Промышленные типы месторождений титана

МОСКВА, 2001

Открытый в 1791 г. английским химиком 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. (¾ — ильменита, ¼ — 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 50×100 до 130×850 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 150×50 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.