Вулканические стекла Приморского края - сырье для получения пеностекла

Приморский край располагает большими запасами вулканического стекла (перлиты и цеолиты), которое может служить как самостоятельным сырьем, так и использоваться в качестве компонента сырьевых смесей при получении пеностекла.

Основными требованиями к сырью для получения пеностекла являются: способность при нагревании переходить в пиропластическое состояние, наличие газообразующего агента и совпадение интервала пиропластического состояния с интервалом активного газовыделения.

Вулканические стекла способны образовывать пиропластическую массу при температуре выделения газообразной фазы. При этом агентом вспучивания при обжиге служит вода. Как правило, перлиты содержат 2,5-6% воды. Балластом при вспучивании перлитов является присутствие в них кристаллической фазы, содержание которой не должно превышать 15%.

В некоторых перлитах присутствуют и летучие компоненты, выделяющиеся в виде газов при нагревании. Содержание их в перлитах различных месторождений различно и в среднем колеблется от 0,5 до 3,5%.

В Приморском крае в той или иной степени изучены 10 месторождений перлитов: Нежданковское, Чащеватое, Чугуевское, Богопольское, Брусиловекое, Кл. Малого Больничного, перевал Иманское, Ма-лазовское, Тахобинское и Молчановское. Промышленные запасы утверждены только по Нежданковско-му и Чащеватому месторождениям.

Утвержденные запасы водосодержащих стекол по краю составляют по категориям А+В+С 1533 тыс. м³, по категории С 2 – 508 тыс м³.

Детальные геологоразведочные работы проведены по Чугуевскому месторождению. В 19801981 гг. месторождение было детально разведано Кавалеровской экспедицией ПГО «Приморгеология». Утвержденные запасы перлитов по категориям В+С 1 составляют 2464,5 тыс. м ³, прогнозные запасы по категории С 2 – 931,3 тыс. м ³.

Месторождение расположено в Чугуевском районе, в 9 км юго-восточнее с. Чугуевка. Крупными населенными пунктами, расположенными вблизи месторождения, являются села Чугуевка, Соколовка, Ново-Михайловка. Разведанная площадь месторождения составляет 152,4 тыс.м2, с четко определенными границами.

По материалам геологической разведки представляется, что основная перлитовая залежь на месторождении образована тремя потоками, излившимися по многочисленным трещинам или из небольших вулканов центрального типа.

При проведении детальной разведки было выделено пять основных разновидностей перлитов. По ряду характерных признаков и по показаниям вспучиваемости эти разновидности объединены в три тех- нологические группы: 1 – слабоизмененные, 2 – среднеизмененные и 3 – сильноизмененные. Статическая обработка из данных геологических работ показала, что к первой группе относится 47%, ко второй – 37, к сильноизмененным – 16% перлитов.

Перлиты первой группы в основном приурочены к северо-западной части с отметкой 454,1 м. К ней же отнесены некоторые линзообразные залежи на юге месторождения. Перлиты этой группы представлены зелеными разностями с небольшим количеством серых. Они же имеют и наилучшую вспучи-ваемость. По данным технологических испытаний, марка по насыпной плотности вспученного перлита этой группы составляет 100 – 200 кг/м3.

Перлиты второй группы занимают восточную часть месторождения, встречаясь также в выработках в центре и на южном фланге месторождения. Они представлены темно-серыми, коричневыми и пятнистыми разностями. При технологических испытаниях из перлитов этой группы получен вспученный перлит с насыпной плотностью 200-300 кг/м3.

Перлиты третьей группы на месторождении выделяются в основании перлитовой залежи. Они отличаются низкой вспучиваемостью, насыпная плотность вспученного материала составляет 600800 кг/м3.

В центре месторождения, а также в его восточной части отмечены две линзы сферолитовых не вспучивающихся пород. Такие же породы зафиксированы на южном и юго-западном склонах северной сопки, на отдельных участках основания перлитовой залежи.

В целом, анализируя геологические материалы по Чугуевскому месторождению перлитов, следует отметить его сложное строение, наличие линз, не вспучивающихся пород и неоднородность технологических свойств перлитового сырья.

Чугуевское месторождение перлитов связано и с одноименным месторождением цеолитов, и составляет с ним, в сущности, единый комплекс. Месторождение цеолитов по литологическому составу и содержанию цеолитов подразделено на две части: западную и восточную. Западная часть сложена цео-литизированными туфами, восточная – цеолитизированными туфами, туфообрекчией, лавобрекчией и в целом более крупнообломочными материалами по сравнению с породами западной части.

Западная, наиболее продуктивная часть залежи с содержанием цеолитов до 80% только на северном и южном флангах выходит на поверхность под делювиальными отложения. В центральной части она перекрыта перлитами. Восточная часть залежи перекрыта в основном только делювиальными отложениями. Под перлитами находится незначительная часть запасов.

По данным многочисленных исследований, основным минералом месторождения является кли-ноптиолит (50-60%), реже встречается моренит (15-20%). Помимо этих цеолитов в туфах присутствует глинистый минерал монтморилонит (5-6%), отмечаются кварц, кристобалит, хлорит.

По своему химическому составу цеолитизированные породы месторождения характеризуются довольно хорошей однородностью. В таблице 1 приведены данные по химическому составу перлитов и цеолитов Чугуевского месторождения, в таблице 2 – основные физико-механические характеристики, в таблице 3 – технологические свойства.

Таблица 1

Химический состав перлитов и цеолитов Чугуевского месторождения

Окислы	Перлит	Цеолит
	Содержание, %	Содержание, %
SiO 2	от 68,3 до 74,9	от 63,47 до 73,86
Al 2 O 3	от 11,1 до 12,6	от 11,87 до 14,42
Fe 2 O 3	от 0,9 до 1,4	от 0,96 до 1,77
MnO	0,06 до 0,11	0,07
TiO 2	от 0,042 до 0,06	от 0,02 до 0,25
CaO	от 0,80 до 2,0	от 0,9 до 4,18
Na 2 O	от 1,7 до 2,96	от 0,36 до 3,28
K 2 O	от 2,5 до 4,1	от 2,39 до 5,43
MgO	не пределялось	от 0,04 до 2,42
п.п.п.	от 4,37 до 9,6	от 3,82 до 12,79
Свободная вода	-	от 1,6 до 6,14
Связанная вода	-	до 10,36

Таблица 2

Основные физико-механические характеристики перлитов и цеолитов Чугуевского месторождения

Показатель	Перлиты	Цеолиты
Истинная плотность, г/см3	2,34-2,41	2,31-2,38
Средняя плотность, г/см3	1,98-2,32	1,75-1,89
Пористость, %
общая	-	18,18-26,69
открытая	1,7-5,6	6,35-14,9
закрытая	-	10,25-16,53
Влажность, %	1,3- 3,3	4,34-5,16
Водопоглощение,	1,7-2,8	9,7-11,2
Прочность в сухом состоянии, кг/см2	720 (по трем определениям)	400-450
Коэффициент размягчения	-	0,47-0,67

Таблица 3

Технологические свойства перлита и цеолита Чугуевского месторождения

Показатель	Перлит	Цеолит
Зерновой состав Остатки на сите, - %
5 мм	14,6	8,0
2,5мм	39,8	10,1
1,25мм	20,0	36,7
0,63мм	6,4	16,6
0,315мм	12,1	20,1
0,14мм	6,4	7,04
дно	0,7	1,5
Влажность, %	1,4 - 2,9	от 15 до 22 (по 10 определ.)
Насыпная плотность, кг/м3		800
влажного	1215	950 - 960
сухого	1275	5,5 - 6,4
Гигроскопичность, %	0,2	37
Максимальная влагоемкость, % (водоудерживающая способность)	17,9

Как видно из таблиц, перлиты и цеолиты как сырье для получения пеностекла практически равноценны. Существенное отличие между ними имеют показатели пористости, прочности, водопоглощения и влажности. Эти отличия в значительной степени влияют на технологию подготовки и переработки шихты. В данном случае предпочтительнее использовать цеолит, так как он обладает улучшенными технологическими свойствами по сравнению с перлитом (размалываемость, влагоемкость, пластичность).