МАРКЕТИНГОВОЕ АГЕНТСТВО ОБЗОР РЫНКА КВАРЦА ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ ВЕРСИЯ Череповец 2010 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. Кварцевое сырье и его промышленное значение История использования кварца Основные направления использования кварцевого сырья Требования промышленности к кварцевому сырью и продуктам технологического передела 2. Сырьевая база кварца в мире. Рынок и цены Добыча и производство кварцевого сырья в мире 2.1.1 Кварц Бразилии 2.1.2 Кварц Мадагаскара 2.1.3 Кварц США 2.1.4 Кварц Индии 2.1.5 Кварц Финляндии 2.1.6 Кварц Норвегии 2.1.7 Другие страны мира 3. Состояние минерально-сырьевой базы кварцевого сырья России Рынок и цены (данные на 2001г.) 4. Изученность сырьевой базы кварцевого сырья Карелии 5. Обогащение кварцевого сырья Карелии 5.1. Обогатимость кварцевого сырья Карелии 5.1.1. Жильный кварц 5.1.2. Пегматитовый кварц 5.1.3. Кварциты 5.1.4. Кварцсодержащие породы сложного состава 5.1.5. Силекситовый кварц 5.1.6. Галечный кварц 5.2. Некоторые технологические особенности кварцевого сырья наиболее изученных перспективных участков 5.3. Прогнозирование ресурсов 5.4. Перспективные площади на кварцевое сырье в пределах территории Карелии 5.5. Выводы 3 Приложения: Приложение 1. Примерная схема глубокого обогащения прозрачного жильного кускового кварца Приложение 2. Примерная схема обогащения кварцевой крупки из гранулированного кварца Приложение 3. Типичная схема обогащения пегматитового кварца от кварца промежуточной чистоты до высокочистого кварца Приложение 4. Типичная схема обогащения пегматитового кварца от добычи гранул промежуточной чистоты Приложение 5. Схема обогащения проб жильного кварца и кварца из пегматитов Приложение 6. Флотомагнитная схема обогащения метасоматитов Хизоваарского месторождения Приложение 7. Схема обогащения кварца М.Фенькина Лампи, разработанная на стадии предварительной разведки Список таблиц: Таблица 1. Химический состав промышленных стекол, % Таблица 2. Основные характеристики кварцевой керамики Таблица 3. Технические характеристики керамики КЕФРАЙН Таблица 4. Содержание элементов-примесей в кварцевых концентратах фирмы Unimin Corporaition Таблица 5. Среднее содержание элементов-примесей в основных сортах кварцевою продукта компании Gеnеrаl Е1есtriс Таблица 6. Содержание элементов-примесей в жильном кусковом кварце для выращивания монокристаллов Таблица 7. Физико-химические показатели кварцевых продуктов из кварцевых песков, молотых песчаников, кварцитов и жильного кварца Таблица 8. Технические условия на кристаллический кремнии (по ГОСТ 2169-43) Таблица 9. Требования к кварцевым продуктам различного назначения, по данным фирмы SIDEХ (США) Таблица 10. Химические анализы плавленых кварцевых продуктов, ррm Таблица 11. Содержание включений в очищенных ласка из кварцевых месторождений Бразилии, ррm 4 Таблица 12. Главные производители кварца в Индии Таблица 13. Химический состав кварцевого концентрата Нильсия Таблица 14. Распределение балансовых запасов особо чистого кварцевого сырья по гранулированному и прозрачному жильному кварцу Таблица 15. Производство кремнезема в мире, цены и прогноз рынка, но данным фирмы SIDES и Mineral Commodity Summaries (США) Таблица 16. Характеристика запасов кварцевого сырья Беломорской пегматитовой провинции Таблица 17. Добыча кварцевого сырья и производство кварцевых концентратов ГОКом «Карелслюда» за период 1990-1994 гг. Таблица 18. Химический состав кварцевого концентрата Таблица 19. Качественная характеристика концентратов из жильного кварца по результатам предварительного обогащения, ppm Таблица 20. Содержание элементов-примесей в кварцевых концентратах из пегматитов Таблица 21. Качественная характеристика кварцевых концентратов из кварцитов, ppm Таблица 22. Сравнительная характеристика кварцевых концентратов из кварцитов Таблица 23. Качественная характеристика кварцевых концентратов из пород сложного (многокомпонентного) состава Таблица 24. Качественная характеристика кварцевых концентратов из силекситов Таблица 25. Содержание элементов-примесей в концентратах из кварцевом гальки Беломорского подвижного пояса, ppm Таблица 26. Результаты обогащения по рекомендованной схеме (стадия предварительной разведки) Таблица 27. Содержание генераций в различных типах кварца м. Фенькина Лампи Таблица 28. Усредненное содержание элементов-примесей в концентратах по типам кварца Таблица 29. Показатели обогащения кварцсодержащих пород по схемам Таблица 30. Содержание основных элементов-примесей в кварцевых концентратах, ppm Таблица 31. Показатели при обогащении проб кварца Таблица 32. Средние содержания основных элементов-примесей в обогащенных кварцах уч. Шуерецкое, ррm 5 Таблица 33. Технологические показатели обогащения Таблица 34. Содержание микропримесей в концентратах Таблица 35. Средние показатели обогащения Таблица 36. Физико-химическая характеристика качества получаемых концентратов Таблица 37. Химический состав концентрата из кварцитов Метчангъярии Таблица 38. Подсчет прогнозных ресурсов Список графиков и диаграмм: Рис. 1.