Введение Тальковое сырье является важным видом нерудных полезных ископаемых для складчатых

Введение
Введение
Тальковое сырье является важным видом нерудных полезных ископаемых для складчатых
поясов уральского типа. Разработка месторождений талька на Урале ведется с конца XIX
века и обеспечивает потребности различных отраслей промышленности России.
Интенсивные исследования строения и состава тальксодержащих залежей проводилась
30-40 лет назад. Были установлены основные черты строения месторождений, определен
состав сырья, разработаны генетические классификации. Однако ряд вопросов остался
открытым, в частности, минералогическая и геохимическая зональность залежей, этапы
формирования тальксодержащих пород.
Сыростанское месторождение талькомагнезита, выбранное объектом исследований,
является основным источником сырья для ОАО «Миасстальк». Единственным
извлекаемым полезным компонентом является тальк. Между тем, магнезит,
составляющий основную после талька долю в талькомагнезите, является достаточно
ценным сырьем; исследование состава и распределения по типам руд позволяет судить о
магнезите как о полезном компоненте. Талькомагнезит и исходный серпентинит содержат
повышенные содержания хрома и никеля, что требует изучения их форм вхождения в
минералы. Детальное расмотрение минерального состава пород рудного поля позволит
прогнозировать качество руды в процессе разработки месторождения, дать рекомендации
по более полному извлечению полезных компонентов. Изучение распределения
минеральных компонентов и их химического состава позволит выяснить историю
развития рудного тела.
Миасский талькоперерабатывающий комбинат был построен в 1925 году. Добытый и
переработанный кустарным способом талькомагнезит использовался предприятиями
Урала в качестве огнеупорного материала вплоть до 1931 г. В 1959 — 60 гг. комбинатом
«Миасстальк» было проведено опробование талькомагнезита для определения
возможности его использования в химической промышленности. Испытания проб дали
положительные результаты и послужили основой для разработки и утверждения ГОСТ
9605-61 «Талькомагнезит молотый для производства инсектицидов». Строительство
новой фабрики в п. Атлян в непосредственной близости от Сыростанского месторождения
началось в 1964 г. и закончилось в 1986 г. Фабрика включает в себя несколько цехов:
грубого размола, среднего измельчения и помола. Проектная мощность 500 тыс. т. в год.
Помимо сыростанского сырья, продукты которого востребованы кровельной, химической
и резинотехнической промышленностью, до недавнего времени на старой фабрике в г.
Миасс также производилась переработка высококачественного сырья Онотского
месторождения (Иркутская обл.) для медицинской и кондитерской отраслей.
Работы по минералогическому изучению талькомагнезитов Сыростанского месторожения были инициированы в связи с необходимостью контроля качества сырья для
нужд Миасского талькового комбината, а с 1999 года ведутся автором по теме «Новые и
малоизученные минеральные ассоциации - критерии минеральной и металлоге-нической
специфики метаморфитов и магматитов Южного и Среднего Урала» (государственный
регистрационный номер 01.200.202521) в рамках раздела «Минералогия, петрография и
формационное расчленение базит-гипербазитовых комплексов Южного Урала». Работа
выполнена в Лаборатории физических методов исследования минерального сырья
Института минералогии УрО РАН.
Основной целью работы являлось определение минералого-геохимических свойств
талькомагнезитовых руд, как комплексного и практически безотходного природного
сырья. При этом решались следующие конкретные задачи: 1) уточнение геологического
строения месторождения и его минералогической зональности, 2) разработка методики
рентгеновского количественного фазового анализа (РКФА) для экспрессного
минерального анализа руды и готовой продукции; 3) исследование минерального состава
руд и его вариаций в пределах рудного тела, 4) определение минералов-носителей никеля
и хрома, а также распределение этих элементов в талькомагнезите и вмещающих породах.
5) выделение стадий минералообразования залежи талькомагнезита.
Научная новизна проведенных исследований определяется следующими основными
результатами: 1) Пополнены аналитические данные по основным минералам
Сыростанского месторождения: получены кривые дифференциального термического
анализа для основных минералов талькомагнезита — талька, магнезита и хлорита;
детально изучен химический состав хлорита и магнезита с распределением по площади
месторождения; исследованы хромшпинелиды месторождения и характер их
распределения в руде и первичных серпентинитах. 2) Выявлены ранее не обнаруженные
на Сыростан-ском месторождении собственные минералы никеля: миллерит и продукт его
замещения - виоларит. 3) Прослежены пути миграции никеля и хрома при отальковании
серпентинитов на Сыростанском месторождении. 4) Разработана оригинальная методика
для проведения рентгеновского количественного фазового анализа (РКФА), позволяющая
контролировать минеральный состав тальковой руды и полученного концентрата. 5)
Изучена степень постоянства минерального состава руды по площади Сыростанского
месторождения.
