5. Доломиты

Доломиты как минеральное сырье имеют довольно широкое примене­ние в черной металлургии, при производстве огнеупоров, строительных материалов, стекла, керамики, а также в строительстве и сельском хозяйстве.

Высокая огнеупорность доломита определяет возможность использования его в сыром и обожженном виде в качестве заправочного материала в металлургии, для устройства пода и откосов в мартеновских печах и на­бивки днищ в томасовских конвертерах. Доломит применяют также для производства высокоогнеупорного кирпича.

Доломит представляет собой карбонатную горную породу осадочного происхождения, почти нацело состоящую из минерала доломита - двойной углекислой соли кальция и магния, отвечающей формуле СаСО₃ • МgСО₃, или СаМg (CO₃)₂- Теоретический химический состав доломита: 30,4 % СаО, 21,7 % МgO, 47,9 % СО₂, или 54,3 % СаСО₃ и 45,7 % МgСО₃, массовое соотношение СаО : МgО = 1,39. Сингония тригональная, спайность, совершенная по ромбоэдру, твердость 3-4, истинная плотность 1,8-2,9 г/см³, показатели преломления: N_m = 1,681-1,695 и N_p = 1,500-1,513.

Доломиты весьма распространены в природе; главные массы их связа­ны с осадочными карбонатными породами почти всех геологических пери­одов, но более всего докембрийского и палеозойского. Доломиты слагают целые массивы или переслаиваются с известняками и магнезитами; в таких случаях наблюдаются постепенные переходы от чистых доломитов через доломитизированные известняки к чистым известнякам или от в разной степени доломитизированных магнезитов к чистым магнезитам.

Примесями доломитов являются: кварц, глинистое вещество, каль­цит, магнезит, гипс, целестин, оксиды железа, рудные минералы, анке­рит, родохрозит, органические вещества и др. В зависимости от некоторых примесей доломиты имеют различную окраску. Серый цвет вызывается при­сутствием органического вещества, желтый и бурый — оксидами железа. По макроструктуре доломиты различаются на скрытокристаллические и кри­сталлические; первые характеризуются плотным, тонкозернистым сложени­ем, вторые — заметно зернистым, нередко обладают перламутровым блеском. Встречаются крупнокристаллические разновидности, для которых характер­ны такие структурные особенности, как двойники скольжения. Пригодность доломитов для промышленных целей определяется их химическим и мине­ральным составами, структурными особенностями, распределением приме­сей и т.д.

По структуре, согласно классификации Г. В. Куколева, металлургические доломиты делятся на три группы:

1) мелкокристаллические (М) с зернами менее 0,1 мм;

2) среднекристаллические (С) с размерами зерен от 0,1 до 0,25 мм;

3) крупнокристаллические (К) — зерна более 0,25 мм.

По содержанию свободной СаО и МgО (в пересчете на вес прокален­ного вещества) доломиты также делятся на три группы (табл. 1).

Таб. 1 Деление доломитов на группы в зависимости от содержания СаО и МдО

Группа	Содержание оксидов, %
	CaO	MgO
I	50-60	>36
II	40-50	32,5-36,0
III	25-40	29,0-32,5

При обжиге в интервале температур 700-900 °С доломит диссоциирует на углекислоту и смесь оксидов кальция и магния, которая известна под наименованием каустического доломита и применяется в качестве вяжущего вещества.

В металлургии используют сырой и высокообожженный доломит (1500- 1700 °С), доведенный до спекания («намертво» обожженный), более ус­тойчивый к гидратации и обладающий необходимой механической прочностью и плотностью. При обжиге доломита оксид магния превращается в периклаз, а оксид кальция в кристаллическую СаО. Температура спекания доломита зависит от содержания в нем примесей: SiО₂, А1₂О₃, Fe₂O₃, Мn₃O₄; количество этих примесей лимитируется техническими условиями. Наибо­лее трудно спекаются чистые доломиты (1750 °С и выше).

Примеси SiO₂, А1₂О₃, Fe₂O₃ и др. образуют при обжиге доломита в результате реакций со свободной СаО силикаты, алюминаты и ферриты кальция, которые хотя и понижают огнеупорность обожженного доломи­та, но в то же время играют положительную роль как стабилизаторы, пре­дотвращающие его гидратацию, разрыхление и потерю им механической прочности. Если же количество плавней (SiО₂ + А1₂О₃ + Fe₂O₃ + Мn₂О₄) столь велико, что извести недостаточно для связывания всего кремнезема в трехкальциевый силикат (3СаO•SiO₂), то в материале образуются замет­ные скопления двухкальциевого силиката (2СаO•SiO₂) и после обжига доломит может рассыпаться в результате превращения в β-2СаО•SiO₂ в ɣ- модификацию. Это превращение сопровождается увеличением объема при­мерно на 10 %, что и вызывает рассыпание силиката в порошок. Примеси полуторных оксидов образуют с СаО легкоплавкие соединения - алюмоферриты, которые резко ухудшают качество обожженного доломита как огнеупорного материала.

На территории СНГ месторождения доломитов известны во многих областях и республиках. По состоянию на 1991 г. по СССР учтены 44 месторождения доломита, пригодного в качестве сырья для производства огнеупоров, с суммарными запасами по категориям А+В+С 3,116 млрд. т. Металлургия и огнеупорная промышленность предъявляют довольно высокие требования к качеству доломитов.

Наибольшее значение по запасам металлургических доломитов имеют Донецкий бассейн, северо-западные и центральные районы России, Урал и Западная Сибирь. По данным Всесоюзного геологического фонда, по состоянию на 1 января 1990 г. на районы РСФСР приходилось 77 % всех запасов металлургических доломитов, на районы Украины — 14 %. Добыто доломитов в 1990 г. по СССР более 28 млн. т.

Наиболее мощные залежи металлургических доломитов встречаются среди карбонатных пород докембрия. Крупнейшие залежи чистых доломитов имеются среди карбонатных толщ Саткинского района на Урале (Карагайское), в Западной Сибири (Большегорское), на Украине, в Криворож­ском бассейне (Криворожское), в Архангельской области (Емецкое) и др. Менее мощные и по составу мергелистые и известковистые доломиты встре­чаются в силурийских отложениях на Урале и других районах.

Наибольшее число разведанных месторождений металлургических доломитов связано с породами каменноугольного возраста. Здесь доломиты залегают в комплексе с известняками, образуя среди них пласты или лин­зы, часто весьма значительной мощности. Таковы, например, месторожде­ния Донецкого бассейна (Новотроицкое, Еленовское, Стыльское и др.), Урала (Лисьегорское, Кваркенское, Мечетинское), Подмосковного бас­сейна (Щелковское, Буньковское) и других областей.

Несмотря на значительное число выявленных и разведанных залежей металлургических доломитов, промышленностью СССР освоено лишь 14 месторождений, балансовые запасы по которым составляют 28 % разве­данных. Практическое значение на территории СССР приобрели доломи­товые месторождения в Донецком, Подмосковном и Кузнецком бассей­нах, в Приуралье и на Урале, на Кавказе и Керченском полуострове, в Ленинградской и Архангельской областях, в Казахстане, Узбекистане и в некоторых районах Сибири и Дальнего Востока, там, где размещены ме­таллургические предприятия страны.