A Lebedinszkij vasérclelőhely egy vasérclelőhely Belgorod régióban , Gubkin város közelében, a Kurszki mágneses anomália Staro-Oskolsky vasérc régiójának területén [1] , amely a Lebedinsky GOK OJSC mérlegében szerepel. . 1956-ban fedezték fel, a gazdag vasércek fejlesztését 1959 óta végzik, 1973-tól pedig vastartalmú kvarcitok lelőhelyet hoznak létre [1] . A feltárt vasérckészletek 4,3 milliárd tonnát tesznek ki, 44,6%-os vastartalommal [1] . Ötven-százhatvan méteres mélységben (felső határ) egy másfél x két kilométeres érctelep található [1] . A fő ércásványok a magnetit, hematit [1] . A fejlesztés nyílt módon történik. Az átlagos éves termelés több mint harmincnyolc millió tonna érc [1] . A fő közigazgatási és ipari fejlesztési központok Gubkinban és Stary Oskolban találhatók .
A mező három részből áll: Central, Yuzhno-Lebedinsky és Sretensky. A központi terület vastartalmú kvarcitok széles mezője, amelyek északnyugati irányban izoklinálisan erősen lapított redők rendszerében gyűlnek össze. A Juzsno-Lebedinszkij lelőhely a vasérc-készlet vastartalmú kvarcitjaiból is áll, amelyek egy északnyugati irányban ellapult antiklinális redő szárnyában fordulnak elő. A Sretensky térségben a vastartalmú kvarcitok egy nagy szinklinális szerkezet szárnyai. A lelőhely szerkezetét az alap- és felzikus összetételű törések , töltések bonyolítják . A lelőhelyen hat köpenyszerű vízszintes lelőhely jelenlétét állapították meg a maradék gazdag vasércekből. A legnagyobb közülük a központi szakasz vastartalmú kvarcitjainak széles mezőjére korlátozódik [2] .
A Szovjetunió kormányának 1967. július 20-i rendeletével döntés született egy bányászati és feldolgozó üzem felépítéséről Gubkin városában a Lebedinsky vasérc lelőhely alapján. 1971-ben üzembe helyezték a Lebedinsky kvarcitbányát . 1972-ben a Lebedinsky GOK, amely nevét a lelőhely nevéből kapta, elkészítette első termékét - a vasérc koncentrátumot. A KK a FÁK -országok legnagyobb kereskedelmi forró brikettvas (HBI) gyártója . 2005-ben az üzem 20,5 millió tonna koncentrátumot, ebből 10 millió tonna vasércpelletet állított elő .
A Lebedinsky GOK kőbánya maximális szélessége öt kilométer, mélysége hatszáz méter. A Lebedinszkij és a közeli Sztoilenszkij kőbányák felett szinte állandóan egy ovális porfelhő lóg a levegőben, körülbelül negyven km-es sugarú [3] . A kőbányákból a talajvíz folyamatos szivattyúzásával összefüggésben mintegy háromszáz négyzetkilométernyi mélyedés (szárító) tölcsér alakult ki [4] . Gubkin és Stary Oskol városainak kőbányáiban és bányáiban a talajvízszint maximális csökkentése kétszáz-kétszázötven méter [5] .
A bányakomplexum ( LGOK , SGOK , OEMK stb.) földterületeinek közvetlen bolygatásának területén az itt elterjedt ötven-hatvan lágyszárú növényfaj közül csak hat-hét alkalmazkodik az új körülményekhez. létezés. Az évi ötszáz-hétszáz kilogramm hektáronkénti intenzitású poros zónában mindössze tíz-tizenkét vadfűfaj marad életképes. Ez a porszint elkerülhetetlenül a rovarok és a kis növényevők populációinak csökkenéséhez vezet. A madarak fajösszetétele már 70-80%-kal csökkent, számuk is csökkent, a patás állatok és a ragadozók szinte teljesen eltűntek [3] .
A kvarcit főként kvarcból álló kőzet. A kvarcit képződése a primer kvarchomok tömörödésével és cementálódásával függ össze, amelyek ezen folyamatok eredményeként kvarchomokkővé alakultak, melyek metamorf változása kvarcit kialakulásához vezet. Az úgynevezett másodlagos kvarcitok a magmás vagy üledékes kőzeteken keletkező magmás behatolásokból származó gáznemű vagy hidrotermikus effluensek hatására jönnek létre.
A kvarcitok cement hiányában különböznek a homokkőtől, és sűrű kőzet, amelyet konchoidális törés jellemez. Az ásványi anyagoktól-szennyeződésektől függően a kvarcitok a csillám, klorit, gránát, földpát stb. A kvarcitban lévő szennyeződések mennyisége nem haladja meg a 20%-ot. Színe világos, néha fehér. A szennyeződések különböző árnyalatokat adnak a kvarcitnak.
A kvarcitokat nagy sűrűség jellemzi; a végső nyomószilárdság 1000-1400 kg/cm 2 és nagyobb. Fajsúly - 2,6 g / cm 3 . Tűzállóság - 1750-1760 ° C.
A kvarcit legnagyobb fogyasztója a tűzálló ipar és a kohászat (dinasz, fluxus). A kvarcitot az építőiparban zúzott kő formájában használják betonhoz, ritkábban burkolóanyagként és törmelékként.
A kvarcit különböző országokban megtalálható, és különböző színekben kapható - fehértől, rózsaszíntől, szürkétől a sötét cseresznyéig és feketéig - attól függően, hogy a kvarcit egyes mikroelemei milyen koncentrációban vannak jelen.
Az egyéb ásványi anyagok tartalmával kapcsolatban a kvarcitok fajtáit különböztetjük meg: csillámos, gránátos, jáspisszerű kvarcitokat, érfoltos amfibol kvarcitokat. A kvarcit szerkezetének repedésein vékony kvarcvénák haladnak át, amelyek telítik a kvarcitot, és hálószerű megjelenést kap. A kvarcit képződése a homokkövek és más kovás üledékes kőzetek átkristályosodásával függ össze.
A gazdag ércek és a kvarcitok határa legtöbbször egyértelmű. Az oxidáció mértéke és a technológiai tulajdonságok szerint a vastartalmú kvarcitokat nem oxidáltra (Fe dist / Fe mag > 0,6), félig oxidáltra (Fe dist / Fe mag = 0,6–0,3) és oxidáltra (Fe dist / Fe mag ) osztják. < 0, 3). Az oxidálatlan kvarcitok a lelőhely készleteinek 93,7%-át teszik ki.
Az oxidálatlan kvarcitok lerakódása összetett szerkezetű, a vastartalmú kvarcitok különféle ásványi fajtáinak gyakori egymásba ágyazása és agyagpala közbenső rétegek jelenléte jellemzi, egyes területeken nagyszámú diorit-porfirit gát metszi. Az egyes típusú kvarcitok rétegeinek és rétegeinek vastagsága 1-2-10-20 m, esetenként eléri az 50 m-t; a töltések vastagsága 10-20 m. A félig oxidált kvarcitok (a készletek 0,7%-a) a vastartalmú kvarcitok nem teljes oxidációjának alzónáját alkotják. A lelőhelyen nyolc, 16-550 ezer m 2 területű, 1,5 km² összterületű félig oxidált kvarcit lencse alakú lerakódást különböztetünk meg, vastagságuk eléri a 27,2 métert, átlagosan 4,5 métert. A talaj és a tető a lerakódások egyenetlenek, párkányokkal és üregekkel. A félig oxidált kvarcitok érctartalma szinte minden területen azonos.