Практическая ценность работы. Разработанная методика РКФА применяется ОАО
«Миасстальк» при контроле качества поступающей руды и выходящей готовой
продукции. Применявшиеся ранее методы исследования под микроскопом требуют
трудоемкого изготовления шлифов и имеют локальный характер. Применение дорогостоящего химического анализа дает результаты, которые не всегда можно корректно
интерпретировать. Метод РКФА позволяет быстро и одназначно определить минеральные
составляющие и их соотношение в пробе. Выявленная в залежи зависимость содержания
магнезита от степени приближенности к серпентиниту позволяет прогнозировать качество
сырья в рудном теле.
Основные защищаемые положения:
1. Формирование залежи талькомагнезитов Сыростанского месторождения происходило в
среднем-позднем карбоне в три стадии: в начальной стадии происходило образование
талька и магнезита по сети трещин в серпентинитах; в средней стадии происходило
массовое формирование талькомагнезитов и общая хлоритизация с предполагаемой
температурой 450-500 °С; а на заключительной стадии образовывались трещины отрыва
на контакте между реликтовым серпентинитом и вновь образованным талькомагнезитом с
выполнением полостей благородным тальком и магнезитом.
2. Залежь талькомагнезита сформировалась в результате метасоматоза суженной части
гипербазитовой пластины и заключена среди сланцев, что обеспечило повышенную
концентрацию гидротерм при образовании талькомагнезита в дислоцированных
серпентинитах. Талькомагнезиты характеризуются незначительными вариациями
минерального состава в объеме залежи, выраженными, главным образом, в увеличении
доли хлорита от лежачего бока к висячему с 5 до 10 %.
3. Метасоматоз ультрабазитов на Сыростанском месторождении приводит к практически
полному изменению форм нахождения никеля и хрома. Никель переходит из сульфидной
формы (миллерит) в силикатную (изоморфная примесь в тальке). Хром при разложении
реликтовых хромшпинелидов концентрируется в хлорите.
4. Разработана оригинальная методика для проведения рентгеновского количественного
фазового анализа (РКФА) применительно к тальковому сырью, которая позволяет
оперативно контролировать минеральный состав руды и готовой продукции.
Фактический материал собран автором во время полевых работ 1991-99 гг., а также
предоставлялся Миасским тальковым комбинатом. Рентгеновский анализ был основным
методом исследования, и в процессе работы было сделано порядка 900 по-рошкограмм,
включая дебаеграмы. Также изучено около 100 прозрачных шлифов, выполнено и
обработано порядка 90 микрозондовых и 20 термических анализов. Исследования
проводились как на материале проб, так и на монофракциях из этих пород. Химический
анализ тальков методом «мокрой химии» проводился в лабораториях ОАО «Миасстальк»
Р. Т. Зайнуллиной; было выполнено порядка 20 анализов. Выполнено порядка 60 анализов
методом атомной адсорбции в химической лаборатории Института минералогии УрО
РАН, аналитик - М. Н. Маляренок. Мессбауровская спектроскопия
сделана в Лаборатории экспериментальной минералогии и физики минералов Института
минералогии УрО РАН, аналитик - А. Б. Миронов. Все остальные виды исследований
вьтолнены в Лаборатории физических методов исследования минерального сырья
Института минералогии УрО РАН автором и В. А. Котляровым.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на
совещаниях «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 1998, 2001, 2002),
«Минералогические музеи в XXI веке» (С.-Петербург, 2000), изложены в 6 публикациях
(монографии, путеводителе экскурсии по тальковым месторождениям Урала, 3 статьях и
тезисах доклада), а также отражены в информационных записках для ОАО «Миасстальк».
Благодарности. Работа выполнена в Институте минералогии УрО РАН под руководством
профессора, доктора геол.-мин. наук В. В. Зайкова, которому автор искренне признателен
за всестороннюю помощь. Автор благодарен за советы, консультации и критические
замечания А. Б. Макарову (УГТА) и Е. В. Белогуб (Имин УрО РАН). Автор выражает
признательность начальнику ОТК ОАО «Миасстальк» Р. Т. Зайнуллиной; сотрудникам
Имин УрО РАН В. А. Котлярову, И. В. Синяковской, О. Л. Заушициной, И. Ю.
Мелекесцевой, Р. 3. Садыковой, М. Н. Маляренок, А. Б. Миронову за помощь в
аналитических исследованиях и оформление работы.
I ТИПЫ ТАЛЬКОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЯ СЫРЬЯ
1.1 История изучения
Тальк, Mg6[Sis02o](OH)4 — широко распространенный минерал, являющийся главной
составляющей горных пород, известных под названием «тальковый камень» и «стеатит».
В структурном отношении тальк подобен пирофиллиту и отличается от последнего лишь
наличием в октаэдрических положениях сложных слоев магния вместо алюминия, а также
отсутствием незанятых структурных положений. Тальк и пирофиллит принадлежат к
смешаннослойным силикатам совместно с различными глинистыми минералами.
Колебания химического состава талька невелики; кремний иногда замещается
небольшими количествами алюминия или титана, а магний отчасти может замещаться
железом, марганцем или алюминием. Обычно тальк встречается в сплошных листоватых и
волокнистых агрегатах или зернистых звездчатых скоплениях, реже образует таблитчатые
кристаллы с совершенной спайностью по {001}, по которой отделяются гибкие и
несколько упругие пластинки. Наиболее обычные парагенетические обстановки
нахождения талька: гидротермально измененные ультраосновные породы и
кремнеземистые доломиты, претерпевшие термальный метаморфизм низкой ступени.
Применение талька началось пять тысячелетий назад, что подтверждается находками в
Индии браслетов, сделанных из обожженного стеатита. Арабы употребляли тальк для
изготовления бумаги в VIII веке, а еще раньше них египтяне применяли тальк при
изготовлении папирусов (Аршинов, 1930). В древности тальковые породы использовались
для строительных целей в качестве стенового камня и изготовления побелки, а также для
изготовления литейных форм.
По результатам путешествия 1771-1772 годов И.П.Фальк (1825) привел характеристику
талькового камня в районе озера Чебаркуль на Южном Урале. Также в это время была
выделена особая формация талькового сланца, широко развитая в округе Миасского
завода. К этой формации были отнесены глинистые и тальковые сланцы, диабазы и
змеевики, после чего П. Миклашевский (1881) привел краткое описание тальковых
месторождений Урала. Первую сводную характеристику тальковой промышленности
России дал А. Е. Ферсман (1916). Им отмечена ассоциация талька с серпентином,
брейнеритом, гематитом, актинолитом, магнетитом Б. П. Кротов (1915) детально
исследовал генезис тальксодержащих ассоциаций и доказал развитие талька в
апогипербазитовых породах путем замещения антигорита и обратил внимание на
одновременность образования брейнерита и талька. В те же годы отмечалась связь
оталькования с тектоническими нарушениями. Например, В. В. Никитин (1907) отметил
для некоторых районов Урала генетическую связь хлоритовых и тальковых залежей с
дислокационными трещинами, вдоль которых они и простираются. Установлено, что
оталькование развивается только в сланцеватых серпентинитах.
Были высказаны мнения о составе гидротермальных растворов при талькообразовании. Б.
П. Кротов (1915) считал, что на Урале талькообразование за счет серпентинитов
осуществляется под действием горячих углекислых вод. Им же отмечалась стадийность в
образовании талька и связь с внедрением гранитных интрузий.
На следующем этапе изучения талька развернулись широкие исследования его как
полезного ископаемого, а роль работ, в которых тальк не являлся самостоятельным
объектом изучения, значительно уменьшилась. Развернулись работы по поискам и
разведке тальковых месторождений, их технологичности. Н. С. Мамлин (1934) дал
описание талькового камня Урала. Поисковые и разведочные работы на месторождениях
Урала проводились Б. П. Уральским, В. А. Ершовым, А. И. Пшеничниковым, Н. С.
Мамлиным и многими другими.
Появились отдельные работы по результатам исследований физических свойств и
химического состава талька и тальковых пород. Были выполнены термические
исследования и проведены петрографические исследования продуктов обжига
шабровского талькового камня, а также обобщены анализы тальковых пород различных
месторождений. Е.С.Медведевой в 1934 г. была определена белизна образцов ряда
уральских образцов талька, которая составила в среднем 60 - 70 %. В 1936 г. она же
исследовала зависимость белизны уральских тальков от содержания в них окислов железа
и пришла к выводу, что содержание двухвалентного железа до 3% почти не влияет на
белизну, а содержание трехвалентного сильно влияет. В. Н. Разумова в 1939 г. разработала
методику окраски талька органическими красителями в диагностических целях. Д. С.
Коржинский (1941) составил диаграмму парагенезисов в системе (Mg,Fe)O - БЮг - АЬОз,
на которой было показано взаимоотношение талька с другими минералами системы. Он
же обратил внимание на возможность метасоматиче-ской десиликации при образовании
некоторых месторождений талька.
С началом Великой Отечественной войны, несмотря на тяжелое положение в стране,
работы в области тальковой промышленности продолжали развиваться, значительно
пополнились сведения о сырьевой базе Урала. В послевоенные годы было детально
разведано большое количество месторождений Южного и Среднего Урала, из них
некоторые ранее не известные. Началась отработка Пугачевского, Абдул-Касимовского,
Кирябинского месторождений. Результаты этих исследований были
опубликованы в сборнике по сырьевым ресурсам тонкокерамической промышленности
СССР и путям их использования (Уральский, 1948). Значительно увеличилось количество
опубликованных работ, в которых приведены результаты химических анализов тальковых
руд.
Важным фактом в исследовании тальковых месторождений Миасского района является
обнаружение К. И. Постоевым (1961) остатков фауны в тальк-хлоритовых сланцах
Уралдачинской группы месторождений - это доказало, что здесь имеются и не
апогипербазитовые тальковые породы.
При исследовании Киргитейского месторождения П. П. Смолин (1961) пришел к выводу о
том, что тальковые породы развивались здесь не только за счет магнезиальных
карбонатных пород, но и за счет кварцитов и глинистых сланцев. Также им был сделан
вывод, что наиболее бедные железом тальковые руды следует искать среди магнезиально-карбонатных комплексов, не содержащих прослоев железистых пород.
Б. Я. Меренков (1957) подчеркнул роль разломов для талькообразования на примере
Ильменского месторождения талькового камня, а также для месторождений КозьмоДемьяновской группы.
В 60-х годах продолжалось изучение вопросов генетической и промышленной
классификации тальковых месторождений. Г. Н Безруков (1962) рассмотрел
закономерности размещения тальковых месторождений, И. Ф. Романович (1963) сделал
оценку типов тальковых месторождений СССР, он же в 1969 году предложил новый
вариант генетической классификации тальковых месторождений.
В 1975 г. П. П. Смолин и Б. Б. Звягин исследовали структурные особенности природных
разновидностей талька. Овчинников Л. Н. (1998) обобщил данные по тальковым
месторождениям Урала и других регионов.
В 1978 г. В.Н.Сазонов проследил мграцию элементов в тальк-карбонатных породах на
примере Березовского рудного поля, а в 2000 г. он же описал Шабровский рудный район
как объект комплексного минерального сырья.
Таким образом, в процессе исследований тальковых месторождений был собран и
обобщен большой фактический материал. Было выявлено распространение тальковых
пород в различных районах страны и определен ряд особенностей их генезиса. В
результате работ геологов производственных и научно-исследовательских организаций
создана надежная минерально - сырьевая база тальковой промышленности.
В настоящее время во всем мире успешно разрабатывается тальковое сырье. В таблице 1
отражена динамика его производства в период 1995— 1999 гг., показывающая
востребованность талька в мировой промышленности. Данные из таблицы
свидетельствуют об устойчивой потребности в тальке во всем мире.
Таблица 1. Динамика производства талька в различных странах в период 1995 — 1999 гг.,
тыс. т.
Страна 1995 1996 1997 1998 1999
Аргентина, стеатит 300 300 300 300 300
Аргентина, тальк 12.5 11.8 13.4 13.5 13.0
Авсралия, тальк 210.0 210.0 210.0 210.0 210.0
Австрия, стеатит 131.2 130.0 155.7 156.0 150.0
Канада, тальк,пирофиллит 116.0 77.0 73.0 78.0 79.0
Чили, тальк 4.1 4.3 4.0 3.8 3.8
Китай, без спецификации 2.400.0 4.000.0 4.100.0 3.800.0 3.900.0
Колумбия, тальк, пирофиллит 19.4 14.8 14.8 15.0 15.0
Египет, без спецификации 38.6 41.2 43.6 39.7 40.0
Финляндия, тальк 464.0 345.0 350.0 350.0 350.0
Франция, тальк, сырье 322.3 349.3 350.0 325.0 350.0
Германия, тальк 14.2 10.0 8.8 15.5 15.0
Греция, стеатит 500 - - - Венгрия, тальк 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
Индия, стеатит 469.7 472.0 417.6 447.6 450.0
Иран, тальк 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0
Италия, стеатит, тальк 136.0 168.0 142.0 140.0 140.0
Япония, тальк 57.3 56.2 53.0 50.0 50.0
Северная Корея, без спецификаций 180.0 180.0 180.0 150.0 120.0
Республика Корея, тальк 29.4 19.7 25.8 24.4 25.0
Македония, тальк 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
