Быховский Л.З., Тигунов Л.П.
ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья  им. Н.М.Федоровского», г. Москва, Россия

Increasing economic attractiveness of the Russian titanium deposits may be possible due to their complex use, including overburden rocks, drainage waters, passing minerals of radical titanic ores (titanimagnetite, apatite, sulfides) and placer titanic ores (zircon, titanit, staurolite, glaukonite, granate, phosphorites, glass and forming sand, etc.), elements - impurity of ore concentrates (Sc, V, Nb, Ta, Hf, TR)

Титан в России - остродефицитный вид стратегического минерального сырья.

Хотя по разведанным запасам его наша страна занимает второе место в мире, отечественная промышленность практически полностью ориентирована на импортное сырье - главным образом из Украины.

При этом Россия - самый крупный в мире производитель металлического титана и его сплавов (около 30% мирового рынка), а производство пигментного диоксида титана в нашей стране практически отсутствует. Между тем, на территории России выявлено и в различной степени изучено более 30 коренных и россыпных месторождений титана, расположенных в центрально-европейской части страны, в районах Западной и Восточной Сибири, в Приморье.

Российские коренные и россыпные месторождения титана по ряду параметров уступают зарубежных аналогам: они характеризуются более сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями разработки, несколько худшими технологическими свойствами, менее благоприятным является их географо-экономическое положение.

Все эти факторы снижают экономическую привлекательность титановых месторождений России: если получать из этих руд только концентраты титана, то прибыль окажется невелика, а длительность окупаемости капитальных вложений будет отталкивать потенциальных инвесторов. Необходимо изыскивать и внедрять все возможности получения, наряду с титановыми концентратами, и других товарных продуктов, реализация которых позволила бы повысить рентабельность освоения месторождений, их конкурентоспособность. Имеются возможности попутного получения ликвидной товарной продукции при эксплуатации коренных и россыпных месторождений титана. Можно выделить три вида (три группы) попутной продукции, получающейся при вскрыше и добыче руды (песков); при обогащении руд и песков; при переработке концентратов.

1-я группа попутной продукции - это горные породы вскрыши или бортов откоса карьера. Для месторождений коренных руд - это обычно крепкие, скалистые породы, которые можно использовать для изготовления классифицированного щебня, бутового камня, наполнителя бетона и др.

Примером комплексного использования коренных руд титанового месторождения на действующем предприятии может служить рудник Отонмяки в Финляндии: здесь при подземной добыче руд получают около 500 тыс. т в год щебня из вмещающих рудные тела габброидов. Действует специальная щебеночная фабрика.

На Украине на Стремигородском месторождении коренных апатит-ильменитовых руд предусматривается использование анортозитов, габбро-анортозитов и др. скальных пород, извлекаемых из бортов будущего карьера, в качестве строительного щебня, отвечающего требованиям ГОСТов 22254-78, 8267-75, 10268-70. Запасы этих пород были утверждены ГКЗ СССР по кат. А+В+С1. На их базе был запроектирован щебеночный завод производительностью 2,4 млн. кубометров щебня в год. Материал для Украины дефицитный, потребителями его могут являться многочисленные дорожно-строительные предприятия. Отдельно утверждены по кат. А+В+С1 запасы вышележащих глинистых пород бортов карьера коры выветривания. Они могут использоваться в качестве глиноземсодержащей добавки при производстве портлант-цемента марок 400-500 и 500-600 (ГОСТ 10178-76). Потребность в этой глинистой добавке ряда цементных заводов составляет более 3 млн. т ежегодно.

В целом по Стремигородскому месторождению было подсчитано, что из объема вскрыши 76,4 млн. м³ в качестве попутно добываемого сырья для производства различных видов стройматериалов может быть использовано около 50 млн. кубометров, или почти 60%. Эта попутная продукция 1-й группы даст значительный экономический эффект при эксплуатации титановых месторождений.

