Марганцевые руды где их добывают. Марганцевая руда: месторождения, добыча

Они отличаются важным промышленным и экономическим значением. К ним относятся такие минералы, как браунит, родонит, родохрозит, бустамит, пиролюзит, манганит и другие. Марганцевые руды встречаются на всех материках (есть они в том числе и на территории Российской Федерации).

Мировые запасы

На сегодняшний день марганцевая руда обнаружена в 56 стран. Большая часть залежей находится в Африке (около 2/3). Всего запасы марганцевых руд в мире, согласно теоретическим расчетам, составляют 21 миллиард тонн (подтверждено 5 миллиардов). Более 90% из них приходится на стратиформные месторождения - залежи, связанные с осадочными горными породами. Остальное относится к коре выветривания и гидротермальным источникам.

95% запасов принадлежит 11 странам - Украине, ЮАР, Габону, Казахстану, Австралии, Грузии, Бразилии, России, Китаю, Индии и Болгарии. Несмотря на то что в Поднебесной качество природных руд сравнительно низкое, КНР считается лидером по выпуску экспортной руды. Кроме того, она поставляет многие минералы, получаемые из этого сырья.

Зональность

Мировая добыча марганцевых руд отличается зональностью. Например, первично-оксидное сырье отлагается исключительно в прибрежных районах, где распространены глины и песчаники. Удаляясь от морей и океанов, руды становятся карбонатными. К ним относится кальциевый и манганокальцит. Такая марганцевая руда встречает в регионах с опоками и глинами. Другой тип месторождений - метаморфизованный. Подобные рудники характерны для Индии.

Древнейшие руды

Как и другие источники минералов, марганцевые руды в мире формировались в самые разные периоды развития коры нашей планеты. Они появлялись как в докембрийскую, так и в кайнозойскую эпоху. Некоторые конкреции на дне Мирового океана накапливаются и по сей день.

Одними из самых древних считаются бразильские железные кварциты и индийские гондиты, которые появились в докембрийскую металлогеническую эпоху вместе с геосинклинальными образованиями. В этот же период появилась марганцевая руда Ганы (месторождение Нсута-Дагвин) и ЮАР (юго-восток пустыни Калахари). Небольшие запасы раннепалеозойской эры есть в США, Китае и на востоке России. Крупнейшим месторождением КНР этого периода считается Шаньвуту в провинции Хунань. Добываемые марганцевые руды в России находятся на Дальнем Востоке (в горах Малого Хингана) и в

Поздний палеолит и кайнозой

Марганцевые руды позднепалеозойской эпохи характерны для Центрального Казахстана, где разрабатывается два основных месторождения - Ушкатын-Ш и Джездинское. Ключевые минералы - браунит, гаусманит, гематит, манганит, пироморфит и псиломелан. Позднемеловой и юрский вулканизм породили марганцевые рудопроявления в Забайкалье, Закавказье, Новой Зеландии и на побережье Северной Америки. Крупнейшее месторождение этого периода Грут-Айленд было открыто в 1960-х гг. в Австралии.

В кайнозойскую эпоху произошло уникальное по своим масштабам накопление марганцевой руды на юге Восточно-Европейской платформы (Мангышланское, Чиатурское месторождения, Никопольский бассейн). Тогда же марганцевая руда появилась и в других регионах земного шара. В Болгарии сформировалось месторождение Оброчиште, а в Габоне - Моанда. Все они характеризуются рудоносными песчано-глинистыми отложениями. Минералы в них присутствуют в виде оолитов, конкреций, землистых скоплений и стяжений. Еще один марганцеворудный бассейн (Уральский) появился в Третичный период. Он простирается на 300 километров. Этот пласт марганцевых руд мощностью от 1 до 3 метров охватывает восточные склоны Уральских гор.

Типы руд

Существует несколько генетических типов месторождений марганцевых руд: вулканогенно-осадочные, осадочные, метаморфогенные и выветривания. Из этих четырех видов наглядно выделяется самый важный для мировой экономики. Речь идет об осадочных месторождениях. В них сосредоточилось порядка 80% всех запасов марганцевых руд в мире.

Самые масштабные месторождения сформировались в лагунных и прибрежно-морских бассейнах. Это грузинское Чиатурское месторождение, казахстанское Мангышлакское, болгарское Оброчиште. Также своими крупными размерами отличается украинский Никопольский бассейн. Его рудоносные площади вытянуты вдоль рек Ингулец и Днепр. Ближайшие города - Запорожье и Никополь. Бассейн представляет собой вытянутую полосу шириной 5 километров и длиной 250 километров. Пласт - это песчано-глинистая пачка с линзами, конкрециями и стяжениями. Марганцевая руда, фото которой вы видите в статье, залегает на глубине до 100 метров.

Подводные и вулканические месторождения

Марганцевую руду добывают не только на земле, но и под водой. Делают это в основном США и Япония, у которых нет крупных запасов на "сухой" территории. Типичное разрабатывающееся подводное месторождение марганцевых руд находится на глубине до 5 километров.

Другой тип образований - вулканический. Для таких месторождений характерна связь с железистыми и карбонатными породами. Рудные тела, как правило, представляют собой быстро выклинивающиеся неправильные линзы, пласты и чечевицы. Сложены они карбонатами железа и марганца. Мощность таких рудных тел составляет от 1 до 10 метров. К вулканогенно-осадочному типу относятся месторождения Казахстана и России (Ир-Нилийское и Примагнитогорское). Также это руды (порфирово-кремнистые формации).

Коры выветривания и метаморфогенные руды

Месторождения кор выветривания формируются в результате разложения марганцевых руд. Специалисты также называют подобные скопления шляпами. Породы данного типа есть в Бразилии, Индии, Венесуэле, Австралии, ЮАР, Канаде. Эти руды включают в себя вернадит, псиломелан и пиролюзит. Они образуются в результате окисления родонита, манганокальцита и родохрозита.

Метаморфогенные руды формируются при контактовом или региональном метаморфизме содержащих марганец пород и осадочных руд. Так появляются родонит и бустамит. Пример подобного месторождения - Карсакпайское в Казахстане.

Российские месторождения марганцевых руд

Урал - ключевой регион добычи марганцевой руды в России. Промышленные месторождения Каменного пояса можно отнести к двум типам: вулканогенному и осадочному. Последние расположены в ордовикских отложениях. К этой группе относится Чувальская группа в Пермском крае. Крайне похоже на нее Парнокское месторождение в Коми. Оно было обнаружено в 1987 году геологической экспедицией из Воркуты. Месторождение находится в предгорьях в 70 километрах от Инты. Это образование расположено на границе между и известняками. Выделяется несколько ключевых рудоносных участков: Пачвожский, Магнитный, Дальний, а также Восточный.

Как и у других месторождений подобного типа, в Парнокском месторождении больше всего карбонатных, окисленных и марганцевых пород. Они отличаются кремовым или бурым цветом и состоят из родонита и родохрозита. Уровень содержания марганца в них - около 24%.

Богатства Урала

Сравнительно плохо изучены Верхне-Чувальские месторождения, расположенные в Пермском крае. На верхних горизонтах в зоне окисления в них развиты бурые и черные железомарганцевые руды. На восточном склоне Урала распространены осадочные месторождения (Кипчакское в Челябинской области, Аккермановское в Оренбургской области). Разработка последнего началась еще в период Великой отечественной войны.

В семидесяти километрах от столицы Башкирии, города Уфы, находится верхнепермское осадочное месторождение Улу-Теляк. Расположенные здесь марганцовистые известняки отличаются светлым коричневым цветом. В основном это обломочный материал, сформировавшийся после разрушения первичных руд. Он сложен из вернадита, халцедона и псиломелана.

В Свердловской области находятся палеогеновые осадочные месторождения. Здесь выделяется крупный Северо-Уральский бассейн, простирающийся на без малого 300 километров. Он обладает самыми крупными разведанными запасами марганцевых руд в регионе. Бассейн включает в себя пятнадцать месторождений. Крупнейшие из них - Екатерининское, Южно-Березовское, Ново-Березовское, Березовское, Юркинское, Марсятское, Ивдельское, Лозьвинское, Тыньинское. Здешние пласты залегают среди песков, глин, песчаников, алевролитов и галечников.

К уникальным относятся месторождения с запасами марганцевых руд более 1 миллиарда тонн, к крупным – с запасами в сотни миллионов тонн, и мелким – с запасами в десятки миллионов тонн.

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Производство товарных марганцевых руд в 1996 г. составило 21,8 млн т. В семерку главных продуцентов марганцевого сырья входят страны, являющиеся основными держателями запасов: Китай (21,6 % мирового производства), ЮАР (15 %), Украина (14 %), Бразилия (10,1 %), Австралия (9,7 %), Габон (9,2 %), Индия (7,8 %). Китай, не смотря на низкое качество природных руд, с 1993 г. удерживает лидерство по выпуску товарной руды. В производстве марганцевых сплавов используется смесь руд, добытых в Китае, с высококачественным сырьем, ввозимым из Австралии, Габона и ЮАР. В ЮАР эксплуатируются рудники Маматван, Весселс и Нчванинг. Почти вся продукция (98 %) относится к рудам металлургического сорта (40–52 % Mn). На Украине в 1992–1998 гг. наблюдалось падение производства товарных марганцевых руд. Основные причины спада – энергетические трудности и потеря традиционных рынков сбыта в странах СНГ и Восточной Европы. Разрабатываются месторождения Никопольского бассейна и месторождение Таврическое. Действует 12 рудников, три из которых подземные.

В геосинклинальных условиях основная концентрация марганца происходила на ранней стадии, когда в прибрежных бассейнах накапливались осадочные руды. Средняя и поздняя стадии геосинклинального цикла для марганца не продуктивны. На платформенном этапе формировались марганцевые месторождения осадочной группы и выветривания.

Фациальные условия образования осадочных марганцевых руд напоминают обстановки отложения руд железа. В распределении марганцевых руд намечается зональность: первичнооксидные руды отлагаются в прибрежной зоне среди осадков песчано-алеврито-глинистого состава; по мере удаления от берега оксидные руды постепенно сменяются карбонатными (родохрозит, манганокальцит, кальциевый родохрозит), ассоциирующими с глинами, кремнистыми глинами и опоками.

Метаморфизованные месторождения возникли в результате многоэтапного регионального метаморфизма. Как известно, они широко распространены в Индии. При низкой ступени метаморфизма оксиды и, возможно карбонаты марганца были превращены в брауниты, а кремнистые породы – в кварциты. При средних ступенях метаморфизма возникали силикаты марганца, частично происходила перекристаллизация браунита.

Марганцевые месторождения формировались в различные эпохи развития земной коры, от докембрийской вплоть до кайнозойской, а железо-марганцевые конкреции накапливаются на дне Мирового океана и в настоящее время. В докембрийскую металлогеническую эпоху сформировались мощные геосинклинальные образования, характеризующиеся в ряде случаев высокопродуктивными марганценосными толщами (гондиты в Индии, марганецсодержащие железистые кварциты в Бразилии и т. д.). Значительные по запасам месторождения марганца докембрийского возраста известны в Гане (месторождение Нсута-Дагвин), а крупные в ЮАР (юго-восточная часть пустыни Калахари).

