Гра­фіт. Хара­кте­ри­сти­ка, різно­ви­ди, поши­ре­н­ня

Укра­ї­на займає важли­ве місце в сві­ті як поста­чаль­ник цін­них міне­раль­них ресур­сів, і гра­фіт є одним із них. Зав­дя­ки зна­чним запа­сам гра­фі­ту, наша кра­ї­на має ваго­мий потен­ці­ал для роз­ви­тку від­по­від­ної галу­зі. Гра­фіт вхо­дить до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на еле­ктро- та радіо­те­хні­чна.

Отже, гра­фіт – це міне­рал кла­су само­ро­дних еле­мен­тів, одна з моди­фі­ка­цій вугле­цю. Він є ало­тро­пною фор­мою вугле­цю, поді­бно до алма­зу, але з іншою кри­ста­лі­чною стру­кту­рою, що надає йому уні­каль­них вла­сти­во­стей, таких як низь­ка твер­дість, висо­ка вогне­трив­кість, еле­ктро­про­від­ність та ін. Також він поєд­нує в собі як мета­лі­чні, так і неме­та­лі­чні вла­сти­во­сті.

Генезис

За похо­дже­н­ням гра­фіт мета­мор­фі­чний і магма­ти­чний, хоча зустрі­ча­ю­ться також пегма­ти­то­ві, кон­та­кто­во-мата­со­ма­ти­чні та ін. родо­ви­ща. Про­ми­сло­ві ску­пче­н­ня гра­фі­ту пов’язані в основ­но­му з мета­мор­фі­чни­ми родо­ви­ща­ми. Магма­ти­чні родо­ви­ща рід­кі­сні і при­уро­че­ні пере­ва­жно до лужних і основ­них порід.

Доціль­ність про­ми­сло­во­го осво­є­н­ня гра­фі­то­вих родо­вищ визна­ча­є­ться рядом пока­зни­ків, від яких зале­жить обсяг витрат на видо­бу­ва­н­ня кори­сних копа­лин, обла­шту­ва­н­ня родо­ви­ща, умо­ви зба­га­че­н­ня, а отже, і собі­вар­тість про­ду­кції. До них від­но­ся­ться:
- Вміст кори­сно­го ком­по­нен­та в рудах та загаль­ні запа­си родо­ви­ща. Висо­кий вміст гра­фі­ту є основ­ним які­сним пока­зни­ком покла­ду. Від вмі­сту в руді гра­фі­ту зале­жить вихід кон­цен­тра­ту при зба­га­чен­ні, що, в свою чер­гу, впли­ває на собі­вар­тість про­ду­кції.
- Техно­ло­гі­чні вла­сти­во­сті, що визна­ча­ю­ться стру­ктур­ною хара­кте­ри­сти­кою руд (пухкі, напів­пу­хкі, щіль­ні), типом гра­фі­ту (луска­тий, щіль­но­кри­ста­лі­чний, при­хо­ва­но­кри­ста­лі­чний) та ін.

Хара­ктер руд та тип гра­фі­ту є пока­зни­ка­ми, що впли­ва­ють на зба­га­че­н­ня руд. Руди гра­фі­то­вих родо­вищ Укра­ї­ни зба­га­чу­ю­ться пере­ва­жно фло­та­ці­єю, що дає можли­вість зба­га­чу­ва­ти руди з вмі­стом гра­фі­ту 3—5 %. При цьо­му фло­та­цій­ні вла­сти­во­сті гра­фі­ту зале­жать від стру­кту­ри: кри­ста­лі­чні та луска­ті гра­фі­ти фло­ту­ю­ться лег­ко, тоді як при­хо­ва­но­кри­ста­лі­чні пога­но.

Най­кра­ще зба­га­чу­ва­ни­ми є луску­ва­ті руди, в яких гра­фіт зна­хо­ди­ться у вигля­ді окре­мих кри­ста­лів у фор­мі лусок роз­мі­ром до декіль­кох мілі­ме­трів. Фло­та­ція щіль­но­кри­ста­лі­чних руд здій­сню­є­ться май­же так само, як і луска­тих, але з мен­шою швид­кі­стю, що зумов­ле­но наяв­ні­стю у них деякої кіль­ко­сті зерен при­хо­ва­но­кри­ста­лі­чно­го гра­фі­ту (до 15—25 %), який повіль­ні­ше фло­ту­є­ться і вима­гає більш тон­ко­го подрі­бне­н­ня. Тип руд визна­ча­є­ться за при­ро­дни­ми осо­бли­во­стя­ми і зале­жить від сту­пе­ня вто­рин­ної змі­ни порід та їх міне­раль­но­го скла­ду.

Для виго­тов­ле­н­ня висо­ко­які­сно­го гра­фі­ту, сиро­ви­ну під­да­ють тер­мі­чній оброб­ці.

Галузі використання

Вико­ри­ста­н­ня гра­фі­ту різно­ма­ні­тни­ми галу­зя­ми про­ми­сло­во­сті обумов­ле­но його уні­каль­ни­ми вла­сти­во­стя­ми: через висо­ку туго­плав­кість він вико­ри­сто­ву­є­ться в мета­лур­гії для виго­тов­ле­н­ня вогне­трив­ких тиглів та фарб, ливар­них форм; через висо­ку еле­ктро­про­від­ність і хімі­чну стій­кість – в еле­ктро­те­хні­ці для виро­бни­цтва галь­ва­ні­чних еле­мен­тів, лужних ака­му­ля­то­рів та ін.; уна­слі­док мало­го кое­фі­ці­єн­ту тер­тя вико­ри­сто­ву­є­ться як масти­ла, для виго­тов­ле­н­ня анти­фри­кцій­них виро­бів; тон­ко­ро­змо­ло­ті жир­ні гра­фі­ти засто­со­ву­ю­ться для виго­тов­ле­н­ня стер­жнів олів­ців, фарб, копі­ю­валь­но­го папе­ру; гра­фіт також широ­ко вико­ри­сто­ву­є­ться в ядер­ній техні­ці як спо­віль­ню­вач ядер­них реа­кцій, у реактив­ній техні­ці для покри­т­тя сопел раке­тних дви­гу­нів, камер зго­ра­н­ня, носо­вих кону­сів.

Сьо­го­дні зро­стає засто­су­ва­н­ня шту­чно­го гра­фі­ту й тако­го, що кри­ста­лі­зу­є­ться з чаву­ну після його роз­ли­ву чи його отри­му­ють при нагрі­ван­ні вугі­л­ля до 2200–2500° спосо­бом Аче­со­ва. Він вико­ри­сто­ву­є­ться для виго­тов­ле­н­ня еле­ктро­дів, вогне­трив­ких виро­бів, зокре­ма в раке­тній техні­ці, для ядер­них реакто­рів.

Спо­жив­чі вимо­ги до товар­но­го гра­фі­ту дуже різно­ма­ні­тні й можуть змі­ню­ва­ти­ся як для різних видів сиро­ви­ни, так і для різних родо­вищ.

Затвер­дже­них вимог до сирих гра­фі­то­вих руд немає. Від­кри­тим спосо­бом роз­ро­бля­ю­ться руди із вмі­стом 2,3–2,4% явно­кри­ста­лі­чно­го гра­фі­ту, хоч зба­га­чу­ва­ти­ся можуть також більш пісні руди, що при­зво­дять до збіль­ше­н­ня собі­вар­то­сті про­ду­кції. У той же час, щіль­но­кри­ста­лі­чні гра­фі­ти, які вико­ри­сто­ву­ю­ться в пер­шу чер­гу в ливар­но­му виро­бни­цтві, пога­но зба­га­чу­ю­ться, тому їх вміст у рудах має пере­ви­щу­ва­ти 60–70%, рід­ко роз­ро­бля­ю­ться менш бага­ті руди.

Родовища графіту в Україні

Укра­ї­на за кіль­кі­стю родо­вищ та вияв­ле­ни­ми запа­са­ми посі­дає одне з про­від­них місць в сві­ті. Гра­фі­то­ва міне­ра­лі­за­ція Укра­ї­ни пов’язана зі стру­кту­ра­ми Укра­їн­сько­го щита (УЩ) в межах яко­го виді­ля­ю­ться чоти­ри гра­фі­то­но­сних райо­ни: Побузь­кий, Кіро­во­град­ський, При­а­зов­ський і Волин­ський. Всьо­го на цій тери­то­рії близь­ко 100 родо­вищ і рудо­про­я­вів гра­фі­ту мета­мор­фі­чно­го типу. Роз­ро­бля­є­ться з них тіль­ки одне – Зава­лів­ське.

Гра­фі­тов­мі­щу­ю­чі поро­ди утво­рю­ють пла­сто­ві і лін­зо­ви­дні тіла поту­жні­стю 300 м; про­тя­жність їх від 500 до 1500 м, зрід­ка до 3,5–5,0 км. Гли­би­на заля­га­н­ня гра­фі­то­вих руд від 10 до 80 м. Гра­фі­то­по­ді­бна речо­ви­на зустрі­ча­є­ться також у вигля­ді неве­ли­ких лін­зо- і гні­здо­ви­дних ску­пчень і мало­по­ту­жних про­шар­ків серед доме­зо­зой­ських слан­ців і кар­бо­на­тних порід, а також у роз­сі­я­ній фор­мі в самих поро­дах, пере­ва­жно в квар­ци­тах, Чив­чин­сько­го і Рахів­сько­го маси­вів (Кар­па­ти).

Зава­лів­ське родо­ви­ще в Побузь­ко­му райо­ні Кіро­во­град­ської обла­сті є типо­вим при­кла­дом родо­вищ УЩ, що при­уро­че­не до сере­дньої течії Пів­ден­но­го Бугу. На родо­ви­щі виді­ля­ю­ться близь­ко 40 пла­сто­по­ді­бних тіл поту­жні­стю від 3,5 до 80 м. Гра­фіт рів­но­мір­но про­ни­зує поро­ду у вигля­ді лусок роз­мі­ром 2–4 мм, його вміст ста­но­вить 6–10%, рід­ко 14–20%. Роз­ро­бля­ю­ться пере­ва­жно руди, що є виві­тре­ни­ми, као­лі­ти­зо­ва­ни­ми. Загаль­ні запа­си гра­фі­то­вої руди на родо­ви­щі 112087 тис. т., під­твер­дже­ні – 96647 тис. т. гра­фі­ту від­по­від­но 6902,9 і 6132,4 тис. т.

Поряд із Зава­лів­ським родо­ви­щем роз­ві­да­не поді­бне йому Зарі­чне родо­ви­ще гра­фі­ту, а також порів­ня­но неве­ли­кі Пів­ден­но-Хащу­ват­ське і Демов’ярське родо­ви­ща.

Най­біль­шим після Зава­лів­сько­го є Петрів­ське родо­ви­ще Кри­во­різь­ко­го райо­ну Кіро­во­град­ської обла­сті. Гра­фі­то­но­сні покла­ди при­уро­че­ні до кон­та­кту кри­ста­лі­чних вапня­ків, що пере­кри­ті біо­тит-пла­гі­о­кла­зо­ви­ми гней­са­ми та прор­ва­ні сіри­ми гра­ні­та­ми інгу­ле­цько­го ком­пле­ксу. Вміст гра­фі­ту змі­ню­є­ться від 2–5 мм, хоч пере­ва­жає дрі­бно­лу­ску­ва­тий гра­фіт. У верх­ній части­ні гра­фі­то­ві руди є као­лі­ні­ти­зо­ва­ни­ми, пере­тво­ре­ні на пухкі гра­фі­то­ві гли­ни із вмі­стом гра­фі­ту від 1,3 до 6%. Про­гно­зні ресур­си родо­ви­ща скла­да­ють 21 млн. т. руди із вмі­стом гра­фі­ту 8,7–9,0 %. Під­твер­дже­ні запа­си гра­фі­ту на родо­ви­щі 540 тис. т.

Гра­фі­то­ві руди Петрів­сько­го родо­ви­ща пере­ва­жно дрі­бно­лу­ска­ті і поді­ля­ю­ться на насту­пні типи:

• Гра­фі­то­ві слан­ці као­лі­ні­зо­ва­ні, пере­тво­ре­ні в гра­фіт-као­лі­но­ві поро­ди, які на поверх­ні каль­ци­ти­зо­ва­ні, в окре­мих ділян­ках оквар­цо­ва­ні та окре­ме­ні­лі.
• Гней­си біо­ти­то­ві гра­фі­ти­зо­ва­ні, пере­ва­жно као­лі­ні­зо­ва­ні.
• Щіль­ні гра­фі­то­ві слан­ці.

Най­біль­шо­го поши­ре­н­ня набу­ли виві­тре­ні гра­фі­то­ві слан­ці, пере­тво­ре­ні в гра­фіт-као­лі­но­ві поро­ди тем­но-сіро­го кольо­ру з синю­ва­тим від­тін­ком.

Бур­тин­ське родо­ви­ще Хмель­ни­цької обла­сті роз­та­шо­ва­не в сму­зі роз­ви­тку гра­фі­то­но­сних гней­сів дов­жи­ною до 18 км. Його запа­си на тери­то­рії 1,7 км² поту­жно­сті рудно­го покла­ду 49 м оці­не­ні близь­ко 100 млн. т. а про­гно­зні ресур­си до гли­би­ни 150 м – 340 млн. т. руди. Сере­дній вміст гра­фі­ту ста­но­вить 6,7%. Руда лег­ко­зба­га­чу­ва­на і вихід кон­цен­тра­ту з явно­кри­ста­лі­чним луско­вим гра­фі­ту скла­дає 90–95%. Родо­ви­ще може роз­ро­бля­ти­ся від­кри­тим спосо­бом (гли­би­на заля­га­н­ня 14–20 м), але роз­та­шо­ва­не на орних зем­лях.

Руди Бур­тин­сько­го гра­фі­то­во­го родо­ви­ща близь­кі за хімі­чним скла­дом до руд Зава­л­ля. В рудах спо­сте­рі­га­ю­ться порів­ня­но під­ви­ще­ний вміст сір­ки суль­фі­дної, оки­сно­го і заки­сно­го залі­за, що пов’язано з наяв­ні­стю біль­шої кіль­ко­сті суль­фі­дних міне­ра­лів. Поро­до­утво­рю­ю­чі міне­ра­ли руд на обох родо­ви­щах досить близь­кі. У той же час на Зава­лів­сько­му родо­ви­щі в зна­чній кіль­ко­сті при­су­тній гра­нат (20%), а також помі­тно вищий вміст суль­фі­дів (2–7%) порів­ня­но з Бур­тин­ським.

Гра­фі­то­ва про­ми­сло­вість Укра­ї­ни має зна­чний потен­ці­ал для роз­ви­тку, з огля­ду на наяв­ні при­ро­дні ресур­си. Вико­ри­ста­н­ня укра­їн­сько­го гра­фі­ту в різних галу­зях, від тра­ди­цій­ної мета­лур­гії до нові­тніх техно­ло­гій, є свід­че­н­ням його висо­кої яко­сті. Зав­дя­ки сво­їм уні­каль­ним вла­сти­во­стям, гра­фіт про­дов­жить віді­гра­ва­ти клю­чо­ву роль у суча­сній техно­ло­гії та нау­ці.