Вещественный состав титан—циркониевыех россыпей - основа прогноза их технологических свойств

Короткий опис

Содержание
ВВЕДЕНИЕ. 3

Глава 1. ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗНАЧИМОСТИ 8

МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТИТАН-ЦИРКОНИЕВЫХ РОССЫПЕЙ РОССИИ

1.1. Промышленная значимость титан-циркониевых россыпей 8

1.2. Краткая характеристика россыпных титан-циркониевых месторождений 16 России

1.3. Роль технологии переработки рудных песков титан-циркониевых россыпей 23 • в экономической эффективности их освоения

1.4. Современные технологии добычи и обогащения россыпей 31

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ТИТАН- 40

ЦИРКОНИЕВЫХ РОССЫПЕЙ РОССИИ

2.1. Рациональный комплекс минералого-аналитических методов исследований 40 вещественного состава титан-циркониевых россыпей.

2.2. Характеристика вещественного состава титан-циркониевых россыпей 46 России

2.2.1. Химический состав исходных песков 46

2.2.2. Гранулометрические характеристики исходных песков 48

2.2.3. Минеральный состав исходных песков 51

2.2.4. Свойства минералов 52

2.3. Сравнительный анализ вещественного состава россыпных титан- 65 циркониевых месторождений России

Глава 3. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТИТАН- 84

ЦИРКОНИЕВЫХ РУДНЫХ НЕСКОВ

3.1. Зависимость технологических свойств от специфики вещественного 86 состава титан-циркониевых россыпей

3.1.1. Влияние особенностей вещественного состава на извлечение рудшлх 86 минералов в концентраты

3.1.2. Влияние особенностей вещественного состава на качество 97 концентратов

3.2. Прогнозная оценка обогатимости россыпных месторождений России 101

3.3. Апробация разработанных критериев прогноза технологических свойств 108 титан-циркониевых россыпей на обьектах геолого-разведочиых работ Ставропольского рассыпного района

3.4. Рекомендации по изучению вещественного состава титан-циркониевых 114 россыпей на ранних стадиях геологоразведочных работ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120

ЛИТЕРАТУРА 122

Введение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В связи с распадом СССР основные промышленные источники титана и циркония оказались за рубежом (Украина). Россыпные месторождения России представлены, как правило, погребенными россыпями мезо-кайнозойского возраста, залегающими нередко на значительной глубине от поверхности, что создает более сложные горно-технические условия их разработки и увеличивает себестоимость товарных концентратов. Поэтому, несмотря на наличие в России крупных россыпных месторождений, иногда не уступающих мировым по содержанию полезных компонентов, они до на-стоящего времени не осваиваются, а концентраты минералов титана и циркония в полном объеме импортируются. Проблема иовышения инвестиционной привлекательности отечественных титан-циркони-евых месторождений может решаться двумя путями: поисками богатых россыпей или совершенствованием технологии их переработки. Результаты прогнозно-поисковых работ, проведенных па титан-циркониевых россыпях в последние годы, показал невысокую перспективность первого направления. Поэтому главным средством повышения экономической эффективности освоения российских месторождений следует признать улучшение технологических показателей переработки рудных песков. Для решения всего комплекса технологических задач первоочередным направлением является знание особенностей вещественного состава титан-циркониевых россыпей. Принципиаль- пая зависимость между ними ранее была эмпирически установлена минералого-технологическими исследованиями отдельных месторождений. Обобщающие работы по данному направлению до сих пор отсутствовали. Выполненный нами сравнительный анализ исследованных титан-циркониевых россыпей позволяет с большей полнотой обосновать общие закономерности указанной взамосвязи и выявить критерии оценки технологических свойств россыпей. Установление этих закономерностей позволит, в свою очередь, прогнозировать технологические показатели обогащения уже на ранних стадиях изучения титан-циркониевых россыпей, что имеет важное значение для определения их промышленной значимости и принятия решения о целесообразности продолжения геологоразведочных работ. Совершенствование научно-методических основ технологической минералогии титан-циркониевых россыпей представляется своевременным и актуальным.

Цель работы - выявить особенности вещественного состава титан-циркониевых россыпей, влияющие на технологические показатели их обогащения, и разработать критерии прогноза технологических свойств для использования на ранних стадиях ГРР.