Гранулометрический состав кварцевого концентрата фракции 0,6-0,1 мм Рис. 2. Распределение общих ресурсов плавочного сырья Российской Федерации Рис. 3. а – обеспеченность балансовыми запасами кварцепотребляющей отрасли РФ; б – обеспеченность активным (подготовленным) фондом запасов Рис. 4. Динамика добычи различных видов кварцевого сырья и прироста запасов за 1991-2003 гг. Рис. 5. Гранулометрический состав измельченного кварца м. Фенькина Лампи: а) по разведочным канавам; б) по генетическим типам Рис. 6 Усредненное суммарное содержание примесей кварца по: а – различным канавам; б – в различных типах кварца 6 Глава 1 КВАРЦЕВОЕ СЫРЬЕ И ЕГО ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ 1.1. ИСТОРИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КВАРЦА Кварц является одним из основополагающих компонентов минералогической системы, так как широко распространен в литосфере, присутствуя там в разнообразных полигенных ассоциациях. Природные соединения кремния (силиция) в виде двуокиси кремния (кремнезема) известны очень давно. Название силиций или кизель (kiеsе1, кремень) было предложено Берцелиусом. Ранее Томсон предложил название силикон (silicon), принятое в Англии и США, по аналогии с борон (boron) и карбон (carbon). Слово силиций (silicium) происходит от силика (кремнезем); окончание «а» было принято в XVIII и XIX веке для обозначения земель (silika, aluminia, thoria, terdia, glucina, cadmia и др.). В свою очередь слово силика связано с лат. silex (крепкий, кремень). Русское название кремний происходит от древнеславянских слов кремень (название камня), кремык, крепкий, кресмень, кресати (ударять железом о кремень для получения искр) и др. В русской химической литературе начала XIX века встречаются названия кремнезем, кремнеземий и кремний. … 1.2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ Характер промышленного использования кремнезема (кварца) обуславливается его физико-химическими особенностями: высокой огнеупорностью и стойкостью к воздействию большинства кислот и щелочей, способностью образовывать стойкие, диэлектрические, прозрачные стекла, а также различные эвтектики и химические соединения, обладающие ценными техническими свойствами. Практически все семейство минералов кремнезема используется в промышленности, науке и технике. Области его применения определяются вещественным составом, структурой, физико-механическими свойствами и обогатимостью сырья (Емлин и др., 1988). Прежде чем рассмотреть многообразие сфер использования кварца в современном мире необходимо остановиться на важном вопросе применения терминологии, используемой для сырья, из которого извлекают кварц как полезный компонент, и 7 продуктов передела данного сырья. … … Основная часть кварцевого многокомпонентных стекол. сырья используется Существует большое для варки число различных сортов стекла, изготовляемых для разных целей. … Таблица 1. Химический состав промышленных стекол, % Химические соединения Разновидности стекла SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O Оконное … … … … Бутылочное … … … … Хрустальное … … … … Лабораторное … … … … Оптическое … … … … Источник: Кукушкин, 1992 K2 O … … … … … CaO … … … … … MgO … … … … … Pb3O4 … … … … … BaO … … … … … ZnO … … … … … Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов некоторых металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. … … Особым материалом, получившим широкое распространение в строительстве, является пеностекло - пористый материал, представляющий собой стеклянную массу, пронизанную многочисленными пустотами. … В последнее время большим спросом пользуются ситаллы – … Таким образом, главный потребитель стекла в настоящее время – строительная индустрия. … В настоящее время получили широкое применение изделия из кварцевой керамики. Кварцевая керамика отличается … Огнеупорная керамика «рефрасил», относящаяся к монокомпонентным монокристаллическим волокнам (вискерам) выдерживает температуру … … В зависимости от чистоты используемого сырья и режимов спекания керамика может быть прозрачной и непрозрачной. Основные характеристики кварцевой керамики приведены в табл. 2. Особыми свойствами обладает специальная высокотемпературная и 8 высококачественная керамика из кварца КЕРФАЙН: • однородность материала; • низкая пористость; • … Таблица 2. Основные характеристики кварцевой керамики Показатель Содержание: SiO2 Fе203 Аl2О3 Плотность, г/см3 Величина … … … … … Источник: http/www…. Мелкодисперсная структура КЕРФАИН препятствует кристаллизации материала, …. Технические характеристики керамики КЕФРАЙН приведены в табл. 3. Таблица 3. Технические характеристики керамики КЕФРАЙН Характеристика Физико-механические свойства Рабочая температура изделий Прочность на сжатие, МПа Прочность на изгиб, МПа Параметры … … … … Химическая устойчивость Потеря в весе при кипячении в течение 3 часов и … концентрированных кислотах (кроме НF) Потеря в весе при кипячении в течение 3 часов в … щелочах 1.3. ТРЕБОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ К КВАРЦЕВОМУ СЫРЬЮ И ПРОДУКТАМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПЕРЕДЕЛА Для комплексного изучения и оценки использования кварцевого сырья необходимо иметь ясное представление об основных технических требованиях к кварцевому сырью различного назначения. В современной минералогии кварц как минерал занимает ведущее место, но в свою очередь полезные свойства зависят от генетического типа месторождения, разработанной технологии, области 9 применения, что и представляет только такой кварц как полезное ископаемое. Существует большое высококремнеземистого количество сырья, которые природных разновидностей отличаются генетическими особенностями, структурно-текстурными и химическими характеристиками, что в свою очередь определяет технологичность сырья и возможность его комплексного использования. … Качество промпродуктов регламентируется требованиями значительного числа ОСТов и ТУ, предъявляемых заводами-потребителями, где в основном лимитируются содержания элементов-примесей, минеральных примесей, газовожидких включений (газонасыщенность) и гранулометрический состав. Наиболее жесткие требования к качеству концентратов предъявляются для плавочных сортов кварца (ОЧК). В России требования к данным сортам регламентируются …, где …. Основная фракция для данных плавочных сортов – … мм. Концентраты ультравысокой чистоты КТО 