Магнезит. Властивості та поширення

Магнезит є одним із найважливіших мінералів, що знаходить широке застосування у різних галузях промисловості, зокрема у виробництві вогнетривких матеріалів, металургії, хімічній та будівельній індустріях. Його унікальні властивості, такі як висока термостійкість, хімічна інертність та стійкість до агресивних середовищ, роблять магнезит незамінним у процесах, де важливим є витримування високих температур та екстремальних умов.

Магнезит входить до переліку корисних копалин загальнодержавного значення затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 12 грудня 1994 р. № 827, як сировина вогнетривка.

Магнезит є природним карбонатом магнію Mg(CO3), що в чистому вигляді складається з 47,82% MgО і 52,18% CO₂, проте зазвичай містить домішки кальцію, марганцю і заліза. До основних його властивостей входять висока температура розплавлення, абразивність та в’язкість.

Фізико-хімічні властивості

В металургії застосовують магнезитові вогнетриви двох видів: у вигляді штучних виробів і у вигляді металургійного порошку. Існують два види карбонату магнію: аморфний магнезит з незначною кількістю домішок і кристалічний магнезит, що містить домішки СаСО₃, FeCO₃, Al₂O₃, SiO₂ та інші. Вміст FeCO₃ у магнезиті зазвичай досягає 8%, і під час випалювання залізо виконує функцію мінералізатора, надаючи виробам бурого відтінку. Магнезитова сировина обов’язково проходить випалювання для повного розкладання та видалення CO₂.

При нагріванні до 700‑1000°С, магнезит втрачає 92–98% вуглекислоти і переходить в каустичну магнезію (порошок, що складається в основному з MgO), яка знаходить широке застосування в сільському господарстві, при виробництві деяких видів цементу, целюлози, фарб і в багатьох інших галузях народного господарства.

Після відпалу магнезиту при температурі 1500–2000°С виділяється практично вся вуглекислота і оксид магнію кристалізується у вигляді периклазу (MgO), який є найціннішим вогнетривом, що використовується в металургійному, сірчанокислотному та цементному виробництвах. При ще більш високій температурі (2900°С) одержують чистий периклаз – електроізоляційний термостійкий матеріал.

Високоякісні вогнетриви повинні містити максимальну кількість периклазу та мінімальну кількість інших сполук. Найшкідливішою домішкою є оксид кальцію, надмірна кількість якого негативно позначається на міцності вогнетривких виробів. Кремнезем, що є в сировині, знижує вогнетривкість і шлакостійкість виробів.

Значно поширилося виробництво на основі магнезіальних в’яжучих. По багатьом показникам магнезіальна в’яжуча сировина стоїть на порядок вище від в’яжучої цементної. Її унікальність полягає в поєднанні високих в’яжучих властивостей і сумісності практично з будь-якими видами заповнювачів, зокрема органічного природного і штучного походження. Каустичний магнезит, що одержують після випалення при відносно невисоких температурах деяких природних мінералів, у складі яких значна кількість карбонату або гідроксиду магнію (магнезит, доломіт ), замішаний водним розчином магнієвих солей (сульфатом або хлоридом магнію — бішофітом), утворює пластичну масу, що володіє в’яжучими властивостями. Цементний камінь, що утворюється на основі магнезіальної в’яжучої сировини, є твердим розчином солей.

Саме на основі магнезіальної в’яжучої сировини одержують різні каменеподібні матеріали з наперед заданими властивостями під загальною назвою «магноліт». Залежно від того, які наповнювачі використовуються, магноліт володіє механічною міцністю при стисненні, на рівні самих високоміцних бетонів, а також короткими термінами її набору. Магнезійні підлогові покриття безпильні, практично не мають усадки, довговічні і високоміцні, володіють високою твердістю і низькою стиранністю, стійкі до ударних навантажень.

Поширення магнезиту в Україні

В Україні розвідано Правдинське родовище талькомагнезитів, а також вивчено ряд інших родовищ і перспективних рудопроявів.

