Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова, Республика Казахстан

МАКРО- И МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД УГЛЕДОБЫЧИ

Отходы угледобычи Экибастузского угольного бассейна, представленные аргиллитами, алевролитами и переслаиванием, являются ценным органоминеральным материалом и могут быть использованы в качестве основного сырья для производства строительных материалов.

Вскрышные породы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые зависят от степени их метаморфизации. В естественном виде не размокают в воде, что требует их механического измельчения с целью разрушения цементационных связей глинистых составляющих.

Макроскопическое описание вскрышных пород показывает, что вскрышные породы в основном твердые и плотные, от светло-серого до темно-серого цвета за счет неравномерного обогащения органическим веществом (таблица 1, рисунок 1).

В породах присутствуют карбонаты в тонкодисперсном состоянии, при действии на них 10% раствором соляной кислоты происходит незначительное вскипание.

Петрографические исследования образцов вскрышных пород показали, что они сложены в основном глинистым и алевритовым материалом, количество которого составляет 55-90%. Из минеральных примесей присутствует кварц, полевые шпаты, слюда, пирит. Содержание их находится в пределах 1-5%. Основную массу органического вещества, которое пропитывает глинистую часть породы, составляют углефицированные остатки растительных тканей. Содержание органического вещества уменьшается от аргиллита к переслаиванию и алевролиту.

К минералам с плотностью менее 2,9 г/см относятся: кварц, группа полевых шпатов, обломки пород, хлориты, углефицированные органические остатки. Минералы такой фракции составляют основную массу пород.

К минералам с плотностью более 2,9 г/см³ относятся: группа магнетит-ильменита, группа гематит-лимонита, группа лейко-ксена, циркон, гранат, турмалин, группа андалузит- силлиманита, группа эпидота, цоизита, группа амфиболов, группа моноклинных перокенов. Из аутигенных минералов тяжёлой фракции встречены: барит, пирит.

Легкая фракция алевролита представлена более высоким содержанием кварца - 19,2 % и обломков пород - 53,1 %, чем в аргиллите. Появляются и полевые шпаты - 2,6 %. Органического вещества значительно меньше - 25,2 %, чем в аргиллите. Аутигенные отсутствуют.

Таблица 1

Макроскопическое описание вскрышных пород

Литологический тип сырья	Краткое описание сырья	Текстура	Структура	Проба при взаимодействии с 10% раствором соляной кислоты
1	2	3	4	5
Алевролит	Твердое, плотное, от светлого до светло-серого цвета	Микрослоистая, обусловленная различным соотношением песчаного и алевритового материалов	Фиогмалевритовая с элементами псаммитовой	Вскипает незначительно
Аргиллит	Твердое, плотное, от светло- серого до тёмно- серого цвета	Направленная, обусловленная различным соотношением песчаного и алевритового материалов	Фитогмоалевропелитовая	Вскипает незначительно
Переслаивание	Твёрдое, плотное, цвет серый	Слоистость параллельная, обусловленная неравномерным содержанием глинистого и алевритового материала	Фитогмопелиталевритовая	Вскипает незначительно

А Б В

Рисунок 1-Структура образцов алевролита (А), аргиллита (Б), переслаивания (В). Аншлиф, свет отражённый.

Тяжелая фракция алевролитов отличается от этой же фракции аргиллитов более бедным комплексом минералов. Здесь значительно меньше минералов группы гематит-лимонита - 4,8 % и магнетит-ильменита, но много лейкоксена - 43,6 %_. Из акцессорных минералов присутствуют рутил, турмалин и др. Из аутогенных в большом количестве присутствует барит - 38,8 % и значительно больше, чем в аргиллите пирита - 4,7 %. Карбонатность- 6,5 %.

Легкая фракция аргиллита представлена кварцем (13,2 %),обломками пород (38,2%) и органическим веществом (48,6 %).Зерна кварца бесцветные, часто загрязненные различными включениями, форма округлая, чаще неправильная. В зернах наблюдаются минеральные включения, угольная пыль. Обломки пород представлены преимущественно кремнистыми и кварцево-кремнистыми породами. Среди аутигенных минералов наблюдаются зёрна кальцита.

Тяжелая фракция аргиллита представлена разнообразными минералами, среди которых наибольшим процентом представлены процентом гематит- лимонит ( 49,9 % ), магнетит-ильменит ( 13,6 % ).

Аутигенные минералы - барит (16,1%), пирит (0,8%), карбонатность - 7,5%. Акцессорные минералы представлены гранатом, эпидотом, турмалином, рутилом и др.; легкая фракция переслаивания содержит кварца – 13_,9 %. Обломки пород составляют 48,6 %, а содержание органического вещества - 33,2 %. Появляются минералы группы слюд: биотит, мусковит, хлорит; тяжелая фракция переслаивания представлена разнообразным, нo менее бедным, чем в аргиллите и алевролите комплексом кластических минералов, в том числе и акцессорных, но более значительный процент составляют минералы - лейкоксен 39,2 %, магнетит-ильменит 11,4 %, гематит-лимонит 10,1 %. Аутигенные минералы тяжёлой фракции содержат 27,6 % барита и 8,5 % пирита.

По химическому составу вскрышные породы относятся к группе полукислого с низким и средним содержанием красящих окислов сырья.

По минералогическому составу отходы угледобычи относятся к каолинито-гидрослюдистому сырью с примесью кварца, полевого шпата, смешаннослойных минералов и органических веществ.

В течение ряда лет проводятся исследования, в результате которых доказана возможность, целесообразность и эффективность производства керамического кирпича, дренажных труб, керамической черепицы, и плитки из вскрышных пород Экибастузского угольного месторождения.

Таким образом, использование вскрышных пород угледобычи Экибастузского бассейна позволит расширить номенклатуру выпускаемых в области строительных материалов, которые в настоящее время импортируются, снизить их стоимость, восполнить недостаток кондиционного глинистого сырья и улучшить экологическую обстановку в регионе.

Литература:

1 Вакалова, T.B. Глины. Структура, свойства и методы исследования: учебное пособие / Т.В. Вакалова. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 249 с.

2 Клер В.Р. Изучение сопутствующих полезных ископаемых при разведке угольных месторождений.-М.:Недра, 1979. -272 с.