Мексика, тальк 11.1 ЮЛ 13.6 18.8 20.0
Марокко, без спецификаций 8.4 13.1 19.9 20.0 20.0
Непал, тальк 1.5 5.3 6.8 6.5 6.5
Норвегия, тальк 30.0 30.0 30.0 28.0 26.0
Парагвай, бе спецификаций 200 200 200 200 200
Перу, тальк 13.8 13.0 13.0 13.0 13.0
Португалия, тальк 8.4 8.3 8.2 8.4 8.4
Россия, тальк 100.0 100.0 100.0 90.0 90.0
Южная Африка, тальк 9.2 16.4 24.4 21.9 18.2
Испания, стеатит 112.3 109.8 110.0 110.0 110.0
Швеция, тальк 25.0 30.0 25.0 25.0 25.0
Тайвань, тальк 3.5 1.5 1.3 73 100
Таиланд, тальк 4.3 7.2 7.1 2.0 2.0
Турция, без спецификаций 4.0 4.0 4.0 5.0 5.0
Великобритания, тальк, пирофиллит 4.3 5.3 5.5 5.0 5.0
США, тальк 1.060.0 994.0 1.050.0 971.0 925.0
Уругвай, тальк, пирофиллит 1.0 898 1.1 972 950
Замбия, тальк 80 80 80 80 80
Зимбабве, тальк 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Всего,стеатит 714.0 712.0 684.0 714.0 710.0
Всего, тальк 2.420.0 2.260.0 2.320.0 2.220.0 2.190.0
1.2 Основные формации месторождений талька
Большинство тальковых месторождений Урала связано с гипербазитами. Особенно много
их в Миасском тальковом районе, который охватывает часть Челябинской области и
территории Башкортостана. Существует также Сысертский район в Свердловской
области, а также районы развития тальковых месторождений: Режевский, Ишановский,
Джетыгоринский, Магнитогорский.
Формации тальковых месторождений описаны согласно классификации И. Ф. Романовича
(1963), в основу которой положен характер среды, зависящий от ли-тологического состава
исходных пород, а также тип метаморфизма, приведший к таль-кообразованию. В
описании используются более поздние сведения, приведенные И. Ф. Романовичем (1973),
а также данные Г. Н. Безрукова (1962). Последние сведения по тальковым
месторождениям Урала приведены В. Н. Огородниковым и др. 2000.
Талькиты апоультрамафитовые. Месторождения такого типа широко развиты и
представлены железистыми стеатитами и железистыми тальковыми сланцами. К этому
типу относится месторождения Миасского талькового района железистых талькитов и
талькового камня. Стеатиты располагаются на контактах ультрамафитов с более
молодыми гранитоидами. Тальковые сланцы локализуются на контактах ультрамафитов с
вмещающими серицит-хлорит-кварцевыми, углисто-кремнистыми сланцами или на
контакте с ксенолитами этих сланцев внутри тел ультрамафитов. Оталькованию
подвергаются не только ультрамафиты, но и высококварцевые сланцы. Кроме тальковых
сланцев руды месторождений представлены также слабо рассланцованными стеатитами,
тальк-хлоритовыми и тальк-карбонатными разностями. Качество сырья различное. В
среднем белизна составляет 70.4%. Состав тальковых сланцев Пугачевского
месторождения (Романович, 1973) следующий: SiO2 - 57.22, AI3O3 - 2.33, Fe2O3 - 5.67,
MgO - 28.62, CaO - 0.37. В составе железистых талькитов кроме талька установлены
хлорит, брейнерит и другие карбонаты, серпентин, магнетит, пирит, кварц. Тальковые
залежи слагают линзы, жилы сложной формы. Эти месторождения образуются под
воздействием гидротермальных растворов на ультрамафиты. В Миасской тальковой
провинции к ним относятся Кирябинское, Козьмо-Демьяновское, Пугачевское
месторождения.
Тальк-хлоритовые руды. Руды этого типа месторождений состоят из талька и хлорита
примерно в равных соотношениях, также в них присутствуют карбонаты, актинолит,
рудные минералы. Химический состав карельских руд (месторождение
Турган-Койван-Аллуста): SiO2 - 42.75, AI3O3 - 8.05, Fe2O3 - 4.17, FeO - 7.84, MgO -13.08,
CaO — 4.66. Залежи имеют преимущественно линзообразную форму. Мощность
составляет десятки, а протяженность — сотни метров. Месторождения этого типа
связывают с метаморфизмом ультрамафитов габбро-дунит-пироксенитовой формации.
Среди руд месторождений этого типа выделяют следующие разности: хлорит-тальковые,
тальк-хлоритовые и карбонатно-тальк-хлоритовые. Карбонат, представленный в основном
брейнеритом, составляет в среднем 15 — 20 % от состава руд; в небольшом количестве
имеются доломит и кальцит. В рудах также отмечаются кварц, серицит, актинолит,
серпентин, биотит, и рудные минералы — пирит, пирротин, магнетит, гематит. Средние
содержания талька порядка 35 %. На контактах залежей с гранитами местами развиваются
зоны хлорит-актинолитовых сланцев.
Талькомагнезитовые руды. К этому типу месторождений относятся Шабров-ское в
Свердловской и Сыростанское в Челябинской области. Также эти руды образуют
отдельные участки на месторождениях железистых талькитов (Медведевское
месторождение в Миасском районе). Талькомагнезитовые руды состоят из железистого
талька, составляющего порядка 50 - 60 %, карбонатов, хлорита, актинолита и других
минералов. Средний состав шабровских руд (Романович, 1973) следующий: SiO2 - 30.45,
AI3O3 - 1.28, Fe2O3 -2.62, FeO - 4.12, TiO2 - следы, MnO - 0.26, Cr2O3 - 0.16, Ni - 0.20,
MgO - 34.78, CaO - 0.51, H2O - 3.01. Мощность талькомагнезитовых залежей может
составлять десятки и первые сотни метров, протяженность - сотни метров и километры.
Месторождения связаны с метаморфизованными гипербазитами, залегающими согласно
среди углисто-серицит-кварцевых сланцев. Гипербазиты перешли в серпентиниты и
тальк-карбонатные породы. Верхняя часть рудной залежи интенсивно выветрена и
превращена в глиноподобные породы, которые ниже переходят в тальк-карбонатную
дресву, окрашенную гидроокислами железа в бурый цвет, а еще глубже дресва сменяется
плотными тальк-карбонатными рудами. Плотные тальк-карбонатные руды являются
основной рудой этого типа месторождений и имеют светло-серую окраску. Руды слабо
рассланцованы, местами имеют прожилки карбонатов и талька. Форма рудной залежи на
месторождениях этого типа бывает линзовидная или пластообразная.
Тальк-хлоритовые сланцы. Руды этого типа месторождений низкосортны и возникают за
счет осадочных, эффузивно-осадочных и эффузивных пород. В Миасском районе эти
руды слагают крупные залежи мощностью в десятки и сотни метров и протяженностью до
первых километров. В состав руд входят тальк, хлорит, карбонаты, кварц, плагиоклаз,
тремолит, актинолит, серицит, магнетит, рутил, турмалин. К этому типу относится УралДачское месторождение, имеющее следующий химический состав
(Безруков, 1962): SiO2 - 48.16, AI3O3 - 7.22, Fe2O3 - 8.07, MgO - 22.78, CaO - 4.39.
Образование этих месторождений происходит при региональном и контактовом
метаморфизме. Вследствие низкосортности руд этого типа месторождений их можно
использовать лишь в качестве наполнителей для ядохимикатов, а также в кровельной и в
других отраслях промышленности, не требующих сырья высокого качества.
Апомагнезитовые талькиты. Это, в основном, высококачественные маложелезистые и
малокальцевые стеатиты, реже тальковые сланцы. Типичным представителем является
Онотское месторождение. Тальк слагает сложной формы линзы, жилы, реже штоки.
Тальковые руды развиваются как по магнезитам, так и по вмещающим гранитоидам, при
этом в талькитах в повышенном количестве присутствуют хлорит и кварц. В рудах этой
формации содержатся также магнезит, доломит, кальцит, хлорит, серпентин, кварц,
сульфиды и магнетит. В рудах встречается гематит, дающий красную окраску стеатиту.
Онотские талькиты (Романович, 1973) имеют белизну 65 — 90 %, химический состав:
SiO2 - 59.77, AI3O3 - 1.85, Fe2O3 - 0.28, FeO - 1.43, TiO2 - 0.2, MnO -0.05, Сг2Оз — 0.009,
Ni - следы, MgO - 33.92, CaO - 0.43. Формирование месторождения связывают с
воздействием гранитоидов на магнезиальные карбонатные породы.
Аподоломитовые талькиты, представленные маложелезистыми тальковыми сланцами,
встречаются чаще ап9магнезитовых. Состав типичного для этого типа Светлоключевского
месторождения (Романович, 1973): SiO2 — 52.52, AI3O3 - 2.19, Fe2O3 - 0.60, FeO - 0.22,
TiO2 - 0.23, MnO - 0.016, Cr2O3 - нет, Ni - нет, MgO - 26.37, CaO -6.69, Na2O — 0.46, K2O
- 0.44, H2O - 0.44. Сланцы слагают залежи сложной формы мощностью до первых сотен
метров''и протяженностью до первых километров. Месторождения часто располагаются
на контакте гранитоидов и доломитов. В экзокон-такте интрузии по мере удаления от нее
для этого типа месторождений установлены следующие зоны: 1 - диопсидовая, 2 тремолитовая, 3 — тальковая, 4 - слабо оталько-ванные карбонатные породы, 5 —
карбонатные породы. Сырье месторождений такого типа в подавляющей массе требует
обогащения, так как содержит заметную примесь карбонатов, повышающих содержание
вредной для керамической промышленности окиси кальция. От этого недостатка
избавлены верхние слои залежей. Подавляющая масса талькитов имеет серую окраску, не
желательную для лакокрасочной и ряда других отраслей промышленности.