В диссертации решались следующие задачи:

- разработка рационального комплекса минералого-аналитических методов исследования;

- анализ современных технологий добычи и обогащения титан-циркониевых россыпей;

- выявление и ранжирование специфических особенностей вещественного состава титан-циркониевых россыпей России;

- определение факторов вещественного состава, влияющих на технологические свойства титан-циркониевых россыпей;

- установление критериев прогноза технологических свойств руд в зависимости от особенностей их вещественного состава;

- разработка рекомендаций по изучению вещественного состава титан-циркониевых россыпей на ранних стадиях ГРР.

Объект исследовании - перспективные для освоения месторождения титан-циркониевых россыпей России - Центральное, Лукояновское, Тарское, Ордынское и Беш-пагирское.

Научная основа исследовании. При подготовке диссертационной работы обобщены ключевые положения работ отечественных и зарубежных исследователей, занимавшихся изучением вещественного состава титан-циркониевых россыпей и методическими аспектами технологической минералогии: В.К.Абулевич, Т.В.Башлыковой, В.Л.Блинова, Л.З.Быховского, С.И.Гурвича, В.А.Даргевич, А.Н.Жердевой, Л.Б.Зубкова,

Н.Н.Иконникова, И.Ф. Кашкарова, В.И. Кропашша, А.А. Кухаренко, Ю.С.Куишаренко, И.И.Малышева, И.И.Максимо-ва Г.С.Момджи, К.Найта, Е.Г.Ожогиной, О.В.Осауленко, Н.Г.Патык-Кара, Ю.А.Полканова, Д.Пыоиина, С.С.Ревиивцева, Л.П.Рихванова, Г.Л.Сидоренко, Л.П.Тигунова, Ф.Форса, А.Н.Хатьковой, С.Н.Цымба-ла, Л.Б. Чистова, Н.А.Шило, Н.Ю.Якубовской и других. В результате были выявлены нерешенные проблемы в области технологической минералогии титан-циркониевых россыпей и определены задачи настоящего диссертационного исследования.

Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы использован разработанный автором рационапьный комплекс современных минералого-аналити-ческих методов исследования, включающий высокоразрешающую оптическую микроскопию, рентгенографический, электронно-микроскопический, химический, спектральный, гравитационно-магнитный и микрозондовый анализы, магнитометрию, автоматический анализ изображения, статистические методы обработки результатов экспериментов.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечена новыми подходами в постановке и решении задач, представительным объемом экспериментальной, аналитической и статистической информации по направлениям исследования, материалами внедрения в проекты.

Фактическим материал Работа выполнена в Институте минералогии, геохимии и

кристаллохимии редких элементов (ФГУП ИМГРЭ). Она отражает многолетние исследования автора в области технологической минералогии титан-циркониевых россыпей. В процессе исследований изучено более 600 проб рудных песков и продуктов их обогащения, использованы данные многих сотен рентгенографических, электронно-микроскопических, химических, спектральных, рентгенофазовых и микрозондовых анализов. Методом автоматического анализа изображения изучены гранулометрические и морфометри-ческие характеристики исходных проб рудных песков и концентратов б месторождений. Научная новизна работы заключается в том, что:

- диссертация является первой обобщающей работой по технологической минералогии титан-циркониевых россыпей, в которой в полном объеме рассмотрены особенности их вещественного состава,

- для достоверной минералого-технологической оценки разработан рациональный комплекс новейших методов минералого-аналитических исследований, позволивший установить ряд ранее слабо изученных особенностей рудшлх несков,

- установлена степень влияния факторов вещественного состава (гранулярного состава, особенностей минеральных форм, присутствия вредных примесей и др.) на технологические свойства сырья.

Защищаемые положении:

1. Разработан рациональный комплекс минералого-аналитических методов исследования, включающий высокоразрешающую оптическую микроскопию, рентгенографический, морфометрический, гранулометрический, элементный анализы, для выявления специфических особенностей вещественного состава титан-циркониевых россыпей. Их учет позволяет корректировать схемы обогащения рудных песков с целью улучшения качества концентратов и повышения извлечения в них рудных минералов.

2. Основными факторами вещественного состава, влияющими на технологические свойства титан-циркониевых россыпей, являются:

- гранулярный состав исходных песков и рудных минералов,

- глинистость песков,

- морфологические особенности рудных минералов,

- степень измеиенности ильменита,

- содержание полезных компонентов и лимитируемых примесей в рудных минералах.

3. Выявлены критерии прогноза технологических свойств рудных несков титан-циркониевых россыпей для их оперативной геолого-экоиомической оценки на ранних стадиях ГРР.

Личный вклад автора. Результаты, приведенные в диссертации, получены при непосредственном участии автора и его руководстве научными экспериментальными исследованиями в период 1978-2003 гг. Автору принадлежит постановка задач, обобщение результатов, выявление закономерностей, формулирование основных выводов и участие в практической реализации результатов работы.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- определение основных факторов вещественного состава титан-циркониевых россыпей, непосредственно влияющих на их технологические свойства, позволяет ирогнозиро-вать их обогатимость на ранних стадиях ГРР, что увеличивает достоверность оценки перспективности выявленных прогнозных ресурсов;

- усовершенствованы технологические схемы обогащения изученных титан-циркониевых россыпей России, что позволило повысить качество концентратов и извлечение и улучшить технико-экономические показатели их освоения;

- разработаны рекомендации по методике изучения вещественного состава и технологических свойств россыпей на ранних стадиях ГРР.

Реализации результатов работы. Теоретические и практические результаты но комплексному использованию традиционных и новых методов изучения вещественного состава россыпей, способствующих в сочетании с новым высоко эффективным оборудо- ванием совершенствованию технологии их обогащения, позволили существенно улучшить технологические показатели обогащения титан-циркониевых россыпей России. Разработанные автором лабораторные технологические схемы обогащения проб Центрального, Лукояновского, Тарского, Ордынского и Бепшагирского месторождений были апробированы в полупромышленных условиях. По полученным данным были разработаны и согласованы с институтом «ГИРЕДМЕТ» технологические регламенты для проектирования ГОК'ов, которые использовались при разработке ТЭО кондиций для последующего учета этих россыпных месторождений в Государственных балансе запасов полезных ископаемых Российской Федерации. С участием автора подготовлен проект «Методических рекомендаций по оценке прогнозных ресурсов циркония».

Апробации работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на научных симпозиумах «Неделя горняка», Москва, МГГУ, 1999-2001 гг.; на II, III и IY Конгрессах обогатителей стран СНГ, Москва, МИСиС, 2000-2003 гг.; на Международном семинаре «Редкие металлы Украины-взгляд в будущее», Киев, 2001г.; на XI Международной конференции «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ» (MIRR-2004), Сиб, 2004 г. Структура и объем работы. Структура диссертации обусловлена целью, задачами и логикой доказательств защищаемых положений. Работа состоит из введения, трех

глав, заключения и списка использованных источников. Материалы диссертации изложены на 129 страницах текста, включающих 51 таблицу и 37 рисунков. Список литературы содержит 128 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность за полезные советы при обсуждении аспектов и результатов работы член-корр. РАЕН Л.П.Тигунову, д. г-м.н. Е.Г. Ожопшой, д. г-м.н. Н.Г. Патык-Кара, к. г-м.н. Т.Ю.Усовой, к. г-м.н. Г.К.Крипоконевой, к. г-м.н. Л.Б.Зубкову. Автор благодарен сотрудникам отдела минералогии ВИМС, лаборатории кристаллохимии ИГЕМ, НВП «Цеитр-ЭСТАГео» за помощь при постановке и проведении научных исследований по теме диссертации. Автор считает своим долгом ВЕлразить благодарность руководству и сотрудникам института ГИРЕДМЕТ, ГМК «Норильский никель», ООО «Техноцентр» компании «ИТЕРА», Тарекой горно-промышленной компании, ФГУП «Новосибирская ГРЭ» за всестороннюю помощь при апробации и реализации результатов работы. Автор благодарит сотрудников отдела «Технологические исследования переработки минерального сырья» и других подразделений ИМГРЭ за высказанные замечания и помощь в работе над диссертацией. Автор глубоко признателен за постоянную поддержку и консультации научному руководителю д. г-м.н. А.А. Кременецкому.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 27 работ, в том числе 1 монография; перечень основных публикаций приведен ниже.

1. Башлыкова Т.В., Чантурия Е.Л, Амосов Р.А., Левченко Е.Н. Использование новых методов и технологий при изучении комплексных редком стальных иесков/Щв. металлы. - 2000.-К» 5.-С. 8-12.

2. Веремеева Л.И., Левченко Е.Н., Линде Т.П., Пруцкий Н.И., Рудянов И.Ф. Северный Кавказ-перспективная для промышленного освоения титан-циркониевая провинция России//Разведка и охрана недр. - 2004. - № 3. - С. 5-15.

3. Зубков А.А., Левченко Е.Н. Технология обогащения тонкозернистых разновидностей циркона// Цв.металлы . - 1988. - № 5. - С.12-14.

4. Кременецкий А.А., Левченко Е.Н, Усова Т.Ю. Роль технологии переработки минерального сырья на повышение эффективности ГРР и инвестиционной привлекательности редкометалльных обьектов//Разв.и охр.недр.-2004..№11.С.37-43.

5. Левченко Е.Н. Новые прогрессивные технологии добычи и переработки титан-циркониевых россыпей России. - М.: ИМГРЭ. - 2004. - 84 с.

6. Левченко Е.Н. Влияние вещественного состава на технологические свойства титан -циркониевых россыпей // Разведка и охрана недр. -2004. - № 11. С. 44-47

7. Левченко Е.Н. Хвосты обогащения кварцевых песков - как источник попутного получения концентратов редких металлов. Труды 1 Международной научи.-практ. конф. Техногенные россыпи. Проблемы. Решения - Судак. -2002. С.65-72.

8. Левченко Е.Н. Использование нового оборудования при переработке титан-циркониевых россыпей//Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века. - Спб . - 2000. - кн. 4 . - С. 407-409.

9. Левченко Е.Н., Максимов Л.П. Новые данные по изучению вещественного состава и разработки Тарской россыии/ЛПрирода, природопользование и природоустройство Омского Прииртышья. III н.-практ. конф., Омск .2001.- С. 123-125.

10. Левченко Е.Н., Шадерман Ф.И. Новые подходы переработки сырья с трудно извлекаемыми компонентами //Разведка и охрана недр . - 2004 . № 3. - С. 91-94.

И.Левченко Е.Н., Башлыкова Т.В., Амосов Р.А. Изучение морфологии золота в титан-цирконовых песках Центрального месторождения и технология его извлече-ния//Редкие металлы Украины-взгляд в будущее. Киев. 2001. С.77-78.

12. Левченко Е.Н., Башлыкова Т.В., Чантурия Е.Л., Макавецкас А.Р. Использование имидж-анализа для прогноза обогатимости редкометальных руд и россыпей на ранних стадиях поисково-оценочных работ// Благородные и редкие металлы. III Междунар. конф. БРМ-2000-Донецк . - 2000. - С. 59.

13. Левченко Е.Н., Бесчастный A.M., Ницевич О.А. Технология комплексной переработки редкометалльных песков при добыче способом СГД //Горный журнал . - 1996. - № 4. -С. 17-20.

14. Остроумов Г.В., Петрова II.В., Кременецкий А.А., Шадерман Ф.И., Левченко Е.Н. Повышение эффективности освоения редкометальиых месторождений путем внедрения новых технологий. //Проблемы освоения резервных месторождений России. Материалы научн.-практ. конф. -М.:ВИМС. 2000. - С. 9-18.

15. Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследования/Е.Н.Левченко -М.: Недра.- 1990.- С.127-130

16. Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследования/Е.Н.Левченко -М.: Недра.-1990.- С.127-130

17. Титулов Л.П., Левченко Е.Н. Скважинная технология добычи твердых полезных ископаемых в структуре горнообогатительных комплексов// Развитие идей И.Н. Плаксина в области обогащения полезных ископаемых - М.: МИСИС .- 2000. - С. 89-92.

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗНАЧИМОСТИ

МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ТИТАН-ЦИРКОНИЕВЫХ РОССЫПЕЙ РОССИИ

1.1. Промышленная значимость титаи-цирконисимх россыпей

Титан и цирконий в России относятся к одним из самых дефицитных видов твердых полезных ископаемых. В мировой практике до 95% производимого титана используется в форме диоксида, широко применяемого в производстве малотоксичных белил, красок и лаков (более 50%), бумаги (13%), пластмасс (20%), в кожевенной промышленности (8%) и в других областях. В России большая часть титанового сырья направляется на производство металла для авиации и машиностроения; пигментный диоксид титана в стране не производится [9]. Цирконий на 85% применяется в виде минеральной формы - циркона, используемого в мировой практике в производстве огнеупоров, формовочных смесей для точного литья и качественной сантехнической керамики; около 15% циркона идет на производство диоксида, других соединений и металла [19, 73] . В России большая часть циркона расходуется на производство металла и огнеупоров для стекловаренных печей.

В мире производство и потребление титана и циркония возрастает. В настоящее время объем мирового потребления диоксида титана составляет около 4 млн.т , металлического титана - 80-90 тыс.т [Mining Annual Review -2003], циркона (в пересчете на диоксид)- около 1 млн.т В США в 2002 г. использовалось 470 тыс.т диоксида и 19 тыс.т металлического титана, около 100 тыс.т циркона [109].