Правдинське родовище талькомагнезитів і карбонатизованих серпентинітів знаходиться в Криничанському районі Дніпропетровської області в 25 км від м. Дніпро. Родовище приурочено до південно-східної частини однойменного ультраосновного масиву Сурської синклінальної структури. В районі широко розвинуті тектонічні порушення, що визначають його складну блокову структуру. Метаморфічні ортопороди основного, середнього і кислого складу перешаровуються з залізисто-карбонато-кременистими і залізисто-кременистими сланцями.

На родовищі виділено два типи руд:

1) Талькомагнезитові породи;
2) Карбонатизовані серпентиніти.

Талько-магнезитові породи родовища складаються з тальку (35–50%) і магнезиту (40–60%), в незначній кількості містяться серпентин, доломіт, хлорит, магнетит. Магнезит (брейнерит) спостерігається у вигляді агрегатів і зерен ізометричної, кутастої і витягнутої форми. Відмічається нерівномірний розподіл мінералу в породі. В ділянках порід карбонат-талькового складу вміст магнезиту знижується до 40–45%.

Продуктивна товща родовища з талько-магнезитами і карбонатизованими серпентинітами залягає серед метаморфічних порід. Протяжність цієї товщі за простяганням 800 м, а потужністю від 80 до 350 м. Талько-магнезити не відчувають різких змін в потужності на всій території розвіданих ділянок. Прогнозні ресурси до глибини 150 м складають близько 300 млн т. Максимальна потужність кондиційних прошарків, включених в підрахунок запасів — 6 м.

Технологічні дослідження використання і збагачення талько-магнезитів і карбонатизованих серпентинітів підтвердили рентабельне виробництво і використання наступних основних кондиційних, у тому числі і високосортних продуктів:
1 – магнезит–брейнеритових (вихід 40%) і марок А і Б (вихід 48%) талькових концентратів багатоцільового призначення, які виробляються при флотаційному збагаченні;
2 – безпосередньо отримуваних форстеритових вогнетривів з талькомагнезитів;
3 – тонкоперемеленого талько-магнезитового і карбонатно-серпентинітового борошна, яке може реалізовуватись як: наповнювач в різних виробництвах, інсектициди для захисту рослин, складова для жаростійких бетонів, шлакоситалів та ін.; 4 – блоки руди, з яких може вироблятися цільнопиляна вогнетривка цегла для печей, що обертаються.

Веселянське родовище талько-магнезитів розташоване на лівому схилі р. Конка поблизу с. Веселянки Запорізької області. Родовище складено поєднанням серпентинітів, тальк-карбонатних, тальк-хлоритових, хлорит-амфіболових порід архею. У кількісному родовищі переважають тальк-магнезитові породи, які за якісними показниками близькі до аналогічних утворень Правдинського родовища. Загальні запаси талькомагнезитів складають 132 млн. т, а прогнозні ресурси оцінені до глибини 200 м – 250 млн. т. Родовище перспективне і вимагає проведення детальної розвідки.

З талькомагнезитів Правдинського і Веселянського родовищ можна одержувати, окрім кускового паленого талькомагнезиту і серпентиніту для виробництва форстеритових вогнетривів, флотований тальк і талькомагнезитове борошно, придатні для виробництва пластмас, паперу покрівельних матеріалів; магнезитовий концентрат з підвищенним вмістом домішок, який використовується для виробництва магнезіальних вогнетривів, а також залізорудний концентрат, що містить легуючі елементи.

Роль магнезиту у промисловості важко переоцінити, адже його застосування охоплює ключові виробничі процеси, пов’язані з високими температурами та агресивними умовами. Для України забезпечення стабільних поставок якісної вогнетривкої сировини має важливе значення. Розширення магнезитової бази країни та впровадження сучасних підходів до її раціонального використання відкривають нові перспективи для розвитку промисловості.

ПРОЙДЕМО РАЗОМ ШЛЯХ ВІД ІДЕЇ ДО ВИДОБУВАННЯ

Теоретичні знання з геології, мінералогії та оцінки ресурсів — лише початок. Щоб реалізувати потенціал родовища, потрібна чітка послідовність дій: від правових процедур до польових робіт і видобутку.

Нижче — покроковий шлях, який ми допомагаємо пройти на практиці.