El grupo Kachkanar de depósitos de mineral de hierro se encuentra en Rusia , cerca de la ciudad de Kachkanar ( región de Sverdlovsk ). Es el depósito de mineral de hierro más grande de los Urales y uno de los más grandes del territorio de la antigua URSS [1] .
Los yacimientos se conocen desde el siglo XVIII [2] . Los principales yacimientos son: Kachkanarskoye (Own-Kachkanarskoye) y Gusevogorskoye. Depósitos de origen magmático. Las reservas exploradas rondan los 7 mil millones de toneladas con un contenido de hierro del 16% (según otras fuentes, 12 mil millones de toneladas con un contenido de hierro del 17% [3] ). Los minerales contienen titanio , vanadio , pertenecen a los minerales de titanomagnetita diseminados del tipo bajo en titanio [4] . Desde 1963, se ha desarrollado el depósito de Gusevogorsk.
Los depósitos Kachkanarskoye y Gusevogorskoye están confinados al complejo intrusivo Kachkanarsky que contiene mineralizaciones de titanomagnetita [5] .
El campo Kachkanar es un representante característico del tipo “con condiciones hidrogeológicas simples”. Se encuentra en la vertiente oriental de los Urales Medios , dentro del macizo intrusivo del mismo nombre, compuesto principalmente por peridotitas , piroxenitas y, en menor medida, gabro . La difusión industrial de las titanomagnetitas se concentra principalmente en las piroxenitas. Por composición, las piroxenitas del macizo de Gusevogorsk son diallag, olivino, hornblenda y plagioclasa. Las piroxenitas Diallag componen principalmente la parte central del macizo. Las piroxenitas de olivino predominan en sus partes nororiental y suroeste. Las piroxenitas hornblenda y plagioclasa se encuentran generalmente en la zona de transición de piroxenitas a gabro. Entre las piroxenitas (principalmente olivinas) en forma de segregaciones lenticulares se encuentran las wehrlitas, ocasionalmente olivinitas . La estructura del macizo ultramáfico es de grano medio, de grano grueso, a veces de grano gigante [5] . En las rocas, aunque no en todas partes con claridad, se manifiesta el bandeado. Las wehrlitas y las piroxenitas de olivino están fuertemente serpentinizadas en áreas separadas . Las formaciones de vetas están significativamente distribuidas en las piroxenitas, representadas principalmente por plagioclasitas, con menos frecuencia por gabro y piroxenitas de grano fino (husevitas). La mineralización de titanomagnetita está asociada principalmente con piroxenitas de diallag y hornblenda y, en menor medida, con otras variedades de rocas ultramáficas. Las rocas de vetas suelen ser estériles [6] . A diferencia del Gusevogorsky, en el macizo de Kachkanarsky se manifiestan claramente bandas, debido a la concentración de granos de mineral en piroxenitas en forma de franjas paralelas [5] .
Entre las rocas que componen el macizo intrusivo de Kachkanar, aproximadamente el 50 % del área es piroxenita, el 35 % es gabro y el 15 % son otros tipos de rocas [7] .
Geomorfológicamente , el campo está confinado a una zona montañosa-lomeada con un relieve erosivo fuertemente disectado. Las montañas se destacan en la superficie de nivelación, representada por una serie de macizos remanentes alargados meridionalmente (montañas Kachkanar , Mal. Guseva y otras con alturas absolutas de 460 a 880 m).
El depósito incluye 12 cuerpos de mineral, 3 de los cuales están en desarrollo. Los cuerpos de mineral ( stocks de formas redondas y elípticas que se sumergen abruptamente) se pueden rastrear a una profundidad de hasta 2 km y salir a la superficie. Las reservas de saldo son de aproximadamente 2 mil millones de toneladas (1982) con un contenido de hierro del 16%. Minerales diseminados, complejos. Los principales minerales minerales: titanomagnetita, ilmenita , menores - minerales del grupo del platino, cromo, etc. Minerales no metálicos: clinopiroxeno , olivino , hornblenda , plagioclasa . La presencia de vanadio determina el valor metalúrgico de los minerales [8] .