Для раннепалеозойской эпохи марганец мало характерен. Сравнительно небольшие промышленные месторождения марганца этого возраста известны в Китае, США и восточных районах России. В Китае наиболее крупным из них является месторождение Шаньвуту, расположенное в провинции Хунань. В России месторождения марганца известны в Кузнецком Алатау, а также на Дальнем Востоке (Малый Хинган).

Позднепалеозойская эпоха для марганца имеет сравнительно небольшое практическое значение. Удельный вес месторождений марганцевых руд этого возраста в мировых запасах и добыче невелик. Небольшие по масштабам месторождения известны в Западной Европе, Северной Африке, Юго-Восточной Азии, а также в СНГ. Наиболее крупные по запасам месторождения разведаны в Центральном Казахстане – Джездинское и Ушкатын-III. На месторождении Ушкатын-III выявлено 14 марганцевых и 8 железорудных тел. Запасы подсчитаны в четырех рудных телах. Среднее содержание Mn 26,5 %. Основные рудные минералы в первичных рудах – гаусманит, браунит и гематит, во вторичных – псиломелан, пироморфит и манганит.

В мезозойскую эпоху сформировались рудопроявления марганца в связи с позднемеловым (Закавказье, Забайкалье) и юрским (береговые хребты Северной Америки, Новая Зеландия) вулканизмом. Месторождения марганца этого возраста имели также небольшое практическое значение. Ситуация резко изменилась в связи с открытием в конце 1960-х годов крупного месторождения Грут-Айленд в Австралии.

Кайнозойская эпоха отличается уникальным накоплением марганцевых руд на южной окраине Восточно-Европейской платформы (Никопольский бассейн, Чиатурское, Мангышлакское и другие месторождения). В эту эпоху сформировалось крупное месторождение Оброчиште в Болгарии, а также Моанда в Габоне. Рудоносными на всех этих месторождениях являются песчано-глинистые отложения, в которых рудообразующие минералы присутствуют в форме конкреций, оолитов, стяжений и землистых скоплений. Сравнительно небольшие месторождения марганцевых руд третичного возраста образуют Уральский марганцеворудный бассейн, охватывающий восточный склон Уральского хребта. Он простирается в субмеридиональном направлении почти на 150 км. На этих месторождениях рудный горизонт приурочен к основанию третичной толщи и включает 1–2 пласта марганцевых руд мощностью 1–3 м.

. Промышленные месторождения марганцевых руд представлены: 1) осадочными, 2) вулканогенно-осадочными, 3) выветривания и 4) метаморфогенными типами.

Осадочные месторождения имеют большое экономическое значение. В них сосредоточено около 80 % всех мировых запасов марганцевых руд. Наиболее крупные месторождения сформировались в прибрежно-морских и лагунных олигоценовых бассейнах, сосредоточенных в основном в пределах Паратетиса. Это Никопольский бассейн на Украине, Чиатурское месторождение в Грузии, Мангышлакское в Казахстане, Оброчиште в Болгарии и др.

Наиболее характерным представителем этого типа является Никольский марганцеворудный бассейн. Он включает Никопольское и Большетокмакское месторождения и ряд рудоносных площадей, вытянутых вдоль берегов Днепра и Ингульца в районе городов Никополя и Запорожья в виде полосы протяженностью 250 км и шириной до 5 км (рис. 2). Выдержанный рудный пласт средней мощностью 1,5–2,5 м залегает в основании терригеновой олигоценовой толщи на глубине от 10 до 100 м. Он представляет собой песчано-глинистую пачку с включением марганцевых конкреций, линз и стяжений, прослоев рудного вещества. Соотношение рудной и нерудной составляющей изменчиво по вертикали и латерали. Количество марганцевых руд, заключенных в глинисто-алевролитовой массе достигает 50 % по массе, а среднее содержание Mn 15–25 %.

Марганцеворудные отложения залегают с размывом на подстилающих породах верхнего эоцена, представленных алевритами, углистыми глинами и песками, или на кристаллических породах фундамента и их корах выветривания. Надрудные отложения – плиоценовые глины, известняки-ракушечники, мергели и четвертичные суглинки общей мощностью от 15 до 80 м.

В пределах этого бассейна выделяются оксидные, смешанные (оксидно-карбонатные) и карбонатные марганцевые руды. Среди разведанных запасов соотношение оксидных, смешанных и карбонатных руд равно 25:5:70. На собственно Никопольском месторождении сосредоточено 72 % общих запасов оксидных руд (пиролюзит, манганит, псиломелан, вернадит) Украины, а на Большетокмакском – доминируют карбонатные марганцевые руды (родохрозит, манганокальцит). Содержание марганца в карбонатных рудах составляет 10–30 % (среднее 21 %), CaO 3–13 %, SiO 2 10–50 %. Руды труднообогатимые. В оксидных рудах среднее содержание Mn – 28,2 %, Fe – 2– 3 %, P – 0,25 %, SiО 2 – около 30 %. Они легко обогащаются простыми гравитационными способами. Смешанные руды содержат в среднем около 25 % Mn. Преобладают фосфористые руды. Малофосфористые разности, встречающиеся в зонах оксидных и смешанных руд в виде тел со сложными контурами, составляют около 4 % от общих запасов. Разработка отдельных участков в Никопольском бассейне осуществляется открытым и частично подземным способами.

Железомарганцевые конкреции дна океанов. Впервые они были обнаружены на дне Тихого океана экспедицией на судне «Челенджер» 120 лет назад. Мощность железо-марганцевых корок на базальтах и туфобрекчиях изменяется от нескольких миллиметров до 10–15 см. Размеры конкреций от 1 мм до 1 м в диаметре, чаще всего встречаются конкреции 3–7 см в поперечнике. Морфологические типы конкреций – сферические, лепешковидные, эллипсоидальные, плитчатые, желвакообразные, гроздьевидные. Япония и США, не имеющие крупных месторождений марганца, осуществляют добычу железо-марганцевых конкреций со дна Тихого и Атлантического океанов на глубинах до 5 км. В конкрециях содержится (%): Mn 25–30; Fe 10–12; Ni 1–2; Со 0,3–1,5 и Cu 1–1,5.

Вулканогенно-осадочные месторождения приурочены к областям интенсивного проявления подводного вулканизма, характеризующимися накоплением лав и туфов с подчиненным количеством осадочных пород и руд. Для них характерна тесная связь с кремнистыми (яшмы, туфы), карбонатными (известняки, доломиты) и железистыми (магнетит-гематитовыми) породами и рудами. Руды формировались на ранней стадии геосинклинального этапа в эвгеосинклинальных условиях. Поступление Fe, Mn, SiO 2 , Cu, Zn, Ba, Pb и других компонентов осуществлялось поствулканическими подводными эксгаляциями и гидротермами. Вулканогенно-осадочные месторождения обычно характеризуются невысоким качеством руд и имеют небольшие масштабы. Рудные тела залегают в виде неправильных, быстро выклинивающихся пластов, линз, чечевиц. Они сложены преимущественно карбонатами марганца и железа. Месторождения этой группы отличаются брунит-гаусманитовым составом первичных руд и псиломелан-вернадитовыми рудами в корах выветривания. Мощность рудных тел обычно 1–10 м, содержание в них основных компонентов (%): Mn 40–55; SiO 2 менее 10; P 0,03–0,06.

К этому типу принадлежат месторождения Атасуйского и Джездинского районов Центрального Казахстана, а в России месторождения Примагнитогорской группы, Ир-Нилийское в Приохотье, связанные со спилит-кератофир-кремнистой формацией, а также месторождения Салаирского кряжа, приуроченные к пофирово-кремнистой формации.

Месторождения выветривания. В результате проявления процессов выветривания в зоне гипергенеза происходит интенсивное разложение марганцевых руд и марганецсодержащих пород с переходом двухвалентного марганца в четырехвалентную форму. Таким образом, формируются богатые скопления в виде марганцевых шляп. Месторождения данного генетического типа распространены в основном в Индии, Бразилии, Канаде, Венесуэле, Габоне, ЮАР, Австралии, а также России. При окислении родохрозита, манганокальцита, родонита и манганита образуются рыхлые богатые оксидные руды, состоящие из пиролюзита, псиломелана и вернадита.

В Индии промышленное значение имеют богатые залежи марганцевых руд, образовавшиеся в корах выветривания (марганцевых шляпах) гондитов и кодуритов протерозойского возраста. В рудах содержание основных компонентов составляет (%): Mn 30–50; SiO 2 до 12; Fe до 14, P до 0,2, иногда до 2. Они распространены на глубинах 10–70 м. Наиболее крупные месторождения выявлены в центральных и южных штатах Индии (Мадхья-Прадеш, Раджастан, Гуджарат, Орисса и др.).

В гипергенных рудах, образовавшихся по марганецсодержащим доломитам, концентрация Mn составляет 30–53 %, SiO 2 и Fe до 3 %, P до 0,1 %. Они, в отличие от руд, возникших по силикатным породам, характеризуются низким содержанием SiO 2 и Fe.

Метаморфогенные месторождения образуются главным образом при региональном, реже при контактовом метаморфизме осадочных руд и марганецсодержащих пород. В процессе интенсивного регионального метаморфизма первичные оксиды и карбонаты марганца в дальнейшем целиком переходят в силикаты марганца – родонит, бустамит, марганцовистые гранаты в тесном срастании друг с другом. Примерами месторождений подобного типа могут служить Карсакпайская и Атасуйская группы месторождений Казахстана, а также некоторые месторождения Индии и Бразилии. Среди метаморфогенных месторождений по степени метаморфизма различают две формации: браунит-гаусманитовую и марганец-силикатную .

Месторождения браунит-гаусманитовой формации образуются в результате относительно слабого прогрессивного метаморфизма первичных руд, сложенных гидрооксидами и оксидами марганца. К этой группе относятся многочисленные месторождения Индии, приуроченные к отложениям нижнего и среднего палеозоя. Это пласты и линзы оксидных марганцевых руд, залегающих согласно со слабо метаморфизированными вмещающими породами. Нередко рудные залежи вместе с вмещающими породами дислоцированы. Протяженность рудных тел от нескольких десятков и сотен метров до 2–3 км, мощность их от 1 до 15 м и более. Главные рудные минералы: браунит, голландит, реже биксбит и манганит. Наиболее важное значение имеют месторождения Панч-Махал, Барода, Уква, Кеопджари и Сингбхуме.

Месторождения марганец-силикатной формации распространены в Индии и Бразилии. В Индии они связаны исключительно с образованиями архея – гондитами и кодуритами. Гондиты сложены спессартином, кварцем и родонитом, кондуриты состоят из калиевого полевого шпата, марганецсодержащего граната и апатита. Протяженность рудных тел 3–8 км и более, мощность от 3 до 60 м. Содержание Mn в них варьирует от 10 до 21 %, а в зоне выветривания (марганцевых шляпах) увеличивается до 30–50 %. Наиболее крупные месторождения находятся в штатах Андхра-Прадеш (месторождения Кудур, Тарбхар), Мадхья-Прадеш (Рамрара, Стапатар) и Махараштра (Бузург, Донгри и др.). Гондиты и кодуриты в настоящее время не отрабатываются.

