ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТИТАНА

Открытый в 1791 г. английским хим иком Уильямом Грегором титан лишь в ХХ в. нашел широкое применение как металл, обладающий уникальными свойствами. Температура его плавления (1725 °С) выше, чем у железа и никеля, а плотность – почти вдвое меньше. Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Титановые сплавы применяются как конструктивный металл в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, энергомашиностроительной, гидролизной, пищевой, медицинской отраслях промышленности, железнодорожном транспорте и отрасли цветной металлургии, где они надежно и длительно эксплуатируются во многих агрессивных средах в диапазоне температур от сверхнизких до +500-600 °С и выше. Главнейшее значение имеют титанованадиевые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью; карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана – для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной отрасли промышленности.

Общие запасы двуокиси титана в 20 зарубежных странах оцениваются в 420 млн. т. (3/4 – ильменита, 1/4 – рутила). Около 90% этих запасов сосредоточено на Украине, в Бразилии, ЮАР, Австралии, Индии, Китае, Норвегии и Канаде. Производство титановых концентратов в зарубежных странах составляет 5,2 млн. т. (в том числе 88% ильменитового и 12% рутилового концентратов). Основные производители титанового концентрата – Австралия, ЮАР, Канада и Норвегия. В Австралии, США, Индии и Японии производят синтетический рутил из ильменита. Производство металлического титана налажено в России, США, Великобритании и Японии. Цены на ильменитовый концентрат составляют 80-90, а на рутиловый – 600-650 дол/т.

Уникальные коренные месторождения обладают запасами более 50 млн. т., крупные – от 30 до 50, средние – от 10 до 30, мелкие – менее 10 млн. т. двуокиси титана. Для россыпных месторождений порядок цифр вдвое меньше. Промышленными месторождениями считаются те, которые содержат в рудах более 10% TiO2 в коренных месторождениях и более 10% ильменита или 1,5% рутила – в россыпях. Вредные примеси в металлургическом сырье – сера и фосфор, для производства белил – хром.

МИНЕРАЛОГИЯ ТИТАНА

В настоящее время известно около 70 минералов титана. Во многие из них титан входит в качестве примеси. Промышленное извлечение титана в основном производится из ильменита – FeTiO3 (31,6%) и рутила – TiO2 (60%). В ильмените и рутиле присутствуют ванадий, скандий, тантал и ниобий. Извлечение ильменита из титаномагнетита возможно, если поперечный размер зерен ильменита больше 0,3 мм. Частично титан извлекают из лейкоксена – конечного продукта изменения ильменита и сфена (в лейкоксене по ильмениту – 96%, по сфену – 67% TiO2) и лопарита (Na, Ce) TiO3 (26,6% Ti).

ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Среди промышленных месторождений титана выделяются: магматические, выветривания, россыпные, вулканогенно-осадочные и метаморфические.

Магматические месторождения:

Наиболее значительные магматические месторождения титана приурочены к крупным массивам анортозитовой формации площадью в сотни и тысячи квадратных километров. В России к ним принадлежат месторождения Восточного Саяна (Мало-Тагульское, Лысанское, Кручининское), в Канаде – Лак-Тио, в США – Тегавус.

Мало-Тагульское месторождение ильменит-титаномагнетитовых руд приурочено к одноименному массиву габбро-анортозитов площадью более 200квадратных километров (Иркутская область). На месторождении выявлено шесть рудных участков, в пределах которых встречены рудные тела с промышленным содержанием железа и титана. В плане рудные залежи имеют размеры от 50х100 до 130х850 м. Падение их крутое, прослежены до глубины 300 м. Содержание железа в рудах 20-33%, TiO2 в титаномагнетитовых концентратах – 12-16%.

Месторождение Лак-Тио находится в провинции Квебек и обладает запасами в 125 млн. т. Оно дает около 80% добычи ильменитовых концентратов Канады, содержащих 35% TiO2 и 40% железа. Месторождение залегает в анортозитовом массиве, имеющем овальную форму размером 150х50 км, и состоит из трех рудных тел пластообразной формы, полого подающих согласно со структурой массива. Главное рудное тело площадью 1 квадратный километр имеет мощность до 90 м. В рудных телах наблюдаются многочисленные ксенолиты анортозита. Богатые руды сложены ильменитом (75%) и гематитом (25%). Сопутствующие минералы представлены сульфидами (пиритом, халькопиритом, пирротином), полевыми шпатами, пироксенами и местами биотитом. Содержание в богатых рудах TiO2 – 32-36%, Fe – 39-43%. Месторождение относится к позднемагматическим образованиям, связанным с процессами накопления остаточного рудного расплава и его внедрением в тектонически ослабленные зоны анортозитовых пород (трещинные интрузии).

Месторождения выветривания:

Современные и погребенные титаноносные коры выветривания образуются на габбро–анортозитах (Волынский массив) и метаморфических породах (Украинский щит, Казахстан). При выносе щелочных элементов и образовании глинистых минералов группы каолинита в коре происходит накопление более стойких акцессорных минералов, в том числе ильменита и рутила. При этом зерна рудных минералов сохраняют первоначальную форму кристаллов, не окатаны. Мощность кор выветривания достигает нескольких десятков метров. Содержание ильменита может достигать нескольких сотен, а рутила – нескольких десятков килограммов на кубический метр.