6-8 (после сверхглубокого обогащения) не должны превышать суммарное содержание элементов-примесей … ррm. Сырьем для получения таких концентратов, как правило, служат …. Сорта КПО 1-5 (кварцевые концентраты промежуточной чистоты с суммой элементовпримесей … ррm и суммой минеральных примесей … ррm) представляются вполне применимыми для таких, по сути, нетрадиционных плавочных материалов, как массивный жильный кварц и кварциты. Мировой стандарт (ЮТА-кварц) для плавки прозрачного кварцевого стекла, … Заводы-потребители (в частности компания …), как правило, покупают …. Содержание элементов-примесей в кварцевых продуктах компании …представлено в табл. 5. В настоящее время важным критерием качества плавочного кварца является … 10 Таблица 4. Содержание элементов-примесей в кварцевых концентратах фирмы Unimin Corporaition Кварцевый Содержание элементов, ррm продукт Аl В Са Сr Сu Fе К Li Mg Мn Nа Ni Р Тi Zr Сумма ЮТА-STD … … … … … … … … … … … … … … … … ЮТА-4 … … … … … … … … … … … … … … … … ЮТА-6 … … … … … … … … … … … … … … … … ЮТА-8 … … … … … … … … … … … … … … … … Источник: http:/www…. Таблица 5. Среднее содержание элементов-примесей в основных сортах кварцевою продукта компании Gеnеrаl Е1есtriс Марка Аl As В Са Cd Сr Сu Fе К Li Mg Мn Nа Ni Р Sb Тi Zr Сумма 214 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 244 LD … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 098 WGY … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Источник: httm:www…. 11 Варочные и шихтовые сорта кварцев в ряде случаев взаимозаменяемы. Требования к ним … Дли выращивания монокристаллов, как правило, используются прозрачный и полупрозрачный кварц молочно-белого или дымчато-серого цвета без видимых минеральных включений (…). Довольно жесткие требования предъявляют к гранулометрическому составу: … мм, допускается …содержание фракции мельче или крупнее (ТУ …). Содержание элементов-примесей в зависимости от сорта варьирует … ррm (табл. 4), хотя количества отдельных элементов-примесей достаточно строго лимитируются. Таблица 6. Содержание элементов-примесей в жильном кусковом кварце для выращивания монокристаллов Элементы Аl Fe Ti … Источник: … Массовая доля элементов-примесей, ррm, не более КЖ-1 КЖ-2 КЖ-3 … … … … … … … … … Наиболее широкое применение высококремнеземистое сырье находит в стекольной промышленности, где используются кварцевые пески, песчаники, кварциты и жильный кварц. Требования к кварцевым продуктам … Кварциты, традиционно применяемые для производства динасовых изделий, лимитируются по содержанию в обогащенном продукте … (не менее … и … %), … (не более … и … %) и …(не более … и … %) в зависимости от марок … Кварцевый песок для производства изделий из тонкой керамики имеет ограничения по содержанию (для 1 и 2 сорта) … (… %), СаО (… %), каолина (… %) и влаги (…%) (…), а в кварцевом песке для сварочных материалов лимитируются содержания … и … (…).… … Для производства монокристаллов кремния (металлического кремния) выпускается четыре сорта технически чистого кремния, особенности которых показаны в табл. 8. … 12 Таблица 7. Физико-химические показатели кварцевых продуктов из кварцевых песков, молотых песчаников, кварцитов и жильного кварца Массовая доля SiO2, %, … … … … … … С-070-2 С-070-1 ВС-050-2 ВС-050-1 ВС-О3О-В ОВС-025-1А ОВС-025-1 ОВС-020-В показателя ООВС-015-1 Наименование ООВС-010-В* Норма для марки … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … фракции (d>2,9), %. не … … … … … … не менее Массовая доля Fe2O3, %, не более Массовая доля Al2O3, %, не более Массовая доля влаги, %, не более Массовая доля тяжелой более *Марки: ООВС – для особо ответственных изделий высокой светопрозpачности; ОВС – для ответственных изделий.высокой 13 светопро-зрачности; ВС - для изделий высокой светопрозрачности; С – для изделий светопрозрачных, Б – для бесцветных изделий; ПБ – для полубелых изделий; ПС – для изделий пониженной светопрозрачности; Т – для изделий из темно-зеленого стекла. Первые три цифры – массовая доля окиси железа в тыс. долях, четвертая цифра или буква – сорт продукции данной марки (высший, первый, второй). Таблица 8 Технические условия на кристаллический кремнии (по ГОСТ 2169-43) Марки Химический состав. % Назначение Si Fе Аl Са Сумма примесей Кр-0 … … … … … … Кр-1 … … … … … … Кр-2 … … … … … … Кр-3 … … … … … … Источник: … Мировые стандарты для кварцевых продуктов различного назначения, за исключением плавочных сортов кварца, приведены в табл. 9. Таблица 9. Требования к кварцевым продуктам различного назначения, по данным фирмы SIDEХ (США) Кварцевый Стекольный песок; - контейнеры цветные прозрачные - листовое стекло Промышленный песок Мин. SiO2 (вес. %) Макс. Макс. Макс. Аl2О3, Fe2O3, TiO2, Фракция Примечания (вес. (вес. (вес. %) %) %) … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Требования производителей специальных кварцевых материалов и изделий по различным направлениям приводятся со ссылкой на Roscill Co ( The Economics 14 Quartz, 1992), которая использует спецификацию ведущих фирм мира (табл. 10) Таблица 10 Химические анализы плавленых кварцевых продуктов, ррm Алюминий Ultra Q1 … НSО 4002 … Кварц для проКварц для чис- изводКварцетой лаборатор- ства оп- вая ной посуды крупка тического волокна HSO Орtiр GЕ 2146 QSL3 7004 1005 … … … … Мышьяк … … … … … … … … Бор … … … … … … … … Элемент Кварцевые изделия для производства полупроводников Кварц для оптики Petrosil GЕ8 SUV7 … … … *Тигли и диффузионные трубки; 1Quartz Scientific Corp; 2Herbeus Quartz, 3Quartz Scientific Corp; 4Herbeus Quartzchmelze; 5Gеnеrа1 Е1есtriс Quartz Products; 6Gtntrfl Ekectric Еlесtric Quartz Products; 7Dynamic International Inc; 8Gеnеrа1 Е1есtriс Quartz Products Источник: … Глава 2 СЫРЬЕВАЯ БАЗА КВАРЦА МИРА. РЫНОК И ЦЕНЫ 2.1. ПРОИЗВОДСТВО КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ В МИРЕ 2.1.1. Кварц Бразилии История с добычей пьезокварца начинается в Бразилии. Бразилия стала первой страной, которая поставляла природные кристаллы кварца для электроники, удовлетворяющие качественным требованиям отрасли. Страна также обладает большими запасами кускового кварца, который является крупной сырьевой базой мирового значения для выращивания искусственных кристаллов кварца. Главные запасы связываются с кварцевыми жилами, сформированными в осадочных породах во временном интервале от верхнего докембрия до силура, и приурочены к главному пегматитовому поясу протяженностью около 300 миль к северу от Рио-де-Жанейро близко параллельно берегу Минас-Жераис при ширине пояса до 120 миль. Время образования кварцевых жил оценивается как позднесилурийское или ранний постсилурий (Нагben, Ваtеs, 1990). … 15 … Кварц также добывается из месторождений … Содержание основных элементов-примесей по нескольким месторождениям Бразилии приводится в табл. 11. Таблица 11 Содержание включений в очищенных ласка из кварцевых месторождений Бразилии, ррm Расположение кнпрцсиого месторождения Название Рудный регион Аl месторождения Кристаляндиа Минас Жерайс … 1 Элементы Са Mg K Nа Li Fе Мn … … … … … … … … … … … … … … … Бикас Токантинс 1 … … Источник: … 2.1.2. Кварц Мадагаскара Месторождения и проявления кварцевого сырья на Мадагаскаре тяготеют к площадям развития докембрийских пород, но пегматиты и кварцевые жилы формируются в период панафриканской тектонической активизации в интервале 550-450 млн лет (Астапов и др., 1989). Главными источниками кварцевого сырья Мадагаскара являются метаморфогенногидротермальные хрусталеносные кварцевые жилы, … … 2.1.3. Кварц США Развитие производства кварцевых радиоосцилляторов в 1921 году вызвало спрос в США на природные кварцевые кристаллы. Единственным поставщиком долгое время была Бразилия. В … году правительство Бразилии приняло решение об увеличении цен на кварцевую продукцию, включая кварцевые кристаллы и кусковой кварц, практически на … %. Американцы в экстренном порядке разработали программу поисков и оценки местных источников кварца. … … 16 2.1.4. Кварц Индии В Индии месторождения кварца достаточно широко распространены, и чинней оцениваются примерно в … т, правда, с учетом кварцевых песков и кварцитов, используемых в стекольной и формовочной промышленности. … Кварцевое сырье с содержанием SiO2 … % поставляется в Японию, с … года. Основные производители кварца в Индии показаны в табл. 12. Таблица 12. Главные производители кварца в Индии Штат Андра-Прадеш Гуджарат Карнатака Махараштра Тамилнад Источник: … Компания … … … … … Район … … … … … 2.1.5. Кварц Финляндии В восточной Финляндии находятся два кварцитовых месторождения - это Кинахми и Вяртсила. По данным Ю. Астала, помимо главного минерала кварца с содержанием … %, в кварцитах присутствует серицит (… %) каолинит, а также в качестве акцессорных отмечены … В 1980-е годы продукция флотируемого кварца составляла примерно 0,2 млн т, но затем произошло уменьшение до 0,16 млн т в год. Почти весь добываемый кварц используется на внутреннем рынке в стекольной промышленности, частично в качестве огнеупорного материала. Некоторая часть экспортируется. На карьерах Калккимаа и Ритимаа компания Saxo производит около 150 тыс. т кускового кварца для сталелитейного завода в Торнио. Таблица 13 Химический состав кварцевого концентрата Нильсия Элемент SiO2 Аl2О3 Содержание … … … 17 Рис. 1.Гранулометрический состав кварцевого концентрата фракции 0,6-0,1 мм 2.1.6. Кварц Норвегии Норвегия относится к одному из мировых лидеров по экспорту железокремниевых, железо-кремниево-магнезиальных, железо-кремниево-хромовых сплавов и кремния. Это и является основной причиной большого объема производства продукции из кварцитов и кварца. Общая добыча кварцитов составляет … т. Главным производителем является …. Компания разрабатывает …. Другими производителями кварца и кварцитов являются ... Используются каледонские кварциты и кварцевые жилы в Нордланд и докембрийский кварцит из месторождения Крагере. Общая спецификация для железо-кремниевых сплавов - это кусковой продукт с низким количеством тонкого материала и содержанием Аl2О3 …, TiO2 ... Кварциты должны иметь гомогенный химический состав и показывать термальную устойчивость при процессах плавления. … … 2.1.7 Другие страны мира Исторически Ангола была важным поставщиком природных кристаллов кварца на мировой рынок. До 1981 года разрабатывалось месторождение Конда-Посарика. Компания Р. О. Рress & George Sticker GmbH Of Hamburg продала более …т кварца, но после национализации наступил спад и закрытие рудника. Небольшое количество кварца производилось в Канаде. В Китае существует производство кварца, … Намибия производит небольшие количества высокочистых кварцитов, поставляя их в США и другие страны для выращивания искусственного кварца. Кварц добывается попутно с добычей лития из пегматитов на руднике … В Венесуэле осуществляется строительство фабрики по выпуску синтетических кварцевых кристаллов близ Каракаса. … 18 Глава 3. СОСТОЯНИЕ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ РОССИИ Россия является одной из немногих стран мира, которая обладает собственной минерально-сырьевой базой (МСБ) кремнезема различного назначения, в том числе и для производства ОЧК. Однако запасы различных видов сырья неодинаковы. В России выделены три основные кварценосные провинции – Уральская, КарелоКольская и Прибайкальская (Тохтасьев. 1992). Уральская кварценосная провинция в свою очередь подразделяется на … … Разведанные балансовые запасы пьезокварца и горного хрусталя для плавки кат. С1 + С2 учтены по … месторождениям в пределах Южно-Уральской (… области и Республика …), Приполярно-Уралъской (….) и Южно-Якутской (…) кварценосных провинций (…). Однако в связи с падением спроса на природное пьезооптическое сырье и заменой его искусственным основная часть месторождений горного хрусталя была законсервирована (…). Месторождения прозрачного кварца включают объекты Приполярного Урала и частично - Южного Урала. Гранулированный кварц по состоянию на 01.01.97 г. учитывается на … месторождениях: Челябинской области – …, Свердловской – … и Бурятии – …. К разрабатываемым относятся … месторождений в Челябинской области – …Распределение запасов и ресурсов кварцевого плавочного сырья по различным районам Российской Федерации представлено на рис. 2 (…). Рис. 2. Распределение общих ресурсов плавочного сырья Российской Федерации (…) … Проведенная в последнее время геолого-экономическая переоценка запасов месторождений кварца для плавки … Кроме плавочного кварца, определенный дефицит наблюдается в кварцевой отрасли шихтового материала: … Разница балансовых и активных запасов 19 кварцевого сырья для ОЧК и синтеза искусственных кристаллов кварца представлена на диаграммах (рис. 3). Запасы молочно-белого кварца по состоянию на 01.01.97 г. учтены на … месторождениях, основные из которых: … Рис. 3. а – обеспеченность балансовыми запасами кварцепотребляющей отрасли РФ; б – обеспеченность активным(подготовленным) фондом запасов (…) … Развал СССР не повлиял существенным образом на обеспеченность чистым кварцевым сырьем России, так как основные промышленно освоенные геологические объекты находятся в границах территории Российской Федерации (табл. 14). Экономическая реформа катастрофически повлияла на всю кварцевую отрасль страны, что привело к резкому падению объемов добычи и производства и разрушению сложившихся производственных связей. Таблица 14 Распределение балансовых запасов особо чистого кварцевого сырья гранулированному и прозрачному жильному кварцу Балансовые ГеологоОсновные промышленный тип Субъект Федерации запасы на месторождения 01.01.95, % месторождения Гранулированный кварц Челябинская Силекситовый … … область метамофизованный Республика Бурятия … … … Источник: … по 20 К 2001 году резко снизилась добыча гранулированного (в … раза) и прозрачного (в … раза) кварца по сравнению с 1991 годом (рис. 4). В целом востребованность МСБ кварца в настоящее время довольно низкая. В 2002 году … … Рис. 4. Динамика добычи различных видов кварцевого сырья и прироста запасов за 1991-2003 гг. (Турашева, 2004) Для решения проблемы обеспеченности отечественной промышленности ОЧК необходимо решить целый комплекс задач (Серых и др., 2000; Серых и др. 2004). Это в первую очередь: • переоценка существующей базы кварцевого сырья, пригодного для получения высокочистых концентратов; создание современной лабораторнотехнологической базы; • … В связи с этим представляется целесообразным принять меры по поискам и оценке сырьевой базы особо чистого кварца на территории Карелии. 3.1. РЫНОК И ЦЕНЫ Развитие мировой экономики сопровождается прогрессивным ростом объемов используемых минеральных ресурсов, в том числе и высококремнеземистого сырья. Ежегодно в мире потребляется ... т кварца в различных формах, из которых на строительную промышленность приходится …% (…). Уровень производства кремнезема в 2001 году и цены на основные продукты отражены в табл. 15 (по данным фирмы …). Постоянно увеличивающийся спрос наблюдается для высокочистого плавленого кремнезема, применяемого в современных наукоемких отраслях промышленности, а также на синтетический кварц и кристаллический кремний. Основной поставщик высокочистого кварца для плавки прозрачного кварцевого стекла в настоящее время – компания UNIMIN Corporation. которая является монополистом рынка, так как около …% потребляемых кварцевых концентратов плавочного значения относятся к марке lota-quartz (…). Кроме того, поставщиками 21 высокочистого кварца являются также …. Цены на I-кварц колеблются в зависимости от качества концентрата от … (Iстандарт) до … $ США (1-8) за 1 кг. Цены на бразильский горный хрусталь для плавки составляют в зависимости от сорта от … до … $ США за 1 кг. Более низкосортный жильный кварц Мадагаскара стоит в зависимости от сорта… $ США за 1 кг, а Индии – … $ США за 1 кг (…). Сложившаяся в России в настоящее время ситуация с сырьевой базой высокочистого кварца усугубляется экономической ситуацией в стране, когда заводы-потребители становятся неплатежеспособными, в связи с этим сложившийся уровень цен на кварцевые концентраты … Таблица 15. Производство кремнезема в мире, цены и прогноз рынка, но данным фирмы SIDES и Mineral Commodity Summaries (США) Продукт Производство Цена в мире (2001) $ US/t Кварцевый песок - литейный 97 Мt - стекольный ≈ 30 Мt Металлический кремний Ферро… силиций Карбид кремния … … Основные водители произ- Тенденции … … … … С 1996 до 2001 г. цены за 1 кг упали от $... USдо $...US за ферросилиций и от $... US до $... US за кристаллический кремний изза низких цен на китайское сырье … Китай, Восточная Европа, Индия, … Корея, Южная Америка … … Ряд проблем связан с … Разработка отечественного месторождений, поиск кварцевого новых объектов сырья и для плавки изученных совершенствование технологий обогащения в настоящее время является актуальной задачей для развития кварцевой отрасли и экономики страны в целом. Это обусловлено … 22 В настоящее время в России происходит некоторое движение вперед. В частности, на базе широко известных месторождений высокочистого кварца Неройской группы Полярного Урала (…) в с. … Березовского района Ханты-Мансийского автономного округа в настоящее время создается интегрированный высокотехнологичный комплекс, включающий в себя горную часть для разработки месторождений высокочистого кварца и промышленный комплекс по производству высокочистого кварцевого концентрата, аналогичный сортам … … Главные поставщики природного пьезокварцевого сырья – это … Глава 4 ИЗУЧЕННОСТЬ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ КАРЕЛИИ Традиционные представления о кварцевом сырье промышленного значения на территории Карелии были связаны с гранитными пегматитами Беломорского пегматитового пояса. В дополнение к ним можно добавить жильный кварц и кварциты Центральной и Южной Карелии, отдельные объекты которых изучались и оценивались. Первые работы в Карелии по изучению пегматитов и жильного кварца на предмет нахождения кристаллов мориона, пригодных на пьезокварц, проводились Питкярантской партией Ленинградской экспедиции в гранитах Питкярантского и Улялегского массивов рапакиви в 1948 году. … В 60-х годах в Медвежьегорском районе на участке Фенькина Лампи Остречьенской партией Карельской комплексной экспедиции Северо-Западного геологического управления проведены поисково-разведочные работы с целью выявления высококремнистых пород, пригодных для получения в основном карбида кремния. Были опробованы две кварцевые жилы мощностью 70 и 20 м по канавам и скважинам, в результате сделан вывод о пригодности данного кварцевого сырья для производства карбида кремния, а также для производства кристаллического кремния марки КР-3 и динаса … В Муезерском районе проводилась разведка кварцитов ятулийского надгоризонта, в которых были открыты месторождения … … В 1980 г. ВНИИСИМСом проводилось районирование и оценка перспективности 23 регионов СССР на кварцевое сырье для плавки (Районирование.., 1980 ф). В рамках этой оценки рассматривалась Балтийская провинция, куда входила и территория Карелии. По итогам работы отмечено, что кварцевая минерализация тяготеет: 1) к архейско-нижнепротерозойским синклинорным зонам ранних карелид в обрамлении архейских поднятий; 2) … 3) … … Дальнейшие исследования пегматитов Северной Карелии на особо чистый кварц показали пригодность ряда природных типов кварца пегматитовых жил для плавки кварцевого стекла, синтеза искусственного кварца и варки многокомпонентного стекла. Важным результатом стал … Дальнейшие исследования пегматитов Северной Карелии на особо чистый кварц начались в 1985 году, когда была проведена оценка месторождения Малиновая Варакка (Родионов и др., 1986 ф). …(табл. 16). Таблица 16. Характеристика запасов кварцевого сырья Беломорской пегматитовой провинции Промышленный тип Месторождение Малиновая Молочно-белый кварц для Варакка оптического стекловарения … … Малиновая Варакка Молочно-белый кварц для Плотина керамики … … … Запасы, тыс. т Всего В С1 С2 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Источник: … В результате выполненных работ была установлена принципиальная пригодность ряда природных типов кварца пегматитовых жил, отрабатываемых в то время ГОКом «Карелслюда» по трем направлениям: … … 24 Таблица 17 Добыча кварцевого сырья и производство кварцевых концентратов ГОКом «Карелслюда» за период 1990-1994 гг. Год бычи Получено кварцевого концентрата. т Добыто молоВ том числе до- чно-белого для варки для синтеза жильного Всего для кварцевой многокомпонент. искусственных кварца, т керамики стекла кристаллов … Основным исполнителем геологоразведочный названной Институт им. С. программы Орджоникидзе стал Московский (ныне Московская геологоразведочная АКадемия - МГГА). На отдельных этапах, помимо ГОКа «Карелслюда», участвовали … … В соответствии с Программой геологоразведочных работ на территории Карелии в 1995-2000 годах Институтом геологии КарНЦ РАН совместно с Северной поисково-разведочной экспедицией «Прогнозно-минерагеническое проводились изучение исследования Республики Карелия по в проекту масштабе 1:1000000 с целью выявления объектов, перспективных на минеральное сырье для производства специальных кварцевых изделий» (…). Для выполнения поставленной задачи проведено прогнозно-минерагеническое изучение достаточно широкого круга кварцсодержащих образований в разнообразных геологических обстановках. Методика выполненных работ основывалась на опыте поисков и промышленной оценки особо чистого кварца в пегматитовых и кварцевых жилах Чупино-Лоухского района, рекомендациях СЦ «Кварцсамоцветы» и отраслевых Институтов кварцевой промышленности (…). Основа методики выполненных работ – бестехнологическая оценка качества кварца. В рамках данного проекта проводились полевые работы, включающие в себя ревизионно-маршрутное обследование перспективных участков, кварцевометрическую съемку отдельных участков, детальное опробование некоторых проявлений. На собранном материале были проведены лабораторные исследования обогатимости кварцевого сырья, минералого-петрографические определению исследования светопропускания кварца, и аналитические декрептоактивности, работы по содержания 25 элементов-примесей. В результате проведенных работ были проанализированы … Основным итогом работ стала прогнозно-минерагеническая карта кварценосности Карелии в масштабе 1:1000000 с выделением минерагенических зон, кварценосных районов и узлов, которая показала большой Потенциал не только традиционно известной Беломорской провинции, но и всей территории Карелии, основную часть которой занимает Карельский кратон (рис. 5). Кроме того, были даны рекомендации по проведении дальнейших поисковых и прогнозно- минерагенических исследований на территории Карелии (…). Глава 5 ОБОГАЩЕНИЕ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ КАРЕЛИИ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦА Потребители кварца лимитируют качество сырья по вещественному и гранулометрическому составам. Продукцией может быть как кусковой