Лекция 3. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХРОМА

Хром был открыт в 1797 г. французским химиком Л. Вокленом в минерале крокоите – Pb(CrO 4). В России руды хрома впервые выявлены на Урале в 1799 г. В начале XIX в. они использовались только в качестве огнеупорного материала для футеровки металлургических печей, получения красок и дубителей кож.

ГЕОХИМИЯ. Кларк хрома в земной коре 8,3·10 -3 %. Среднее содержание его в различных изверженных породах колеблется от 0,2 % в ультраосновных (перидотитах) до 0,02 % в основных (базальтах), составляя в гранитах тысячные доли процента. Хром является типичным литофильным элементом.

Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем входит в одно геохимическое семейство. В природе известны четыре изотопа: 50 Cr, 52 Cr, 53 Cr и 54 Cr, из которых наиболее распространен 52 Cr. Хром обладает двумя валентностями – Cr 3+ и Cr 6+ . Соединения трехвалентного хрома наиболее устойчивы и широко распространены. Трехвалентный атом хрома, с одной стороны, образует оксиды, а с другой – в связи со сходством его ионов с ионами Al, Mg, Fe 2+ и Fe 3+ , формирует комплексные соединения этих металлов, обособляющиеся на высокотемпературной магматической ступени эндогенного процесса при дифференциации базальтовой магмы. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей. Наиболее подвижной формой в природе являются хроматы.

МИНЕРАЛОГИЯ. Известно около 25 минералов, содержащих хром. Промышленными являются хромшпинелиды («хромиты»), имеющие общую формулу (Mg,Fe)O·(Cr,Al,Fe) 2 O 3 . состав хромитов изменчив (%): Cr 2 O 3 18–65; MgO до 16; FeO до 18; Fe 2 O 3 до 30; Al 2 O 3 до 33. Присутствуют также оксиды Ti, Mn, V, Ni, Co и др. Основное промышленное значение имеют магнохромит (Mg,Fe)Cr 2 O 4 (содержание Cr 2 O 3 50–65 %), хромпикотит (Mg,Fe)(Cr,Al) 2 O 4 (Cr 2 O 3 35– 55 %) и алюмохромит (Fe,Mg)(Cr,Al) 2 O 4 (Cr 2 O 3 35–50 %). Кроме того, хром входит в состав ряда других минералов – хромовой слюды (фуксита), хромвезувиана, хромдиопсида, хромового граната (уваровита), хромтурмалина, хромового хлорита и др. Эти минералы часто сопровождают руды, но не имеют самостоятельного промышленного значения.

ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Главное применение хромиты находят в металлургии (65 % мировой добычи), огнеупорной (18 %) и химической (17 %) промышленности. Добавка феррохрома (65–70 % Cr, 5–7 % C, остальное Fe) или чарж-хрома (54 % Cr, 6–7 % C, остальное Fe) к сталям повышает их вязкость, твердость и антикоррозионные свойства.

Требования различных отраслей промышленности к качеству руд различны. Самые строгие требования предъявляет металлургическая промышленность, для которой пригодны лишь руды с содержанием не менее 37–40 % Cr 2 O 4 при соотношении Cr 2 O 3:FeO > 2,5. наиболее ценными являются магнохромитовые руды (отношение Cr 2 O 3:FeO = 3–4 и более), в то время как даже массивные и богатые хромпикотитовые и особенно алюмохромитовые руды являются менее ценными в связи с повышенным содержание в них железа (Cr 2 O 3:FeO = 1,8–2). Огнеупорная и химическая промышленность используют более низкокачественные руды (содержание Cr 2 O 3 – 32–35%), в которых отношение Cr 2 O 3:FeO может быть ниже 2.

РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Ресурсы хромитовых руд выявлены в 36 странах и составляют 15,5 млрд т. Основная часть их сосредоточена в ЮАР (78 %). Доля ресурсов России составляет 2 %.

Подтвержденные запасы хромитовых руд разведаны в 29 странах и составляют 3,9 млрд т. Они распределяются следующим образом: ЮАР 80,5 %, Казахстан 8,3 %, Зимбабве 3,4 %, Россия 0,13 %. В мире разведано около 300 месторождений хромитовых руд. На стратиформные месторождения приходится 87,5 % подтвержденных запасов. Большая часть их приурочена к глубоким горизонтам месторождений. Запасы хромитов преимущественно для подземной добычи разведаны на месторождениях ЮАР, Зимбабве, Турции, России и Казахстана, а для открытой добычи – на месторождениях Финляндии, Бразилии, Индии, Ирака, Пакистана, Филиппин, США и других стран.

К уникальным относятся месторождения хромитовых руд с запасами в сотни миллионов тонн, к крупным – десятки миллионов тонн, к мелким – единицы миллионов тонн.

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. В настоящее время почти 90 % производства товарной хромитовой руды сосредоточено в шести странах: ЮАР – 44,8 %, Индии – 12,2 %, Казахстане – 9,8 %, Турции – 9,4 %, Зимбабве – 6,2 %, Финляндии – 5,2 %. Доля России составляет около 1 %. Общемировое производство товарной хромитовой руды составляет около 11,2 млн т. Преимущественно подземным способом добыча хромитов осуществляется в ЮАР, Зимбабве, Турции, Албании, России и Казахстане. К крупнейшим горно-обогатительным предприятиям мощностью до 1 млн т и более относятся: Донской ГОК Казахстана, рудный комплекс Кампо-Формозу в штате Баия Бразилии, ГОК Кеми в Финляндии и рудники ЮАР – Винтервельд Крундал и Вондеркоп в Западном хромитовом поясе (район г. Рюстенбург).

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. В общем цикле геологического развития месторождения хромитов возникали на стадии геосинклинального этапа, а также на стадии активизации платформ. На ранней стадии геосинклинального этапа образовались магматические месторождения, среди которых наиболее характерны позднемагматические, связанные с массивами гипербазитов (дуниты, гарцбургиты). На стадии активизации платформ формировались массивы расслоенных пород габбро-норитовой формации, для которых типичны раннемагматические хромитовые месторождения.

Хромитоносные ультраосновные породы образуют несколько поясов: 1) субмеридиональный пояс герцинских и каледонских интрузий перидотитов и дунитов на Урале; 2) Средиземноморский пояс меловых и третичный интрузий гипербазитов, протягивающийся от Балкан через Турцию и далее в Индию; 3) пояс основных и ультраосновных пород, параллельный Восточно-Африканской рифтовой системе, прослеживающийся на территории ЮАР (Бушвельдский массив) и Зимбабве (Великая Дайка).

Хромитовые месторождения возникали в различные геологические эпохи, от раннего докембрия до третичного периода. Докембрийская эпоха – выдающаяся для образования месторождений хромитовых руд. По данным Н. А. Быховера в эту эпоху сформировалось более 90 % общих запасов хромитов. Наиболее крупные месторождения сосредоточены на территории ЮАР, в основном в Трансваале. Здесь выделяются два хромитоносных пояса – Лиденбургский и Рюстенбургский. Многочисленные месторождения имеются в Зимбабве, где они приурочены к Великой Дайке. Менее крупные месторождения выявлены в Съерра-Леоне, Малагасийской Республике, США, Бразилии, Финляндии.

Раннепалеозойская эпоха была мало продуктивной для образования хромитовых руд. Промышленные месторождения этого возраста неизвестны. Небольшие месторождения, генетически связанные в раннекаледонскими ультраосновными интрузиями, выявлены в районе Тронхейма в Норвегии. Руды содержат в среднем 25–35 % оксида хрома.

Позднепалеозойская эпоха – вторая по значимости после докембрийской. В России месторождения хромитов этого возраста составляют основу сырьевой базы и играют решающую роль в запасах и добыче данного полезного ископаемого. Особый интерес представляют многочисленные месторождения хромитов, связанных с Кемпирсайским ультраосновным массивом Урала. В странах дальнего зарубежья проявления хромитоносности этого возраста встречаются редко и обычно в виде мелких скоплений, мало интересных в практическом отношении. Небольшие месторождения хромитов широко распространены на востоке Австралии, где они связаны с раннегерцинскими гипербазитами.

В мезозойскую эпоху промышленные месторождения хромитов сформировались в отдельных странах Америки и Южной Европы. На Кубе они располагаются в поясе позднемеловых серпентинизированных ультраосновных пород, представленных дунитами, пироксенитами и анортозитами. Залежи хромитов штокообразной, линзообразной и жильной формы приурочены преимущественно к дунитам. Химический состав руд изменяется в широких пределах: содержание Cr 2 O 3 22–57 %, Fe 9,7–14,4 %. Преобладают низкосортные руды. Многочисленные относительно небольшие месторождения известны в США в штатах Калифорния и Орегон.

В пределах Южной Европы месторождения хромитов выявлены в Греции, Албании, Болгарии и Македонии. В Греции залежи хромитов обычно располагаются в серпентинитах в близи их контакта с известняками. Преобладают огнеупорные руды, в которых содержание Cr 2 O 3 составляет 37–42 %, Fe 2 O 3 12 % и Al 2 O 3 19–25 %.

В кайнозойскую эпоху промышленные залежи хромитов сформировались только в Азии и Океании. Многочисленные месторождения известны в ряде районов Средиземноморья. В Турции наиболее крупными по запасам и добыче являются месторождения группы Гулеман. Здесь хромитовые руды приурочены к серпентинизированному лополиту. Доминируют массивные руды с содержанием Cr 2 O 3 50–52 %, Fe 2 O 3 10–12 %, Al 2 O 3 13–14 % и SiO 2 2–3 %. Одно из ведущих мест в мире по добыче огнеупорных хромитов принадлежит Филиппинам. Многочисленные месторождения известны почти на всех островах, но наиболее крупные находятся на о. Лусон.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ . Промышленные месторождения хрома представлены двумя главными типами: 1) собственно магматическими и 2) россыпями. Собственно магматические месторождения подразделяются на раннемагматические и позднемагматические (гистеромагматические).

Раннемагматические месторождения хрома связаны с базальтоидами или гарцбургит-ортопироксенит-норитовой формацией. Они представлены выдержанными по мощности пластообразными залежами у основания стратифицированных интрузивных массивов. Размеры последних колеблются от нескольких десятков до нескольких тысяч квадратных километров. Оруденение характеризуется правильной расслоенностью с постепенными переходами от перидотитов внизу массивов до габброидов и гранитоидов вверху их. Содержание Cr 2 O 3 в рудах сравнительно высокое – 38–50%. Раннемагматические месторождения широко развиты в ЮАР (Бушвельдский массив) и Зимбабве (Великая Дайка).