Минеральный состав коренных пород существенно влияет на качественный и количественный состав рудных минералов в корах выветривания. Для Волынского габбро-анортозитового массива Украины, например, характерны коры, обогащенные только ильменитом (300-500 кг/м3), что связано с отсутствием рутила в коренных породах. На Кундыбаевском месторождении в Казахстане в корах выветривания, образовавшихся на метаморфических породах, содержится до 180 кг/м3 ильменита и до 74 – рутила.

Россыпные месторождения:

Среди россыпных месторождений титана различаются две разновидности: прибрежно-морские и континентальные. Главными являются прибрежно-морские комплексные ильменит-рутил-цирконовые россыпи; меньшее значение имеют континентальные аллювиально-делювиальные россыпи ильменита. Из современных прибрежно-морских россыпей рутил и ильменит добывают в Западной Австралии, Индии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне, частично в Бразилии и США. Крупные запасы ильменитовых песков выявлены у северного побережья Гренландии, на восточном побережье Мадагаскара, вдоль берегов озера Малави на побережье Мозамбика и Новой Зеландии.

В России главное значение имеют древние прибрежно-морские россыпи, распространенные в отложениях неогена и палеогена Ставропольского поднятия, палеогена Зауралья, Северного Приаралья, Северного Устюрта, юго-западной части Западно-Сибирской плиты, палеогена и мезозоя Чулымо-Енисейской и Амуро-Зейской впадин, мезозойских депрессий Уральской складчатой системы, Приенисейской части Западно-Сибирской плиты, Иркутского угленосного бассейна, палеозоя Тиманского и Томь-Колыванского поднятий.

Прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые комплексные россыпи отличаются большими размерами и крупными запасами. Для них характерны пласто- или линзообразные залежи, мощность которых достигает десятков метров, а протяженность – нескольких десятков километров при ширине до километра. По составу прибрежно-морские россыпи обычно олигомиктовые. Главный породообразующий минерал россыпи – кварц, меньшее значение имеет каолинит. Пески обычно тонко- и мелкозернистые. Промышленное содержание в россыпях ильменита и рутила – от десятков до сотен килограммов на кубический метр. Источником прибрежно-морских россыпей служили коры выветривания континентов – кристаллические породы, покровы эффузивов, массивы гранитных и других пород.

Континентальные россыпи ильменита распространены преимущественно в аллювии, элювии и пролювии четвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложений. Рудные тела аллювиальных россыпей имеют обычно лентовидную форму и приурочены к долинам рек. Рудные минералы накапливаются в нижних горизонтах, в наиболее грубообломочном материале, представленным крупнозернистым песком, гравием или мелким галечником. По минеральному составу континентальные россыпи обычно полимиктовые (кварц, полевой шпат, каолинит). Размеры зерен ильменита 0,1-0,25 мм и более; окатанность их слабая. Содержание ильменита в промышленных континентальных россыпях изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов на кубический метр.

Примером прибрежно-морской погребенной россыпи может служить Правобережное месторождение Приднестровского района, а континентальной – Иршинское месторождение Володарско-Волынского района.

Правобережное месторождение. Прибрежно-морские россыпи этого месторождения приурочены к полтавским и сарматским песчано-глинистым отложениям мощностью от 10 до 60 м, перекрытых лессами, лессовидными суглинками и глинами неогенового и четвертичного возраста. Рудные залежи имеют пластообразную форму при резком преобладании длины над шириной и отличаются значительной мощностью продуктивных песков. Отчетливо горизонтальная или пологонаклонная     (2-10°) слоистость рудных песков подчеркивается скоплением тяжелых минералов (до 70-90%), преимущественно титановых и цирконовых. Рудные минералы в полтавских песках располагаются в верхней части, а в сарматских – по всему разрезу.

Рудоносные пески обоих возрастов имеют близкий минеральный состав: лейкоксенизированный ильменит (44%), рутил (16%), циркон, дистен, силлиманит, турмалин (около 10% каждого). В небольших количествах встречаются хромит, анатаз, брукит, корунд, ксенотим и др. Минералы, как правило, мелкие (0,1-0,2%), хорошо окатанные. Продуктивные отложения сарматского возраста залегают на обогащенных тяжелыми минералами песках полтавской серии. Они сформированы за счет переотложения последних в прибрежно-пляжевой зоне среднесарматского моря.

Иршинское месторождение образовано при перемыве каолиновых кор выветривания Володарско-Волынского габбро-анортозитового массива. Россыпи четвертичного возраста обычно залегают в подморенных песках на междуречьях и террасах р. Ирши. Мощность их 1-1,5 м, а содержание ильменита измеряется от десятков до 100-200 кг/м3.

Вулканогенно-осадочные месторождения:

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки