6. Первоуральское месторождение титаномагнетитовых руд и строительного камня (габбро, горнблендиты)

Цель экскурсии − знакомство с геологическими, гидрогеологическими и экологическими условиями Первоуральского месторождения строительного камня. Студенты на экскурсию собираются у 3-го учебного корпуса (ул. Мира, 28) в 8-50 и отъезжают автобусом в 9-00 до г. Первоуральска. В сопровождении геолога Первоуральского рудоуправления посещение карьера Магнитка IV.

Географо-экономические сведения

Первоуральское месторождение находится на Среднем Урале в 44 км западнее г. Свердловска на территории МО «Город Первоуральск» у юго-восточной окраины г. Первоуральска.

Первоуральское рудоуправление основано в 1936 г. на базе месторождения титаномагнетитовых руд. Здесь добывались высоколегированные руды титана и магнетита, их выход составлял не более 5-10 % от горной породы. При последней разведке 1969-72 гг. была проведена оценка вскрышных пород, которые и являются Первоуральским месторождением строительного камня. Запасы строительного камня были подсчитаны, но не были утверждены ЦКЗ Минчермета СССР (протокол № 65 от 31.01.1974). В ходе разработки в 1986-94 гг. дополнительно изучено качество вмещающих руду пород по участку Магнитка IV.

Месторождение располагается в водораздельной зоне Урала и генетически связано с Ревдинским пироксенит-горнблендит-габбровым массивом, входящим в состав платиноносного пояса Урала.

В орографическом отношении район месторождения представляет собой сильно денудированную горную область, в которой выявляется связь между характером рельефа и петрографическим составом пород. Пониженные участки рельефа слагаются породами осадочно-вулканогенного и осадочного происхождения, а водораздельные гряды и возвышенности сложены габбро, горнблендитом, кварцитами и др.

Месторождение расположено на четырех сопках, имеющих меридиальное простирание и носящих названия с севера на юг: Первая, Вторая, Третья и Четвертая Магнитки. Первая Магнитка расположена на левом берегу реки Талицы. Она представляет собой небольшую возвышенность с пологими склонами. Её абсолютная отметка 320,5 м. От второй Магнитки она отделена седловиной. Вторая Магнитка наиболее высокая из всех сопок. До разработки месторождения абсолютная отметка ее вершины была 396,6 м. Третья Магнитка является продолжением двух первых и состоит из трех разобщенных сопок с крутыми склонами. Максимальная отметка ее 394,6 м. Четвертая Магнитка состоит из ряда сопок с отметками вершин 370-380м.

Гидрографическая система района представлена системой р. Чусовой с многочисленными притоками рек и речек; Талица, Пильная, Макаровка и др. В 2 км к юго-востоку от г. Волчиха построено Волчихинское водохранилище, называемое «Свердловским морем».

Геолого-петрографическая характеристика

Первоуральское месторождение приурочено к Ревдинскому массиву, который протягивается меридиональной полосой шириной 5 км, длиной около 25 км. На западе он контактирует с метаморфическими породами центрального антиклинория Урала: хлорито-кварцевыми и хлорито-карбонатны-ми сланцами, серицито-хлорито-кварцевым филлитом, кварцевыми песчаниками, плойчатыми парасланцами и метаморфизованными известняками. Простирание пород северо-восточное 25-30°, падение юго-восточное 30-50°.

На востоке Ревдинский массив контактирует с толщей верхнесилурийских осадочно-вулканогенных пород зеленокаменной полосы, простирание которой близко к меридиональному (340-350°).

Массив имеет зональное строение. Центральная часть массива сложена горнблендитом, периферические части сложены соссюрит-роговообманковым габбро, нормальным габбро и габбро-амфиболитами. В районе западного контакта в горнблендите отмечаются тела пироксенитов. Горнблендиты залегают в виде полосы меридиального простирания длиной 8-9 км, при ширине в пределах месторождения 450-600 м; на юге она суживается до 100-150 м и у г. Волхича выклинивается. По данным разведочных работ горнблендитовая полоса в районе месторождения с глубиной выклинивается. Титаномагнетитовое оруденение приурочено на южном выклинивании горнблендитовой полосы к восточной ее зоне, где развито максимальное количество крупнозернистых разностей горнблендитов.

Вмещающими породами месторождения являются горнблендиты, среди которых выделяются по размеру зерна и минеральному составу несколько разновидностей: мелкозернистые (до 1 см), среднезернистые (1-2 см), крупнозернистые (2-5 см), особокрупнозернистые (свыше 5 см), комбинация которых дает неравномернозернистые разности и полевошпатовые горнблендиты. Минералогический состав горнблендитов одинаковый. Главные минералы – роговая обманка и титаномагнетит. Акцессорные – ильменит, сульфиды, апатит; вторичные – вторичная роговая обманка, хлорит, гранит, эпидот, цоизит. клиноцоизит. Роговая обманка представлена удлиненно-призматическими зернами темно-зеленого цвета. Зерна сильно трещиноваты, часто по трещинам развивается хлорит, эпидот, карбонаты (кальцит и анкерит).

Характеристика титаномагнетитовых руд

В месторождении выделяется два типа руд: сплошные (массивные) и вкрапленные. Сплошные руды имеют незначительное распространение. Они локализуются, главным образом, в осевой части месторождения. Вкрапленные руды представляют основную ценность месторождения и распределяются неравномерно по всей юго-восточной рудоносной полосе горнблендитов. Основным первичным минералом обоих типов руд является титаномагнетит и первично обособленный ильменит. Нерудные минералы − роговая обманка и полевой шпат. Титаномагнетит составляет 90-95 % объема рудной части обоих типов руд. Под титаномагнетитом понимается тонкое срастание ильменита в магнетите, образовавшееся в результате распада твердого раствора. Титаномагнетит образует неправильной формы зерна, выполняющие промежутки между зернами роговой обманки, размером от 0,1 до 2 мм.

Разработка месторождения

Длина карьера составляет порядка 4,5 км, глубина 110 м. Подсчет запасов руды произведен до горизонта +210 м. Запасы участка Магнитка II и III почти полностью отработаны. В настоящее время ведется отработка верхних горизонтов участка Магнитка IV с добычей и переработкой на щебень вмещающих пород.

Разработка месторождения ведется открытым способом. Открытая разработка месторождений включает этапы: подготовку поверхности, осушение месторождений полезных ископаемых, горно-капитальные работы, вскрышные работы (удаление пустых пород, покрывающих или вмещающих полезное ископаемое) и добычные работы. Для отделения породы от горного массива используют взрывной метод. Для этого бурят скважину на глубину 10-12 м, закладывают взрывчатку и производят взрыв. Полученную породу транспортируют на одну из дробильно-обогатительных фабрик, где происходит деление на фракции, а вскрышные породы вывозят в отвал. В качестве погрузочного оборудования используются экскаваторы ЭКГ-5А. Вывозка горной массы из карьера осуществляется железнодорожным транспортом − электровозами и думпкарами 2ВС-105. На территории четвертой "Магнитки" работают шесть экскаваторов, на третьей только один. Это связано с тем, что в условиях нынешнего экономического кризиса магнетит остается не востребованным, а на третьем участке содержание руды наибольшее. Оно составляет более 20%. По этим же причинам остановлена работа буровых машин. С целью получения более твердого (по сравнению с горнблендитом) и более легкого (с меньшим содержанием руды) щебня существует проект по разработке бортов содержащих габбро. Расширение карьера на 100 м уже согласовано.

Гидрогеологические условия

В карьер поступает только вода от осадков и талые воды. Подземные водоносные горизонты не вскрыты. Поэтому насосы зумпфа работают не постоянно, а несколько часов с периодичностью раз в два дня.

Продукция

В настоящее время выпускается следующая продукция производственно-технического назначения:

− железо-ванадиевый концентрат с содержанием железа не менее 32%, используемый в качестве сырья в металлургическом производстве для получения высококачественных легированных сталей;

− щебень из природного камня и плотных пород различных фракций, применяемый при строительстве и ремонте автодорог и железных дорог, производстве товарного бетона и сборного железобетона, минераловатных и керамических изделий, каменном литье;

− отходы обогащения используются для изготовления асфальтобетонных смесей различных марок.

Щебень из вскрышных пород характеризуется следующими показателями: объемная масса 3,04-3,20 г/см³, марка щебня по дробимости – 1000-1200, по истираемости – И3-И4 (для щебня из горнблендитов) и И1-И2 (для щебня из габбро), марка по сопротивлению удару на копре «ПМ» − У75 (для щебня из габбро) и У40 (для щебня из горнблендитов), марка по морозостойкости F25-F50. По основным показателям щебень отвечает требованиям ГОСТ 8267-93, 25607-94 и 9128-84. Щебень пригоден в качестве крупного заполнителя в обычные и дорожные бетоны, для получения асфальтобетонных и битумоминеральных смесей, для устройства оснований автодорог. Установлена пригодность горнблендитов для каменного литья и горнблендитов – для производства минеральной ваты.

Щебень из продуктов дробления и обогащения (отходы сухой магнитной сепарации) имеет следующие качественные характеристики: прочность при сжатии – 80-140 МПа, в основном 100-120 МПа; насыпная плотность щебня – 1600-1800 кг/м³; содержание пылевидных и глинистых частиц – 1,3-1,6 %. Щебень из отходов обогащения по основным показателям отвечает ГОСТам 8267-93, 9128-74 и 25607-94.

Запасы скальной вскрыши (габбро и горнблендитов) подсчитаны в контурах карьера, разработанного институтом «Уралгипроруда» и утверждены ТКЗ (протокол № 6 от 30.05.1996 г.) в качестве сырья для производства щебня, соответствующего ГОСТам 8267-93, 25607-94 и 9128-84, в количестве 18764 тыс. м³ по категории С₁.

Учитывая потребности рынка, постоянно ведется работа по расширению ассортимента выпускаемой продукции. Освоен выпуск щебня для балластного слоя железнодорожных путей. Установка дополнительного оборудования позволила наладить круглогодичное извлечение из отходов фабрик фракции менее 10 мм, фракции 3-10 мм пользующегося повышенным спросом потребителей.

Вскрыша, которая является отходом производства, использовалась при строительстве торгового центра Икеа. Ей засыпалось болотистая местность.

Месторождение разрабатывается ОАО «Первоуральское РУ» (лицензия СВЕ № 00560 ТЭ). Балансовые запасы по состоянию на 01.01.2004 г. составили 16449 тыс. м³ по категории С₁. Объем добычи за год в среднем составляет 450-500 тыс. м³. Продолжение разработки возможно.

Экология

На данном предприятии загрязнение мало. Имеющуюся дозу вредных веществ могут получить только взрывники, при пренебрежении индивидуальными средствами защиты.

Загрязнение атмосферного воздуха при взрывных работах происходит за счет выделения вредных веществ из пылегазового облака и выделения газов из взорванной горной массы. Взорванная горная масса постоянно действующий в течение периода ее экскавации неорганизованный источник выброса оксида углерода.

Экскурсионные задания

Обработка записей в полевом дневнике, оформление зарисовок, составление каталога образцов и их маркировка. После обработки полевых материалов составляется глава отчета, где отражаются сведения по геологическому строению, гидрогеологическим условиям месторождения, технологическому процессу добычи и переработки строительного камня, представленного габбро и горнблендитами. Оцениваются факторы, влияющие на рентабельность работы предприятия, дается экологическая оценка деятельности и негативные стороны работы предприятия. В процессе экскурсий студент должен выполнить следующую работу:

1. Сфотографировать и нарисовать схему карьера, описать технологический процесс добычи горнблендита и габбро.

2. Найти и отобрать образцы горнблендитов различной крупности, габбро и титаномагнетита, место отбора нанести на план.

3. На техногенных отвалах обогатительной фабрики описать и сфотографировать проявления процессов эрозии.

4, Дать характеристику гидрогеологических условий месторождения.

5. Описать процесс транспортировки породы из карьера?

6. Охарактеризовать рудный минерал, попутно добываемый на этом месторождении.

7. Описать типы дробилок, используемые на обогатительной фабрике для производства щебня различных фракций и кубовидного щебня.