Дослідження напрямків використання пірофілітових сланців кур’янівського родовища

Наша держава володіє великими запасами різноманітних корисних копалин. Як складова ресурсного потенціалу, вони відіграють велику роль у формуванні та розвитку економіки України. В територіально-геологічному відношенні Житомирська область посідає одне з провідних місць за різноманітністю родовищ, частина з яких є унікальними. Саме до таких родовищ можна віднести Кур’янівське родовище пірофілітового сланцю, що розміщене на півночі області (Овруцький район).

Розробка родовища пірофілітів велася з метою отримання сировини для виготовлення газових, маякових та сажових пальників. У результаті весь некондиційний сланець складувався у відвали як відходи, що сягали свого часу 80 %, оскільки не знаходили свого подальшого використання. Відповідно, у відвалах накопичувалося десятки тисяч тон цінної сировини, яка б могла бути досить ефективно використана в різних галузях. Такий вузький підхід до використання пірофілітової сировини призвів до того, що з появою нових керамічних матеріалів перспективність цієї сировини значно знизилася, що й стало одним із факторів призупинення видобування пірофіліту на території України на початку 90-х років. Слід зазначити, що нераціональне використання родовищ пірофілітової сировини пов’язане більшою мірою саме з відсутністю досліджень придатності некондиційної сировини для використання в різних галузях промисловості. Тому дослідження перспективних напрямків використання пірофілітової сировини є актуальним науково-практичним завданням.

Великий асортимент продукції, яка може випускатися з пірофіліту, зумовив широку диференціацію вимог до якості сировини. Зваживши на те, що пірофіліт (рис. 1, а) – це унікальний за своїми фізико-хімічними властивостями мінерал (табл. 1), який має високу температуру плавлення (1740 °С), хімічну стійкість, низьке термічне розширення, тепло- та електропровідність, високі діелектричні властивості та може утримувати на своїй поверхні активні хімічні речовини, вимоги спрямовані на збереження тієї або іншої унікальної властивості сировини залежно від напрямку використання. Аналіз досліджень, які виконували вчені, що займалися вивченням пірофілітової сировини, дозволив виявити, що основним критерієм якості сировини є співвідношення між породотвірними мінералами.

а)

б)

Рис. 1. Пірофіліт (а) та виготовлені з нього електроізоляційні трубки (б)

Д

© О.М. Толкач, Р.В. Соболевський, 2011

ослідженням властивостей пірофілітової сировини присвячені роботи В.В. Зайкова, Г.Г. Кора­бльова, В.Н. Удачіна, П.П. Лебедєва, Є.К. Лазаренка, Л.С. Комоцької, К.А. Жуковського, Г.Л. Єфремова, В.П. Бєляєва, У.Ш. Шаяхметова, А.Г. Мустафіна та багатьох інших вчених. У більшості праць розглянута можливість використання пірофіліту як вогнетривів, для виготовлення електротехнічного фарфору, як теплоізоляційного матеріалу й наповнювачів для виробництва фарб, пластмас, гуми, інсектицидів та інших виробів. Основними напрямками використання пірофілітової сировини в більшості джерел вважається виготовлення керамічних і вогнетривких виробів. Напрямки використання пірофіліту наведені на рисунку 2. Із зарубіжних публікацій найбільший інтерес викликає дослідження пірофілітової сировини (“росекі”) Японії, США, Австралії, Китаю, де вже впродовж декількох десятиліть сланець використовують при виробництві виробів зі скла та кераміки (включаючи й вогнетриви), наповнювачів при виготовленні паперу, фарб, картону, пластмас, гуми, інсектицидів та іншої подібної продукції. Пріоритетними напрямками використання пірофілітів у США є: виробництво кераміки – 34 %, паперу – 23 %, фарби та лаків – 19 %, гуми – 10 %, пластмаси – 8 %; решта – для інсектицидів та вогнетривів.

Таблиця 1

Основні фізико-хімічні властивості пірофіліту

Фізико-хімічні властивості пірофіліту
Формула Хімічний склад Спайність Злам Колір Блиск Температурний коеф. лінійного розширення, 10-6 град.-1 Твердість Змочуваність у воді Густина, г/см3 Електропровідність Теплопроводність Теплоємність, кал./г Вогнетривкість, оС Кислотостійкість	Al2O3 ∙ 4SiO2 ∙ H2O Al2O3 – 28,3 %, SiO2 – 66,7 %, H2O – 5,0 % Досконала по (001) Нерівний Білий з рожевим відтінком Скляний з перламутровим відтінком 6,0 1 за шкалою Мооса Гідрофобний 2,66–2,90 Низька Низька 0,20 1650–1700 В H2SO4 розчинюється при сильному нагріванні, з HCl і НNO3 не реагує

Пірофілітовий сланець як сировинна основа виробництва вогнетривких та керамічних виробів має деякі особливості хімічного складу його складових. Перш за все, до них належить вміст фарбувальних та легкоплавких оксидів, а також сірки. Шкідливими домішками в пірофілітовій сировині є оксиди заліза, титану, магнію, кальцію. Для вогнетривкої та керамічної промисловостей сума фарбувальних оксидів (Fe₂O₃ + FeO + TiO₂) не повинна перевищувати 2,5 %. Як фарфоровий камінь можна використовувати пірофілітові породи з вмістом цих компонентів не більше 0,7 %. Також вміст лугів не має перевищувати 1 %. Важливими технологічними властивостями мінеральної сировини для виробництва керамічних, вогнетривких та інших виробів є здатність сировини до розламування, текучість отриманого порошку, його здатність до пресування, формування та випікання (в процесі температурної обробки).

Рис. 2. Основні напрямки використання пірофілітової сировин

Рис. 2. Основні напрямки використання пірофілітової сировини

Аналіз фізико-хімічних властивостей пірофілітових сланців Кур’янівського родовища показав можливість використання останніх у багатьох галузях промисловості, основними з яких є керамічна та вогнетривка. Головним завданням в цьому напрямку є визначення оптимальних напрямків використання, створення широкої класифікації за сортністю сировини за якісними показниками з метою її раціонального вилучення з надр на основі геометризації покладу.

УДК 622.35

Н.П. Філіпова, студ., IV курс, ГЕФ

В.В. Котенко, к.т.н., доц.

Житомирський державний технологічний університет