Главные минералы каолинов

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

По применению Классификации запасов

Месторождений и прогнозных ресурсов

Твердых полезных ископаемых

Каолин

Москва, 2007

Разработаны Федеральным государственным учреждением «Госу­дарственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.

 

Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.

 

Методические рекомендации по применению Классификации запа­сов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных иско­паемых. Каолин.

 

Предназначены для работников предприятий и организаций, осу­ществляющих свою деятельность в сфере недропользования, неза­висимо от их ведомственной принадлежности и форм собственно­сти. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспе­чит получение геологоразведочной информации, полнота и каче­ство которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведан­ных месторождений в промышленное освоение, а также о проекти­ровании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.

 

I. Общие сведения

 

1. Настоящие Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых (каолина) (далее – Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 2004 г. № 370 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 31, ст.3260; 2004, № 32, ст. 3347, 2005, № 52 (3ч.), ст. 5759; 2006, № 52 (3ч.), ст. 5597), Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 293 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 26, ст. 2669; 2006, №25, ст.2723), Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278, и содержат рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых в отношении каолина.

2. Методические рекомендации направлены на оказание практической помощи недропользователям и организациям, осуществляющим подготовку материалов по подсчету запасов полезных ископаемых и представляющих их на государственную экспертизу.

3. К а о л и н ы – глинистые породы, состоящие преимущественно из минералов группы каолинита (каолинит, галлуазит, диккит) с примесью кварца, калиевого полевого шпата, мусковита, монтмориллонита. В качестве полезного ископаемого ценность представляют в первую очередь каолины белоцветные или бледноокрашенные, имеющие низкое содержание темноцветных минеральных компонентов, в первую очередь представленных оксидами железа и титана.

Современное промышленное производство преимущественно ориентировано на использование материалов с максимальным содержанием каолинитовых минералов и минимальным – всех прочих (кварц, калиевый полевой шпат, слюда, минералы оксидов железа и титана). В связи с этим большую часть добываемых природных каолинов подвергают обогащению (удаление песчаных и алевритовых частиц) и получают близкий к мономинеральному концентрат каолинитовых минералов; попутно могут быть получены концентраты и других упомянутых выше минералов, что может обеспечить организацию комплексной малоотходной разработки залежей каолинов.

Каолины характеризуются инертностью по отношению к кислым и щелочным растворам, высокой огнеупорностью, способностью образовывать с водой пластичную массу (пластичные разности), высокой механической прочностью в сухом состоянии, белым цветом обожженного черепка. Эти свойства определяют применение каолина в качестве сырья для производства тонкой, хозяйственной, санитарной, электро- и радиокерамики, огнеупорных изделий, силумина, стекла, ультрамарина и солей алюминия. Высокая дисперсность, белый цвет, диэлектрические свойства, химическая инертность хорошая диспергируемость, смачиваемость определяют широкое использование каолинов в качестве универсального наполнителя при производстве бумаги, резинотехнических, кабельных, пластмассовых и парфюмерных изделий.

4.Минеральные компоненты природных каолинов подразделяются на две основные группы. Первая группа представлена относительно крупнозернистыми реликтовыми минералами. К ним относят кварц, частично каолинитизированные калиевый полевой шпат, серицит, гранат, силлиманит, сюда же можно отнести псевдоморфозы каолинита по биотиту. Вторая группа представлена глинистыми гипергенными и, в меньшей степени, тонкодисперсными реликтовыми минералами (пылеватые кварц, полевой шпат, тонкочешуйчатый серицит). Среди глинистых минералов ведущее значение имеют каолинитовые минералы, с которыми в разнообразных сочетаниях и варьирующих количествах ассоциируют гидрослюды, смешанослойные, монтмориллонит. Присутствие в каолинах свыше 10 % некаолиновых глинистых минералов оказывает существенное влияние на технологические особенности получаемого из них обогащенного каолина. Даже после самой тщательной очистки обогащенные каолины содержат, как минимум, 2,0–2,5 % минеральных примесей. Так, лучшие из обогащенных промышленных каолинов Европы содержат 90,4–93,1 % каолинита, 3,2–6,8 % мусковита, 1,7–3,3 % кварца.

Ценные свойства каолинов обусловлены ведущей ролью в их составе минералов группы каолинита, к которым отнесены каолинит, галлуазит, диккит и накрит. По вещественно-структурным признакам все они являются полиморфными модификациями водного силиката алюминия Al₂Si₂O₅(OH)₄, чему соответствует содержание SiO₂ 46,54 %; Al₂O₃ 39,5 %; H₂O 13,96 %.