Россия сильно уступает развитым промышленным странам но потреблению и титана и циркония. Текущая внутренняя потребность в диоксиде титана оценивается в 300-400 тыс.т [1, 20], а фактическое потребление в несколько раз меньше; циркона используется около 15 тыс.т. В перспективе ожидается увеличение потребностей в титановом сырье в 1,5-2 раза: 600-800 тыс.т ильменитового концентрата в год, 40 тыс.т рутилового концентрата и 30 тыс.т пигментного диоксида титана [1]. Потребность в цирконе по разным оценкам может увеличиться до 40 или 100 тыс.т в год [19, 71] . При этом надо учитывать, что еще до 1990 г. потребность в цирконе всегда была на 30-40% выше реального потребления (по некоторым оценкам и на 100%), но потенциальные потребители просто не имели возможности приобрести нужный им концентрат. Удовлетворялись заявки только наиболее остро нуждающихся отраслей промышленности с установившимися объемами потребления, и совсем не было излишка, чтобы осваивать новые области применения, которые в то время успешно развивались за рубежом.

За смет собственного производства потребности России в титановом и циркониевом сырье удовлетворяются не более, чем на 2-3%. Собственно титановые руды в России не разрабатываются, титан добывается в небольшом количестве только попутно из комплексных лопаритовых руд Ловозерского месторождения с весьма низким содержанием титана. Лопаритовый концентрат перерабатывается на Соликамском магниевом заводе с получением тетрахлорида титана, из которого затем производят титановую губку. Россия, наряду с Японией и Казахстаном, входит в тройку крупнейших мировых продуцентов титановой губки, однако лишь небольшая её часть производится из отечественного сырья. Большая же часть производится на Березниковском титано-мапшевом заводе из импортного концентрата, закупаемого в Украине (в 2001 г. было ввезено 103,8 тыс.т). Около 50% титановой губки, произведенной и России, экспортируется [96].

Единственное в России предприятие по производству циркониевого сырья -Ковдорский ГОК в Мурманской области, попутно получающий бадделеитовый концентрат при разработке железных руд. Обьем его производства за последние годы увеличился более, чем вдвое - до 5-6 тыс.т, Однако, бадделеит не может заменить циркон в подавляющем большинстве областей его применения, и большая часть его экспортируется в Норвегию, Японию, Германию и другие страны. Остродефицитный цирконовый концентрат в России не производится, а импортируется с Украины, реже - из Австралии. Стоимость поставок из Австралии для потребителей часто в несколько раз превышает цены мирового рынка, в частности известен прецендент, когда из-за участия посредников и таможенных сборов циркон обходился по 1000 долл./т при мировой цене не более 400-500 долл./т. Украина в последнее время продает цирконовый концентрат по 500-600 долл./т. За счет импорта с Украины удовлетворяет свою потребность в сырье Чепецкий механический завод в Удмуртии, производящий металлический цирконий (2-2,5 тыс.т/год), а также слитки из циркониевых сплавов, ТВЭЛы для атомной энергетики и различные потребительские товары из высокочистых циркониевых соединений. Импорт титанового сырья обходится России ежегодно в 80-100 млн.долл.США, циркона — в 7 млн.долл.США.

Таким образом, потребность России в титан-циркониевом сырье очевидна. Рассчитывать на его импорт нецелесообразно но нескольким причинам.

1. Обеспеченность запасами Малышевского месторождения на Украине не превышает 25 лет. При этом ожидается существенное снижение основных полезных компонентов и соответственное снижение выпуска концентратов [3]. Перспективы

прироста запасов россыпей на Украине неблагоприятны.

10

2. Мировое производство в значительной степени сконцентрировано в Австралии и ЮАР (рис. 1), что предопределяет в случае увеличения потребности рост цен.

? Другие

ПО Индии

¦ США

II Украина

¦ Канада, Норвегия

(коренные руды)

? ЮАР

¦ Австралия

Титановые минералы Циркон

Рис. 1. Структура производства титанового и циркониевого сырья [71]

В особенности это касается циркона, поскольку источником его служат только россыпи, тогда как ильменит получают также из коренных руд (20% от общего производства. Объем производства цирконового концентрата носит вынужденный характер, и динамика цен на него характеризуется крайней неустойчивостью (рис.2). С 1993 года они увеличились почти в 5 раз и продолжают расти.

800 700

600 -500-400 -300 -200 100

о

А$Л-,фоб Австралия

Рис. 2. Динамика мировых цен на

цирконовый концентрат [115]

11

В связи с большими объемами импорта титан-циркониевого сырья существенную долю в ценах для потребителя составляют затраты на транспортировку. Так, п 1997 г. Союзпромэкспортом было рассчитано, 1гго с учетом транспортных расходов, таможенных и страховых тарифов цена концентратов, доставляемых нз Австралии в Московский регион, увеличивается по сравнению с ценой фоб Австралия в 1,6 раза.

3. Отработка россыпей в Австралии и ЮАР ведется очень интенсивно, и крупнейшие разрабатываемые прибрежио-морские россыпи почти исчерпаны. В последние годы Австралия проводила интенсивную разведку внутриконтинентальных россыпей бассейна Муррей, где уже в 2003 г. начали отрабатываться единичные месторождения, хотя себестоимость их разработки выше но сравнению с разработкой нрибрежно-морских россыпей. Это обстоятельство служит основой прогноза роста мировых цен на титановые минералы и циркон.

4. Новые месторождения, подготавливаемые к освоению в мире, уступают по содержанию циркона разрабатываемым. Например, россыпи в Индии, роль которых в мировом производстве возможно возрастет в будущем, имеют более низкое содержание циркона, чем разрабатываемые в настоящее время. Несмотря на новые проекты освоения россыпных месторождений, прироста производства цирконового концентрата не ожидается, так как планируемый прирост мощности (~250 тыс.т) способен лишь компенсировать уменьшающееся производство в Австралии. К 2010 г. ожидается мировой дефицит цирконового концентрата в объеме от 134 до 250 тыс.т/год [114, 116 ].

Сырьевые источники титана и циркония, учитываемые в их запасах, разнообразны [9, И], но наиболее дешевым и вследствие этого доминирующим являются циркон-рутил-ильменитовые россыпи, которые в мире служат источником добычи 80% титанового сырья и 99% циркониевого. В мировых подтвержденных запасах титана (без России), оцениваемых Геологической службой США, на россыпи приходится порядка 80%, а запасы циркона оцениваются исключительно в россыпных месторождениях. Коренные титановые руды, учитываемые в мировых запасах, но минеральному тину относятся к ильменитовым или анатаз-иеровскит-рутиловым, и продуктом их передела являются концентраты титановых минералов.

В России на долю циркон-рутил-ильме!штовых россыпей приходится только 2,6 % балансовых запасов титана. Основная часть запасов (58%) приходится на лейкоксен-кварцевые нефтеносные песчаники Ярегского месторождения, которые по происхождению относятся к россыпям, но фактически представляют собой коренные руды (рис.3). Из них добывалась нефть, а в ближайшее время планируется получение

титановых концентратов. На три типа коренных руд, в которых одним из главных

12

полезных минералов является ильменит, приходится 17% балансовых запасов. Значительные запасы титана (13%) сосредоточены в месторождениях титаномагнетитов, которые в большей своей части вряд ли будут промышленным источником титана из-за технологических трудностей его извлечения. При разработке апатит-нефелиновых руд титан не извлекается, из лопаритовых руд его попутное производство незначительно. Коренные титановые руды по содержанию ТЮг в России в 1,5-2 раза беднее, чем в основных странах-продуцентах титановых концентратов (Канада, Норвегия) и, как правило, нуждаются в более сложном технологическом переделе. Вследствие этого, по некоторым оценкам, до 70% запасов вряд ли будут вовлечены в отработку в обозримом будущем.

¦ Лопаритовые руды

А. Запасы

Мир

Россия

Ш Апатит-нефелиновые руды со сфеном и титаномагнетитом

Ш Титаномагнетитовые руды

¦ Илъменит-титаномагнетитовые РУДЫ

¦ Апатит-ильменит-титаномагнетитовые руды

Ш Анатаз-перовскит-рутиловые руды в коре выветривания

карбонатитов

В Ильменит-магнетитовые и ильменит-гематитовые руды

Ш Ильмен итовые песчаники

II Лейкоксен-кварцевые

Б. Добыча

Россыпи 80%

Россия

Рис. 3. Сравнение структуры запасов (А) и добычи (Б) титана в мире и России

13

В этом расчете не учтены запасы в одном из самых крупных россыпных месторождений России - Центральном, которые ГКЗ были квалифицированы как забалансовые. В настоящее время Центральное месторождение, лицензированное недавно ОАО «Норильский никель», доизучается с целью подготовки к освоению. Если приплюсовать запасы Центрального месторождения к балансовым запасам титана, доля запасов циркон-рутил-ильменитовых россыпей в их структуре увеличится с 1 до 5%.