Вскрышные скальные породы Медведевского месторождения на Урале, представленные габбро, мощностью до 40 м были изучены с целью установления возможностей их использования в качестве бутового камня, щебня в авто- и железнодорожном строительстве, облицовочных плит. Утверждены запасы габброидных пород в качестве сырья для получения щебня марок 800-1400 (по ГОСТу 8267-65 и 10268-70). При проектной производительности Медведевского ГОКа по добыче руды 5 млн. т/г, можно получать 3,5 млн. т/г высококачественного щебня, что позволит обеспечить почти на 100% потребности в нем всей Челябинской области.

Изучение ИХТРЭМС КНЦ РАН вскрышных пород месторождения Юго-Восточная Гремяха в Мурманской области показало, что скальные горные породы представлены тремя петрографическими разностями: меланократовыми (пироксениты, габбронориты), лейкократовыми (габбро, габброиды) и амфиболитами, содержание которых в среднем составляет 82 и 3%, и которые могут использоваться для производства строительного щебня. Они характеризуются выдержанным петрографическим составом, не радиоактивны и оценены как горные породы первого класса, которые используются в строительстве без ограничений. Использование вскрышных пород для производства строительного щебня позволит увеличить выход товарной продукции из горной массы и снизить техногенное воздействие складируемых отвалов на окружающую среду.

Рис. 1. Полезные ископаемые и компоненты Туганского месторождения, жирным выделены запасы, утвержденные ГКЗ

Для экзогенных элювиальных и россыпных месторождений породы вскрыши могут также использоваться в качестве попутной товарной продукции. Вскрышные породы кор выветривания и россыпей представлены суглинками, глинами, песками и песчаниками, алевролитами, фосфоритами. Суммарная мощность их варьирует от первых до десятков метров.

Для россыпей России наибольшее практическое значение имеют вскрышные породы Туганского месторождения, представленные суглинками, глинами, песками, песчаниками. Исследования показали, что суглинки и глины могут быть использованы для изготовления строительного кирпича, половых плиток, канализационных труб. Пески и песчаники - как формовочный материал, а также в производстве силикатного кирпича, и как заполнитель - в производстве бетона. Отдельные пласты и линзы кварцевых песков вскрыши могут применяться в стекольном производстве. Породы вскрыши этого месторождения утверждены ГКЗ (рис. 1).

К попутным компонентам 1-й группы относятся также дренажные воды.

2-я группа попутной продукции включает полезные компоненты (минералы), которые можно выделять из титановых руд и россыпей при их обогащении.

Для коренных руд - это обычно титаномагнетитовые, апатитовые, сульфидные концентраты, в последних нередко отмечаются повышенные содержания платиноидов.

Для месторождений коренных апатит-титаномагнетит-ильменитовых руд России (Кручининское, Бол. Сейим и др.) технологической схемой обогащения предусмотрено получение селективных апатитового, титаномагнетитовых и ильменитового концентратов.

В комплексных прибрежно-морских россыпях набор попутных полезных минералов значительно шире. Например, из рудных песков эксплуатируемого Малышевского месторождения, как упоминалось выше, кроме основных рудных концентратов - ильменитового, рутилового, цирконового - получают дистеновый и ставролитовый концентраты, стекольные и формовочные пески. Разработана технология получения хромитового и монацитового концентратов. При переделе ильменитовых концентратов извлекают Sc и V, цирконовых - Hf.

Практически все россыпи содержат ряд других ценных минералов, достигающих в некоторых из них промышленных концентраций. Это - дистен, силлиманит, ставролит, гранат, монацит, фосфориты, глауконит, хромит, полевой шпат и др. Извлечение этих минералов в самостоятельные товарные продукты требует применения достаточно сложных технологических схем, но оно может быть экономически оправдано. В зависимости от вещественного состава для рудных песков месторождений, подготавливаемых к освоению, разработаны технологические схемы, позволяющие получать из них, помимо основных (цирконовый, рутиловый, ильменитовый) и ряд других концентратов - глауконитовый, гранатовый, фосфоритовый и др. Большинство из перечисленных минералов является типичными попутными компонентами II группы по классификации ГКЗ. Для разведанных российских россыпей подобного типа (месторождения Центральное, Лукояновское, Туганское и др.) также разработаны технологические схемы выделения из них концентратов многих попутных минералов (пример на рис. 1, 2).