Бушвельдский массив основных и ультраосновных пород имеет форму лополита, вытянутого с востока на запад на 460 км при ширине 250 км (рис. 3). Он внедрился в толщу кварцитов и эффузитов протерозоя (трансваальская система) в протерозойское время. Особенностью внутреннего строения массива является его расслоенность (стратификация). Некоторые горизонты основных и ультраосновных пород даже относительно небольшой мощности (от нескольких сантиметров до первых единиц метров) прослеживаются по простиранию до 100–200 км. В массиве снизу вверх разреза намечается следующая последовательность пород: 1) нориты мощностью 350 м (зона Закалки); 2) нориты, перемежающиеся с перидотитами, мощностью 1500 м (Базальная зона); 3) нориты с прослоями пироксенитов и анортозитов мощностью около 1000 м (Критическая зона); 4) габбро-нориты мощностью 3500 м (Главная зона); 5) габбро-диориты мощностью 2000 м (Верхняя зона).

Хромитовое оруденение приурочено к нижней части Критической зоны. В Трансваале крупные месторождения сосредоточены в двух рудных поясах: Рюстенбургском на западе и Лиденбурском на востоке. Протяженность этих поясов соответственно 160 и 112 км. В пределах них выявлено до 25 пологопадающих хромитовых пластов мощностью от 0,2–0,3 до 1,0 м, изредка до 4,0 м. Развиты залежи вкрапленных и массивных руд. Встречаются хромиты с нодулярной текстурой. Пласты хромитовых руд объединяются в три группы: 1) верхнюю (до глубины 30 м), 2) среднюю (30–75 м) и 3) нижнюю (до 120 м). Хромиты нижней группы пластов содержат 42–50 % Cr 2 O 3 , а средней и верхней групп – 32–46 % Cr 2 O 3 . Подтвержденные запасы хромитовых руд Бушвельдского комплекса составляют 3100 млн т со средним содержанием триоксида хрома 40 %. В 1995–1998 гг. проведена переоценка подтвержденных запасов хромитовых руд в связи с технологическими достижениями, которые позволили компании «Chrome Resources (Pty .) Ltd .» начать использовать низкосортные хромиты пласта UG 2 , ранее разрабатывавшиеся только на металлы платиновой группы. В Лиденбургском поясе компания «Concolidated Metallurgical Industries Ltd » . в конце 1995 г. начала добычу руды открытым способом на месторождении Танклиф.

Позднемагматические месторождения образовывались в конце собственно магматического процесса и характеризуются приуроченностью к гипербазитам. Рудные тела имеют форму жило- и линзообразных тел с резкими границами и причудливыми очертаниями. Иногда они пересекаются дайками габбро и дунитов. Руды, как правило, массивные. В их составе присутствуют хромгранат, хромхлорит и хромтурмалин. Процесс формирования этих месторождений сопровождался тектоническими деформациями, в результате чего происходило отжатие хромсодержащих расплавов в тектонические трещины, смятие пород и руд. Содержание Cr 2 O 3 варьирует от 15 до 65 %, чаще составляет 50–55 %, отношение Cr 2 O 3:FeO – от 2 до 4.

Месторождения данного подтипа выявлены в России, Армении, Турции, Иране, Индии, Албании, Судане и на Кубе. В России наиболее крупные месторождения сосредоточены в юго-восточной части Кемпирсайского массива на Южном Урале. Кемпирсайский массив расположен в пределах Уралтауского мегантиклинория. Он вытянут в субмеридиональном направлении на 80 км при ширине 10–20 км. В юго-восточной части массив представляет собой лакколит, расширяющийся к югу, где геофизическими работами установлен подводящий канал размером 3–5 х 10–13 км. Возраст его, определенный по флогопиту из контактово-минерализованных пород, составляет 380–400 млн лет.

Массив сложен преимущественно перидотитами (гарцбургитами) и только в юго-восточной части обнажаются дуниты. Известно более 160 хромитовых месторождений и рудопроявлений. Они залегают на разных глубинах от поверхности и тяготеют к сводовым поднятиям интрузива. Выделяют 4 рудных поля, из которых наиболее важным является Главное (Южно-Кемпирсайское). Здесь расположены наиболее крупные промышленные месторождения: Алмаз-Жемчужина, Молодежное, Миллионное, Гигант, Комсомольское, Геофизическое, Спорное и др. Число рудных тел на каждом из этих месторождений варьирует от одного (месторождение Молодежное) до 99 (Миллионное). Протяженность их также колеблется от нескольких десятков метров до 1500 м, а мощность от 1–3 до 180 м.

Хромитовые руды массивные и вкрапленные, реже нодулярные. Контакты их с вмещающими ультраосновными породами, как правило, резкие, нормальные, реже тектонические. Крупные и мощные рудные тела характеризуются грубой полосчатостью, обусловленной чередованием относительно редковкрапленных и густовкрапленных руд. Содержание Cr 2 O 3 варьирует от 28–35 % в редковкрапленных до 58–59 % в сплошных хромитовых рудах и в среднем составляет 49,0 %. Первичные руды состоят в основном из оливина и магнохромита. Состав измененных руд более сложный: отмечаются хромактинолит, уваровит, серпентин (лизардит, хризотил), хромовые хлориты, брусит, магнетит, гематит, пирротин, пирит, марказит и др.

Россыпные месторождения не играют существенной роли в мировых запасах (5 %) и добыче (1 %) хромитового сырья. Они образуются вследствие выветривания коренных магматических месторождений. К ним относятся элювиально-делювиальные, а также прибрежно-морские россыпи. Элювиально-делювиальные образования (месторождения типа кор латеритного выветривания) представлены рассеянными кристаллами и обломками хромита среди рыхлой лимонитовой массы. Руды легко обогащаются в процессе промывки. Подобные месторождения известны в России (Сарановское на Урале), на Кубе (Камагуэй), в Новой Каледонии. Наиболее крупные делювиальные россыпи хромита приурочены к Великой Дайке (Зимбабве), где сосредоточены в поперечных долинах. Прибрежно-морские россыпи известны на Тихоокеанском побережье США (штат Орегон), на Адриатическом побережье Албании и т. д. В штате Орегон хромит присутствует в составе так называемых «черных» песков современного пляжа, а также в углублениях морских террас. Протяженность рудных тел 1,5 км, ширина 0,3–0,4 км, мощность 0,3–12 м. Содержание хромита 16–53 %. Источник «черных» песков – серпентинизированные ультраосновные породы Берегового хребта.

Лекция 4. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТИТАНА

КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Титан был открыт английским химиком У. Грегори в 1791 г. в ильмените, а затем в 1795 г. немецким ученым М. Клапротом в рутиле (тогда титан получил свое название). В 1910 г. был получен чистый металл в процессе восстановления TiCl 4 натрием. Применение металлического титана и его сплавов стало возможным с 1938 г., когда Кролем для получения титана был разработан технологический способ восстановления TiCl 4 магнием и создана аппаратура для его промышленного производства.

Чистый титан – это яркий серовато-серебристый металл, имеющий прочность легированной стали, но вдвое легче ее. В отличие от стали вязок, пластичен, поэтому хорошо поддается механической обработке (прокату, ковке, резанию). Устойчив против коррозии, термостоек (температура плавления 1668º С, температура кипения – 3260º С).

ГЕОХИМИЯ. Кларк титана в земной коре 0,45 %. Повышенные концентрации его отмечаются в основных (0,9 %) и средних (0,8 %) интрузивных породах. Известно пять изотопов титана: 46 Ti– 50 Ti, из которых наиболее распространен 48 Ti. В природных условиях титан четырехвалентен и встречается только в кислородных соединениях. Относясь к «семейству железа» титан в то же время характеризуется отчетливыми литофильными свойствами. Он проявляет тенденцию к рассеиванию в магнезиально-железистых силикатах, концентрируясь в габбро, горнблендитах и пироксенитах, а также в некоторых щелочных породах. В зоне гипергенеза минералы титана устойчивы и могут образовывать россыпи. В условиях выветривания и осаждения он имеет геохимическое сродство с Al 2 O 3 и концентрируется в бокситах кор выветривания, а также в морских глинистых осадках.

МИНЕРАЛОГИЯ. В настоящее время известно около 70 титановых минералов. Еще большее число минералов содержат титан в качестве примеси. Промышленное извлечение титана производят в основном из ильменита и рутила. Ильменит FeTiO 3 (содержание Ti 31,6 %). Обычно в нем наблюдается примесь Mg и Mn, кристаллизуется в тригональной сингонии, характерны таблитчатые кристаллы. Цвет минерала черный, блеск полуметаллический, твердость 5–6, удельная масса 4,7 г/см 3 . Рутил TiO 2 (Ti 60 %), содержит примесь Fe, Ta, Nb, Sn и др. Кристаллизуется в тетрагональной сингонии, кристаллы призматические, столбчатые, игольчатые. Цвет минерала желтый, красный, черный, черта светло-бурая, блеск алмазный и металловидный, твердость 6, удельная масса 4,3 г/см 3 . При комплексной переработке руд его извлекают из других титансодержащих минералов: титаномагнетита – Fe 3 O 4 +FeTiO 3 , перовскита – CaTiO 3 , лопарита – (Na,Ce,Ca) (Nb,Ti)O 3 . В небольших количествах титан получают также из лейкоксена и сфена.

ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Титан в настоящее время находит применение во многих отраслях промышленности. Сплавы его с небольшими добавками алюминия, хрома, марганца и других металлов имеют высокую прочность, жаропрочность, малую плотность. Они являются важнейшими конструкционными материалами для деталей ответственного назначения, используемых в «тяжелых условиях» – при высоких или очень низких температурах, в морской воде и во влажном морском воздухе.

Титан и его сплавы применяются для изготовления многих деталей самолетов, морских судов, а также в химической промышленности. Особой прочностью характеризуются титан-ванадиевые сплавы, которые используются в ракетостроении и космической технике, например, для изготовления баллонов высокого давления, топливных систем ракет «Апполон», «Сатурн», корпусов двигателей космических кораблей и др. Сплавы титана находят применение при изготовлении быстрорезов (скоростное резание металлов), титановых белил и эмалей, для производства дымообразователей, получения гипохлорита натрия NaClO (используется для обезвреживания циансодержащих сточных вод).

Кондиционными на титан являются россыпные месторождения с содержанием не менее 20 кг/т в пересчете на «условный ильменит», а для коренных месторождений – руды, дающие при механическом обогащении выход ильменитового концентрата не менее 10 % или рутилового не менее 1,5 % от массы исходной руды.

РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Ресурсы титана выявлены в 48 странах мира и оцениваются в 1,2 млрд т (в пересчете диоксид титана – TiO 2), в том числе в ильмените – около 1 млрд т, остальные – главным образом в рутиле и анатазе. Большая часть ресурсов титана сосредоточена в недрах Австралии, Индии, Канады, Китая, Норвегии, США, Республики Корея, Украины и ЮАР.

По общим запасам титана полной статистической информации нет. По данным ГНПП «Аэрогеология» Министерства природных ресурсов РФ мировые (без России) подтвержденные запасы на начало 1997 г. составили около 735 млн т. Они распределяются следующим образом: Азия – 422,3 млн т (57,4 %), Америка – 142,5 млн т (19,4 %), Африка – 72,1 млн т (9,8 %), Европа – 60,8 млн т (8,3 %), Австралия и Океания – 37,3 млн т (5,1 %).

Запасы коренных (магматических) месторождений составляют около 69 % мировых (без России), месторождения кор выветривания – 11,5 %, россыпных месторождений – 19,5 %. На долю запасов в ильмените приходится более 82 %, в рутиле – 6 % и в анатазе – менее 12 %. Ильменит-магнетитовые и ильменит-гематитовые руды коренных месторождений составляют основу минерально-сырьевой базы титановой промышленности Канады, Китая и Норвегии. Месторождения коры выветривания карбонатитов разрабатываются пока только в Бразилии. В остальных странах основные запасы титановых минералов сосредоточены в россыпях, а также комплексных месторождениях.

В настоящее время в мире выявлено более 300 месторождений титановых минералов, в том числе 70 – магматических, 10 – латеритных и более 230 россыпных. Из них разведано по промышленным категориям 90 месторождений, преимущественно россыпных.

По запасам диоксида титана промышленные месторождения подразделяются на следующие группы: 1) очень крупные (уникальные) с запасами превышающими 10 млн т; 2) крупные – 1–10 млн т; 3) средние – от 100 тыс. т до 1 млн т; 4) мелкие – от 50 до 100 тыс. т.

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. В 1995–2000 гг. добыча титановых руд и титансодержащих песков осуществлялась в 12 странах. Действовало 23 карьера и один рудник. Коренные месторождения разрабатывались в Норвегии (Теллнес) и Канаде (Аллард-Лейк), в Китае – коренное месторождение (Панчжихуа) и россыпные, в Бразилии – латеритное (Каталан-1) и россыпные, в остальных странах – только россыпные.

Извлеченные из недр руды и пески либо обогащались с получением ильменитового, рутилового, анатазового и лейкоксенового (а также цирконового, моноцитового и др.) концентратов, содержащих до 45–70 % TiO 2 , либо подвергались плавке с выходом титанового шлака (до 85 % TiO 2) и чугуна или переработке на синтетический рутил.

Мировыми лидерами по производству концентратов являлись Австралия (51,6 % мирового производства) и Норвегия (17,3 %). Суммарные мощности обогатительных фабрик дальнего зарубежья в 1997 г. превышали 5,3 млн т / год и использовались на 75–80 %. Для освоения новых месторождений строятся или проектируются фабрики в Австралии, Вьетнаме, Мозамбике и ЮАР.

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Месторождения титана формировались главным образом на ранней стадии геосинклинального этапа в связи с отчетливо дифференцированными интрузиями пород габбро-пироксенит-дунитовой формации. Они залегают в форме лополитообразных или плитообразных тел, приуроченных к зонам глубинных разломов, развитым в областях сочленения древних платформ с протерозойскими и раннепалеозойскими складчатыми сооружениями. С зонами активизации древних платформ связано образование многофазных плутонов щелочного и ультраосновного состава с лопаритовым, перовскитовым и титаномагнетитовым оруденением. В процессе разрушения ильменит-рутил- и анатазсодержащих пород возникли латеральные, проалювиальные и аллювиальные россыпи.

Титановые месторождения формировались в различные эпохи – от докембрийской до кайнозойской включительно. Докембрийская эпоха являлась наиболее благоприятной для образования крупных коренных месторождений титаномагнетитовых и ильменитовых руд. Они сосредоточены в пределах древних платформ или областей развития докембрийских образований, где пространственно связаны с ультрабазитами и базитами нормального ряда. Особенно широко распространены эти интрузивные комплексы на Африканском, Канадском и Балтийском щитах и Австралийской платформе. Крупнейшие месторождения находятся в ЮАР и приурочены к Бушвельдскому комплексу пород габбро-перидотитовой формации, абсолютный возраст которых определен 1950 ± 100 млн лет. Такой же возраст имеет комплекс основных и ультраосновных пород Танзании, с которыми связаны также крупные месторождения титаномагнетита. В США в штате Нью-Йорк в Адирондакских горах расположено месторождение Тегавус, которое обеспечивает около 50 % добываемого в стране ильменита. Многочисленные месторождения титана докембрийского возраста выявлены в Канаде. Наиболее крупные из них – Аллард-Лейк, Лейк-Тио, Миллс, Пьюиджелон и другие, расположены в провинции Квебек. В России месторождения титаномагнетитовых руд известны в Карелии (Пудожгорское, Койкарское), в пределах габброидного пояса западного склона Южного Урала (Кусинское, Медведевское, Копанское и другие месторождения).

Раннепалеозойская эпоха была неблагоприятной для образования промышленных месторождений титана. Сравнительно небольшие месторождения известны на Урале, в Северной Европе и Южной Африке.

В позднепалеозойскую эпоху сформировалось весьма ограниченное количество промышленных месторождений. К ним относится Ярегское месторождение в Республике Коми. Источником производства титановых концентратов могут также стать апатит-нефелиновые руды Хибинского месторождения.

В мезозойскую эпоху промышленные месторождения титана практически не образовывались.

Кайнозойская эпоха ознаменовалась формированием крупных аллювиальных и прибрежно-морских россыпей титана. Они обычно содержат в значительных концентрациях ильменит, рутил, циркон, магнетит, титаномагнетит и лейкоксен, реже монацит и колумбит. Особенно широко россыпи распространены в Индии, Австралии, США и ЮАР. В Индии наиболее крупные россыпи сосредоточены на Траванкурском побережье в юго-западной части полуострова Индостан. Вдоль побережья россыпи («черные пески») прослеживаются в полосе протяжением 160 км, при средней ширине 150 м и мощности до 7,5 м. В Австралии разрабатываются прибрежные морские россыпи, протягивающиеся в виде полосы длиной более 1200 км от о. Фрезерс в штате Квинсленд до г. Сиднея (штат Новый Южный Уэльс). Среднее содержание минералов в тяжелой фракции составляет (%): рутила 20–45, ильменита 14–50, циркона 26–53, монацита 0,2–2,0. Общие запасы этих минералов, подсчитанные по 16 наиболее крупным месторождениям, оцениваются в 2,4 млн т, в том числе рутила 750 тыс. т и ильменита 660 тыс. т.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. Среди промышленных месторождений титана выделяются: 1) магматические, 2) россыпные, 3) выветривания, 4) осадочно-вулканоген-ные, 5) метаморфогенные.

Магматические месторождения по составу материнских пород делятся на два класса: 1) связанные с основными и ультраосновными массивами и 2) с комплексами щелочных пород. Крупные месторождения титаномагнетитовых руд широко распространены в пределах Южно-Африканского, Канадского, Балтийского и Индостанского щитов. Типичными являются месторождения, залегающие в норитах Бушвельдского комплекса. Здесь пластообразные рудные тела мощностью 0,3–0,6 м прослеживаются по простиранию на многие километры. Они содержат 51–60 % Fe и 12–20 % Ti. В России типичным титаномагнетитовым месторождением, связанным с габбро, является Кусинское, а приуроченное к пироксенитам среди габбро – Качканарское.

Кусинское месторождение (Южный Урал) залегает в дайкообразном массиве основных пород, внедрившихся по контакту карбонатных пород саткинской свиты и гранитогнейсов. Габброидный массив, вмещающий рудные тела, сильно дифференцирован. Среди пород массива наиболее широко развиты габбро (обычно полосчатые габбро), состоящие из лейкократовых и меланократовых полос; подчиненное значение имеют горнблендиты и пироксениты, а также анортозиты и габбро-пегматиты.

Большинство рудных тел Кусинского месторождения имеет жилообразную форму и располагается в центральной части рудоносной полосы. Простирание рудных жил соответствует общему направлению рудоносной полосы, т. е. примерно северо-восточное (40–50º). Главные рудные жилы прослеживаются на 2–2,5 км. Мощность их изменяется от 0,5 до 10 м (в среднем 3,5 м); падение жил юго-восточное под углом 70–80º, местами вертикальное. Руды сложены магнетитом (60–70 %) и ильменитом (20–30 %) с незначительной примесью борнита, халькопирита, хлорита, пироксенов, гематита, пирита и др. Они содержат 50–57 % Fe, 10–20 % TiO 2 , 1–2 % Cr 2 O 3 , 0,12 % S, а также заметные количества V. Ванадий связан с магнетитом и присутствует в виде изоморфной примеси, а также входит в состав ванадийсодержащего магнетита – кульсонита.

Россыпные месторождения. Среди них различают два класса: прибрежно-морские и континентальные. Главное значение имеют прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые россыпи. Из современных прибрежно-морских россыпей рутил и ильменит добывают в Австралии, Индии, Шри-Ланка, Сьерра-Леоне, Бразилии и США. Наиболее интересны в промышленном отношении пляжевые россыпи Австралии в центральной части восточного побережья, где они с перерывами прослеживаются более чем на 75 км. Ширина их достигает 800 м, мощность продуктивного пласта – 1,8 м. Содержание рутила 18–20 кг/м 3 , ильменита 15–16 кг/м 3 .

Древние прибрежно-морские россыпи представлены слабо сцементированными или уплотненными рудными песками мезо-кайнозойского возраста. Типичным представителем являются Средне-Днепровские месторождения циркон-рутил-ильменитовых песков Украины. Они образовались за счет размыва мощной мезозойской коры выветривания метаморфических пород Украинского кристаллического щита, последующей сортировки и переотложения продуктов выветривания на бортах Днепровско-Донецкой и Причерноморской впадин в третичный период.

Континентальные россыпи распространены преимущественно в аллювии, элювии и пролювии четвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложений. Рудные тела аллювиальных россыпей, как правило, имеют форму лентовидных залежей, приуроченных к долинам рек. По минеральному составу континентальные россыпи обычно полимиктовые (ильменит, кварц, полевой шпат, каолинит и др.). Размеры зерен ильменита 0,1–0,25 мм и более. Окатанность их слабая. Содержание ильменита в промышленных континентальных россыпях варьирует от 20–30 до 200–500 кг/м 3 .

Месторождения выветривания. Эти месторождения возникают в условиях жаркого и влажного климата при выветривании габбро-анортозитовых и метаморфических пород, содержащих повышенные концентрации ильменита и рутила. При этом зерна рудных минералов сохраняют первичную форму кристаллов (они не окатаны). Мощность кор выветривания достигает нескольких десятков метров. Типичным примером может служить Стремигородское месторождение, образовавшееся при выветривании габбро-анортозитового массива на Волыни (Украина). Кора выветривания здесь обогащена только ильменитом, содержание которого достигает 300–500 кг/м 3 . На Кундыбаевском месторождении в Казахстане , образовавшемся в процессе выветривания метаморфических пород, в коре выветривания содержится до 180 кг/м 3 ильменита и до 75 кг/м 3 рутила.

Осадочно-вулканогенные месторождения. Они тесно связаны с титаноносными вулканогенно-осадочными образованиями и встречаются сравнительно редко. Наиболее типичным представителем является месторождение Нижний Мамон , расположенное в Воронежской области. Район месторождения сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя, залегающими на докембрийском кристаллическом фундаменте. Продуктивными являются отложения ястребовского горизонта девона. Глубина залегания его 50–70 м. Мощность вулканогенно-осадочных образований варьирует от 2–3 до 35 м. Наибольшее количество ильменита приурочено к грубообломочным туфам, туффитам и туфопесчаникам, в которых эффузивные обломки представлены преимущественно породами основного состава. Цементом служит магнезиально-железистый хлорит. Наиболее обогащены ильменитом (иногда до 50 % массы) грубообломочные разности туфогенных пород. Размеры зерен ильменита составляют, как правило, 0,25–0,30 мм. Образование вулканогенных пород, содержащих ильменит, по-видимому, происходило в мелководном морском бассейне вследствие проявления подводной вулканической деятельности.

Метаморфогенные месторождения. Среди них различают метаморфизованные и метаморфические месторождения титана.

Метаморфизованные месторождения возникли в результате метаморфизма продуктивных песков и превращения их в песчаники и кварциты. Они известны в пестроцветных лейкоксен-кварцевых песчаниках девонских отложений Тимана. Здесь наиболее крупным является Ярегское месторождение, представляющие собой погребенную метаморфизованную девонскую россыпь. Развиты два рудоносных горизонта: нижний сложен грубо- и крупнозернистыми кварцевыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, верхний – полимиктовыми конгломератами и разнозернистыми кварцевыми песками. Рудные минералы представлены полуокатанными зернами лейкоксена и единичными зернами ильменита. Из зарубежных метаморфизованных месторождений наиболее известно Робинзон Коп в США (штат Виргиния). Здесь среди песчаников кембрия встречаются линзообразные тела, обогащенные рутилом и ильменитом, составляющими в сумме до 50 % объема этих тел.

Метаморфические месторождения титана приурочены к древним кристаллическим сланцам, гнейсам, эклогитам и амфиболитам. Образуются они в результате метаморфизма различных пород, обогащенных титаном. К этому классу относятся: месторождение Харворд (США), где продуктивными являются докембрийские хлоритовые сланцы, содержащие до 20 % рутила; месторождение Плюмо-Идальго в Мексике (докембрийские гнейсы с содержанием рутила до 25 %); месторождения Среднего Урала (Кузнечихинское), Кольского полуострова и др.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ И РУДОПРОЯВЛЕНИЯ В БЕЛАРУСИ . В Беларуси в 1966 г. открыто сравнительно небольшое по запасам Новоселковское месторождение ильменит-магнетитовых руд, связанное с интрузией габбро. В рудах содержание TiO 2 составляет 4,2–6,0 %. По данным института «Гипприрода» (Санкт-Петербург) с железными рудами месторождения связано 4,06 млн т TiO 2 .

Известно пять рудопроявлений титана и циркония, приуроченных к кварц-глауконитовым пескам палеогена: Микашевичское, Житковичское, Кобринское, Ковыжевское и Глушкевичское. Микашевичское проявление тяготеет к Микашевичско-Житковичскому выступу пород кристаллического фундамента. Зона ископаемых россыпей шириной 4–5 км простирается в субширотном направлении на 23 км. Продуктивные песчаные горизонты киевской свиты залегают в интервале глубин 45–53 м. Средние и максимальные содержания составляют соответственно (кг/м 3): ильменита 7,08 и 8,46, циркона – 2,11 и 2,48.

Марганец встречается в природе в форме минералов. Более 300 наименований минералов содержат какое-то количество марганца, но лишь незначительное число минералов содержит его в большом количестве и эти минералы являются основным компонентом перспективных для разработки руд. Минералогия марганца сложна, поскольку марганец встречается в двухвалетной, трехвалетной и четырехвалентной форме. Наиболее часто встречающимися марганцевыми минералами являются оксиды, карбонаты, а также более редкие силикаты и сульфиды. Другие минералы также присутствуют в руде, например фосфаты, арсенаты, бораты и т.д. В связи с различной степенью окисления, часть оксидов марганца включает крупные щелочные и щелочноземельные ионы (K + , Ba 2+) в своей пространственной решетке. В результате этого, промышленные руды содержат большое количество примесей и нежелательных элементов. Некоторые элементы невозможно удалить при добыче и обогащении руды.

В большинстве руд марганец находится в четырехвалентном состоянии в качестве оксидов и гидроокисей. При их образовании происходит поглощение кислорода из воздуха и, в связи с этим, расположение месторождений этого типа руд привязано к определенным геологическим явлениям, которые происходят вблизи земной поверхности, такими как эрозия, осаждение и вулканизм. Пиролюзит (MnO 2) и криптомелан (KMn 8 O ie) являются наиболее важными из четырехвалентных марганцевых минералов. Далее следует псиломелан (=романешит). Это аморфный гидроксид со смешанной валентностью марганца, а также с варьируемым содержанием оксидов бария и калия.

Описание марганцевых минералов, залежи которых достаточны для промышленной разработки и пригодны к дальнейшей переработке представлены в таблице 3.1. Браунит и браунит II являются широко распространенными силикатными минералами, встречающимися вместе с биксбиитом, гаусманитом и пиролюзитом в таких месторождениях как Постмасбург (Postmasburg) и месторождение Калахари в Южной Африке, где браунит является основным марганцевым минералом. Родохрозит (марганцевый шпат) является типичным углеродосодержащим минералом в различных рудах.

Месторождения марганцевых руд

В мире существует ограниченное количество разрабатываемых месторождений марганцевых руд.

Осадочные отложения являются основным источником промышленно добываемого марганца. Минералы формируются в результате химических процессов, происходящими в процессе формирования морских отложений. Марганец откладывается в виде оксида, гидроокиси или карбоната марганца. Карбонатные отложения ассоциируются с углеродистыми и графитными скалами, которые формируются в восстановительной среде. Напротив, оксидные депозиты, в основном, ассоциируются с более грубыми кластическими (обломочными) отложениями, формирующимися под влиянием высококислотной среды в присутствии свободной циркуляции воды. Оксидные отложения обычно имеют более высокое качество руды, они встречаются чаще, чем карбонатные месторождения. Считается, что во многих оксидных и карбонатных залежах качество (сорт) руды повышается в зависимости от концентрации отложений.

Самыми крупными марганцевыми месторождениями осадочного типа являются Никопольский район в Украине, Чиатурский район в Грузии, район Калахари в Южной Африке и район Грут Эйланд в Австралии. В основном, это оксидные залежи, хотя некоторые из них имеют и карбонатные фации. Месторождение Моланго в Мексике является примером крупного карбонатного депозита.

Во влажных тропических регионах находят скопления отложений и латериты, в которых интенсивное выветривание очистило первичные марганцевые формирования от примесей, что способствовало образованию высококачественных оксидных отложений. Часто первичные отложения образуются в виде углеродистого марганца; примером таких месторождений являются Бразильское Серро до Навио района Амапа, Нсута в Гане и Моанда в Габоне.

Самые большие в мире марганцевые отложения были найдены на дне моря, которые залегают в виде марганцевых конкреций. Впервые они были обнаружены в 1870 году, но только в последнее время их стали рассматривать в качестве пригодных к разработке. Марганцевые конкреции имеют диаметр 0.5-20 cм, в них содержится приблизительно 15-30% Mn и 5-10% Fe. В дополнение, они содержат небольшое, но коммерчески привлекательное количество Ni, Cu и Co, а также другие элементы. Несколько организаций активно занялись разработкой этих ресурсов, однако им все еще предстоит разрешить ряд технологических и юридических проблем.

Самые крупные из наземных залежей марганцевой руды находятся в Южной Африке, Австралии, Габоне, Бразилии, Китае, Индии, Украине, Казахстане и Грузии.

Южная Африка : Месторождение Калахари содержит 78% мировых наземных запасов марганцевой руды. Основные залежи расположены в районах Постмасбург и Куруман-Калахар, в тысяче киллометров от ближайших портов. В многочисленных шахтах, таких как Маматван и Весселз добываются различные виды металлургических или железистых руд. Эти шахты управляются компанией Саманкор Манганиз (Samancor Manganese) (владельцы – компании BHP Billiton и Anglo American). У этих шахт разная минералогия. Руда Маматвана богата карбонатами, в основном, кальцитом и доломитом, в то время как основным марганецсодержащим минералом является браунит. Руда шахты Весселз состоит, главным образом, из оксидов, в основном браунита и браунита II, а также в ней присутствуют гаусманит, биксбиит, и гематит. Соотношение Mn/Fe в руде Маматванской шахты выше, частично по причине того, что браунит содержит значительно меньше железа чем браунит II. Шахты в Нозерн Кейп, Нчванинг и Глории (Northern Cape, Nchwaning, Gloria) управляются компанией Ассманг Манганиз Дивижн (Assmang Manganese Division) (владельцы — Anglowal и Assore). Руды в этих шахтах имеют высокую основность и высокое содержание углеродистых материалов.

Австралия : Грут Ейландское месторождение, находящееся в управлении компанией Джемко (Gemco), расположено на острове в заливе Карпентария на севере Австралии. Джемко, в свою очередь, подчиняется компании Саманкор Манганиз (Samancor Manganese), являющейся одним из подразделений компании BHP Billiton’s and Anglo American’s и ее глобального марганцевого бизнеса. Руда богата пиролюзитом и криптомеланом, встречаются также и другие четырехвалентные оксиды марганца, например псиломелан (=романешит) и голландит, что обуславливает присутствие бария. Содержание калия приблизительно пропорционально содержанию криптомелана. Руда также содержит глинистые минералы, в особенности каолинит (Al 2 Si 2 O 5 (OH)4), являющийся еще одним источником воды в руде помимо криптомелана. Значительное количество руды проходит обогащение.

Габон : Месторождение Моанда расположено в районе Франсвиля. Это очень значительное месторождение руды высокого качества. Минералогия сходна с минералогией Грут Ейландского месторождения, однако руда более пориста. Владелец шахты – Эрамет Манганиз (Eramet Manganese), торговая марка — Comilog.

Бразилия : В Бразилии несколько марганцевых месторождений, но основное производство было начато в 2001 году на шахтах Игарап Азул и Урукум. Обе шахты принадлежат компании Companhia Vale do Rio Doce (CVRD). Игарап Азул Igarape является шахтой открытой разработки, она расположена в тропическом лесу, в 25 км от Карахаса, штат Пара на северо-востоке Бразилии. Руда состоит из криптомелана, тодорокита и пиролюзита. Другая шахта, Урукум, расположенная вблизи Боливийской границы, является шахтой закрытого типа. Другая известная шахта – Амапа – была закрыта в конце 1997 года в результате полной выработки руды.