материал (более 5 мм), так и молотые в разной мере концентраты различной крупности. К сырью для производства СКМИ предъявляются чрезвычайно высокие требования, обусловленные сферой его применения в отраслях, использующих изделия, способные работать в условиях высоких температур и давления или в химически активных и агрессивных средах. Основными нормируемыми показателями качества кварцевого сырья являются … При получении кварца высокой и супервысокой чистоты (прецизионная очистка кварца) необходимы определенные условия: • … Обогащению в России подвергается и так называемое рядовое сырье кварцевые пески, кварциты, а также горный хрусталь, кварц жильный и пегматитовый (…). Применяемые в России схемы обогащения задаются требуемой степенью очистки в зависимости от области использования. При получении концентратов высокой чистоты (глубокое обогащение) и концентратов ультравысокой чистоты (суперглубокое обогащение) применяемые технологические схемы обогащения многоступенчатые, как и за рубежом. Типовая схема обогащения кварцевых песков с получением кварца промежуточной чистоты включает промывку, механическую 26 оттирку и флотацию в нейтральной среде анионными собирателями. Такая схема принята на Раменском ГОКе. Содержание Fe2O3 в получаемом кварцевом концентрате снижается до … %. Одной из наиболее современных фабрик по обогащению кварцита с получением кварца промежуточной чистоты является фабрика «Нильсия» в Финляндии, перерабатывающая кварциты, в которых зерна кварца сцементированы серицитом и каолином. Содержание кварца в руде – …%. Кварциты слабо сцементированные и легкообогатимы. Предприятие выпускает … т в год кварцевого концентрата различной крупности и назначения. Концентраты используются в стекольной промышленности, как наполнители зубных паст, при производстве силикатного кирпича, абразивных связок, футеровочных замазок, наполнителей. Схема обогащения включает классификацию по крупности на 4 класса. Крупные фракции используются без обогащения. Мелкие фракции … и … мм обогащаются флотацией после предварительной магнитной сепарации, удаляется серицит и акцессории. ... Технология обогащения горного хрусталя включает … Таблица 18 Химический состав кварцевого концентрата Элементы SiO2 Al2O3 … Содержание, % … … … 5.1. ОБОГАТИМОСТЬ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ КАРЕЛИИ Как показано выше (гл. 4) в естественном виде кварц Карелии в основном содержит не более 98,9% SiO2 и для повышения сортности необходимо его обогащение, в том числе глубокое (…). Твердые минеральные примеси в кварце всех типов представлены различными минералами. Основными и наиболее часто встречаемыми являются слюды (мусковит, серицит и биотит), полевой шпат (микроклин и плагиоклаз), рутил, кианит, гранат, апатит, сфен, графит. Их отрицательное воздействие, снижающее ценность сырья, проявляется в нарушении однородности материала, снижении кристаллизационной устойчивости, уменьшении коэффициента светопропускания 27 во всех областях спектра. 5.1.1. Жильный кварц Жильный кварц но известным месторождениям и перспективным про явлениям на территории Карелии исследован как возможный источит, сырья для получения ОЧК. … Таблица 19. Качественная характеристика концентратов из жильного кварца по результатам предварительного обогащения, ppm Марка по ТУ 5726-002-1 1496665-97 Содержание элементов-примесей в концентратах из жильного кварца Беломорского подвижного пояса Пежостров … … … … … … … … Миним. … … … … … … … Тербеостровское … Максим. … … … … … … … Содержание элементов-примесей в концентратах из жильного кварца Карельского кратона Миним. … … … … … … … … Кукасозеро Максим. … … … … … … … … Содержание элементов-примесей в концентратах из жильного кварца Свекофенского геоблока Куйваниеми … … … … … … … … Месторождение, Содерпроявление жание Аl Fe К Na Тi Сумма Тср, % … 5.1.2. Пегматитовый кварц Кварц из пегматитов оценен по 8 объектам, обогащение которых проведено по аналогичной схеме (прил. VIII). Данная схема отличается от принятой при обогащении кварца из пегматита в США … Таблица 20 Содержание элементов-примесей в кварцевых концентратах из пегматитов СодерАl Fe К Na Тi Сумма жание Содержание элементов-примесей в пегматитовом кварце Беломорского подвижного пояса Карельское … … … … … … … Содержание элементов-примесей в пегматитовом кварце Свекофенского геоблока о. Соролансари … … … … … … … Месторождение, участок 28 По количеству микропримесей обогащенный магнитной сепарацией кварц из пегматита уступает кварцу жильному, обогащенному по аналогичной схеме. 5.1.3. Кварциты … 5.1.4. Кварцсодержащие породы сложного состава … 5.1.5. Силекситовый кварц … 5.1.6. Галечный кварц … 5.2. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ НАИБОЛЕЕ ИЗУЧЕННЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УЧАСТКОВ Месторождение Фенькина Лампи Обогатимость кварца месторождения Фенькина Лампи изучалась на стадии разведки (…). Была отобрана технологическая проба, в которую вошел кварц, представленный двумя разновидностями, развитыми на месторождении: 1 – кварц неравномерно зернистый, со стекловидными, ноздреватыми зернами изометричной формы, размерами 2-0,01 мм; 2 – кварц крупнокристаллический, молочно-белый. Обогащенный кварц оценивался как сырье для получения в основном карбида кремния. В результате исследований рекомендована схема обогащения (прил. X), ориентированная на применение метода электростатической сепарации обесшламленного по … мм материала. Использовался барабанный сепаратор с напряженностью магнитного поля … кВт. В процессе обогащения выделялось три продукта: концентрат, промежуточный продукт и хвосты. Промежуточный продукт по химическому и минеральному составу близок к исходному, поэтому возвращался на сепарацию. Потери кварца со шламами составили … %, а выход концентрата не превысил … %. Результаты обогащения приведены в табл. 56. 29 Таблица 26 Результаты обогащения по рекомендованной схеме (стадия предварительной разведки) Продукт Фракция 2-0,315 мм Концентрат Промпродукт хвосты Выход, % по массе От операции От исходного … … … … … … … Содержание SiO2, % … … … В результате обогащения содержание SiO2 в концентрате увеличивается на … %. Сумма вредных примесей в обогащенном кварцевом концентрате – ... По результатам проведенных исследований сделан вывод о возможности использования обогащенного кварца в следующих направлениях: • в производстве динаса; • … … Гранулометрический состав измельченных в одинаковом режиме проб не зависит от типа кварца и идентичен для всех проб (рис. 34). … Рис. 5. Гранулометрический состав измельченного кварца м. Фенькина Лампи: а) по разведочным канавам; б) по генетическим типам … Рис. 6 Усредненное суммарное содержание примесей кварца по: а – различным канавам; б – в различных типах кварца При обогащении по схеме магнитной сепарации из кварца 1-го и 2-го и типов можно получить кварц, в основной своей массе соответствующей марке КПО-5, QS-5. … 30 Таблица 28 Усредненное содержание элементов-примесей в концентратах по типам кварца Тип Аl кварца … Анализ К Fe выполнен Na в Тi Li Ca химико-спектральной Mg Mn лаборатории Сумма примесей Светопропускание ВНИИСИМС, г. Александров. Чистота кварца предварительной очистки зависит от способа отработки месторождения. При обогащении кварца по типам после его селективной добычи качество кварца будет выше, чем при обогащении добытого единым карьером. … Месторождение Xизоваара … Участок Шуерецкое … Участок мыс Одинчижный … Месторождение Метчангъярви … 5.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ Накопленные в ходе работ данные по прогнозно-минерагеническому изучению Республики Карелия на кварцевое сырье в масштабе 1:1000000 позволяет провести оценку общей кварценосности уровня мелко- и среднемасштабного прогнозирования большей части территории (…). На ряде участков проведения кварцевометрических съемок результаты работ достаточны для уровней крупномасштабного и детального прогнозирования. Геологической основой прогнозной карты Карелин выбрана карта масштаба 1:1000000. На участках крупномасштабного и детального прогнозирования для геологической основы выбирались существующие геологические карты более крупных масштабов от 1:100000 до 1:5000, где составлялись геологические планы отдельных участков. В табл. 38 собраны итоговые данные по прогнозным ресурсам основных объектов, перспективных на кварцевое сырье. 31 Таблица 38. Подсчет прогнозных ресурсов № п/п 1 ГеологоОбъект прогно- промышзирования ленный тип кварца Участок РухнаЖильный волок Жилы 3,7,8,1 Жила 12 Всего: Площадь (кв. км)/ глубина оценки (м) Удельная рудоносность, тн/ км2 … … ПрогноПонижаю- Категозные щий коэф- рия рересурсы, сурсов фициент тыс т … … … … … … … … … … … … … … … … … Район СтепаноКварцитово озеро - Ря… вый бовара в т. ч. участок … Степаново озеро Кювиканда Галечный … 6 7 … … 5.4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПЛОЩАДИ НА КВАРЦЕВОЕ СЫРЬЕ В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ КАРЕЛИИ Проведенные работы по прогнозно-минерагеническому изучению территории Карелии на кварцевое сырье позволили выделить перспективные площади на кварцевое сырье в пределах территории Карелии, которые были нанесены на прогнозно-минерагеническую карту Карелии (…). Иерархический количественный уровень ресурсов первого порядка Беломорский пегматитовый пояс (1). Пояс имеет северо-западное простирание, продолжение которого следует на территории Кольского полуострова. В карельской части протяженность составляет около … км при максимальной ширине до … км. Костомукшская кварценосная область (2) выделяется среди других участков нахождением здесь крупных кварцевых жил, включая жилу-гиппп участка Меломайс. Удельная продуктивность одного из главных участков составляет … т/кв. км. Площадь определяется южной границей (…) от оз. Меломайс до границы с Финляндией протяженностью … км. На севере граница клинообразно проходит до широты Вокнаволока. Суммарная площадь – около … кв. км. Иерархический уровень второго порядка – это локальные зоны, районы, узлы. К ним относятся следующие зоны: • Кумса – Чебино А11 – эта зона северо-западного – юго-восточною простирания площадью около 70 кв. км. В этой области расположено 32 месторождение жильного кварца Фенькина Лампи; • … Иерархический уровень третьего порядка представлен конкретными месторождениями, отдельными крупными проявлениями и скоплениями кварцевых жил. 5.5. ВЫВОДЫ Минерагенический анализ позволяет рекомендовать проведение следующих дополнительных геолого-оценочных работ: Специализированные тематические прогнозно-минерагенические исследования масштаба 1 : 200000 – 1 : 100000 (Суккозерско-Сегозерская площадь – Б). … 33 Приложение 1 Приложение 2 34 Приложение 3. ТИПИЧНАЯ СХЕМА ОБОГАЩЕНИЯ ПЕГМАТИТОВОГО КВАРЦА С ГРАФИЧЕСКИМ ПРОРАСТАНИЕМ СТАДИИ ПРОЦЕССА: ОТ КВАРЦА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧИСТОТЫ ДО ВЫСОКОЧИСТОГО КВАРЦА … Приложение 4 ТИПИЧНАЯ СХЕМА ОБОГАЩЕНИЯ ПЕГМАТИТОВОГО КВАРЦА С ГРАФИЧЕСКИМ ПРОРАСТАНИЕМ СТАДИИ ПРОЦЕССА: ОТ ДОБЫЧИ ДО ГРАНУЛ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧИСТОТЫ … Приложение 5 СХЕМА ОБОГЩЕНИЯ ПРОБ ЖИЛЬНОГО КВАРЦА И КВАРЦА ИЗ ПЕГМАТИТОВ … Приложение 6. ФЛОТОМАГНИТНАЯ СХЕМА ОБОГАЩЕНИЯ МЕТАСОМАТИТОВ ХИЗОВААРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ … Приложение 7. СХЕМА ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦА М.ФЕНЬКИНА ЛАМПИ, РАЗРАБОТАННАЯ НА СТАДИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ РАЗВЕДКИ …