnetit - 31,86%.
Den inre strukturen hos malmkroppen i den femte och sjätte järnhorisonten är heterogen.
Undermåliga mellanskikt upp till tio meter tjocka utgör 2,8 % av malmkroppens volym.
I den övre delen oxideras kvartsiterna. De är inte utvärderade som en mineraltillgång och klassificeras som överbelastade bergarter.
Järnhaltiga kvartsiter från den femte och sjätte järnhaltiga horisonten är en teknisk typ som representeras av en silikat-magnetitvariant.
Innehållet av totalt järn, med hänsyn till igensättning - 35,6%, magnetit - 25,68%.
Magnetit och hematit-magnetit kvartsiter. Magnetit Fe304 och hematit Fe203 som finns i järnhaltiga kvartsiter är potentiellt reaktiva. Därför bör möjligheten att använda material som innehåller sådana mineraler som fyllmedel fastställas genom särskilda studier. Experiment har visat att den amorfa järnhydroxiden som bildas under härdningen av betongsköldar skyddar järnhaltiga mineraler på ytan av aggregat, praktiskt taget utesluter deras deltagande i den vidare syntesen av neoplasmer. Detta bevisas också av frånvaron av korrosionsfenomen i betongkonstruktioner på järnmalmsaggregat.
Huvudkriteriet vid bedömning av kvaliteten på fint ballast är dess effekt på blandningens vattenbehov och betongens hållfasthet. Med samma granulometriska sammansättning är vattenbehovet för sand från järnmalmsförädlingsavfall något högre än för naturlig sand, vilket förklaras av den ökade ytjämnheten hos dess korn. Ju större stenbildande korn, det vill säga ju högre grad av bergmetamorfos, desto större är grovheten och vattenbehovet hos stora sandkorn. Men med en minskning av kornstorleken hos kvarts-järnhaltig sand får aggregat en huvudsakligen monomineral sammansättning, en slät yta, och deras vattenbehov blir nästan likt korn av naturlig sand. Med en minskning av partikelstorleksmodulen för naturlig sand och en ökning av innehållet av lera och siltföroreningar i den, är det möjligt att ersätta den med konstgjord sand med en liknande granulometrisk sammansättning.
Det är tillrådligt att använda finkornigt avfall som aggregat av sandig betong, eftersom tryckhållfastheten, elasticitetsmodulen, vidhäftningen till armering, vattenbeständighet och frostbeständighet hos sådan betong är högre än betong på naturlig sand. Användningen av kvarts-järnhaltig sand som ett fint ballast ökar medeldensiteten för sandbetong med 100-250 kg/m 3 och den för vanlig betong med 50-100 kg/m 3 .
Järnhaltiga mineraler förbättrar de vidhäftande egenskaperna hos ballastens yta under normal härdning; därför används kvartsjärnssand mer effektivt i betong som härdar under naturliga förhållanden. I betong med grov ballast har de vidhäftande egenskaperna hos fina ballast liten effekt på betongens hållfasthet. Men med en ökning av dess specifika yta ökar betongblandningens vattenbehov och murbrukets vidhäftning med grovt ballast försämras. I detta avseende är det möjligt att ersätta lokal naturlig sand med konstgjord sand i grovkornig betong endast med ett lägre vattenbehov av den senare eller med en lämplig ekonomisk motivering.
Under samma initiala förhållanden är införandet av mjukgörande tillsatser mer produktivt i en finkornig betongblandning på konstgjord sand än på naturlig sand, eftersom dess bearbetbarhet är avsevärt förbättrad. Detta minskar emellertid betongens hållfasthet, vilket förklaras av försämringen av vidhäftningsförmågan hos järnhaltiga mineraler. Därför är tillsatser av supermjukgörare mer effektiva.
Sållningar som erhålls genom att krossa kvartsitstenar till krossad sten används också som byggsand.
Avfall från gruv- och processanläggningar kan helt ersätta konventionella standardaggregat i tung betong och säkerställa att dess designegenskaper uppnås utan överdriven cementförbrukning. De negativa egenskaperna hos betongblandningar på fint ballast från malmbearbetningsavfall, till exempel minskad plasticitet och vattenhållande förmåga, kan elimineras genom att införa ytaktiva tillsatser som reglerar motsvarande egenskaper.
Den spetsvinklade formen och reliefytan på kornen ger en högre vidhäftning av konstgjord sand än flodsand, vilket har en positiv effekt på betongens hållfasthet. Studier har således fastställt att hållfastheten hos betong med oförändrad sammansättning på fina ballast från anrikningsavfallet från Krivoy Rogs gruv- och bearbetningsanläggningar är 20 % högre än hållfastheten hos betong framställd på sanden i Dnepr. Ökningen i hållfasthet kompenserar för den möjliga ökningen av cementförbrukningen vid ersättning av kvartssand med anrikningsavfall på grund av ökat vattenbehov för betongblandningar. Kostnaden för fyllmedel från anrikningsavfall är som regel betydligt lägre än naturliga. Under förhållandena i Krivoy Rog-bassängen är fraktionerat avfall från gruv- och bearbetningsanläggningar 6-10 gånger billigare än importerad sand. Med deras användning reduceras kostnaden för 1 m 3 armerade betongprodukter med 10%.
Avfall som erhålls vid anrikning av malmer kan också helt ersätta kvartssand i murbruk. De är särskilt effektiva i gipsbruk där förekomsten av ballastpartiklar större än 2,5 mm är oönskad. Den höga genomsnittliga densiteten hos vissa kompositioner av sådana lösningar gör att de kan användas i röntgenskyddsplåster. Medeldensiteten för lösningar på ballast från anrikningsslam är cirka 22 % högre än medeldensiteten för lösningar på kvartssand.