Рис. 2. Схема комплексного использования Центрального месторождения

В ТЭО кондиций для подсчета запасов титано-циркониевых россыпей, выполненных в 1990-2000 гг. и одобренных в ГКЗ (Туганское, Обуховское, Караоткельское месторождения), показано, что стоимостная доля нерудной составляющей (кварц, глина) может достигать 40%.

Особый интерес вызывает присутствие в титано-циркониевых россыпях золота, оставшегося практически повсеместно не изученным. В титано-циркониевых россыпях многих районов России и Украины отдельные находки золота были известны еще в 60-70-х гг., однако детальные геологические и технологические исследования золотоносности россыпей этого типа до последнего времени не проводились.

Впервые минералого-технологические исследования золотоносности рудных титаноциркониевых песков были выполнены в 1993-1994 гг. для Центрального месторождения в Тамбовской области. Исследования проводили на материале крупнообъемных технологических проб. Изучали также распределение золота по продуктам обогащения рудных песков. Было установлено, что в исходных рудных песках золото присутствует в количестве до 200-400 мг на тонну песков. Золото на 90% свободное, мелкое, сосредоточено в классе -100+50 мкм и представлено чешуйчатыми, пластинчатыми кавернозными зернами. Возможность извлечения его в самостоятельный золотоносный продукт, имеющий товарное значение, была установлена после проведения специальных технологических исследований.

Окончательная оценка промышленных перспектив золотоносности Центрального месторождения и других подобных объектов требует проведения специальных геологоразведочных и технологических работ. По предварительным расчетам доля золота в стоимости товарной продукции Центрального месторождения может составить около 10-15%.

3-я группа попутных полезных компонентов титановых руд и россыпей связана с наличием в рудных концентратах, поступающих на переработку ряда элементов-примесей, представляющих значительную ценность. К ним относятся скандий, ванадий, тантал и ниобий, заключенные в титановых минералах (ильмените, рутиле, лейкоксене); гафний, скандий, иттрий, редкие земли - в цирконе. Доля этих компонентов в выпуске товарной продукции, по данным ТЭО кондиций, может превышать 10%.

Закономерности распределения основных элементов-примесей в ильменитах установлены достаточно надежно исследованиями специалистов ИМГРЭ. Однако для конкретных оцениваемых объектов необходимо проводить специальные работы. Общий набор элементов-примесей одинаков для ильменитов разных месторождений, но уровень их содержаний, как правило, различен. Распределение элементов-примесей в рутилах, лейкоксенах и цирконах изучено в меньшей степени по сравнению с ильменитами. Наряду с этим необходимо подчеркнуть, что возможность извлечения элементов-примесей часто определяется не только уровнем их содержаний, но и зависит от способа переработки соответствующих рудных концентратов (табл. 1). Ильменитовые концентраты россыпей должны рассматриваться как комплексное редкометалльное сырье.

Комплексный характер титано-циркониевых россыпей обусловливает специфику их изучения: проведение геолого-технологического картирования с выделением технологических сортов и типов песков по всему комплексу минералов, применение специальных методов оценки золотоносности, отбор и испытание крупнообъемных проб с наработкой опытных партий основных и попутных концентратов, их испытание у потребителя, согласование с ним объемов производства и цен на попутную продукцию, маркетинг всей номенклатуры возможной продукции.

Комплексному использованию месторождений титановых руд должно предшествовать комплексное изучение, позволяющее повысить рентабельность их отработки и в ряде случаев перевести забалансовые запасы в балансовые.

Таблица 1

Элементы-примеси в рудных концентратах и продуктах переработки титано-циркониевых россыпей

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья