Промислові типи родовищ титану

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПИ РОДОВИЩ ТИТАНА

Открытый в 1791 р. англійським хім иком Вільямом Грегором титан лише ХХ в. знайшов широке застосування як метал, у якого унікальні корисні властивості. Температура його плавлення (1725 °З) вище, ніж в заліза і нікелю, а щільність — майже вдвічі більше менше. Титан вирізняється високою міцністю і коррозионной стойкостью.

Титановые сплави застосовуються як конструктивний метал у космічної техніці, авіаційної, автомобільної, суднобудівної, енергомашинобудівної, гидролизной, харчової, медичної галузях промисловості, залізничному транспорті, і галузі кольорової металургії, де вони надійно й довго експлуатуються у багатьох агресивних середовищах в діапазоні температур від наднизьких до +500−600 °З повагою та вище. Найголовніше значення мають титанованадиевые сплави, відмінні міцні, ковкістю і свариваемостью; карбід титану застосовується виготовлення надтвердих сплавів, двоокис титану — для стійких титанових білил, пластмас й у целюлозно-паперової галузі промышленности.

Общие запаси двоокису титану в $ 20 зарубіжних країнах оцінюються 420 млн. т. (¾ — ільменіту, ¼ — рутила). Близько 90% цих запасів зосереджено в Україні, у Бразилії, ПАР, Австралії, Індії, Китаї, Норвегії та Канаді. Виробництво титанових концентратів у країнах, становить 5,2 млн. т. (зокрема 88% ільменітового та дванадцяти% рутилового концентратів). Основні виробники титанового концентрату — Австралія, ПАР, Канада і Норвегія. У Австралії, США, Індії, та Японії виробляють синтетичний рутил з ільменіту. Виробництво металевого титану налагоджене у Росії, США, Великій Британії та Японії. Для підприємств ильменитовый концентрат становлять 80−90, але в рутиловый — 600−650 дол/т.

Уникальные корінні родовища мають запасами понад 50 відсотків млн. т., великі - від 30 до 50, середні - від 10 до 30, дрібні - менш 10 млн. т. двоокису титану. Для россыпных родовищ порядок цифр вдвічі нижча. Промисловими родовищами вважаються ті, які перебувають у рудах понад десять% TiO2 в корінних родовищах і більше 10% ільменіту чи 1,5% рутила — в розсипах. Шкідливі домішки в металургійному сировину — сірка і фосфор, для виробництва білил — хром.

МИНЕРАЛОГИЯ ТИТАНА В час відомі близько 70 мінералів титану. У чимало їх титан входить у ролі домішки. Промислове вилучення титану переважно робиться з ільменіту — FeTiO3 (31,6%) і рутила — TiO2 (60%). У ильмените і рутиле присутні ванадій, скандій, тантал і ніобій. Вилучення ільменіту з титаномагнетита можливо, якщо поперечний розмір зерен ільменіту більше 0,3 мм. Частково титан беруть із лейкоксена — кінцевий продукт зміни ільменіту і сфена (в лейкоксене по ильмениту — 96%, по сфену — 67% TiO2) і лопарита (Na, Ce) TiO3 (26,6% Ti).

ТИПЫ ПРОМИСЛОВИХ РОДОВИЩ.

Среди промислових родовищ титану виділяються: магматичні, вивітрювання, россыпные, вулканогенно-осадочные і метаморфические.

Магматические месторождения:

Наиболее значні магматичні родовища титану присвячені великим масивам анортозитовой формації площею сотні мільйонів і тисячі квадратних кілометрів. У Росії її до них належать родовища Східного Саяна (Мало-Тагульское, Лысанское, Кручининское), у Канаді - Лак-Тио, США — Тегавус.

Мало-Тагульское родовище ильменит-титаномагнетитовых руд приурочено до однойменному масиву габбро-анортозитов площею більш як 200квадратных кілометрів (Іркутська область). На родовищі виявлено шість рудних ділянок, у яких зустрінуті рудні тіла з промисловим змістом заліза і титану. У плані рудні поклади мають розміри від 50×100 до 130×850 м. Падіння їхньої круте, простежені до глибини 300 м. Зміст заліза в рудах 20−33%, TiO2 в титаномагнетитовых концентратах — 12−16%.

Месторождение Лак-Тио перебуває у провінції Квебек й володіє запасами в 125 млн. т. Він дає близько 80% видобутку ильменитовых концентратів Канади, містять 35% TiO2 і 40% заліза. Родовище залягає в анортозитовом масиві, що має овальну форму розміром 150×50 км, і складається з трьох рудних тіл пластообразной форми, пологого які представляють відповідно до зі структурою масиву. Головне рудне тіло площею 1 кв. км має потужність до 90 м. У рудних тілах спостерігаються численні ксенолиты анортозита. Багаті руди складено ильменитом (75%) і гематитом (25%). Супутні мінерали представлені сульфидами (пиритом, халькопиритом, пирротином), польовими шпатами, пироксенами і навіть місцями биотитом. Зміст на багатих рудах TiO2 — 32−36%, Fe — 39−43%. Родовище належить до позднемагматическим утворенням, що з процесами накопичення залишкового рудного розплаву та її впровадженням в тектонически ослаблені зони анортозитовых порід (трещинные интрузии).

Месторождения выветривания:

Современные і поховані титаноносные кори вивітрювання утворюються на габбро-анортозитах (Волинський масив) і метаморфических породах (Український щит, Казахстан). При винесення лужних елементів й освіті глинистих мінералів групи каолинита в корі відбувається накопичення більш стійких акцессорных мінералів, зокрема ільменіту і рутила. У цьому зерна рудних мінералів зберігають початкову форму кристалів, не окатаны. Потужність корів вивітрювання сягає кілька десятків метрів. Зміст ільменіту може становити кілька сотень, а рутила — кількох десятків кілограмів на кубічний метр.

Минеральный склад корінних порід істотно впливає якісний і кількісний склад рудних мінералів, у корах вивітрювання. Для Волинського габбро-анортозитового масиву України, наприклад, характерні кори, збагачені лише ильменитом (300−500 кг/м3), що пов’язані з відсутністю рутила в корінних породах. На Кундыбаевском родовищі в Казахстані в корах вивітрювання, які утворилися на метаморфических породах, міститься до 180 кг/м3 ільменіту і по 74 — рутила.

Россыпные месторождения:

Среди россыпных родовищ титану різняться чи два різновиди: прибрежно-морские і континентальні. Головними є прибрежно-морские комплексні ильменит-рутил-цирконовые розсипи; менше значення мають континентальні аллювиально-делювиальные розсипи ільменіту. З сучасних прибережно-морських розсипів рутил і ильменит видобувають у Західному Австралії, Індії, Шрі-Ланці, Сьєрра-Леоне, частково у Бразилії і США. Великі запаси ильменитовых пісків виявили ні в північного узбережжя Гренландії, на східному узбережжі Мадагаскару, вздовж берегів озера Малаві на узбережжі Мозамбіку і Нової Зеландии.

В Росії головне, значення мають древні прибрежно-морские розсипи, поширені у відкладеннях неогену і палеогену Ставропольського підняття, палеогену Зауралля, Північного Приаралья, Північного Устюрта, південно-західній частині Західно-Сибірської плити, палеогену і мезозою Чулымо-Енисейской і Амуро-Зейской западин, мезозойських депресій Уральській складчастої системи, Приенисейской частини Західно-Сибірської плити, Іркутського угленосного басейну, палеозою Тиманского і Томь-Колыванского поднятий.

Прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые комплексні розсипи відрізняються великими розмірами та великими запасами. Їх характерні пласточи линзообразные поклади, потужність яких нині сягає десятків метрів, а протяжність — кілька десятків кілометрів при ширині до кілометра. По складу прибрежно-морские розсипи зазвичай олигомиктовые. Головний породообразующий мінерал розсипи — кварц, менше значення має тут каолинит. Піски зазвичай тонкоі дрібнозернисті. Промислове вміст у розсипах ільменіту і рутила — від десятків до сотень кілограмів на кубічний метр. Джерелом прибережно-морських розсипів служили кори вивітрювання континентів — кристалічні породи, покрови эффузивов, масиви гранітних та інших пород.

Континентальные розсипи ільменіту поширені переважно у аллювии, элювии і пролювии четвертинних, палеогенових і нижнемеловых відкладень. Рудні тіла алювіальних розсипів мають зазвичай лентовидную форму і присвячені долин річок. Рудні мінерали накопичуються в нижніх горизонтах, у найбільш грубообломочном матеріалі, представленим крупнозернистым піском, гравієм чи дрібним галечником. По мінеральному складу континентальні розсипи зазвичай полимиктовые (кварц, польовий шпат, каолинит). Розміри зерен ільменіту 0,1−0,25 мм більш; окатанность їх слабка. Зміст ільменіту з промисловою континентальних розсипах змінюється від кількох основних десятків за кілька сотень кілограмів на кубічний метр.

Примером прибрежно-морской похованою розсипи може бути Правобережне родовище Придністровського району, а континентальної - Иршинское родовище Володарско-Волынского района.

Правобережное родовище. Прибрежно-морские розсипи цього родовища присвячені полтавським і сарматським песчано-глинистым відкладенням потужністю від 10 до 60 м, перекритих лессами, лессовидными суглинками і глинами неогенового і четвертинного віку. Рудні поклади мають пластообразную форму при різкому переважання довжини над шириною і вирізняються значної потужністю продуктивних пісків. Чітко горизонтальна чи пологонаклонная (2−10°) слоистость рудних пісків підкреслюється скупченням важких мінералів (до 70−90%), переважно титанових і цирконовых. Рудні мінерали в полтавських пісках містяться у верхню частину, а сарматських — з усього разрезу.

Рудоносные піски обох вікових груп мають близький мінерального складу: лейкоксенизированный ильменит (44%), рутил (16%), циркон, дистен, силлиманит, турмалін (близько 20% кожного). У невеличких кількостях зустрічаються хромит, анатаз, брукит, корунд, ксенотим та інших. Мінерали, як правило, дрібні (0,1−0,2%), добре окатанные. Продуктивні відкладення сарматського віку залягають на збагачених важкими мінералами пісках полтавської серії. Вони сформовані з допомогою переотложения їх у прибрежно-пляжевой зоні среднесарматского моря.

Иршинское родовище створено при перемыве каолиновых корів вивітрювання Володарско-Волынского габбро-анортозитового масиву. Розсипи четвертинного віку зазвичай залягають в подморенных пісках на междуречьях і терасах р. Ирши. Потужність їх 1−1,5 м, а зміст ільменіту вимірюється від десятків до 100−200 кг/м3.

Вулканогенно-осадочные месторождения:

Месторождение Нижній Мамон приурочено до титаноносным вулканогенно-осадочным утворенням Півдні Воронезької області у районі з. Нижній Мамон. Родовище складено осадовими і вулканогенно-осадочными породами палеозою, мезозою і кайнозоя, відповідно до залегающими на докембрийском фундаменті. Відкладення ястребовского горизонту девонського віку мають потужність від кількох основних до 35 м. Глибина залягання 50−70 м. Загальна довжина що у його вулканогенно-осадочных порід приблизно 100 м км — при ширині 20−40 км. Основне спрямування їх простирания збігаються з зоною розламу, з якою пов’язана вулканічна діяльність. Найбільше ільменіту приурочено до грубообломочным туфам, туфитам і туфопесчаникам, у яких эффузивные уламки представлені переважно породами основного складу. Терригенного матеріалу в туфах менш 10%, в туфопесчаниках — близько 90 відсотків. Цементом служить магнезиально-железистый хлорит. Найбільш збагачені ильменитом (іноді до 50% обсягу) грубообломочные різниці туфогенных порід, розміри зерен ільменіту загалом 0,25−0,3 мм. Кількість ільменіту різко зменшується зі збільшенням в товщі терригенного матеріалу. Освіта вулканогенных порід, збагачених ильменитом, мабуть, відбувався за мілководному морському басейні було наслідком підводного вулканогенной деятельности.

Метаморфические месторождения:

В цієї серії виділяються родовища титану метаморфизованной і метаморфогенной групп.

Метаморфизованные родовища титану утворюються при метаморфизме древніх розсипів і корінних первично-магматических руд. Верхнепротерозойские метоморфизованные розсипи не більше Башкирського підняття присвячені песчаникам зильмердакской почту, де зустрінуті прослои потужністю до 2.5 м, збагачені ильменитом (до 250−400 кг/т) і цирконом (до 30 кг/т).

Высококачественные ильменит-магнетитовые масивні і вкраплені ильменитовые руди утворюються при регіональному метаморфизме первично-магматических руд. Прикладом промислових родовищ цього є Отомняки у Фінляндії, приуроченого до амфиболитам, утвореними внаслідок метаморфізму рудоносного габро. Багаті руди цього родовища загалом містять 12% TiO2.

Ярегское родовище лейкоксена (Південний Тімман) — незвичний представник цієї групи і становить погребенную метаморфизованную девонскую розсип, приурочену песчаникам эйфельского і живетского ярусів. Продуктивні горизонти залягають на метаморфических сланцях рифея. Нижній рудний обрій складний грубоі крупнозернистыми кварцовими песчаниками з прослоями алевролитов і аргиллитов, верхній — полимиктовыми конгломератами і разнозернистыми кварцовими песчаниками. Рудні мінерали представлені полуокатанными зернами лейкоксена розміром 0,2−1,5 мм поодинокими зернами ільменіту. У багатих пробах рудоносного піщанику міститься 8−10% TiO2. Родовище утворилося, очевидним, що результаті розмиву корів вивітрювання метаморфических сланців рифея.

Метаморфогенные родовища титану приурочені до древнім кристалічним сланцам, гнейсам, эклогитам і амфиболитам. Утворюються внаслідок метаморфізму интрузивных, эффузивных і осадових порід, збагаченим титаном. До цього типу ставляться докембрийские хлоритовые сланці, містять до 20% рутила (родовище Харворд, США) і докембрийские гнейси з рутилом — до 25% (родовище Плюмо Ідальго в Мексике).

На Кузнечихинском родовищі (Середній Урал) в амфиболитах міститься близько 1,5% рутила, а эклогитах Шубинского родовища (Південний Урал) — 4,5.

Металлогения Месторождения титану формувалися переважно у ранній стадії геосинклинального етапи у зв’язки Польщі з добре диференційованими интрузиями порід габбро-пироксенит-дунитовой формації. У тому числі І. Малишев виділив головні групи: 1) родовища в антрозитах з ильменитовыми і рутил-ильменитовыми рудами; 2) родовища в габро з ильменит-магнетитовыми рудами. Перехід від ильменитовых руд до магнетит-ильменитовым пов’язують із наростаючою ступенем окислення при кристалізації магматического розплаву. З зонами активації древніх платформ пов’язано освіту многофазных пекельний лужного і ультраосновного складу з лопаритовым, перовскитовым і титаномагнетитовым оруденением. Через війну руйнації порід, містять ильменит, рутил і анатаз, формувалися прибрежно-морские, пролювиальные і алювіальні розсипи, серед яких відомі як древні (копалини) палеозойского, мезозойського, палеогенового і неогенового віку, і сучасні образования.

Титановые родовища належать до продуктам різних епох: докембрийской (Балтійський щит, Канадський щит, Індія, Південна Африка та інших.), каледонской (країни Південної Африки, Норвегія, Урал), герцинской (Урал) і альпійської (Північна та Південна Америка).

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.