Ložisko železné rudy Lebedinsky je ložisko železné rudy v oblasti Belgorod , poblíž města Gubkin, na území oblasti Staro-Oskolsky železné rudy magnetické anomálie Kursk [1] , které je v rozvaze Lebedinsky GOK OJSC . Bylo objeveno v roce 1956, rozvoj bohatých železných rud probíhá od roku 1959, od roku 1973 se vyvíjí ložisko železitých křemenců [1] . Prozkoumané zásoby železné rudy dosahují 4,3 miliardy tun s obsahem Fe 44,6 % [1] . Ložisko rudy o rozměrech jeden a půl krát dva kilometry leží v hloubce padesát - sto šedesát metrů (horní hranice) [1] . Hlavními rudními minerály jsou magnetit, hematit [1] . Vývoj probíhá otevřeným způsobem. Průměrná roční produkce je přes třicet osm milionů tun rudy [1] . Hlavní administrativní a průmyslová rozvojová centra jsou v Gubkinu a Starém Oskolu .
Obor se skládá ze tří sekcí: Střední, Južno-Lebedinský a Sretenský. Centrální oblastí je široké pole železitých kvarcitů , shromážděných v systému izoklinálních silně zploštělých vrásek severozápadním směrem. Naleziště Južno-Lebedinskij je rovněž složeno ze železitých kvarcitů železnorudné suity, které se vyskytují v křídle zploštělé antiklinální vrásy severozápadním směrem. V oblasti Sretensky jsou křídlem velké synklinální struktury železité křemence. Strukturu ložiska komplikují zlomy a hráze bazického a felzického složení. Na ložisku byla zjištěna přítomnost šesti plášťovitých horizontálních ložisek zbytkových bohatých železných rud. Největší z nich se omezuje na široké pole železitých kvarcitů střední sekce [2] .
Nařízením vlády SSSR ze dne 20. července 1967 bylo rozhodnuto o vybudování těžebního a zpracovatelského závodu ve městě Gubkin na základě ložiska železné rudy Lebedinsky. V roce 1971 byl uveden do provozu lom Lebedinský křemenec . V roce 1972 vyrobila Lebedinsky GOK, která dostala své jméno podle názvu ložiska, svůj první produkt - koncentrát železné rudy. Korejská vláda je největším výrobcem komerčního horkého briketovaného železa (HBI) v SNS . V roce 2005 závod vyrobil 20,5 milionů tun koncentrátu, včetně 10 milionů tun pelet železné rudy .
Maximální šířka lomu Lebedinsky GOK je pět kilometrů, hloubka je šest set metrů. Oválný prachový mrak o poloměru asi čtyřicet km [3] téměř neustále visí ve vzduchu nad Lebedinským a blízkým Stoilenskym lomem . V souvislosti s neustálým čerpáním podzemní vody z lomů vznikl prohlubeň (vysoušecí) trychtýř o ploše asi tři sta kilometrů čtverečních [4] . Maximální snížení hladiny podzemní vody v lomech a dolech ve městech Gubkin a Stary Oskol je dvě stě dvě stě padesát metrů [5] .
Na ploše přímého narušení pozemků těžebního komplexu ( LGOK , SGOK , OEMK aj.) se z padesáti až šedesáti druhů bylin, které zde byly rozšířeny, pouze šest nebo sedm adaptovalo na nové podmínky. existence. V prašném pásmu s intenzitou pět set až sedm set kilogramů na hektar za rok zůstává životaschopných jen deset až dvanáct druhů divokých trav. Tato úroveň prachu nevyhnutelně vede ke snížení populací hmyzu a malých býložravců. Druhová skladba ptactva se již snížila o 70-80 %, snížil se i jejich počet a téměř úplně vymizela spárkatá zvěř a predátoři [3] .
Křemenec je hornina složená převážně z křemene. Vznik křemence souvisí se zhutňováním a cementováním primárních křemenných písků, které se v důsledku těchto procesů přetvářely na křemenné pískovce, jejichž metamorfní změnou dochází ke vzniku křemence. Takzvané sekundární křemence vznikají působením plynných nebo hydrotermálních výlevů vyvřelinových intruzí na vyvřelé nebo usazené horniny.
Křemence se liší od pískovců v nepřítomnosti cementu a jsou hustou horninou vyznačující se lasturovým lomem. V závislosti na minerálech-nečistotách jsou kvarcity slída, chloritan, granát, živec atd. Množství nečistot v kvarcitu není větší než 20%. Barva je světlá, někdy bílá. Nečistoty dávají kvarcitu různé odstíny.
