8  Полезные ископаемые КМА (А.Коркина)

8.1  Краткая характеристика геологического строения КМА.

Территория КМА, получившая название железорудного бассейна, полностью включает Курскую и Белгородскую области, западную часть Орловской, юго-восток Брянской и запад Воронежской областей России, а также северную часть Харьковской области Украины. В геолого-структурном отношении вся территория этого бассейна находится в пределах юго-западного склона и частично сводовой части Курско-Воронежского кристаллического массива или Воронежской антеклизы. Железорудные месторождения на территории КМА разделяются на четыре района, различающиеся глубиной залегания кристаллического фундамента, геолого-структурными особенностями строения этого фундамента и по другим признакам. Эти районы названы: Белгородский, Старо-Оскольский, Ново-Оскольский и Курско-Орловский. Из этих районов выделяют три основных месторождения: Стойленское, Лебединское и Михайловское. Железорудные месторождения районов представлены двумя основными типами руд:

1. Железистыми кварцитами Курской метаморфической серии нижнего протерозоя, являющимися бедной рудой (30-40% железа и 35-40% кремнезема), требующей обогащения.

2. Богатыми железными рудами, являющимися древней погребенной корой выветривания железистых кварцитов. Эти руды содержат 50-65% железа и могут использоваться в металлургической промышленности без обогащения.

8.2  Михайловское месторождение.

Михайловское месторождение входит в Курско-Орловский железорудный район, который имеет площадь около 30 тыс. км 2 и расположен на территории Курской и западной части Орловской областей. На территории месторождения распространены две группы железных руд, имеющие промышленное значение: железистые кварциты и конечные продукты их выветривания - богатые железные руды гипергенного происхождения. Добыча руд происходит в трех карьерах (Южном, Центральном и Северном), имеющих общую протяженность около 6 км и ширину около 4 км (фото 18). В наших маршрутах были исследованы части Центрального, Северного и Южного карьера Михайловского месторождения. В ходе маршрутов мы изучили состав и структурные особенности бедных и богатых руд. Богатые железные руды (50-60% Fe) залегают под осадочным чехлом и являются корой континентального выветривания железистых кварцитов. Богатые руды представлены двумя генетическими типами:

Остаточные или коренные;

Осадочные или переотложенные.

Остаточные богатые руды составляют около 95-97% запасов богатых руд и представляют собой конечный продукт гипергенного изменения железистых кварцитов. На карьерах месторождения эти руды представляют собой тяжелые, тонкополосчатые и мелкозернистые минеральные агрегаты красновато-бурой окраски. Главными рудообразующими минералами являются мартит, железная слюдка, карбонаты (сидерит и кальцит), гематит и редко магнетит. Всегда в небольшом количестве обычно в виде примеси, присутствуют кварц, каолинит, пирит и марказит. В остаточных богатых железных рудах выделяют следующие типы: мартитовые, железнослюдково-мартитовые, магнетитовые и другие. Из них наиболее широким распространением пользуются мартитовые и железнослюдково-мартитовые руды, а остальные типы руд имеют подчиненное значение. Осадочные руды вероятно образовались в результате переноса на небольшие расстояния продуктов размыва остаточных руд. По количеству они резко подчинены последним. На карьерах месторождения осадочные руды лежат под осадочными породами в кровле остаточных руд и иногда покрывают значительную часть залежей остаточных руд, образуя довольно крупные по площади линзовидные горизонтальные тела. Плотные осадочные руды всегда имеют конгломерато-брекчиевидный облик и представляют собой весьма крепкие породы бурого цвета, состоящие из угловатых или слабо окатанных обломков остаточных руд, главным образом мартитовых и железнослюдково-мартитовых, сцементированных бурым сидерито-хлоритовым цементом. Практического значения осадочные руды не имеют. Богатые руды залегают в кровле железистых кварцитов.

Железистые кварциты - это докембрийские полосчатые метаморфические железные руды, сложенные магнетитом, гематитом, кварцем, силикатами, карбонатами, сульфидами железа и апатитом (Геология и гидрогеология..., 1969). Железистые кварциты (бедные руды) относятся к осадочно-метаморфизированным образованиям и залегают крупной массой, достигающей нескольких километров в поперечнике. Содержание железа в бедных рудах на Михайловском месторождении не превышает 40%.

По горно-техническим условиям разработки Михайловское месторождение относится к первой группе - месторождений неглубокого залегания (не более 200 м от поверхности), пригодных для открытых работ. Оно приурочено к широкому полю железистых кварцитов и имеет большую ширину залегания. Железистые кварциты повсеместно залегают в основании богатых руд, что создает условия, благоприятные для одновременной разработки руд обоих типов. Участки железистых кварцитов Михайловского месторождения относятся к первой группе: широкие массивы железистых кварцитов с неглубоким залеганием, покрытые плащеобразными залежами богатых железных руд, пригодных для открытых работ.

Железистые кварциты и перекрывающие их богатые руды в пределах месторождения образуют антиклинальную структуру. В настоящее время богатые руды центральной части выработаны и добываются на крыльях этой структуры (открытым способом). Железистые кварциты добываются по всей площади месторождения.

8.3  Краткое описании Стойленского, Лебединского и др. месторождений КМА.

Как было уже сказано выше, кроме Михайловского месторождения, основными являются ещё Стойленское и Лебединское. Оба месторождения входят в Старо-Оскольский железорудный район.

Лебединское месторождение делится на три участка: Центральный, Южно-Лебединский и Сретенский. Центральный участок предлставляет собой широкое поле железистых кварцитов, собранных в систему изоклинальных, сильно сплюснутых складок севро-западного простирания. Южно-Лебединский участок сложен также железистыми кварцитами железорудной свиты, залегающими в крыле сплюснутой антиклинальной складки северо-западного простирания. На Сретенском участке железистые кварциты являются крылом крупной синклинальной структуры. Структура месторождения осложнена разрывными нарушениями и дайками основного и кислого состава. На месторождении установлено шесть плащеобразных горизонтальных залежей остаточных богатых железных руд. Наиболее крупная из них (около 3 км 2 ) приурочена к широкому полю железистых кварцитов Центрального участка. Остаточные руды почти полностью слагают все шесть залежей и составляют около 98% их объема. Представлены они преимущественно мартитовыми и железослюдково-мартитовыми типами. Осадочные конгломерато-брекчиевые руды составляют около 2-3%. Кроме отмеченных двух генетических типов богатых руд на Южно-Лебединском участке встречены осадочно-метаморфические карбонатно-магнетитовые руды, не связанные с процйессами выветривания. Общее содержани е железа в бедных рудах не превышает 30%, а в богатых не превышает 65%.

В пределах Стойленского месторождения установлено 22 тела богатых руд. Остаточные руды на месторождении составляют около 90% объема выявленных запасов. Они слагают основную массу залежей. Осадочные конгломерато-брекчиевые руды имеют ограниченное распространение и залегают в виде мелких линзовидных тел в кровле остаточных руд. Основное распространение имеют магнетито-мартитовые и мартитовые руды. Содержание железа в рудах колеблется от 36 до 66%. Химический состав железистых кварцитов в зоне окисления характеризуется содержанием железа от 27 до 44,5%.

По словам геолога Михайловский, Лебединский и Стойленский районы являются основными и наиболее перспективными месторождениями, на их территориях находятся действующие карьеры и шахты, а также активно ведётся добыча богатых руд и железистых кварцитов.

На территории КМА находятся и другие месторождения с большим количеством рудных залежей, отвечающим потребностям промышленности. К ним относятся Яковлевское, Гостищевское, Коробковское, Курбакинское, Жигаевское и ряд других месторождений.

8.4  Способы разработки, добычи и обогащения руд

Начальной стадией разработки месторождения являются вскрышные работы - снятие осадочного чехла с железных руд при помощи шагающих экскаваторов (фото 19). На следующем этапе происходит бурение скважин (глубиной около 10 м) в рудах, куда закладываются взрывчатые вещества. Потом производится взрыв разбуренного блока (100-150 тонн руды). В дальнейшем взорванную руду экскаватор (грузоподъемность ковша - около 25 тонн) погружает на карьерные самосвалы ("Белаз", "Камацу" с грузоподъемностью 120-130 тонн). Самосвалы перевозят руду к рудоскладу у железнодорожной погрузки. Один железнодорожный состав вывозит за раз около 1000 тонн руды. По данным ГОКа при активной добыче полезных ископаемых запасов богатой руды на Михайловском месторождении осталось приблизительно на 20-25 лет, а бедной - на 80 лет. Эти сведения были предоставлены геологом Михайловского ГОКа в ходе экскурсии по месторождению.