Китай : обладает самой большой добычей марганцевой руды в мире (Таблица 3.3 и Схема 3.2). Разведанные запасы составляют 13% общемировых. За последние 30 лет произошло существенное увеличение добычи марганцевой руды. Около 60 китайских месторождений имеют запасы в количестве 2 миллионов тонн каждое. В дополнение к этому, имеется некоторое количество месторождений меньшего размера. Рудные депозиты преимущественно располагаются в трех провинциях: Гуанкжи, Хунан, Гуижу. Из всех месторождений, только одно (Guangxi Xialei) имеет запасы превышающие 100 миллионов тонн, а на 6 других запасы превышают 20 мил. тонн. Среднее содержание марганца в китайских месторождениях 22%, высоким также является содержание фосфора и железа.

Индия : В индийских штатах Орисса, Карнатака, Мадхья Прадеж, Махараштра и других имеются многочисленные небольшие месторождения марганца. В 2000 эксплуатировалось 135 марганцевых шахт. Большая часть добываемой руды является низко и среднесортной с достаточно низким содержанием марганца. Когда-то Индия была одним из главных экспортеров марганцевой руды. В связи с выработкой месторождений, в настоящее время от 80 до 90% металлургических руд используется на внутреннем рынке производства ферросплавов. Остальная часть, в основном это руды со средним содержанием марганца, экспортируется за границу.

Украина : Никопольское месторождение является самым крупным на территории бывшего Советского Союза. В 2003 году на территории этого месторождения работало 11 шахт. Никопольские руды состоят на 75% из карбонатного типа с содержанием марганца 20%, около 17% оксидного типа, в которых содержится 28.5% марганца, и около 8% оксидных и карбонатных руд с содержанием марганца 25.1%.

Казахстан : располагает несколькими месторождениями. С середины 1990 годов добыча руды значительно возросла (Таблица 3.3). Приблизительно 70% руд карбонатно-силикатно-оксидного типа с содержанием марганца около 20% и около 20% руд являются оксидными с содержанием марганца порядка 23%. Хотя в Казахских рудах низкое содержание марганца, в них содержится мало таких вредных примесей как фосфор, сера и другие. Большинство добываемых руд используется для внутреннего производства силикомарганца.

Грузия : Чиатурское месторождение имело большое значение для бывшего Советского Союза, где добывалось 25% от общего количества марганца. В настоящий момент оно малорентабельно (Таблица 3.3). Содержание марганца низко и составляет 17-25%. Руды с высоким содержанием марганца почти полностью выработаны. В настоящее время руда добывается преимущественно для внутреннего производства ферросплавов.

Марганцевые руды пригодные для коммерческого использования

Марганцевые руды разделяются по содержанию марганца, железа и различных примесей. Основными типами являются:

• Металлургические руды – содержат более 35% марганца, некоторые до 50%. Руды высокого сорта содержат более 48% марганца.
• Железистые руды –содержат 15-35% марганца и большое количество железа.
• Марганцовистые руды –по сути, это железные руды с 5-10% содержанием Mn.

Металлургические руды чаще всего используются для производства высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца., а остальные 2 типа руд, в основном, применяются в домнах для регулирования количества марганца при производстве чугуна.

Металлургические руды добываются как в открытых, так и закрытых месторождениях при помощи обычных методов разработки. Поскольку количество высокосортных руд сократилось, степень переработки руд увеличилась. На практике все металлургические руды подвергаются обогащению. Руды дробятся,
просеиваются и промываются (в случае необходимости); иногда используется обогащение в тяжелой среде для руд с высоким содержанием кремния и алюминия. Среднее количество марганца, которое удается восстановить в результате этой операции составляет между 60% и 75%.

Металлургические руды содержат от 40% до 50% марганца. Другим важным параметром является соотношение марганца к железу. Для производства стандартного ферромарганцевого сплава с содержанием марганца 78% требуется весовое соотношение Mn/Fe=7.5. Также есть ограничения по количеству примесей кремния и алюминия, поскольку чрезмерное образование шлака в печи увеличивает потребление электроэнергии. Руды, содержащие более 10% SiO 2 пригодны для производства силикомарганца. Поскольку большая часть фосфора (P), содержащегося в руде, переходит в готовый продукт, количество фосфора в исходном материале является ключевым параметром при выборе марганцевой руды. Руде может быть присвоен высший сорт при содержании фосфора менее 0.1%. Марганцевые руды из Южной Африки отличаются низким содержанием фосфора. Важны и другие физические и химические свойства, такие как содержание летучих веществ и избыточного кислорода. Сера не представляет проблемы ни для металлургического процесса, ни для окружающей среды поскольку образует сульфид марганца, который выходит вместе со шлаком.

Большинство шахт имеют предприятия по агломерации руд, на которых мелкие фракции подвергаются агломерации. Такие материалы находят широкое применение в железномарганцевых печах, поскольку они механически прочны и термически устойчивы, что позволяет газу равномерно распределяться в зоне
предварительного нагрева и восстановления. Агломерация также способствует экономии электроэнергии в случае с карбонатными рудами. Если же агломерируются оксидные руды, большая часть полезного тепла, выделяющегося в результате экзотермического предвосстановления, теряется и потребление энергии возрастает.

В тех случаях, когда марганцевые ферросплавы производятся либо в электродуговых печах с погруженной дугой, либо в домнах, используется смесь разных типов руд. Выбор руд зависит как от хим и физического состава, так и от экономических соображений. Часто производители марганцевых ферросплавов используют компьютерные программы для определения оптимальной комбинации руд. Таблица 3.2 показывает усредненный анализ некоторых из используемых смесей металлургических руд. Из таблицы видно, что между рудами есть существенные различия в хим составе.

Торговля марганцевой рудой

В 1944 году производство марганцевой руды составляло всего 2.8 миллиона тонн. На протяжении последующих 40 лет производство увеличилось до 25 миллионов тонн в 1985 г. В среднем производство возрастало на 5.5% в год. В последующие годы производство несколько сократилось и составило 21.5 миллиона тонн в 2001 г.. В эти годы не происходил рост добычи марганцевых руд. Это было связано с тем, что были осуществлены технологические инновации в производстве стали. В последние годы опять наблюдается рост добычи руды. В 2004 производство достигло 29 млн. тонн. В таблице 3.3 представлены объемы добычи руды с 1970 по странам. Запасы высококачественных руд с содержанием марганца более 44%, в основном, сосредоточены в Австралии, Бразилии, Габоне и Южной Африке и составляют более 90% от общемировых. Значительное увеличение добычи произошло в Австралии начиная с 1970 г., в то время как добыча в Южной Африке, Бразилии и Габоне оставалось на одном уровне. Гана и Индия, в прошлом крупные поставщики руды в Западные страны, в настоящее время экспортируют ограниченное количество бедных руд и руд среднего качества. В Мексике руда добывается, в основном, для внутреннего пользования.

В 1970 г. Страны бывшего СССР поставляли одну треть от мирового производства марганцевых руд. В настоящее время в этих странах остались лишь месторождения низкомарочных руд, которые требуют обогащения перед коммерческим использованием.

Украина, Грузия и Казахстан производят меньше половины того количества, которое приходилось на СССР. Лишь ограниченное количество руды экспортируется и ожидается, что экспорт будет сокращаться. В Китае нет высококачественной руды, в результате чего ее приходится импортировать из Ганы, Габона и Австралии и смешивать с местной рудой.

В 2003 году мировая добыча марганцевой руды осуществлялась следующими странами: Южной Африкой, Австралией, Бразилией, Украиной, Габоном, Китаем, Индией, Казахстаном и, в меньшей степени, Ганой и Мексикой (рис 3.)

По добыче в марганцевом исчислении на первом месте находилась Южная Африка, по общему тоннажу добываемой породы – Китай.

Все развитые страны полностью зависят от импорта руды для удовлетворения спроса в марганце. Частично они импортируют руду и частично ферромарганец. Австралия, Бразилия, Габон и Южная Африка вместе поставляют 90% всего импорта марганцевой руды Западными странами.

Из всех крупных стран-потребителей ферромарганца только Франция имеет производственные мощности, превышающие нужды внутреннего рынка и имеет возможность продавать большое количество на экспорт. Норвегия, используя свои большие возможности по выработке гидроэнергии, создала одну из наиболее значительных в мире промышленностей по производству ферросплавов. Норвегия является одним из крупнейших экспортеров ферромарганца.

Сейчас наметилась тенденция по переносу ферросплавной промышленности в страны с рудными месторождениями. Это можно объяснить желанием рудодобывающих стран перерабатывать сырье самим и, таким образом, увеличивать его стоимость. В дополнение к этому, рудодобывающие страны хотели бы воспользоваться низкой стоимостью местной электроэнергии. Скорее всего, эта тенденция сохранится в ближайшие годы.

В мире нет недостатка в марганцевой руде: обеспеченность подтвержденными запасами марганцевых руд составляет 130-150 лет. Однако размещение их месторождений отличается крайней неравномерностью. Главными продуцентами товарных марганцевых руд в мире являются лишь семь стран, обладающих наибольшими запасами: КНР, ЮАР, Украина, Бразилия, Габон, Индия, Австралия. Ими было произведено около 89 % всего объема товарных марганцевых руд. Эти же страны, а также страны с развитой экономикой - Япония, Франция, Норвегия и др. - являются ведущими потребителями товарных марганцевых руд.

По разведанным запасам (3133 млн. т) и добыче в конце 80-х - начале 90-х годов Советский Союз занимал первое место в мире. Более 75 % запасов и свыше 86 % добычи было сосредоточено на Украине, соответственно 7 и 11,2 % - в Грузии и 13 и 2,7% - в Казахстане.

Марганцевые руды в России относятся сейчас к группе особо дефицитных видов полезных ископаемых. На территории страны к настоящему времени не выявлено крупных богатых месторождений марганца. Государственным балансом запасов по состоянию па 01.01.2000 г. учитываются 14 небольших и средних по запасам месторождений, расположенных на Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, Республике Коми. Самым крупным из них является Усинское месторождение в Кемеровской области с запасами 98,5 млн. т бедных, труднообогатимых карбонатных руд. Кроме того, в России имеются месторождения марганцевых руд, которые из-за недостаточной их изученности пока не учитываются Государственным балансом. Среди них наибольший интерес представляет Порожинское месторождение в Красноярском крае.

Разведанные запасы марганцевых руд в 1991-1999 гг. оставались практически неизменными, составив на 01.01.2000 г. 148,1 млн. т. Среди них преобладают (около 90 %) труднообогатимые карбонатные руды. Среднее содержание марганца в разведанных запасах России составляет 20 %, тогда как в месторождениях основных зарубежных продуцентов товарных марганцевых руд оно достигает 41-50 %. На начало 2000 г. пролицензировано 15,9 % фонда разведанных запасов марганцевых руд. Добыча марганцевых руд в опытно-производственном режиме периодически проводилась на ряде небольших месторождений с селективной выемкой оксидных руд более высокого качества. Объемы добычи в разные годы варьировали от 186 (1996 г.) до 48 тыс. т (1999 г.). Потребность России в марганцевых рудах (3,8-4,8 млн. т сырой руды в год) по-прежнему удовлетворялась за счет импорта ферромарганца и товарной марганцевой руды в основном из Украины, а также из Казахстана и Грузии.