Křemence se vyznačují vysokou hustotou; mezní pevnost v tlaku je 1000-1400 kg/cm 2 a vyšší. Specifická hmotnost - 2,6 g/ cm3 . Požární odolnost - 1750-1760 °C.
Největším spotřebitelem křemence je žáruvzdorný průmysl a hutnictví (dinas, tavidlo). Křemenec se používá ve stavebnictví ve formě drceného kamene na beton, méně často se používá jako obkladový materiál a suť.
Křemenec se vyskytuje v různých zemích a má různé barvy – od bílé, růžové, šedé až po tmavě třešňovou a černou – v závislosti na koncentraci určitých mikroelementů v kvarcitu.
V souvislosti s obsahem dalších minerálů se rozlišují odrůdy kvarcitů: slídové, granátové, jaspisovité křemence, žilnatě skvrnité amfibolové křemence. Tenké křemenné žilky procházejí trhlinami ve struktuře křemence, které křemenec nasycují, a získává síťovitý vzhled. Vznik křemence souvisí s rekrystalizací pískovců a dalších křemičitých sedimentárních hornin.
Hranice mezi bohatými rudami a kvarcity je nejčastěji zřetelná. Podle stupně oxidace a technologických vlastností se železité křemence dělí na neoxidované (Fe dist / Fe mag > 0,6), polooxidované (Fe dist / Fe mag = 0,6–0,3) a oxidované (Fe dist / Fe mag . < 0, 3). Nezoxidované křemence tvoří 93,7 % zásob ložiska.
Ložisko nezoxidovaných křemenců má složitou strukturu, vyznačuje se častým prolínáním různých mineralogických variet železitých křemenců a přítomností břidlicových mezivrstev, v některých oblastech je protínáno velkým množstvím dioritovo-porfyritových hrází. Mocnost ložisek a svazků jednotlivých typů kvarcitů je od 1–2 do 10–20 m, ojediněle dosahující 50 m; mocnost hrází se pohybuje od 10 do 20 m. Polooxidované křemence (0,7 % zásob) tvoří subzónu neúplné oxidace železitých křemenců. Na ložisku je rozlišeno osm odpojených čočkovitých ložisek polooxidovaných křemenců o ploše 16 až 550 tisíc m 2 a celkové ploše 1,5 km², jejich mocnost dosahuje 27,2 m, v průměru 4,5 m. Zemina a střecha ložiska jsou nerovná, s římsami a prohlubněmi. Zrudnění polooxidovaných kvarcitů je ve všech oblastech téměř stejné.
Oxidované křemence představují subzónu úplné oxidace železitých křemenců, která překrývá oxidované a polooxidované křemence souvislým krycím nánosem. Jejich mocnost se pohybuje od 0,2 do 56 m. Oxidované křemence tvoří 5,6 % zásob. Hlavními horninotvornými minerály železitých křemenců jsou křemen, magnetit a rudná slída; hořečnato-železité hlinitokřemičitany jsou přítomny v různých ložiskách. Podle minerálního složení a kvantitativního poměru minerálů se železité křemence dělí na čtyři typy: magnetit (47,5 % celkových zásob), silikát-magnetit (37,2 %), železo-slídový-magnetit (14,6 %), jakož i nízkorudné křemence (0,7 %).
Ložiska křemence jsou jemnozrnná, průměrná velikost zrna je 0,05–0,08 mm, velikost agregátů magnetitu je 0,1–0,5 mm. V závislosti na mineralogickém složení matečných hornin se na ložisku rozlišují tyto odrůdy bohatých rud: magnetit-martit (50 %), limonit-martit a limonit (25 %) a železná slída-martit (10 % celkových zásob) . Hlavní rudotvorné minerály jsou martit, magnetit, limonit, železná slída a křemen; minoritní jsou siderit, kalcit, chlorit, pyrit. Obsah železa v rudách se pohybuje od 25 do 68 %. Podle morfologie a znaků ložisek železitých křemenců se v rámci ložisek rozlišuje západní, střední, severovýchodní a jihovýchodní úsek.
Západní část ložiska se vyznačuje poměrně jednoduchou stavbou a stejnoměrnou rudností; Obsah Fe celk. kolísá v blocích od 32,25 do 36,92 %; a železo spojené s magnetitem - od 28,54 do 29,77%.
Centrální část ložiska má ve srovnání s ostatními částmi složitou vnitřní strukturu a vyznačuje se nejnižším obsahem zrudnění, což je dáno velkým počtem dioritovo-porfyritových hrází, přítomností drtivých zón a zvýšeným množstvím břidlic v rudná zóna. Při průměrném objemovém počtu hrází ve vrstevnici 3,3 % je jejich počet ve střední části 6,3–12,7 % z celkového objemu. Obsah Fe celk. v blocích se pohybuje od 32,70 do 34,06% a železo spojené s magnetitem - od 26,36 do 28,30%. V oblasti uzavření centrální antiklinály, na hranici s břidlicemi, je pozorováno vyčerpání železitých kvarcitů - obsah Fe rastru klesá na 22-25% a obsah spojený s magnetitem - na 16,2-18,2%.
Severovýchodní část ložiska se vyznačuje složitou stavbou a poměrně vysokou rudností. Obsah Fe celk. je 34,52-36,10% a asociovaný s magnetitem - 27,60-29,38%. Nejvyšší obsah Fe celk. (38,27–39,39 %) a vázaná na magnetit (33,10–33,77 %) je pozorována v severovýchodní části ložiska. Jihovýchodní část ložiska se vyznačuje poměrně jednoduchou stavbou. Ale v jeho mezích je vyvinut největší počet diorit-porfyritových hrází.
Celkový obsah rudy ve struktuře struktury jihovýchodní části je konzistentní. Obsah Fe celk. v blocích je od 33,4 do 34,84% a související s magnetitem - od 27,3 do 28,55%. Zde, stejně jako v centrální části ložiska, je pozorováno vyčerpání železitých kvarcitů.
Silikátomagnetitové křemence. Železo je obsaženo ve větším či menším množství ve všech vyvřelých a sedimentárních horninách, ale pod pojmem železné rudy se rozumí takové nahromadění železitých sloučenin, ze kterých lze získat kovové železo ve velkém množství a ekonomicky. Železné rudy se vyskytují pouze v omezených oblastech a pouze na známých lokalitách. Železné rudy jsou podle chemického složení oxidy, hydráty oxidů a uhličité soli oxidu železnatého, vyskytují se v přírodě ve formě různých rudních minerálů, z nichž nejvýznamnější jsou: magnetická železná ruda nebo magnetit, železný lesk (a jeho hustá odrůda - červená železná ruda), hnědá železná ruda, která zahrnuje bahenní a jezerní rudy, a konečně železná ruda a její odrůda sférosiderit. Obvykle je každá akumulace jmenovaných rudních minerálů jejich směsí, někdy velmi těsně, s jinými minerály, které neobsahují železo, jako je jíl, vápenec nebo dokonce se složkami krystalických vyvřelých hornin. Někdy se některé z těchto minerálů nacházejí společně ve stejném ložisku, i když ve většině případů jeden z nich převládá, zatímco jiné jsou s ním geneticky příbuzné.
Kvarcity šestého železitého horizontu lze vysledovat v celém ložisku a tvoří dvě ložiska - východní a západní. Ložiska jsou oddělena horninami sedmého břidlicového horizontu. Délka východního ložiska je 2400 m, západního ložiska je 1400 m.
Mocnost východního sledu kolísá od 200 m v jižní části ložiska do 600–800 m v centrální části a do 80–160 m v severní části.
Mocnost západního se pohybuje od 100-250 m do 400-450 m. Průměrný obsah celkového železa je 34,91 %, magnetitu - 27,53 %
Křemence pátého železitého horizontu jsou rozmístěny pouze ve východní části ložisek.
Průměrný obsah celkového železa v nich je 35,6%, magnetit - 31,86%.
Vnitřní stavba rudního tělesa pátého a šestého železného horizontu je heterogenní.
Nestandardní mezivrstvy o tloušťce až deset metrů tvoří 2,8 % objemu rudného tělesa.
V horní části jsou křemence oxidovány. Nejsou hodnoceny jako nerostná surovina a řadí se mezi nadložní horniny.
Železné křemence pátého a šestého železitého horizontu jsou technologickým typem reprezentovaným silikátovo-magnetitovou odrůdou.
Obsah celkového železa, s přihlédnutím k zanášení - 35,6%, magnetitu - 25,68%.
Magnetit a hematit-magnetitové křemence. Magnetit Fe304 a hematit Fe203 obsažené ve železitých kvarcitech jsou potenciálně reaktivní. Možnost použití materiálů obsahujících takové minerály jako plniva by proto měla být stanovena speciálními studiemi. Experimenty ukázaly, že amorfní hydroxid železa vznikající při tvrdnutí betonu chrání minerály obsahující železo nacházející se na povrchu kameniva, prakticky vylučuje jejich účast na další syntéze novotvarů. Svědčí o tom i absence korozních jevů v betonových konstrukcích na kamenivech železné rudy.