Az oxidált kvarcitok a vastartalmú kvarcitok teljes oxidációjának alzónáját képviselik, amely az oxidált és félig oxidált kvarcitokat egy folyamatos fedőréteggel fedi át. Vastagságuk 0,2-56 m. Az oxidált kvarcitok a készletek 5,6%-át teszik ki. A vastartalmú kvarcitok fő kőzetképző ásványai a kvarc, a magnetit és az érccsillám; A magnézium-vas-alumínium-szilikátok különböző lerakódásokban vannak jelen. Az ásványi összetételtől és az ásványok mennyiségi arányától függően a vastartalmú kvarcitokat négy típusra osztják: magnetit (a teljes készlet 47,5%-a), szilikát-magnetit (37,2%), vas-csillám-magnetit (14,6%), valamint alacsony érctartalmú kvarcitok (0,7%).
A kvarcit lerakódások finomszemcsések, az átlagos szemcseméret 0,05–0,08 mm, a magnetit aggregátumok mérete 0,1–0,5 mm. Az alapkőzetek ásványtani összetételétől függően a következő gazdag ércfajták különböztethetők meg a lelőhelyen: magnetit-martit (50%), limonit-martit és limonit (25%) és vascsillám-martit (a teljes készlet 10%-a) . A fő ércképző ásványok a martit, magnetit, limonit, vascsillám és kvarc; kisebbek a sziderit, kalcit, klorit, pirit. Az ércek vastartalma 25 és 68% között van. A vastartalmú kvarcitok lelőhelyeinek morfológiája és sajátosságai szerint a lerakódásokon belül a nyugati, középső, északkeleti és délkeleti szakaszok különíthetők el.
A lelőhely nyugati részére viszonylag egyszerű szerkezet és egységes érctartalom jellemzi; Fe tartalom összesen. blokkban ingadozik 32,25 és 36,92% között; és a magnetithoz kapcsolódó vas - 28,54-29,77%.
A lelőhely központi része a többi részhez képest összetett belső szerkezetű, és a legalacsonyabb érctartalom jellemzi, ami a nagyszámú diorit-porfirit gátnak, a zúzózónák jelenlétének és a megnövekedett agyagpala mennyiségnek köszönhető. az érczóna. A kontúrban lévő töltések átlagos térfogatszáma 3,3%, a központi részen számuk a teljes térfogat 6,3–12,7%-a. Fe tartalom összesen. blokkokban 32,70 és 34,06% között változik, a magnetithoz kapcsolódó vas pedig 26,36 és 28,30% között változik. A központi antiklinális záródás területén, a pala határán a vastartalmú kvarcitok kimerülése figyelhető meg - a Fe - raszt -tartalom 22-25%-ra, a magnetittel kapcsolatosé pedig 16,2-18,2%-ra csökken.
A lelőhely északkeleti részét összetett szerkezet és viszonylag magas érctartalom jellemzi. Fe tartalom összesen. 34,52-36,10%, és a magnetithez kapcsolódik - 27,60-29,38%. A legmagasabb Fe össztartalom . (38,27-39,39%) és magnetittal társulva (33,10-33,77%) figyelhető meg a lelőhely északkeleti részén. A lelőhely délkeleti részét viszonylag egyszerű szerkezet jellemzi. De határain belül a legnagyobb számú diorit-porfirit gát alakul ki.
A délkeleti rész szerkezetének összesített érctartalma konzisztens. Fe tartalom összesen. tömbökben 33,4-34,84%, a magnetittel pedig 27,3-28,55%. Itt, valamint a lelőhely központi részén a vastartalmú kvarcitok fogyása figyelhető meg.