В табл. 1 приведены характеристики состава и свойств глинистых минералов группы каолинита и обычно сопутствующих им минералов.

Таблица 1

Главные минералы каолинов

Минерал

Содержание основных компонентов, %

Плотность, г/см3

Температура плавления, С°

Теплопроводность, Вт/(м · К)

Внешний облик

Каолинит Al2Si2O5(OH)4	SiO2 – 46,54 Al2O3 – 39,50 H2O – 13,96	2,6	1800–1850	~2	Землистые рыхлые массы, микро- и тонкокристаллические, часто уплотненные
Диккит Al2Si2O5(OH)4	SiO2 – 46,54 Al2O3 – 39,50 H2O – 13,96	2,6	1800–1850	~2	Плотные тонко- и микрокристаллические агрегаты
Галлуазит Al2Si2О5(OH)4·2H2O	SiO2 – 40,90 Al2O3 – 34,66 H2O – 24,44	2–2,2	1800–1850	~2	Плотные прожилковые и гнездовые выделения
Кварц, SiO2 (опал-метаколлоидный кремнезем)	SiO2 – 99 и более; в опале до 10 % Н2О	2,65		7,99	От одиночных кристаллов до ксеноморфных агрегатов
Калиевый полевой шпат (микроклин, ортоклаз) KAlSi3O8	SiO2 – 64,7 Al2O3 – 18,4 K2O – 16,9	2,55–2,65	1185–1550	2,3–2,4	От одиночных кристаллов до зернистых ксеноморфных или панидиоморфных агрегатов
Мусковит KAl2(AlSi3)O10(OH)2	SiO2 – 45,0 Al2O3 – 32,8 K2O – 9,84	2,76–3,2	1260–1290	(0,5–3,9) 103	Пластинчатые кристаллы и их агрегаты

Диккит имеет тот же состав, что и каолинит, ввиду чего мало отличается от последнего поведением в технологических процессах. Галлуазит редко образует концентрации промышленной значимости, обычно присутствуя в каолинах в виде примеси к каолиниту, иногда значительной.

Присутствующие в составе каолинов реликтовые минералы (полевые шпаты, мусковит, гранат, силлиманит и др.) в той или иной степени бывают каолинитизированы. В связи с изменениями геохимии среды в некоторых разностях каолинов в качестве новообразованных минералов могут присутствовать смектиты, опал, кальцит, сидерит, гипс, сульфиды железа и более редкие минералы.

5. По своему происхождению каолины подразделены на первичные и вторичные (переотложенные). В табл. 2 характеризуются основные промышленные типы месторождений каолинов разного генезиса.

Месторождения первичных каолинов представлены элювиальными (в корах выветривания) и гидротермально-метасоматическими залежами.

Месторождения элювиальных каолинов формируются в связи с глубоким химическим выветриванием алюмосиликатных пород разного возраста и происхождения в условиях теплого гумидного климата. Коры выветривания формируются на заключительных этапах выравнивания древнего рельефа (пенепленизация), образуя покровы переменной мощности. Залежи каолинов приурочены к верхней (каолиновой) зоне коры выветривания, имеют неправильную пласто- и линзообразную форму и в плане иногда достигают нескольких квадратных километров. Мощность залежей варьирует от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Каолины в разрезе постепенно, через зону слабовыветрелых пород, переходят в материнские породы.

Месторождения этого подтипа составляют основу сырьевой базы каолинов в России. Залежи элювиальных каолинов подразделены по их морфологии на площадные (Кыштымское), линейно-площадные (Южно-Ушкотинское) и линейные (Еленинское). По химическому и минеральному составу элювиальные каолины на породах с породообразующим содержанием калиевых полевых шпатов и (или) мусковита могут быть разделены на бесщелочные (нормальные) и щелочесодержащие (щелочные). Щелочные каолины могут слагать отдельные части залежей (Еленинское, Журавлиный Лог), реже целые залежи (Екатериновское в Украине). Щелочные каолины отличаются содержанием в них К₂О от 1,7 до 4–6 %, в то время как для нормальных каолинов наиболее обычное содержание К₂О 0,3–0,5 %. Калиевый полевой шпат щелочных каолинов отличается высокими значениями калиевого модуля (К₂О:Na₂O).

В щелочных каолинах повышенное содержание частиц реликтового микроклина (более 10 %) создает возможность получения при обогащении наряду с кварцевым полевошпатового концентрата.

Таблица 2