Hlavním kritériem při posuzování kvality jemného kameniva je jeho vliv na spotřebu vody ve směsi a pevnost betonu. Při stejném granulometrickém složení je potřeba vody u písku z úpraven železné rudy poněkud vyšší než u přírodního písku, což se vysvětluje zvýšenou drsností povrchu jeho zrn. Čím větší jsou horninotvorná zrna, to znamená, čím vyšší je stupeň metamorfózy horniny, tím větší je drsnost a potřeba vody u velkých pískových zrn. S úbytkem zrnitosti křemenných železitých písků však kameniva získávají převážně monominerální složení, hladký povrch a jejich spotřeba vody se stává téměř podobnou zrnům přírodního písku. S poklesem modulu velikosti částic přírodního písku a zvýšením obsahu jílových a bahnitých nečistot v něm je možné jej nahradit umělým pískem podobného granulometrického složení.
Jemnozrnný odpad je vhodné používat jako kamenivo písčitého betonu, protože pevnost v tlaku, modul pružnosti, přilnavost k výztuži, voděodolnost a mrazuvzdornost takového betonu jsou vyšší než u betonu na přírodním písku. Použití křemenných železitých písků jako jemného kameniva zvyšuje průměrnou hustotu písčitého betonu o 100-250 kg/m 3 a běžného betonu o 50-100 kg/m 3 .
Železné minerály zlepšují adhezní vlastnosti povrchu kameniva při běžném tvrdnutí, proto se křemičitoželezité písky efektivněji používají v betonech tvrdnoucích v přírodních podmínkách. U betonů s hrubým kamenivem mají adhezivní vlastnosti jemného kameniva malý vliv na pevnost betonu. S nárůstem jejího měrného povrchu však roste potřeba vody betonové směsi a zhoršuje se přilnavost malty k hrubému kamenivu. V tomto ohledu je náhrada místního přírodního písku umělým pískem v hrubozrnném betonu možná pouze při nižší spotřebě vody v hrubozrnném betonu nebo při odpovídajícím ekonomickém opodstatnění.
Za stejných výchozích podmínek je zavádění plastifikačních přísad produktivnější do jemnozrnné betonové směsi na umělém písku než na přírodní písek, protože se výrazně zlepšila jeho zpracovatelnost. To však snižuje pevnost betonu, což se vysvětluje zhoršením adhezivní schopnosti minerálů obsahujících železo. Účinnější jsou proto přísady superplastifikátorů.
Jako stavební písek se používají také shrabky získané drcením křemencových hornin na drcený kámen.
Odpad z těžebních a zpracovatelských závodů může zcela nahradit konvenční standardní kamenivo v těžkém betonu a zajistit dosažení jeho konstrukčních vlastností bez nadměrné spotřeby cementu. Negativní vlastnosti betonových směsí na jemném kamenivu z odpadů z úprav rudy, např. snížená plasticita a schopnost zadržovat vodu, lze eliminovat zavedením povrchově aktivních přísad, které regulují odpovídající vlastnosti.
Ostroúhlý tvar a reliéfní povrch zrn zajišťuje vyšší přilnavost umělých písků než říčních, což má pozitivní vliv na pevnost betonu. Studie tedy prokázaly, že pevnost betonu s nezměněným složením na jemném kamenivu z obohacovacího odpadu z těžebních a zpracovatelských závodů Krivoj Rog je o 20 % vyšší než pevnost betonu připraveného na dněprském písku. Zvýšení pevnosti kompenzuje možné zvýšení spotřeby cementu při nahrazení křemenného písku odpadem z obohacení v důsledku zvýšení potřeby vody u betonových směsí. Náklady na plniva z obohacovacího odpadu jsou zpravidla výrazně nižší než u přírodních. V podmínkách povodí Krivoj Rog je frakcionovaný odpad z těžebních a zpracovatelských závodů 6-10krát levnější než dovážený písek. S jejich použitím se náklady na 1 m 3 železobetonových výrobků snižují o 10%.
Odpady vzniklé při obohacování rud mohou také zcela nahradit křemenný písek v maltách. Jsou zvláště účinné v omítkových maltách, kde je nežádoucí přítomnost částic kameniva větších než 2,5 mm. Vysoká průměrná hustota některých kompozic takových roztoků umožňuje jejich použití v rentgenových ochranných náplastech. Průměrná hustota roztoků na agregátech z obohacovacího kalu je přibližně o 22 % vyšší než průměrná hustota roztoků na křemenném písku.