Маложелезистые порошковатые тальковые руды. Месторождения образуются при
выветривании оталькованных доломитов. К этому типу относятся Алгуйское и
Киргитейское месторождения. Руды рыхлые и состоят из чешуек и сростков чешуек
талька, присутствуют также глинистые минералы, хлориты, тремолит и другие. Алгуйские
руды имеют следующий химический состав (Романович, 1973):
SiO2 - 68.9, AI3O3 - 0.25, Fe2O3 - 0.27, MgO - 25.90, CaO - 0.08. Талькиты образуют
крупные линзы шириной в первые сотни метров при длине до километра и глубине
развития до первых сотен метров. Кроме талькитов на месторождениях этого типа
встречаются тремолитовые руды, которые можно использовать в керамической
промышленности. Формирование месторождений происходит в два этапа. На первом,
эндогенном, в результате контактового или регионального метаморфизма за счет
скопления доломитов формируются скопления талька. На втором, экзогенном, этапе
происходит интенсивное выветривание с удалением карбонатов, происходит
диспергирование плотных руд, и образуются залежи порошковатых руд.
Железистые порошковатые руды. Этот тип месторождений образуется при выветривании
талькомагнезитовых руд и представлен низкокачественными рыхлыми талькитами. В
рудах присутствует повышенное содержание гидроокислов железа, которые придают им
бурую окраску. В Челябинской области к этому типу относится Запиваловское
месторождение. Ширина выходов залежей составляет десятки - сотни метров,
протяженность — от сотен метров до первых километров, глубина развития
порошковатых руд - первые десятки метров. В зависимости от исходных пород,
подвергшихся интенсивной переработке, в результате которой возникла сланцевая серия,
на месторождениях этого типа среди хлоритовых сланце можно выделить следующие
разновидности: хлоритовые парасланцы, образовавшиеся по кремнисто-углистым
сланцам,- апобазитовые, аподиоритовые, апосерпентинитовые. Средний химический
состав по месторождению (Романович, 1973): SiO2 - 57.47, AI3O3 - 2.96, Fe2C>3 - 5.94,
MgO - 27.07, CaO - 0.05.Талькиты месторождения относятся к керамическим сортам.
Таблица 2. Сводная таблица среднего химического состава руд месторождений по
основным элементам.
Формации тальковых месторождений %
SiO2 А12О3 Fe2O3 MgO CaO
Апомагнезитовые талькиты 59.8 1.9 0.3 33.9 0.4
Аподоломитовые талькиты 52.5 2.2 0.6 26.4 6.7
Апоультрамафитовые талькиты 57.2 2.3 5.7 28.6 0.4
Талькомагнезитовые руды 30.5 1.3 2.6 34.8 0.5
Апоультрамафитовые тальк-хлоритовые руды 42.8 8.1 4.2 13.1 4.7
Тальк-хлоритовые сланцы 48.2 7.2 8.1 22.8 4.4
Маложелезистые порошковатые тальковые руды 68.90 0.3 0.3 25.9 0.1
Железистые порошковатые руды 57.5 3.0 5.9 27.1 0.1
1.3 Требования к сырью и его основные типы
Тальк широко используется в различных отраслях промышленности, причем
преимущественно в молотом виде.
Для каждой отдельной отрасли использования разработаны свои требования к сырью.
Согласно «Инструкции по применению классификации запасов к меторождени-ям талька
и пирофиллита» (1983) разработан ряд ГОСТов, которыми руководствуются потребители
талька. Наиболее важными критериями являются: прокаленный нерастворимый в соляной
кислоте остаток (ППП), содержание РегОз в солянокислой вытяжке и величина размера
частиц после помола (остаток на сетке №...).
ГОСТ 21235-75 — тальк и талькомагнезит молотые. Этот ГОСТ нормирует требования
для пестицидных препаратов и включает в себя самые низкие сорта тальковых руд: ТП,
ТМП и ТМН. ГОСТ 19729-74 - тальк молотый для производства резиновых изделий и
пластических масс, включает в себя сорта: ТРПН — для наполнения резин и пластмасс,
ТРПВ - для вспомогательных целей (опудривания и присыпки). ГОСТ 19284-79 микротальк для лакокрасочной и карандашной промышленности, включающий сорта:
МТ-ЭГС-1 и МТ-ЭГС-2 для производства эмалей и грунтовок специального назначения,
МТ-КШС для производства красок и шпатлевок специального назначения, МТ-ГШМ для
массового производства грунтовок и шпатлевок. ГОСТ 20706-75 — микротальк для
кабельной промышленности. ГОСТ 13145-67 — тальк для кабельной промышленности,
включает сорта: ТВК — тальк кабельный высшего сорта для спецмарок, ТК-1 -тальк
кабельный первого сорта. ГОСТ 21234-75 —тальк молотый для керамической
промышленности, включает сорта ТМК-28, ТМК-27 и ТМК-24 (цифры после марки
нормируют содержание окиси магния). Основные нормируемые показатели приведены в
таблице 3.
В результате комплексного подхода к рудам различных месторождений были разработаны
технические условия для каждого конкретного месторождения. Так, для руд Алгуйского
месторождения лимитируется максимальная массовая доля оксидов железа - 0.1 %,
количество окиси магния должно быть не менее 22 %, кремнезема — не более 75 %. В
тальках Онотского месторождения основную роль играет белизна, которая должна быть
не менее 60 %, а также должен отсутствовать мышьяк. Для талькового концентрата
Шабровского месторождения белизна должна составлять не менее 65 %, а содержание
РегОз — не более 1 %.
Для Сыростанского месторождения в настоящее время действуют критерии, отраженные в
таблице 4.
Таблица 3. Требования к товарным маркам талька.
ГОСТ Марка Нормируемые показатели
ППП Fe2O3(%) MgO(%) Остаток на сетке №009 Влага (%)
21235-75 ТП 80 — — 2 1
ТМП 53 5 12 5 1
ТМН 50 8 12 10 1
19729-74 ТРПН 90 0.9 — 2 0.5
ТРПВ 87 1.2 — _ 1
19284-79 мт-эгс 90 — — — 0.5
мт-кшс 85 — — — 0.5
мт-гшм 82 — — — 0.5
13145-67 твк 90 0.4 — — 0.5
ТК-1 90 0.4 - 2 0.5
20706-75 Микротальк 90 0.3 0.5
21234-75 ТМК-28 — 5 28 — 1
ТМК-27 — 6 27 — 1
ТМК-24 — 8 24 — 1
Не существует общепринятой точки зрения об отдельных видах тальковых руд и
критериях их выделения. Можно выделять руды по количеству того или иного минерала,
прежде всего талька. В этом случае руды можно разделить на следующие разновидности.
Среди талькового сырья геологи-практики при разработке месторождений выделяют
высокосортные тальковые руды с содержанием талька более 75 %, а также рядовые и
убогие руды с содержанием талька менее 75 %.
Тальковые камни - массивные разности тальковых пород, которые состоят на 40 — 65 %
из талька и поддаются распиловке. Тальковые камни могут использоваться для
извлечения талька, а также как строительный и огнеупорный материал.
Талькиты, которые содержат до 30 % волокнистых амфиболов, назьгоают асбе-стином.
Среди плотных талыситов выделяют массивные — стеатиты и рассланцованные тальковые сланцы. К неплотным талькитам относят порошковатый талькит, а также
щебенчатые разности талькитов.
Таблица 4. Физико-химические параметры талькомагнезитг 1 МОЛОТОГО.
Талькомагне- Тальк и талькомагнезит молотый
зит молотый ГОСТ 21235-75
Физико-химические ТУ 21параметры 028197001-92
1 сорт 2 сорт ТП ТП
тонко- сред- ТМП ТМП ТМС
моло- немо- 1 сорт 2 сорт
тый лотый
Массовая доля прокаленного нераство- 56 52 80 80 53 53 50
римого в НС1 остатка, %, не менее
Потери массы при
прокаливании, %, не 25 25 8 8 21 24 25
более
Массовая доля оксида железа в соля- 6 6 5 5 8
нокислой вытяжке,
%, не более
Массовая доля вла- 0.5 0.7 1 1 1 1 1
ги, %, не более
Массовая доля остатка на сетке № 5 10 0 2 2 5 10
009, %, не более
Вместе с тем, точный подсчет минералов в руде вызывает затруднения, обусловленные, в
первую очередь, сомнением в представительности шлифов, в которых проводится
подсчет. В то же время при геологоразведочных и научно-исследовательских работах на
месторождениях талька широко используются результаты химических анализов, которые
ближе, чем подсчет в шлифах, отражают состав сырья, так как являются результатами
исследований бороздовых проб. Поэтому для целей классификации используются данные
химических анализов с использованием нормируемых показателей. В классификации под
тальковым камнем понимается только массивная разность тальковых руд, содержащая
меньше 75 % талька, которую можно исСписок литературы