El macizo de gabro-piroxenita de Kachkanar se encuentra aproximadamente en la parte media del cinturón de platino de los Urales, que se extiende a lo largo del límite entre el anticlinorio de los Urales centrales en el oeste, compuesto por esquistos metamórficos del Proterozoico Superior - Cámbrico , y el Secuencia volcanogénica-sedimentaria del Ordovícico y Silúrico del megasinclinorio de Tagil en el este. El macizo se encuentra entre las rocas volcanogénicas y volcanogénicas-sedimentarias metamorfoseadas del Ordovícico superior y el Silúrico en el ala occidental del megasinclinorio de Tagil. Los contactos del macizo con las rocas huésped suelen ser tectónicos. En la zona de perturbaciones tectónicas en gabro y piroxenpts, el número de anfíboles aumenta notablemente . La superficie total del macizo es de unos 110 km². El macizo tiene una estructura concéntrico-zonal con estratificación indistintamente manifestada y una forma bpaxisinclinal. En la parte central del macizo de Kachkanar existen dos grandes cuerpos de piroxenita rodeados de rocas de gabro. El eje del braquisinclinal se extiende de sureste a noroeste; se hunde hacia el centro del macizo en ángulos de 30 a 35 ° en el noroeste y de 70 a 80 ° en el sureste. Una estructura similar también es característica de Kytlym, Svetlobor, Nizhne-Tagil y otros macizos del cinturón de platino. El depósito de Kachkanarskoye está ubicado entre 8 y 10 ° al oeste del depósito de Gusevogorskoye y está ubicado en la ladera este del monte Kachkanar. En términos de posición geológica, es similar a los depósitos de Gusevy Gory. En términos de composición mineral y química, propiedades tecnológicas y metalúrgicas, los minerales del depósito Kachkanarskoye también son similares a los minerales del depósito Gusevogorskoye [9] .
El macizo de piroxenita de Gusevogorsk, con el que los minerales de titanomagnetita que contienen vanadio están espacial y genéticamente relacionados, es, visto en planta, un cuerpo alargado en la dirección meridional. Su longitud es de unos 8,5 km, su anchura es de hasta 4,6 km, su área es de unos 22 km², se hunde hacia el este en ángulos de 75-80°. El macizo de Gusevogorsk se encuentra en el flanco noreste del braquisinclinal. Desde el oeste, el macizo está delimitado por una gran falla tectónica de dirección submeridional. En esta parte del macizo, las hornblenditas están ampliamente distribuidas [6] .
| Campo | Contenido, % | ||
|---|---|---|---|
| Fe | V 2 O 5 | TiO2 _ | |
| Propio-Kachkanarskoe | 16.64 | 0.14 | 1.30 |
| Gusevogorskoe | 16.7 | 0.14 | 1.22 |
Se distinguen varios depósitos de mineral en el depósito de Gusevogorsk: Principal, Occidental, Norte, Intermedio I, Intermedio II, Intermedio III, Este, Sur, Vyiskaya. La forma de los depósitos de mineral es compleja. La transición de piroxenitas de mineral a piroxenitas de olivino estériles suele ser gradual. Las principales reservas de minerales de titanomagnetita se concentran en los depósitos Principal, Norte, Oeste e Intermedio I (más del 85% de las reservas) [11] . Los minerales del depósito occidental se caracterizan por el mayor contenido de vanadio (0,1% V).
Los minerales diseminados son los más extendidos; los finamente diseminados y los schlieren son menos comunes. La masa principal de titanomagnetita en las ultrabasitas de mineral llena el espacio entre los silicatos de hierro y magnesio (estructura sideronita) [12] .
Según el tamaño del mineral principal, los minerales diseminados se dividen en cinco tipos: 1) dispersos (menos de 0,074 mm), 2) finamente diseminados (0,074–0,2 mm), 3) finamente diseminados (0,12–1 mm), 4) diseminación media (1 -3 mm), 5) diseminación gruesa (más de 3 mm). Su participación en las reservas de mineral del depósito principal del depósito Gusevogorskoye, así como el contenido de V, Ti, Fe en ellos, no es el mismo. La concentración de vanadio en los minerales aumenta con el tamaño de la diseminación de titanomagnetita.
El principal mineral del yacimiento de Gusevogorsk, la titanomagnetita, suele contener entre un 1,5 y un 2,5 % de titanio y hasta un 0,48 % de vanadio. En los minerales formadores de rocas, las concentraciones de vanadio son más bajas: menos del 0,09 % en la hornblenda, menos del 0,03 % en el diópsido y menos del 0,003 % en el olivino. En ilmenita (menos del 0,1 %), pirita, bornita, calcopirita, presentes en menas como minerales menores, el vanadio contiene menos del 0,03 % [13] [14] .
El vanadio en concentrado de titanomagnetita contiene 0,35 %, en aglomerado 0,4 % y en relaves de silicato 0,037 %. El contenido de vanadio depende directamente del contenido de hierro en el mineral y en los productos semielaborados del procesamiento del mineral [15] . El bajo contenido de titanio permite procesar el concentrado y aglomerado del yacimiento mediante fundición en alto horno sin recurrir a la fundición en hornos eléctricos [13] .
El cromo está ampliamente distribuido en rocas y minerales formadores de rocas del macizo de Kachkanar, pero un mineral de cromo independiente ( crompicotita ) es extremadamente raro y prácticamente lo notamos solo en wehrlitas, donde su contenido alcanza el 0,36%; en otras rocas, incluidas las olivinitas, no hay cromita o su contenido es insignificante (0,01-0,02%). El contenido máximo de Cr 2 O 3 se observa en las olivinitas del mineral. Va de 0,16 a 0,80, con un promedio de 0,34%; en las wehrlitas y las piroxenitas de olivino, el contenido cae al 0,22-0,25 % [16] .
El níquel y el cobalto no forman minerales independientes, pero como una mezcla isomórfica están contenidos en todos los minerales formadores de rocas. El contenido máximo de níquel se observa en las wehrlitas: en promedio, 0,04%. El contenido de níquel es máximo (0,05%) en la parte central del yacimiento. A medida que se acerca a los contactos, disminuye y no supera el 0,01% en los piroxenantes circundantes. En las olivinitas de mineral, el contenido de níquel es en promedio del 0,03% y en las piroxenitas de olivino del 0,02%. El contenido mínimo de níquel se observa en las piroxenitas de mineral (0,015% en promedio) [17] .
El aluminio en rocas y minerales contiene de 5,72 (piroxenitas de mineral) a 1,64% (olivinitas de magnetita). Sus principales portadores son el clinopiroxeno, la titanomagnetita y la espinela. Los más ricos en alúmina son los clinopiroxenos de piroxenitas de minerales (3,58–5,17 %); los clinopiroxenos de las piroxenitas de olivino contienen entre 1,19 y 3,68 % de Al 2 O 3 . En las olivinas, la cantidad de alúmina oscila entre el 0,10 y el 1,50 %. En titanomagnetita, el contenido de alúmina oscila entre 3,83 y 4,69%. La mayor parte es parte de la espinela (pleonast) [18] .
El escandio se observa en hornblenditas y piroxenitas de minerales: 0,018 y 0,016%, respectivamente (contenido máximo); en piroxenitas de olivino y wehrlitas: hasta 0,010%, el contenido mínimo (0,0082%) se observa en serpentinitas. En los minerales formadores de rocas se establecieron los siguientes contenidos medios de escandio: en piroxenos 0,019%, en hornblenda 0,018%, mientras que en olivinas y titanomagnetitas, respectivamente, 0,0054 y 0,0051% [19] .
El río principal Vyya se curva alrededor del anillo de montañas Kachkanar desde el sur y fluye a través de un amplio valle plano y pantanoso dentro del desarrollo de rocas metamórficas , encerrando un macizo intrusivo, que está cortado por los valles de pequeños ríos que desembocan en el río. Vyyu.
El desarrollo de minerales de hierro del yacimiento de Kachkanar se lleva a cabo desde 1959 mediante minería a cielo abierto en la sección del yacimiento de Gusevogorsk en condiciones hidrogeológicas muy favorables . Durante la apertura de la zona fracturada superior en los horizontes +340, +325, +310 m, el agua ingresó a la cantera de manera uniforme, su entrada generalmente aumentó en primavera y verano, pero no superó los 10 m 3 /h y estuvo ausente en invierno. . Al mismo tiempo, en los pozos perforados a los lados de la cantera, el nivel del agua estaba 10-15 m por encima de su fondo. La composición química de las aguas subterráneas es predominantemente hidrocarbonada magnésica-cálcica con una mineralización de 0,2 a 0,4 g/l con una dureza total de 1,5 a 5 meq [20] .
Reservas exploradas en el campo Gusevogorskoye [21]
| Categoría | Reservas, millones de toneladas | Contenido de Fe , en % |
|---|---|---|
| A2 | 109 053 | 16.70 |
| A | 390 000 | 17.14 |
| C1 | 862 955 | 16.91 |
| A2 + B + C1 | 1 264 256 | 16.97 |
| C2 | 1 578 493 | 16.98 |
A partir del 1 de enero de 2013, el saldo de reservas en las categorías A + B + C 1 para el campo Sobstvenno-Kachkanarskoye ascendió a 3.602,6 millones de toneladas [22] .
El desarrollo de depósitos lo lleva a cabo Evraz Kachkanar GOK , que forma parte de Evraz Group S.A. La empresa tiene tres tajos abiertos; fábricas: concentrado , sinterizado y peletizado . Minería a cielo abierto. Enriquecimiento por separación magnética húmeda . El contenido de Fe en el concentrado es del 61% [23] .
En general, el área del campo se caracteriza por una baja actividad sísmica [24] . En la noche del 30 de marzo de 2010, se produjo un terremoto de magnitud 4,4 a 25 km de Kachkanar (según otras fuentes, 3,9 [25] ), la profundidad del foco fue de 21 km y la intensidad en el epicentro fue de hasta 5 puntos. El terremoto se sintió en un radio de ~50 km desde el epicentro, el más cercano (7 km) fue el pueblo de Pokap, región de Sverdlovsk [26] . El terremoto no causó daños significativos [27] .