В балансовых запасах циркония в России доля россыпных месторождений составляет около 21% (рис. 4). Остальные запасы сосредоточены в трех крупных коренных месторождениях: Катугинском и Улуг-Танзекском щелочных гранитов и Ковдорском разрабатываемом месторождении бадцелеитовых камафоритов. Щелочные граниты, представляющие комплексные тантал-ниобий-редкоземельные месторождения с попутным цирконом, нигде в мире пока не разрабатываются. Кроме того, циркон в этих месторождениях характеризуется повышенной радиоактивностью, что резко сужает возможности его применения. Поэтому щелочные граниты не могут рассматриваться в качестве промышленного источника циркона как альтернатива россыпям.

Мир

Россия

? Циркон-рутил-ил ьменитовые россыпи

Ш Коренные бадделит-апатит-

магнетитовые руды в камафоритах

И Коренные циркон-пирохлоровые руды в щелочных гранитах

Рис. 4. Сравнение структуры запасов циркония в мире и России

Обеспеченность мировой промышленности запасами россыпей высокая. Основную извлекаемую ценность в россыпях составляют титановые минералы, как ввиду значительно более высокого содержания относительно дешевого (90-100 долл./т) ильменита по сравнению с другими рудными минералами, так и в связи с высокой ценой рутила (около 450 долл./т). Содержание рутила сопоставимо с содержанием циркона, цена которого в последнее время превысила 400 долл./т. Масштабы разработки россыпей определяются потребностью в титановых минералах, а циркон, хотя и представляет один из основных компонентов, добывается попутно. Отсюда обеспеченность запасами

14

россыпных месторождений определяется но титановым минералам. Для мира в целом по современному уровню их добычи она превышает сто лет. В будущем мировые запасы могут еще увеличиться за счет разведки внутриконтинентальных погребенных россыпей, которые, кроме Австралии и США, практически нигде не изучались. Из этого следует вывод,-что россыпи длительное время будут оставаться доминирующим промышленным источником титановых минералов и циркона.

Обеспеченность России разведанными запасами титан-циркониевых россыпей (с учетом Центрального месторождения) по уровню текущей потребности в титановых минералах (300 тыс.т) оценивается в 70-80 лет. Прогнозные ресурсы россыпных месторождений титана и циркония превосходят разведанные запасы в несколько раз, так что в ближайшие десятилетия проблем с обеспеченностью промышленности сырьевыми ресурсами россыпных месторождений не предвидится и в России.

В России имеется несколько россыпных месторождений с разведанными запасами, которые в случае освоения могли бы обеспечивать внутреннюю потребность и течение десятков лег. Это Лукояиовское в Нижегородской обл., Центральное в Тамбовской обл., Туганское в Томской обл., Тарское и Ордынское в Омской обл. Имеется также много обьектов с прогнозными ресурсами, из которых наиболее изученным и крупным является Беишагирское месторождение в Ставропольском крае.

Таким образом, организация использования сырьевой базы россыпных месторождений титана и циркония в России в принципе может решить проблему удовлетворения потребностей российской промышленности. Необходимо также учитывать, что титан и цирконий отнесены в РФ к списку стратегических металлов, что подразумевает наличие в стране месторождений и производств, позволяющих, в случае необходимости, обеспечить потребности страны собственным сырьем [10, 21, 47,76] .При этом надо иметь в виду, что в случае освоения российских россыпных месторождений с объемом производства, превышающим внутренние потребности, проблем со сбытом продукции не возникнет, что в первую очередь касается циркона. Его мировое потребление только за 90-е годы увеличилось на ~20%, превысив в 2001 г. 1 млн.т или 650 тыс.т в пересчете на Z1O2. Основными потребителями циркона являются страны Западной Европы (Италия, Испания, Германия и др.) - 360-370 тыс.т концентрата, Китай - 150 -170, США - 120-130, Япония - 110-120 и страны Юго-Восточной Азии. Многие из этих стран, во-первых, не имеют на своей территории сколько-нибудь крупных россыпных месторождений (Китай, страны Зап. Европы, Япония), а во-вторых, вышеназванные страны территориально более близки к России, чем Австралия и ЮАР - основные поставщики титановых минералов и циркона на

мировой рынок. Так что необходимость использования российских россыпных

15

месторождений диктуется и целями расширения экспортных возможностей России.