Szilikát-magnetit kvarcitok. A vas kisebb-nagyobb mennyiségben minden magmás és üledékes kőzetben megtalálható, de a vasércek alatt vastartalmú vegyületek olyan felhalmozódásait értjük, amelyekből nagy mennyiségben és gazdaságosan lehet fémvasat nyerni. A vasércek csak korlátozott területeken és csak ismert lelőhelyeken találhatók. A vasércek kémiai összetételük szerint oxidok, oxidok hidrátjai és vas-oxid szénsói, a természetben különféle érces ásványok formájában fordulnak elő, amelyek közül a legfontosabbak: mágneses vasérc vagy magnetit, vasfény (és annak sűrű fajta - vörös vasérc), barna vasérc, amely magában foglalja a mocsári és tavi érceket, és végül a vasérc és a szferosiderit változata. Általában a nevezett érces ásványok minden egyes felhalmozódása ezek keveréke, néha nagyon szorosan más vasat nem tartalmazó ásványokkal, például agyaggal, mészkővel vagy akár kristályos magmás kőzetek alkotórészeivel. Néha ezen ásványok némelyike együtt található ugyanabban a lelőhelyen, bár a legtöbb esetben egyikük van túlsúlyban, míg mások genetikailag rokonok vele.
A hatodik vasos horizont kvarcitjai az egész lelőhelyen nyomon követhetők, és két lerakódást képeznek - keleti és nyugati. A lerakódásokat a hetedik palahorizont kőzetei választják el. A keleti lelőhely hossza 2400 m, a nyugati lelőhely 1400 m.
A keleti réteg vastagsága a lelőhely déli részén 200 m-től a középső részének 600-800 m-ig, az északi részén pedig 80-160 m-ig változik.
A nyugati vastagsága 100-250 m-től 400-450 m-ig terjed, átlagos vastartalma 34,91%, magnetit - 27,53%.
Az ötödik vasos horizont kvarcitjai csak a lelőhelyek keleti részén oszlanak el.
Az átlagos vastartalom bennük 35,6%, magnetit - 31,86%.
Az ötödik és hatodik vashorizont érctestének belső szerkezete heterogén.
Az érctest térfogatának 2,8%-át a nem szabványos, legfeljebb tíz méter vastag közbenső rétegek teszik ki.
A felső részben a kvarcitok oxidálódnak. Nem minősülnek ásványkincsnek, és fedőkőzetnek minősülnek.
Az ötödik és hatodik vastartalmú horizont vaskvarcitjai egy szilikát-magnetit fajta által képviselt technológiai típus.
Az összes vas tartalma, figyelembe véve az eltömődést - 35,6%, magnetit - 25,68%.
Magnetit és hematit-magnetit kvarcitok. A vastartalmú kvarcitokban található Fe304 magnetit és Fe203 hematit potenciálisan reaktív. Ezért az ilyen ásványi anyagokat tartalmazó anyagok töltőanyagként való felhasználásának lehetőségét speciális vizsgálatokkal kell megállapítani. Kísérletek kimutatták, hogy a betonok keményedése során keletkező amorf vas-hidroxid megvédi az adalékanyagok felületén elhelyezkedő vastartalmú ásványokat, gyakorlatilag kizárva azok részvételét a neoplazmák további szintézisében. Ezt bizonyítja az is, hogy vasérc aggregátumokon a betonszerkezetekben nincs korróziós jelenség.
A finom adalékanyag minőségének értékelésénél a fő kritérium a keverék vízigényére és a beton szilárdságára gyakorolt hatása. Azonos granulometrikus összetétel mellett a vasérc-bedolgozó hulladékból származó homok vízigénye valamivel nagyobb, mint a természetes homoké, ami szemcséinek megnövekedett felületi érdességével magyarázható. Minél nagyobbak a kőzetképző szemcsék, vagyis minél nagyobb a kőzet metamorfózis foka, annál nagyobb a nagy homokszemcsék érdessége és vízigénye. A kvarc-vastartalmú homok szemcseméretének csökkenésével azonban az adalékanyagok döntően monoásványi összetételűvé, sima felületűvé válnak, vízigényük szinte a természetes homokszemcsékéhez hasonlóvá válik. A természetes homok részecskeméret-modulusának csökkenésével és a benne lévő agyag- és iszapszennyeződés-tartalom növekedésével helyettesíthető hasonló granulometrikus összetételű mesterséges homokkal.
Finom szemcsés hulladékot célszerű homokos beton adalékanyagaként használni, mivel az ilyen beton nyomószilárdsága, rugalmassági modulusa, tapadása a vasaláshoz, vízállósága és fagyállósága magasabb, mint a természetes homokon lévő betoné. A kvarc-vastartalmú homok finom adalékanyagként történő alkalmazása a homokos beton átlagos sűrűségét 100-250 kg/m 3 -rel , a közönséges betonét pedig 50-100 kg/m 3 -rel növeli .
A vastartalmú ásványok a normál kikeményedés során javítják az adalékanyagok felületének tapadási tulajdonságait, ezért a kvarc-vas homokot hatékonyabban használják a természetes körülmények között megkeményedő betonokban. A durva adalékanyagot tartalmazó betonoknál a finom adalékanyagok tapadási tulajdonságai alig befolyásolják a beton szilárdságát. Fajlagos felületének növekedésével azonban megnő a betonkeverék vízigénye, és romlik a habarcs tapadása a durva adalékanyaggal. Ebben a tekintetben a durva szemcsés betonban a helyi természetes homok mesterséges homokkal való cseréje csak az utóbbi alacsonyabb vízigénye mellett, vagy megfelelő gazdasági indokolással lehetséges.
Ugyanezen kezdeti feltételek mellett a lágyító adalékok bevezetése termelékenyebb finomszemcsés betonkeverékben mesterséges homokon, mint természetes homokon, mivel jelentősen javul a bedolgozhatósága. Ez azonban csökkenti a beton szilárdságát, ami a vastartalmú ásványok tapadóképességének romlásával magyarázható. Ezért a szuperlágyítók adalékai hatékonyabbak.
Építési homokként a kvarcit kőzetek zúzott kővé aprításával nyert szitákat is használják.
A bányászati és feldolgozó üzemekből származó hulladékok teljes mértékben helyettesíthetik a hagyományos szabványos adalékanyagokat a nehézbetonban, és biztosítják, hogy tervezési tulajdonságai túlzott cementfogyasztás nélkül érhetők el. Az ércfeldolgozási hulladékból származó finom adalékanyagon lévő betonkeverékek negatív tulajdonságai, például a csökkent plaszticitás és víztartó képesség, kiküszöbölhetők a megfelelő tulajdonságokat szabályozó felületaktív adalékok bevezetésével.
A hegyesszögű forma és a szemcsék domborzati felülete a mesterséges homokoknál nagyobb tapadást biztosít, mint a folyami homokoknál, ami pozitív hatással van a beton szilárdságára. Így a tanulmányok megállapították, hogy a Krivoy Rog bányászati és feldolgozó üzemek dúsítási hulladékából származó finom adalékanyagon a változatlan összetételű beton szilárdsága 20%-kal nagyobb, mint a Dnyeper homokon készített beton szilárdsága. A szilárdság növekedése kompenzálja a cementfelhasználás esetleges növekedését, amikor a kvarchomokot dúsító hulladékkal helyettesítik a betonkeverékek vízigényének növekedése miatt. A dúsítási hulladékból származó töltőanyagok költsége általában lényegesen alacsonyabb, mint a természeteseké. A Krivoy Rog-medence körülményei között a bányászati és feldolgozó üzemekből származó frakcionált hulladék 6-10-szer olcsóbb, mint az importhomok. Használatukkal 1 m 3 vasbeton termékek költsége 10%-kal csökken.
Az ércek dúsítása során keletkező hulladékok a habarcsokban is teljesen helyettesíthetik a kvarchomokot. Különösen hatékonyak a vakolathabarcsokban, ahol a 2,5 mm-nél nagyobb adalékszemcsék jelenléte nem kívánatos. Az ilyen oldatok egyes összetételeinek nagy átlagos sűrűsége lehetővé teszi, hogy röntgenvédő vakolatokban használják őket. A dúsítóiszapból származó aggregátumokon lévő oldatok átlagos sűrűsége körülbelül 22%-kal nagyobb, mint a kvarchomok oldatainak átlagos sűrűsége.