В одном из наших маршрутов мы посетили обогатительную фабрику и фабрику окомкования (ФОК). По сведениям, представленным главным обогатителем Михайловского ГОКа, железная руда, отвечающая потребностям промышленности, поступает на обогатительную фабрику, где проходит через конусную крупную дробилку и обогатительный корпус. В результате движения конуса крупной дробилки происходит раздавливание: раскалывание: излом и истирание кусков материала. При поступлении в обогатительный корпус руда проходит через магнитную шаровую мельницу, магнитные сепараторы (выделение руды с помощью тока) (фото 20) и коллекторы (выделение руды с помощью давления). В результате получается порошок чёрного цвета. Он поступает на фабрику окомкования, где проходит три этапа: измельчение, окомкование, обжиг. В результат получаются окатыши (небольшие шарики чёрного цвета), которые поступают на металлургический комбинат (фото 21). Если же руда не отвечает потребностям промышленности из неё выделяют щебень, который используется в строительных целях.

8.5  Промышленное использование полезных ископаемых КМА

Как было сказано выше: на территории бассейна КМА распространены две группы железных руд, имеющие промышленное значение: железистые кварциты (до 40% Fe) и конечные продукты их выветривания - богатые железные руды гипергенного происхождения (от 50 до 65% Fe). Главные рудные минералы - магнетит, гематит, мартит, гётит и сидерит. Магнетовые руды - главный тип железных руд. Магнетит (магнитный железняк) служит основным минеральным сырьём для чёрной металлургии. Сам магнетит в необработанном виде специального промышленного значения не имеет. Гематит - важный минерал железных руд. Он входит в состав железистого утяжелителя в буровых растворах, а также может использоваться для полирования изделий из золота. Мартит, гётит и сидерит без предварительной обработки специального использования не имеют. В результате обогащения рудных минералов получают концентраты, содержащие большое количесвто железа, находящего широкое применени в промышленности.

Железо ("бени-пет" - небесное железо - древнеегипетское) - серебристо-серый пластичный металл. Плотность - 7,84*103 кг/м3, температура плавления - 1536 С.

Железоуглеродитстые сплавы - основа конструкционных материалов, применяющихся во всех отраслях промышленности. Техническое железо - материал для сердечников электромагнитов и якорей электромашин, пластин аккумуляторов. Железный порошок в больших количествах применяется при сварке. Оксиды железа - минеральные краски. Кроме того железо используется для производства магнитных материалов, в текститльной промышленности, производстве чернил, в полиграфии, медицине и других областях промышленности (Горная энциклопедия, 198 ).

8.6  Заключение

В результате больших геолого-разведочных и научно-исследовательских работ в бассейне КМА были выявлены огромные запасы и практически неисчерпаемые запасы бедных железных руд, так называемых железистых кварцитов. Благодаря этому КМА является самой мощной рудно-сырьевой базой не только в СНГ, но и во всём мире. Богатые железные руды этого бассейна являются высокосортным металлургическим сырьём, так как содержат в среднем 50-65% железа и ничтожно малое количество вредных примесей. Эти руды идут в доменные и мартеновские печи без предварительного обогащения. Бедные железные руды (железистые кварциты) содержат в среднем 30-40% железа и поступают в доменную плавку только после предварительного обогащения и агломерации (Борисова, Цибизова, 1967).

Кроме богатых руд и железистых кварцитов, являющихся главными объектами промышленного освоения, на территории бассейна Михайловского месторождения добываются и прочие полезные ископаемые, такие как глины и пески, используемые в керамической промышленности и строительстве.

В наших маршрутах были исследованы части Центрального, Северного и Южного карьеров Михайловского месторождения. В ходе маршрутов мы изучили характер залегания, состав и структурные особенности бедных и богатых руд, а также наблюдали работу карьерной техники. Кроме того. мы посетили обогатительную фабрику и фабрику окомкования, где с помощью главного обогатителя Михайловского ГОКа поэтапно рассмотрели обогащение железных руд.

Активная разработка и добыча железных руд происходит и на других месторождениях КМА.