Хро­мо­ві руди. Вла­сти­во­сті, гене­зис та вико­ри­ста­н­ня

Руди хро­му (хро­мі­ти) впер­ше було вияв­ле­но у Фран­ції (родо­ви­ще Carrade de Cavalaire) напри­кін­ці XVIII сто­лі­т­тя. Спо­ча­тку їх вико­ри­сто­ву­ва­ли як вогне­трив­кий мате­рі­ал та для отри­ма­н­ня фарб. Зго­дом хром поча­ли широ­ко вжи­ва­ти як легу­ю­чий мате­рі­ал для виго­тов­ле­н­ня ста­лі.

Мета­лі­чний хром було впер­ше вияв­ле­но у міне­ра­лі кро­ко­ї­ті фран­цузь­ким дослі­дни­ком Л. Н. Вокле­ном. Відо­мо 25 міне­ра­лів хро­му. Най­більш роз­по­всю­дже­ни­ми і цін­ни­ми з про­ми­сло­вої точки зору є магно­хро­міт (Mg, Fe)Cr₂О₄, хром­пі­ко­тит (Mg, Fe)(Cr, Al)₂O₄ і алю­мо­хро­міт (Fe,Mg)(Cr, Al)₂О₄, які за зов­ні­шнім вигля­дом пра­кти­чно не роз­рі­зни­ти, тому їх нази­ва­ють «хро­мі­ти».

Крім вла­сне хро­мі­тів, хром вхо­дить до скла­ду фукси­ту, хро­мо­во­го хло­ри­ту, хром­ве­зу­ві­а­ну, хром­діо­пси­ду, ува­ро­ві­ту тощо. В екзо­ген­них умо­вах хро­мо­ві спо­лу­ки є стій­ки­ми, що зумов­лює їх зда­тність фор­му­ва­ти роз­си­пи.

Хро­мо­ві руди вхо­дять до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як руди чор­них мета­лів.

Властивості хрому

Хром — це бли­ску­чий, сіру­ва­то-білий пла­сти­чний метал із пито­мою вагою 7,19 г/см³, який хара­кте­ри­зу­є­ться висо­кою тем­пе­ра­ту­рою плав­ле­н­ня (1890°C) та стій­кі­стю до коро­зії зав­дя­ки окси­дній плів­ці на поверх­ні.

При висо­ких тем­пе­ра­ту­рах (понад 1800°C) хром може вза­є­мо­ді­я­ти з гало­ге­на­ми, сір­кою, азо­том та інши­ми еле­мен­та­ми, а при зви­чай­ній тем­пе­ра­ту­рі лег­ко реа­гує з роз­ве­де­ни­ми кисло­та­ми. У чисто­му вигля­ді хром пла­сти­чний, але домі­шки роблять його кри­хким. Дода­ва­н­ня феро­хро­му під­ви­щує міцність, твер­дість і коро­зій­ну стій­кість ста­лей, що необ­хі­дно для виро­бни­цтва неір­жа­ві­ю­чих, жаро­мі­цних і кисло­то­трив­ких ста­лей. Хро­мі­то­ві вогне­три­ви мають висо­ку стій­кість до тем­пе­ра­тур і шла­ків, що робить їх неза­мін­ни­ми у футе­ров­ці про­ми­сло­вих печей.

Промислові типи родовищ хромових руд

Серед родо­вищ хро­мо­вих руд виді­ля­ю­ться:

• магма­ти­чні (ран­ньо­ма­гма­ти­чні та пізньо­ма­гма­ти­чні);
• роз­си­пні (елю­ві­аль­но-делю­ві­аль­ні та узбе­ре­жно-мор­ські).

Магма­ти­чні родо­ви­ща хро­му фор­му­ва­лись у різні гео­ло­гі­чні епо­хи, почи­на­ю­чи із докем­брію до кай­но­зою. Вони тісно пов’язані із маси­ва­ми уль­тра­о­снов­них порід (дуні­тів і пери­до­ти­тів), що про­ни­ка­ли вздовж гли­бин­них роз­ло­мів.

Часто маси­ви хро­мі­то­но­сних порід фор­му­ють пояси зна­чної про­тя­жно­сті:

• гер­цин­ські інтру­зії пери­до­ти­тів та дуні­тів на Ура­лі;
• Серед­зем­но­мор­ський пояс крей­до­вих та палео­ге­но­вих інтру­зій гіпер­ба­зи­тів (від Бал­кан через Туреч­чи­ну і Кав­каз до Індії);
• докем­брій­ські маси­ви Бушвельд­сько­го ком­пле­ксу та Вели­кої Дай­ки у ПАР та Зім­ба­бве.