Сведения, приведенные в данном разделе, позволяют суммировать следующие основные доказательства промышленной значимости титан-циркониевых россыпей.

1. Титан и цирконий относятся к одним из самых дефицитных в России видов твердых полезных ископаемых. Их потребление имеет значительный потенциал роста, поскольку многие эффективные области их применения, активно развивающиеся за рубежом, в России еще не освоены, и она отстает от промышлепно развитых стран но объему использования этих видов минерального сырья в несколько раз.

2. Потребности России в титановом и циркониевом сырье удовлетворяются за счет собственного производства не более, чем на 2-3%, и обеспечиваются за счет импорта на сумму около 100 млн.долл. ежегодно.

3. Россыпи являются наиболее дешевым источником сырья, и в мире служат основным промышленным источником титановых минералов и циркона.

4. Титан и цирконий относятся к стратегическим видам полезных ископаемых, и развитие их сырьевой базы для собственного обеспечения России остро необходимо.

5. В России имеются россыпные месторождения, способные обеспечить потребности страны на длительный срок и служить источником для экспорта продукции.

1.2. Краткан характеристика россыпных тптан-циркопневых месторождений России

На территории России широко распространены формации погребенных палеорос-сыпей прибрежно-морского генезиса, приуроченные в основном к трем провинциям: Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и Северо-Кавказской (Скифской) [22; 27, 30, 31, 78]. Они включают десятки объектов, но в настоящей работе из них рассматриваются наиболее перспективные для освоения, по большинству из которых автором диссертации проводились самостоятельные минералого-технологические исследования. В качестве разрабатываемого аналога характеризуется единственное эксплуатируемое Малышевское месторождение на Украине (табл.1).

Таблица 1. Характеристика перспективных для освоения россыпных

месторождений России

Россыпная Месторождени Среднее содержание рудных минералов*, кг/м3

провинция,страна е Ильменит Рутил +лейкоксен Циркон

Восточно- Центральное 36,42 8,3 7,28

Европейская Лукояновское 90,54** 6,93 24,32

Западно- Ордынское 25,91 5,41 6,82

Сибирская Тарское 27,9 4,9 4,7

Туганское 30,4 4,6 10,7

Северо-Кавказская Бешпагирское 23,65 9,44 9,91

Украина Малышевское 41,6 15,2 9,8

*-для первоочередных участков освоения, **-ильмеиит+хромиг+гематит

16

Бешпагирское месторождение находится в Грачевском районе Ставропольского края, в 40 км восточнее г. Ставрополя, в экономически благоприятном районе с развитой инфраструктурой, в непосредственной близости от железной дороги Ставрополь-Элиста. Лицензия на разведку с последующей добычей была выдана в 1997 г. ГГП «Севкавгеология»; в настоящее время месторождением владеет ЗАО «Итера». Месторождение изучалось в начале 60-х гг. по редкой сети колонковых скважин

800x2800 м со сгущением на отдельных участках — 800x1400 м. В 90-е гг. на месторождении велись работы Кольцовской экспедицией и ВИМСом, но они были свернуты из-за отсутствия финансирования. В последние годы работы проводились ГГП «Севкавгеология», по их результатам оценены прогнозные ресурсы Pi в количестве свыше 4 млн.т оксида титана и 1 млн.т циркона. Месторождение приурочено к склонам Ставропольской возвышенности, где в отложениях среднего сармата (миоцен) выявлена пластообразная, почти горизонтальная залежь кварцевых мелкозернистых песков с цирконом, рутилом, ильменитом [19, 88]. Залежь продуктивных песков, имеющая длину 7 км при средней мощности 4,8 м, перекрывается и подстилается сарматскими мелкозернистыми песками с прослоями и линзами песчаников. С поверхности, под почвенным слоем, пески перекрыты маломощными покровными суглинками верхнесарматского времени (рис.5).

ВЮВ

Рис.5. Геологический разрез Бешпагирского месторождения. [78].

1-почвенный слой и покровные суглинки (Sm3); 2-разрушенный песчаник (Sm2st); 3-мелкозернистый песок (Sm2st); 4-песчаник; 5-мелкозернистый песок с остатками фауны (Sm2st); 6-продуктивный пласт с содержанием полезных минералов менее 50 кг/м3; 7-продуктивный пласт с содержанием полезных минералов более 50 кг/м3; 8-глины (Sr

17

Список литературы