Наиболее крупное из известных месторождений - Усинское в Кемеровской области - отнесено к группе резервных, остальные месторождения не намечаются к освоению. Преобладающим типом руд является трудно-обогатимый карбонатный, на долю которого приходится около 91 % балансовых запасов, остальная часть - легкообогатимые окисные и окисленные руды.

Вторым наиболее крупным объектом является Порожинское месторождение в Красноярском крае, в пределах которого в 2000 г. была завершена детальная разведка и выполнен подсчет запасов оксидных марганцевых руд по кат. С 1 + С 2 . в сумме 78 млн. т и карбонатных руд - 75 млн. т. В 2001 г. намечается утвердить их в ГКЗ МПР России. Кроме того, на этом месторождении подсчитаны прогнозные ресурсы марганцевых руд по кат. Р 2 - 108,3 млн. т, в том числе оксидных руд - 45,4 млн. т.

В результате геологоразведочных работ, проведенных на этом крупном объекте, прирост запасов марганцевых руд в стране составит в начале XXI в.153 млн. т (100 %), что позволит России подняться с девятого па четвертое место в мире. В то же время доля России в разведанных запасах и потреблении марганцевого сырья среди стран СНГ достигнет соответственно 10 и 22 %, и она сможет занять третье место после Казахстана.

При определении максимальной потребности России в марганцевой руде следует учитывать также то обстоятельство, что потребность черной металлургии и прочих потребителей (машиностроение, химия, электротехника и др.) в марганцевых сплавах удовлетворяется за счет собственного производства менее чем на 30 %. По данным Гипростали, дефицит оценивается в 570 тыс. т в год (в пересчете на 100 % марганца), в том числе 517 тыс. т в марганцевых сплавах, в основном в виде силикомарганца, и 53 тыс. т в форме металлического марганца и среднеуглеродистого ферромарганца.

Проблема разведки и освоения малых месторождений марганца приобретает особо большую значимость для России. В настоящее время МПР России выдано более 20 лицензий на доизучение мелких месторождений с последующей их отработкой. В соответствии с ними все рудники должны выйти в 2000-2005 гг. на проектную производительность по марганцевым рудам - 900 тыс. т в год. На данном этапе осваиваются только три месторождения: Тыньинское (Северный Урал), Николаевское (Иркутская область) и Громовское (Читинская область), а на других мелких месторождениях Урала, а также на Дурновском (Кемеровская область) добываются марганцевые руды в небольшом количестве (до 10 тыс. т). Разработка этих месторождений производится неэффективно из-за низкой технической оснащенности мелких добывающих компаний и акционерных обществ.

В результате проведения геологоразведочных работ на ряде мелких месторождений потребность российской экономики в марганцевых рудах для существующих мощностей, составляющая 3,8 млн. т или 1,45 млн. т марганцевых концентратов, может быть удовлетворена только на 25 %. При этом реальная обеспеченность промышленными запасами марганцевых руд мелких месторождений составляет 5-7 лет.

При условии ввода в эксплуатацию Усинского и Положненского месторождений в 2005 г. добыча марганцевых руд может составить 3,1 млн. т и производство концентратов - 1,37 млн. т, а вместе с добычей на мелких месторождениях может достигнуть 4 млн. т сырой руды или 1,8 млн. т марганцевого концентрата.

Строительство рудников и горно-обогатительных комбинатов на крупных месторождениях позволит практически полностью удовлетворить потребности металлургических предприятий Российской Федерации в марганцевом сырье в течение многих десятилетий XXI века.

Таким образом, решение проблемы российского марганца позволит снизить зависимость от других стран к 2010г. как минимум на 80 %, а в дальнейшем полностью перейти на отечественное сырье.

В настоящее время Россия импортирует товарные марганцевые руды с содержанием 32-36 % Мn и ферросплавы на сумму более 200 млн. долл. ежегодно.

Альтернативным источником марганца континентальных месторождений могут стать океанические залежи железомарганцевых конкреций (ЖМК) и корок. До недавнего времени они изучались в основном с позиций их кобальто- и никеленосности. Плотность конкреций на океаническом дне может достигать первых десятков кг/м 2 , а содержание марганца - многих десятков % (при попутных никеле, кобальте и других концентраций более 1 %). Доказана практическая возможность добычи ЖМК и извлечения из них всех ценных компонентов. По данным ВИЭМСа, себестоимость добычи океанического и континентального марганца будет соизмерима. В условиях острого дефицита марганца в РФ следует усилить работы по закреплению за нашей страной площади Тихого океана, где сосредоточены многомиллионные запасы ЖМК.

Марганцевые руды используются в основном в производстве ферросплавов для раскисления сталей при плавке, электролитического и металлургического марганца, а также диоксида марганца для изготовления сухих батарей. Расход марганца на 1 т стали составляет 6-7 кг.

Мировые запасы марганцевых руд составляют более 6,3 млрд г. Из них на ЮАР приходится 3 млрд т, на Украину - 2,5 млрд т; добыча достигает 20 млн т в год. Цена марганцевой руды за рубежом равна 6,5-7,5 долл, за единицу содержания Мп, цена Мп - 3400 долл, за 1 т (БИКИ от 31.03.2011).

Основными марганецсодержащими минералами, входящими в состав руд, являются: пиролюзит Мп,()., (69,5%), манганит МпО, Мп(ОН) 2 (62,5%), псиломелан wMnO Мп0 2 ? «II,О (45-60%), родохрозит МпСО.^ (47,8%), манганокаль- цит (7-25%), родонит MnCa(Si0 1) (32-41%).

Но минеральному составу выделяют марганцевые оксидные, карбонатно-оксидные и оксидные железо-марганцевые руды. Для производства ферромарганца используют руды и концентраты, содержащие марганца более 50% (отношение Мп / Fe - не менее 6-7), кремнезема - до 9%, фосфора - до 0,2%.

Сорта металлургических руд и концентратов характеризуются следующим содержанием: марганец - 30-50% (Mn/Fe - 3-10); кремнезем - 3,5-9%; фосфор - 0,14- 0,20%.

Большая часть марганцевых руд после удаления из них песчано-глинистых частиц с помощью дробления и промывки подвергается гравитационному, магнитному или флотационному способу обогащения с получением концентратов.

Промышленные типы месторождений марганцевых руд относятся к разнообразным генетическим группам. Однако основная доля запасов и добычи марганцевых руд приходится на осадочные месторождения, включая вулканогенноосадочные, и коры выветривания. Перспективным, но пока потенциальным промышленным типом являются современные железо-марганцевые конкреции дна океанов. Метаморфогенные месторождения марганца железисто-кремнистой формации (гондиты) также перспективны для широкого промышленного освоения в Индии, Бразилии и других странах.

Осадочные месторождения являются практически единственным источником добычи марганцевых руд в странах СНГ. Они подразделяются на родохрозит-гидроксидные песчано-глинистой и карбонатной формаций. Кроме того, выделяют вулканогенно-осадочную группу марганцевых месторождений с низким качеством руд.

В родохрозит-гидроксидпых месторождениях песчано- глинистой формации сосредоточено 85% балансовых запасов марганцевых руд стран СНГ. Месторождения этой формации развиты па кристаллических основаниях платформ и на отдельно устойчивых участках складчатых областей. Сложены они преимущественно терригенным материалом кварц-глаукопитового состава. К этой формации относят месторождения Южно-Украинского и Грузинского оли- гоценовых марганцеворудных бассейнов, палеоценовые месторождения Северного Урала и др.

В Южно-Украинском бассейне, заключающем более 70% мировых запасов руд марганца, выявлено пять обособленных марганцеворудных площадей (Западно- и Восточно- Никопольская, Больше-Токмакская, Криворожская и междуречье Днепр-Ингулец), распространенных па кристаллическом ложе Украинского кристаллического щита со слабым наклоном, погружающимся в направлении к Черному морю. Эти площади располагаются в полосе шириной 25 км, вытянутой на 250 км в широтном направлении. С севера на юг здесь установлены три рудные подзоны оксидных, оксидно-карбонатных и карбонатных марганцевых руд.

В разрезе марганценосного пласта средней мощностью 2,0-3,5 м отмечается перемежаемость рудных прослоев с песчано-алеврито-глинистыми осадками. Среднее содержание марганца в массе пласта составляет 15-25%.

Уникальные месторождения этой полосы (Никопольское и Больше-Токмакское) имеют сходные черты геологического строения, морфологии марганценосного пласта и вещественного состава руд. В их разрезах выявлены подрудные марганцевые и надрудные отложения, залегающие на породах докембрийского кристаллического основания. На Болыне- Токмакском месторождении подрудные отложения представлены каолинизированными продуктами древнего выветривания, эоценовыми песками и глинами (рис. 6.7).

Рис. 6.7.

• 1 - граниты, гнейсы, магматиты; 2 - докембрийские кристаллические сланцы; 3 - каолиновые породы;
• 4 - углистые пески и глины эоцена; 5 - глинистые пески; 6-9 - олигоценовые образования (6 - карбонатные руды,
• 7- смешанные руды, 8 - оксидные руды, 9 - глины);
• 10 - глины и пески среднего миоцена; 11 - глины и известняки верхнего миоцена; 12 - пески, глины, известняки плиоцена;
• 13 - плиоценчетвертичные красно-бурые глины; 14 - аллювий; 15 - лессы и суглинки

Рудный пласт имеет зональное строение: к югу, погружаясь на глубину, оксидные руды сменяются оксидно-карбонатными, затем - карбонатными, фациально переходящими в безрудные глины.

В оксидных рудах содержание следующее: марганец - 30%; железо - 2-24%; кремнезем - около 30%. Основными минералами являются пиролюзит, манганит и другие гидроксиды марганца.

Карбонатные руды преимущественно сложены конкрециями родохрозита и имеют состав: марганец - 10-30%; кремнезем - 10-50%. Надрудные отложения представлены глауконитовыми глинами олигоцена, трансгрессивно залегающими на них глинами, известняками и песками неогена, а также четвертичными аллювиальными и лессовидными образованиями. Текстуры руд обычно пизолитовые и конкреционные в общей песчано-глинистой массе, реже массивные. Пизолиты - это крупные оолиты с размером марганцовистых шаровидных образований более 2 мм.

По сложности геологического строения месторождения марганцевых руд соответствуют 1-, 2- и 3-й группам классификации ГКЗ. Месторождения 1-й группы (Никопольское, Больше-Токмакское) представлены весьма крупными пластообразными горизонтальными или слабонаклонными залежами простого строения. Скважины располагаются по квадратной сети со сторонами 100 х 150 м для категории А, 200 х 300 м для категории В , 600 х 600 м для категории С у Месторождения 2-й группы (Чиатурское) характеризуются сложным строением. Месторождения 3-й группы по запасом и добыче имеют подчиненное значение.

В рудах определяют содержание Mn, Fe, SiO. ; , Al 2 O s , CaO, P 2 0 5 для проб с концентрациями Mn > 22%. Величина Р тах составляет 1,2%.