Фор­ми заля­га­н­ня рудних тіл, а також стру­ктур­но-текс­тур­ні осо­бли­во­сті руд зале­жать від гео­ло­гі­чних умов їх утво­ре­н­ня (пла­тформ­ний чи склад­ча­стий режим), а саме, кри­ста­лі­за­ції вмі­щу­ю­чих порід серед гори­зон­таль­но заля­га­ю­чих товщ акти­ві­зо­ва­них пла­тформ чи в про­це­сі роз­ви­тку склад­ча­стих обла­стей в умо­вах текто­ні­чно­го сти­сне­н­ня.

При пла­тформ­них умо­вах фор­му­ва­н­ня хро­мі­то­ві між­пла­сто­ві маси­ви хара­кте­ри­зу­ю­ться псев­до­стра­ти­фі­ка­ці­єю, вира­же­ною чер­гу­ва­н­ням шарів основ­них та уль­тра­о­снов­них порід, гори­зон­таль­но­го чи поло­го­го заля­га­н­ня. Від­по­від­но до поло­же­н­ня хро­мі­то­вих маси­вів, рудні тіла заля­га­ють у вигля­ді шарів витри­ма­ної поту­жно­сті і зна­чної про­тя­жно­сті.

При склад­ча­стих умо­вах утво­ре­н­ня хро­мі­то­ві маси­ви є резуль­та­том від­окрем­ле­н­ня уль­тра­о­снов­ної пери­до­ти­то­вої магми від базаль­то­во­го суб­стра­ту в під­ко­ро­вих умо­вах. Про­цес зру­де­ні­н­ня три­вав на всіх ета­пах роз­ви­тку магма­ти­чно­го осе­ред­ку і на різних рів­нях, часто в зонах пере­хо­ду від габро-нори­тів до пери­до­ти­тів і дуні­тів. Руди лока­лі­зо­ва­ні зав­дя­ки гра­ві­та­цій­ній дифе­рен­ці­а­ції та пере­мі­щен­ню роз­пла­ву під дією текто­ні­чних сил. Це при­зво­дить до утво­ре­н­ня різних мор­фо­ло­гі­чних типів рудних тіл: шлі­рів, лінз, жило­по­ді­бних тіл та бре­кчій, з чітки­ми кон­та­кта­ми та сму­га­сти­ми текс­ту­ра­ми.

Ран­ньо­ма­гма­ти­чні родо­ви­ща фор­му­ю­ться у спо­кій­них текто­ні­чних умо­вах (пла­тформ­ний режим), хара­кте­ри­зу­ю­ться між­пла­сто­ви­ми лопо­лі­та­ми або пли­то­по­ді­бни­ми тіла­ми (Бушвельд­ський ком­плекс, Вели­ка Дай­ка). Руди заля­га­ють у вигля­ді витри­ма­них шаро­по­ді­бних покла­дів у підо­шві стра­ти­фі­ко­ва­них інтру­зив­них маси­вів. Рудо­но­сні маси­ви від­рі­зня­ю­ться роз­ша­ру­ва­н­ням з посту­по­вим пере­хо­дом (зни­зу вго­ру) від пери­до­ти­тів до габро­ї­дів та гра­ні­то­ї­дів.

Фор­му­ва­н­ня пізньо­ма­гма­ти­чних родо­вищ супро­во­джу­є­ться текто­ні­чни­ми дефор­ма­ці­я­ми, в резуль­та­ті чого хро­мі­то­но­сні маси­ви дефор­му­ю­ться. Родо­ви­ща при­уро­че­ні до гіпер­ба­зи­то­вої фор­ма­ції. Руди заля­га­ють у сер­пен­ти­ні­зо­ва­них дуні­тах, що скла­да­ють вели­кі маси­ви. Рудні тіла мають фор­му жил і лінз з різ­ки­ми гра­ни­ця­ми та прим­хли­ви­ми обри­са­ми, іно­ді пере­ти­на­ю­ться дай­ка­ми габро і дуні­тів.

Елю­ві­аль­но-делю­ві­аль­ні роз­си­пи утво­рю­ю­ться вна­слі­док виві­трю­ва­н­ня корін­них магма­ти­чних порід та пере­мі­ще­н­ня хро­мі­то­вих часток вниз по схи­лах. Елю­ві­аль­ні утво­ре­н­ня (лате­ри­тно­го типу) пред­став­ле­ні кри­ста­ла­ми та улам­ка­ми хро­мі­ту серед пухкої лімо­ні­то­вої маси. Такі родо­ви­ща відо­мі на Кубі, Філіп­пі­нах, у Новій Кале­до­нії. Най­біль­ший делю­ві­аль­ний роз­сип хро­мі­ту при­уро­че­ний до Вели­кої Дай­ки Зім­ба­бве у від­кла­дах попе­ре­чних долин та вздовж річок, де запа­си хро­мі­ту скла­да­ють 60 млн т.

Узбе­ре­жно-мор­ські роз­си­пи фор­му­ю­ться в при­бе­ре­жних райо­нах через оса­дже­н­ня хро­мі­тів у вигля­ді “чор­них пісків”. Відо­мі на Тихо­оке­ан­сько­му узбе­реж­жі США, в Алба­нії та Туреч­чи­ні.

Родовища хромових руд в Україні

Впер­ше хро­мо­ві руди в Укра­ї­ні було вияв­ле­но у 1932 р. на ліво­му бере­зі р. Пів­ден­ний Буг біля с. Зава­л­ля Кіро­во­град­ської обла­сті. Ці руди вияви­лись низь­ко­сортни­ми і не при­да­тни­ми для вико­ри­ста­н­ня у металургії.Родовища хро­мо­вих руд в Укра­ї­ні відо­мі на Сере­дньо­му Побуж­жі в райо­ні сіл Капі­та­нів­ка, Липо­вень­ки та Липня­ги Кіро­во­град­ської обла­сті. Всі ці родо­ви­ща вхо­дять до скла­ду Капі­та­нів­сько­го рудно­го поля Дні­стров­сько-Бузь­кої мета­ло­ге­ні­чної суб­про­він­ції.

У будо­ві Капі­та­нів­сько­го рудно­го поля бере участь ком­плекс оса­до­во-мета­мор­фі­чних, мета­со­ма­ти­чних та магма­ти­чних гір­ських порід докем­брію, пере­кри­тих утво­ре­н­ня­ми мезокай­но­зою. Склад­ча­стий фун­да­мент докем­брію ускла­дне­ний роз­ло­ма­ми. Вияв­ле­но 62 маси­ви уль­тра­ма­фі­тів, пред­став­ле­них дво­ма фор­ма­ці­я­ми – дуніт-гарц­бур­гі­то­вою (гіпер­ба­зи­то­вою) та дуніт-пери­до­тит-габро­но­ри­то­вою. Маси­ви уль­тра­о­снов­них порід скон­цен­тро­ва­ні у межах Хаще­ва­то-Завал­лів­ської та Пер­во­май­сько-Голо­ва­нів­ської стру­ктур. Всі відо­мі рудо­про­я­ви і родо­ви­ща у межах Укра­ї­ни від­но­ся­ться до уль­тра­ма­фі­тів гіпер­ба­зи­то­вої фор­ма­ції.

Маси­ви хро­мі­то­вих уль­тра­ба­зи­тів Капі­та­нів­сько­го рудно­го поля пред­став­ле­ні січни­ми кру­то­па­да­ю­чи­ми тіла­ми дай­ко- і тру­бо­по­ді­бної фор­ми. Ці маси­ви кон­тро­лю­ю­ться гли­бин­ни­ми роз­ло­ма­ми. Маси­ви мають дифе­рен­ці­йо­ва­ну роз­ша­ро­ва­ну будо­ву і зба­га­че­ні суль­фі­да­ми. Рудо­но­сна фор­ма­ція пред­став­ле­на сер­пен­ти­ні­зо­ва­ни­ми дуні­та­ми, пери­до­ти­та­ми, гарц­бур­гі­та­ми, лер­цо­лі­та­ми та сер­пен­ти­ні­та­ми, а також жиль­ни­ми піро­ксе­ні­та­ми, гіпер­сте­ні­та­ми та брон­зи­та­ми. Вміст окси­ду хро­му у поро­дах коли­ва­є­ться від 0,4 до 7,2 %.

