CC BY
344
© Л.З. Быховский, Ф.П. Пахомов, М.А. Турлова, 2008
УДК 553.042
Ё.З. Быховский, Ф.П. Пахомов, М.А. Турлова
МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВАЯ БАЗА И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ И ИЛЬМЕНИТОВЫХ МАГМАТОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССИИ
Семинар № 8
В последние годы во всем мире и особенно в России, резко возрос интерес к месторождениям ильменит-титаномагнетитовых руд.
Титаномагнетитовые месторождения традиционно относятся к позднемагматическому классу магматоген-ных месторождений. Они приурочены к расслоенным массивам ультраос-новных и основных пород на древних платформах и к габброидным массивам в складчатых областях. Выдержанные пластовые залежи прослеживаются на многие километры при мощности в несколько метров, часто встречаются жило- и штокообразные рудные тела, контролируемые разрывными нарушениями.
Титаномагнетитовые руды - важный промышленный источник железа, ванадия и титана. С этим промышленным типом связано 6,5 % подтвержденных запасов железных руд, более 90 % запасов пентоксида ванадия и около 60 % запасов диоксида титана. В России эти цифры составляют соответственно 13, 92 и 48 %. Наряду с железом, ванадием и титаном эти руды отличаются повышенными содержаниями некоторых цветных, редких и благородных металлов. Как сырье для производства высококачественного глинозема представляют интерес высокоглиноземные анортозиты (28-37 % А1203), часто являю-
щиеся вмещающими породами титаномагнетитового оруденения.
Роль титаномагнетитовых руд для получения железа и ванадия возрастает, во-первых, в связи с истощением запасов магнетитовых руд для открытого способа добычи; во-вторых, благодаря своим положительным горногеологическим и минералого-техноло-гическим особенностям - широкому распространению, крупным запасам, сравнительно простому геологическому строению; возможностям карьерной отработки, простой технологии обогащения, позволяющей получать железорудные концентраты с низкими содержаниями вредных примесей -серы и фосфора, высокой комплексности руд, использованию отходов (щебень и др.) и т.д.
Использование титаномагнетитовых руд как железнорудного сырья можно считать решенной промышленностью задачей: например, в
Уральском регионе они являются ведущим типом руд. Важным условием их использования является обязательное обогащение руд с целью получения высокожелезистого (Реобщ - 55-65 %) титаномагнетитового концентрата и снижения содержания в нем диоксида титана, т.к. для нормального хода доменной плавки содержание ТЮ2 в исходном сырье не должно превышать 4 %.
Для получения товарных титановых шлаков в промышленности используются лишь богатые по титану (ТЮ2 > 30 %) руды канадских месторождений. Остальные руды, содержащие свободный ильменит, подвергаются обогащению для выделения ильменитового концентрата, который перерабатывается отдельно как собственно титановое высококачественное сырье. Это экономически целесообразно при содержании ильменита в руде более 5 %. Таковыми являются месторождения США, Финляндии и Норвегии.
Большинство титаномагнетитовых концентратов, получаемых из различных типов руд, содержат 0,5-1,5 % пентоксида ванадия (5-15 кг/т У205), для России и во всем мире они являются основным источником получения ванадиевой продукции. Промышленная технология производства ванадиевой продукции освоена на металлургических заводах Урала и Тульской области.
На уровне укрупненных лабораторных исследований имеются успехи переработки титаномагнетитовых концентратов на титан. Ильменито-вые концентраты должны содержать не менее 42 % ТЮ2. Они являются наиболее качественным сырьем для получения пигментного диоксида титана по сернокислотной технологии, так как содержат низкие концентрации хрома, фосфора и других вредных примесей.
Из руд Волковского и Первоуральского месторождений на Урале наряду с титаномагнетитовым концентратом, получают высококачественный медный концентрат. Содержания меди, кобальта, никеля в количестве сотых-десятых долей процента известны и в других титаномагнетитовых месторождениях.
Практически постоянными элементами-примесями всех титаномагнетитовых руд являются редкие элементы
- скандий, галлий, германий и др., а также благородные металлы. Скандий присутствует в титаномагнетите в количестве 10-120 г/т, в ильменитах -40-100 г/т, а в пироксенитах Гусево-горского месторождения до 140-240 г/т; эти содержания в ильменитах и пироксенитах расцениваются как промышленные. В значительных количествах в титаномагнетитах присутствует галлий - от 20 до 45 г/т; отмечается присутствие палладия и платины от 0,1 до 0,3г/т, родия - от 0,01 до 0,15г/т, иридия - до 0,01г/т, золота до 0,3г/т. Золото отмечается как в самородном виде, так и присутствует в пирите, халькопирите и других минералах.
Из отходов обогащения титаномагнетитовых руд Гусевогорского месторождения разработана технология извлечения скандия, ильменита и благородных металлов.
Наиболее яркими примерами освоения и промышленного использования титаномагнетитовых руд за рубежом являются месторождения Буш-вельдского массива (ЮАР), Ёак-Тио (Канада), Паньчжихуань (КНР) и др.
Россия наряду с Канадой, ЮАР, КНР и другими странами, обладает огромными запасами титаномагнетитовых ванадийсодержащих руд - около 50 % мировых запасов железных руд этого типа. Всего на территории России выявлено и в различной степени оценено более 40 месторождений (рисунок). Главными минералами этих месторождений являются титаномагнетит, ильменит, иногда перов-скит и магнетит. Соотношение главных рудообразующих минералов меняется от существенно титаномагнетитовых с ильменитом, магнетитом до существенно ильменитовых с магнети-
том, титаномагнетитом. В ряде месторождений промышленное значение имеет апатит.
Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации в титаномагнетитовых месторождениях учитываются запасы железных руд, титана и ванадия (таблица). На начало 2006 г. запасы по трем компонентам (железные руды, титан и ванадий) учтены только в Чи-нейском месторождении. В 2006 г. ТКЗ Амурской области утвердила запасы железных руд и ванадия месторождения Куранах. В ближайшее время ожидается постановка на Государственный баланс запасов железных руд и титана месторождения Юго-Восточная Гремяха.
Куранахское месторождение расположено на севере Амурской области, в 20 км южнее БАМа. По результатам поисково-оценочных работ по состоянию на 01.01.2004 г. подсчитано 23 млн. т руды со средним содержанием ТЮ2 9,6 % (при борто-
вом содержании ТЮ2 5 %), Ре0бш - 39 %. Месторождение может отрабатываться открытым способом. Руды лег-кообогатимые, ильменитовые концентраты высокого качества, пригодны для переработки по сульфатной технологии. Выполненные в ВИМСе, Уральском институте металлов (УИМ) и Научно-исследовательском институте минеральных пигментных материалов в г. Челябинске технологические исследования и технико-экономические расчеты показали высокую рентабельность будушего ГОКа, значительно больший экономический эффект может быть достигнут при строительстве завода по производству диоксида титана в зоне БАМ.
Лицензия на освоение месторождения выдана ООО «Олекминский рудник» (дочернее предприятие ОАО «Покровский рудник»).
В настояшее время здесь завершаются разведочные работы, в ВИМСе проводятся дополнительные укруп-ненно-лабораторные технологические
Месторождения титаномагнетитовых руд магматической формации, учитываемые Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01.01.2006 г. по железным рудам, титану и ванадию
Месторождение Бв Ті V
Пудожгорское + +
Собственно-Качканарское +
Гусевогорское + +
Первоуральское + +
Висимское +
Волковское +
Гора Малый Куйбас +
Чинейское + + +
Медведевское +
Куранахское +
Копанское + +
Кручининское +
Подлысанская группа +
исследования, во ВНИИпромтехно-логии составляется проект ГОКа, а немецкой фирмой БасЬНеЬеп СЬеш1е вшЬИ, которая является одним из мировых лидеров в данной области, -проект завода по производству 150 тыс. т диоксида титана (при добыче 2,2 млн т руды в год).
Не меньшие промышленные перспективы имеют богатые руды расположенного рядом крупного месторождения апатит-ильменит-титаномаг-нетитовых руд - Большой Сейим с прогнозными ресурсами более 22 млн. т ТЮ2. Месторождение требует доизучения и укрупненных технологических испытаний. Оно расположено в относительно благоприятных географических условиях: в 25 км от трассы БАМ в Тындинском районе Амурской области. Среднее содержание титана около 11 % ТЮ2.
Чинейское месторождение в Читинской области расположено в Куларском районе в 65 км от ст. Новая Чара на БАМе. К месторождению построена железная дорога и была проведена его опытная отработка. В результате разведочных работ выяв-
лено 34 рудных тела, из них 11 основных, заключающих 90,6 % запасов для открытого способа добычи. Руды содержат 33,2 % титаномагнетита и 0,83 % ильменита.
Содержание в руде: Ге - 34,64 %, ТІО2 - 6,76 %, У20б - 0,55 %. В титаномагнетите сосредоточено 65,8 % ТіО2 (отн.), в ильмените - 24,7 %, в нерудных минералах - 9,5 %. В результате мокрой магнитной сепарации можно получать титаномагнетитовые (Ге-Ті-У) и ильменитовый концентраты, щебень, пески. Извлечение Ге -
79,3 %, ТІО2 - 68,1%, У2О5 - 83 %. Возможность получения из чинейских руд кондиционной титановой продукции пока не установлена: руды требуют крупнообъемных технологических и металлургических исследований.
На стадии геолого-поисковых работ изучено Харловское месторождение - одно из крупнейших месторождений ильменит-титаномагнетито-вых руд в Южной Сибири. Месторождение расположено в северозападной части Горного Алтая, недалеко от Белорецкого и Инского желе-
зорудного месторождений, которые могли бы явиться сырьевой базой для проектирования и строительства нового самостоятельного горно-обогатительного предприятия по добыче и переработке железных руд для снабжения Западно-Сибирского металлургического комбината.
Содержание ТіО2 в харловских рудах составляет в среднем около 7,0 %, т.е. это обычные средние по качеству титановые руды. Железо в них содержится в количестве 15,0-23,0 Геобщ (или в среднем около 18,5 % Геобщ). Таким образом, по содержанию железа и особенно титана руды Харловского месторождения богаче руд эксплуатируемого Качканарского месторождения.
Еще одним полезным минералом харловских руд может быть плагиоклаз - по составу битовнит-анортит. В очищенном плагиоклазовом концентрате содержалось 32 % А12О3, что на 4% больше, чем в наиболее высококачественных небокситовых рудах глинозема - уртитах Кия-Шалтырс-кого месторождения.
Таким образом, Харловское месторождение может быть перспективным комплексным алюминиево-железотитанованадиевым месторождением, которое в случае решения проблем переработки его руд может расширить сырьевую базу этих компонентов для заводов Сибири.
Среди других месторождений коренных руд предварительно оцененных и не учтенных Госбалансом интерес представляют месторождения Гремяха-Вырмес и Пудожгорское.
Месторождение Гремяха-Выр-мес расположено в Кольском районе Мурманской области. Рудоносный массив Гремяха-Вырмес, к которому приурочено месторождение, сложен комплексом пород щелочно-габброид-ной формации протерозоя. Рудная
минерализация в породах основного состава представлена апатитом, ильменитом, титаномагнетитом. По результатам поисково-оценочных работ определены общие запасы титан-фосфорных руд - 1,7 млрд т со средним содержанием 2,84 % Р205 и 5,53 % ТЮ2. Руды являются бедными. Они обогащаются получением апатитового (39 % Р205) и ильменитового (49 % ТЮ2) концентратов.
Более перспективными являются выявленные в его юго-восточной части титаномагнетит-ильменитовые руды, содержащие в среднем 10-20 % ТЮ2 - участок Южный. Суммарно подсчитанные запасы руды на участке Южный оцениваются по кат. С1 + С2 в 330 млн т при среднем содержании ТЮ2 = 10,7 % и Реобщ. = 23,17 %. При этом в центральной части рудного тела выделяется 150 млн. т более богатых руд с содержаниями 12,5 % ТЮ2 и 25,94 % Реобщ.
Содержание ТЮ2 в ильменитовом концентрате составляет в среднем 47 %. По своему составу и физическим свойствам ильменит месторождения Гремяха-Вырмес (участок Южный) является практически неизмененным минералом, он легко вскрывается серной кислотой и может стать хорошим минеральным сырьем для сернокислотной переработки его на пигментный диоксид титана.
Содержания ТЮ2 в титаномагне-титовом концентрате - 9 %, Ре(общ) ~
58,4 %.
Т ехнико-экономические расчеты, выполненные в Гиредмете, показали рентабельность добычи обогащенных титановых руд Южного месторождения Гремяха-Вырмес и их переработку с использованием свободных мощностей Оленегорского и Мончегорского комбинатов.
В республике Карелия выявлены два однотипных месторождения тита-
номагнетитовых - Ре-Т1-У-руд с сульфидами и благородными металлами -Пудожгорское и Койкарское.
Пудожгорское месторождение
расположено в Медвежьегорском районе республики Карелия на восточном берегу Онежского озера и приурочено к массиву габбро-диабазов протерозойского возраста. Содержание титаномагнетита увеличивается верх по разрезу и на расстоянии 20 м от подошвы достигает 45-70 %, выше - отмечается зона более бедных руд. Руда содержит 28 % Ре, 8 % ТЮ2, 37 % ЭЮ2, 12 % М2О3, 5 % СаО, 3,5 % МдО, 0,36 % У205, 0,76 % Б, 0,12 % Р; Си, Со, Аи, Р1, Ра (сумма благородных металлов 0,8-1,0 %). Выделяются относительно богатые руды с содержаниями более 25 % Ре, 8,45 % ТЮ2 и бедные, содержащие 20-25 % Ре, 6,4 % ТЮ2.
Ресурсы титаномагнетитовых руд оцениваются в 300 млн т для открытого способа добычи. Сульфиды представлены пиритом, халькопиритом, борнитом, пирротином. Их суммарное содержание не превышает 1 %.
Схема обогащения, разработанная в институте Механобр (1931-1966 гг.), обеспечивает получение высококачественного по содержанию Ре, ТЮ2 и У2О5 концентрата. Флотацией хвостов ММС выделяется сульфидный концентрат с Си, Со, Аи, Р1 и Р<1: выход медного концентрата составляет 0,9 % при содержании в нем Си -23,11 %.
Пудожгорские титаномагнетито-вые руды - одни из самых богатых ванадием в России. Высокое качество титаномагнетитовых концентратов из руд Пудожгорского месторождения объясняется также низким содержанием фосфора (0,023 % Р205) и хрома (0,029 % Сг203).
На Кузнецком МК проведены опытные работы по получению высо-
кованадистого шлака. В результате 10 плавок получен шлак, содержащий 18,11-32,0 % У205. Восемь плавок дали содержание У205 от
27,5 до 32 %, что находится на уровне лучшего в мире шлака ЮАР (26-28 % У205).
Суммарные ресурсы Пудожгорского и Койкарского титаномагнетитовых месторождений оценивается в 550-600 млн т руды, содержащей Ре, Т1, V, Со, Си, Аи, Р1, Ра что позволяет говорить о возможностях создания в республике Карелия крупной минерально-сырьевой базы титана в комплексных рудах.
Наряду с титаномагнетитовыми месторождениями, в России есть и другие, уникальные в геолого-гене-тическом отношении месторождения титансодержащих руд, из которых можно получать концентраты титаномагнетита попутно. К ним относятся руды хибинских апатитовых месторождений, из которых при обогащении попутно получают титаномагнетито-вый (60 % Реобщ, 15 % ТЮ2, 0,55 V205) и сфеновый концентраты. Известны перовскит-титаномагнети-товые руды месторождения Афри-канда и Жидойского массива, из которых можно выделять перовскито-вый и титаномагнетитовый (66,5 % Реобщ, 3-12 % ТЮ2, 0,07 % V205) концентраты.
Помимо месторождений титана в России и странах дальнего зарубежья, весьма крупные ильменитовые месторождения с титаномагнетитом известны в Украине - Стремигородское и Федоровское. Коренные руды первого содержат 14-15 % Ре, 6,5-7,5 % ТЮ2, 0,01-0,1 % V205; среднее содержание V205 в ильмените - 0,17 %. Титаномагнетит Федоровского месторождения содержит 46,8-58,8 % Ре203, 9,4-23,7 % ТЮ2 и 0,5-2,4 % V205. В ильмените с этого месторож-
дения содержание ТЮ2 - 48,42, Реобщ
- 46 %; отмечаются повышенные содержания ванадия (0,08-0,73 %) и скандия (до 135 г/т).
Месторождения титаномагнетито-вых руд требуют углубленного изучения, геолого-экономической оценки и вовлечения в промышленное использование, особенно в регионах с развитым металлургическим производством. Усилия геологов и технологов следует направить на изучение и
оценку таких крупных комплексных Т1^-Ре месторождений как Чиней-ское, Харловское, Куль-Тайга, Гремя-ха-Вырмес, Большой Сейим, Кура-нахское, Пудожгорское, Суроямское и др. Именно месторождения подобных типов могут стать для России надежными источниками минерального сырья для получения железа, ванадия, титана, скандия и других редких элементов, благородных металлов, а также глинозема.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Антоненко Ё. К., Архипов Г.И. Бергман И.А. и др. Железорудная база России. М.: Изд. «Геоинформмарк», 1998.
2. Быховский Л.З., Тигунов Л.П., Зубков Ё.Б. Титаномагнетитовые руды - новый взгляд на промышленное использование // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2003. - № 3. - с. 6-14.
3. Быховский Ё.З., Тигунов Ё.П., Зубков Ё.Б. Титаномагнетитовые руды России: состояние и перспективы освоения / «Минеральное сырье». Серия геолого-экономичес-кая, № 17, М.: Изд-во ВИМС, 2005, 104 с.
4. Государственный баланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации. Железные руды. М., 2006 г.
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------------
Быховский Л.З. - доктор геолого-минералогических наук, зав. сектором редких металлов,
Пахомов Ф.П. - младший научный сотрудник,
Турлова М.А. - младший научный сотрудник,
ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского».
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 8 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.А. Харченко.
5. Государственный баланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации. Ванадий. М., 2006 г.
6.Государственный баланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации. Титан. М., 2006 г.
7.Дерябин Ю.А., Смирнов Ё.А., Дерябин А. А. Перспективы переработки чи-нейских титаномагнетитов. Екатеринбург: Средне-Уральское книжное издательство, 1999.
8. Смирнов Ё.А., Тигунов Ё.П. и др. Куранахское ильменит-титаномагнети-товое месторождение. Екатеринбург, 2004. ЕШ