Капі­та­нів­ське родо­ви­ще скла­де­не з 9 рудних тіл, порів­ня­но неве­ли­кої поту­жно­сті (0,5–12 м), які про­сте­же­ні бурі­н­ням на 50–160 м за про­стя­га­н­ням і на 75–300 м за паді­н­ням. Сере­дній вміст окси­ду хро­му 29 %. Виді­ля­ють руди бідні, вкра­пле­ні, густов­кра­пле­ні та масив­ні суціль­ні. У верх­ніх части­нах рудних тіл роз­ви­ва­ю­ться ліній­ні кори виві­трю­ва­н­ня, що скла­де­ні хром-ніке­ле­ви­ми руда­ми. Захі­дне Липо­вень­ків­ське родо­ви­ще скла­да­є­ться із 2 рудних тіл, про­сте­же­них на 40–80 м за про­стя­га­н­ням та на 50–75 м за паді­н­ням. Виді­ля­ють руди суціль­ні, густов­кра­пле­ні та рід­ков­кра­пле­ні.

Пер­спе­кти­ви пошу­ку хро­мо­вих руд в Укра­ї­ні обме­же­ні, про­те можли­ва доро­звід­ка вже відо­мих родо­вищ, а також деталь­на роз­від­ка рані­ше вияв­ле­них про­я­вів хро­мі­ту (Пер­шо­трав­не­ве, гру­пи Липо­вень­ків­ських та Липня­гів­ських про­я­вів).

Родовища хромових руд в світі

Пів­ден­на Афри­ка є одним з най­біль­ших поста­чаль­ни­ків хро­мо­вих руд у сві­ті та має най­біль­ші відо­мі запа­си хро­мо­вих руд. Бушвельд­ський ком­плекс є основ­ним дже­ре­лом хро­мо­вих руд, де у схі­дній і захі­дній части­нах ком­пле­ксу заля­га­ють лін­зо­по­ді­бні покла­ди. Покла­ди хро­мі­тів у Пів­ден­ній Афри­ці пов’язані, як пра­ви­ло, із основ­ни­ми та уль­тра­ба­зи­то­ви­ми поро­да­ми.

Казах­стан є ще одним зна­чним виро­бни­ком хро­му та має зна­чні запа­си хро­мо­вих руд. Покла­ди хро­мі­тів в Казах­ста­ні зна­хо­дя­ться в Ура­ло-Алтай­сько­му райо­ні, зокре­ма в Актю­бін­ській, Кара­ган­дин­ської і Усть-Камін­ській обла­стях. Родо­ви­ща хро­мі­тів в Казах­ста­ні в основ­но­му лін­зо­по­ді­бно­го і стра­ти­форм­но­го типу, пов’я­за­ні з уль­тра­о­снов­ни­ми поро­да­ми.

Індія також є вели­ким виро­бни­ком хро­мі­ту, зна­чні покла­ди яких зна­йде­но в шта­тах Оді­ша, Кар­на­та­ка та Мані­пур. Покла­ди хро­мі­ту в Індії в основ­но­му мають лін­зо­по­ді­бний і стра­ти­форм­ний типи, що зустрі­ча­ю­ться в офі­о­лі­то­вих ком­пле­ксах і шару­ва­тих магма­ти­чних ком­пле­ксах.

Туреч­чи­на, як відо­мо, має зна­чні родо­ви­ща хро­мі­ту, зокре­ма в про­він­ці­ях Еля­зиг і Мала­тья. Покла­ди хро­мі­ту в Туреч­чи­ні в основ­но­му лін­зо­по­ді­бні та стра­ти­форм­ні, пов’язані з офі­о­лі­то­ви­ми ком­пле­кса­ми та шару­ва­ти­ми магма­ти­чни­ми ком­пле­кса­ми.

Родо­ви­ща хро­мі­ту також зна­хо­дя­ться в інших кра­ї­нах, таких як Алба­нія, Фін­лян­дія, Іран, Мада­га­скар, Філіп­пі­ни, Зім­ба­бве, Бра­зи­лія та Куба, серед інших. Ці родо­ви­ща можуть бути різних типів, вклю­ча­ю­чи лін­зо­по­ді­бні, стра­ти­форм­ні, пля­жні роз­си­пи та лате­ри­тні утво­ре­н­ня, зале­жно від гео­ло­гі­чної обста­нов­ки.

Галузі використання

Хро­мо­ві руди віді­гра­ють важли­ву роль у різних галу­зях про­ми­сло­во­сті, зав­дя­ки сво­їм вла­сти­во­стям. Його стій­кість до коро­зії, висо­ка тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­н­ня та уні­вер­саль­ність роблять його важли­вим еле­мен­том у виро­бни­цтві бага­тьох мате­рі­а­лів і виро­бів, які широ­ко вико­ри­сто­ву­ю­ться в суча­сній про­ми­сло­во­сті.

Хро­мо­ві руди вико­ри­сто­ву­ють для:

• Виро­бни­цтва нер­жа­ві­ю­чої ста­лі – хром є основ­ним легу­ю­чим ком­по­нен­том при виро­бни­цтві нер­жа­ві­ю­чої ста­лі. Хром надає ста­лі стій­кість до коро­зії, висо­ку міцність на роз­рив та дов­го­ві­чність.
• Виро­бни­цтва спла­вів – хром вико­ри­сто­ву­є­ться при виго­тов­лен­ні різних лего­ва­них ста­лей, у тому числі висо­ко­мі­цних і жаро­стій­ких. Ці спла­ви вико­ри­сто­ву­ють при виро­бни­цтві літа­ків, газо­вих тур­бін, авто­мо­біль­них дета­лей та про­ми­сло­во­го обла­дна­н­ня, для яких міцність, стій­кість до висо­ких тем­пе­ра­тур є кри­ти­чною.
• Галь­ва­но­пла­сти­ка – хром широ­ко вико­ри­сто­ву­є­ться в галь­ва­ні­ці, про­це­сі, який вико­ри­сто­ву­є­ться для нане­се­н­ня тон­ко­го шару хро­му на поверх­ню інших мате­рі­а­лів для покра­ще­н­ня зов­ні­шньо­го вигля­ду, дов­го­ві­чно­сті та стій­ко­сті до коро­зії. Галь­ва­ні­чний хром вико­ри­сто­ву­ють для виро­бни­цтва авто­мо­біль­них дета­лей, побу­то­вої техні­ки та інших пре­дме­тів.
• Вогне­трив­кі мате­рі­а­ли — спо­лу­ки хро­му вико­ри­сто­ву­ю­ться у виро­бни­цтві вогне­трив­ких мате­рі­а­лів, які вико­ри­сто­ву­ю­ться у висо­ко­тем­пе­ра­тур­них уста­нов­ках, таких як мар­те­нів­ські та інду­кцій­ні печі.
• Пігмен­ти та барв­ни­ки – спо­лу­ки хро­му вико­ри­сто­ву­ю­ться як пігмен­ти та барв­ни­ки у виро­бни­цтві фарб, покрит­тів і чор­ни­ла. Пігмен­ти на осно­ві хро­му, такі як хро­мо­вий жов­тий і хро­мо­вий зеле­ний, відо­мі сво­ї­ми яскра­ви­ми кольо­ра­ми, чудо­вою сві­тло­стій­кі­стю та тер­мо­стій­кі­стю.
• Хімі­чні речо­ви­ни – хром вико­ри­сто­ву­є­ться у виро­бни­цтві різних хімі­чних речо­вин, у тому числі хро­мо­вої кисло­ти, яка вико­ри­сто­ву­є­ться у виро­бни­цтві оздо­бле­н­ня мета­лу та мета­ле­вих покрит­тів, а також у виро­бни­цтві інших спо­лук хро­му, які вико­ри­сто­ву­ю­ться для дубле­н­ня шкі­ри, кон­сер­ван­тів для дере­ви­ни та текс­тиль­них барв­ни­ків .
• Інші сфе­ри засто­су­ва­н­ня – хром має інші про­ми­сло­ві засто­су­ва­н­ня, напри­клад, в аеро­ко­смі­чній про­ми­сло­во­сті для виго­тов­ле­н­ня ком­по­нен­тів літа­ків, в еле­ктро­те­хні­чній про­ми­сло­во­сті для виро­бни­цтва еле­ктро­про­від­них покрит­тів і в авто­мо­біль­ній про­ми­сло­во­сті для виро­бни­цтва ката­лі­за­то­рів вихло­пних газів.

Хром є важли­вим мета­лом зав­дя­ки висо­кій тем­пе­ра­ту­рі плав­ле­н­ня, стій­ко­сті до коро­зії та пла­сти­чно­сті. Він вико­ри­сто­ву­є­ться у виро­бни­цтві нер­жа­ві­ю­чої ста­лі, лего­ва­них спла­вів, галь­ва­но­пла­сти­ці, вогне­трив­ких мате­рі­а­лів, пігмен­тів та барв­ни­ків, а також в хімі­чній про­ми­сло­во­сті.

Хром про­дов­жує гра­ти клю­чо­ву роль в різних про­ми­сло­вих секто­рах, що під­кре­слює його стра­те­гі­чне зна­че­н­ня для суча­сної еко­но­мі­ки. В Укра­ї­ні хро­мо­ві руди мають потен­ці­ал, але їх роз­роб­ка потре­бує подаль­ших дослі­джень і ефе­ктив­но­го управ­лі­н­ня ресур­са­ми.