» » Титаномагнетиты Урала и технология их переработки
03.02.2015

Основная часть разведанных запасов железных руд этого региона представлена титаномагнетитами. В промышленных запасах железных руд Урала титаномагнетиты сейчас составляют 76,8%. Если сопоставить их долю в общих запасах железорудного сырья, то они, несомненно, играют определяющую роль. Учитывая широкую распространенность титаномагнетитовых месторождений на земном шаре, можно утверждать, что пример использования месторождений Урала становится типичным. После выработки основной массы привычных железных руд в недрах планеты определяющее место в потреблении рудного сырья будет принадлежать комплексным железным рудам и прежде всего титаномагнетитам. Их месторождения в меридиональном направлении вытянулись вдоль восточного склона Уральского хребта. Титаномагнетиты подразделяются на титанистые и высокотитанистые железные руды. Титанистые железные руды, или бедные титаномагнетиты, представлены месторождениями Кытлымской и Качканарской групп, Висимским, Суроямским и Велиховеким. Богатые титаномагнетиты включают руды Кусинского, Копанского и Медведевского месторождений. Титанистые железные руды представляют собой тонкую вкрапленность титаномагнетита во вмещающих породах и содержат 15—17% общего железа. При обогащении методами мокрой магнитной сепарации в титаномагнетитовый концентрат извлекается 2/3 железа и 1/3 (немагнитная часть) теряется в хвостах. Содержание железа в магнитном концентрате - 60—63%. Выход его - 1 т из 6 т сырой руды или 10 т на 1 т металла. Количество хвостов, укладываемых гидротранспортом в хвостохранилище, составляет 5 т на 1 т концентрата. Известные месторождения титаномагнетитов могут разрабатываться открытым способом.
Ниже приводятся запасы железных руд Урала (по типам) (в%) к общим промышленным запасам:
Титаномагнетиты Урала и технология их переработки

Их руды обладают близкими физическими свойствами (твердость, объемный вес и др.), поэтому себестоимость добычи сырой руды определяется объемом вскрышных пород. Тонкая вкрапленность титаномагнетита вызывает необходимость очень мелкого измельчения, что в совокупности удорожает стоимость передела обогащения. При создании горно-обогатительных предприятий требуются большие удельные капитальные вложения для введения в строй крупных дробильно-обогатительных фабрик и хвостохранилищ. Существенное влияние на ценность титаномагнетитовых руд оказывает содержание в них ванадия. Содержание в качканарских рудах 0,13—0,14% ванадия обусловливает удешевление производства стали за счет получения попутной продукции. Благодаря комплексному использованию сырья качканарская сталь становится дешевле стали Ново-Липецкого и Криворожского металлургического заводов, а бедные титаномагнетиты Урала — мощной общепризнанной сырьевой базой черной металлургии.
Кытлымская группа месторождений. К этой группе относятся Вознесенское, Конжаковское, Лобвинское, Боровское, Васильевское, Спасское, Сухогорское, Кормовищенское и другие месторождения титаномагнетитовых руд. Все отмеченные месторождения приурочены к Кытлымскому габбро-пироксенитовому массиву, расположенному в зоне Уральского водораздела. На нем поднимается несколько возвышенностей, называемых Конжаковский (1570 м), Косьвинский (1520 м), Серебрянский (1302 м) Камни, и другие. Большая часть массива покрыта лесом. На нем берут начало реки Косьва и Лобва с притоками. Известно, что в XVIII и XIX вв. на массиве было несколько небольших рудников богатых титансодержащих магнитных железняков, которые перерабатывались на Николо-Павдинском и Сухогорском заводах. Благодаря своей чистоте по содержанию вредных примесей титаномагнетиты вызывали интерес металлургов еще на заре становления металлургии. Сыродутные процессы и другие примитивные способы позволяли получать чистое железо, поскольку они обеспечивали селективное восстановление из руды только железа.
По своему строению Кытлымский массив в восточной части представлен в основном габбровыми породами и в западной — дунито-пироксенитовыми. Оруденение в западной части концентрируется в пироксенитах, в восточной — в оливинах, плагиоклазах, габбро и других породах. Наиболее изучены Вознесенское и Конжаковское месторождения.
Вознесенское месторождение расположено в восточной части массива на отроге горы Серебрянский Камень. В XIX в. на месторождении разрабатывались маломощные массивные руды (пласт не более 40 см). Основные рудные минералы — магнетит, в подчиненном количестве встречается ильменит, гематит, гидрогетит, пирит, халькопирит. Нерудные минералы представлены оливином, пироксеном, роговой обманкой, плагиоклазом, эпидотом, цоизитом и хлоритом. Основная масса руд представлена вкрапленными разностями. Реже обнаруживаются массивные руды пластами малой мощности (в несколько сантиметров) в оливинитах, в пироксенитах и габбро. Химический состав руды в оливинитовых пироксенитах следующий (в мас.%):
Титаномагнетиты Урала и технология их переработки

Среднее содержание железа в рудах месторождения 17,3%; TiO2 — 1,1%; V2O5 — 0,1%. Особенность вещественного состава руд — высокое содержание силикатного железа (около 2—8%), в богатых рудах — 4,6%. По гидрогеологическим и горно-техническим условиям месторождение близко к Качканарскому. Руды этого месторождения малосернистые и концентраты не содержат серы. Условия залегания Вознесенского месторождения предопределяют целесообразность его разработки открытым способом. Конжаковское месторождение представляется наиболее перспективным для разработки среди месторождений Кытлымской группы.
Конжаковское месторождение находится к северо-востоку от вершины горы Конжаковский Камень. По вещественному составу рудные пироксениты Конжаковского месторождения аналогичны пироксенитам Качканарского типа. Минералогический состав титаномагнетитовых руд характеризуется однообразием и постоянством. Рудные минералы представлены титаномагнетитом, магнетитом и ильменитом. Из сульфидных минералов отмечается халькопирит, борнит, пирит, очень редко пирротин. Нерудные минералы представлены клинопироксеном, оливином, амфиболом, хлоритом, апатитом, серпентином, плагиоклазом. Различаются вкрапленные и сплошные руды. Основной тип — вкрапленные руды. Сплошные обнаруживаются редко в виде мелких шлиров или полос мощностью 2,5—7 см, иногда 40 см.
Качканарская группа месторождений. К этой группе: относятся Гусевогорское и собственно Качканарское месторождения. Они находятся в Нижне-Туринском районе Свердловской области.
Гусевогорское месторождение приурочено к интрузивному массиву Гусевых гор. Промышленное оруденение представлено вкрапленностью титаномагнетита и сосредоточено в нескольких залежах. Рудные минералы представлены магнетитом и ильменитом. В подчиненном количестве присутствует гематит и сульфиды. По химическому составу руды месторождения относятся к бедным ванадийсодержащим титаномагнетитовым вкрапленникам. Содержание титаномагнетита максимальное в диаллагитах и минимальное в габбро (менее 14% общего железа). По технологическим свойствам руды месторождения относятся к легкообогатимым — крупно- и средневкрапленные структуры, среднеобогатимые — мелковкрапленные руды и труднообогатимые — тонко- и мелковкрапленные руды. Минимальное промышленное содержание в рудной залежи 16% Fe.
Качканарское месторождение расположено на Северном и Северо-Восточном склонах горы Качканар и непосредственно приурочено к Качканарскому пироксенитовому массиву. Основную часть залежи составляют руды с преобладающим содержанием 16—20% Fe, меньшую по размерам площадь составляют руды с содержанием 14—16% Fe. Оруденение распространено в основном в диаллаговых пироксенитах и частично в оливинитах. Характерная черта оруденения — плавный переход от промышленных концентраций рудных минералов к слабо орудененным и безрудным породам. Оруденение в оливинитах представлено крупновкрапленными богатыми рудами с содержанием более 20% Fe. Горнотехнические условия благоприятны для его разработки открытым способом. Объемный вес — 3,4, а пустой породы — 3,2 м3/т. Общие запасы его в конце десятой пятилетки составляли 10% разведанных запасов в России.
Качканарский ГОК-1 создан на базе Гусевогорского титаномагнетитового месторождения. Разрабатываются открытым способом следующие залежи: Главная, Промежуточная (’’Главный карьер”), Западная и Северная с одноименными названиями карьеров.
Собственно Качканарское месторождение (Среднеуральский ГОК) характеризуется содержанием в рудной массе 16,64% Fe; 1,28% TiO2; 0,14% V2O5.
Висимская группа месторождений представлена Висимским и Егорово-Каменским месторождениями. Эти месторождения титаномагнетитов расположены на Среднем Урале. Рельеф района месторождения горно-холмистый. Речная сеть принадлежит р. Чусовой.
Висимское месторождение титаномагнетитов приурочено к породам Нижне-Тагильского габбрового массива. Оруденение проявляется в виде вкрапленных и в редких случаях в виде прожилков и шлировых обособлений, состоящих из массивных руд. Промышленное содержание Fe в руде от 14% и выше. Внутри контура рудного тела имеются участки с содержанием 20—25% Fe. Эти участки составляют 17% всей площади залежи. Участки с содержанием более 25% Fe составляют 6% от всей площади залежи. Нижняя граница оруденения не прослежена, поскольку до глубины 402 м оно не обрывается. Минеральный состав руды представлен магнетитом и ильменитом (рудные минералы) и оливином, пироксеном, шпинелью, серпентином и хлоритом (нерудные минералы). Руды разделяются на богатые (более 20% Fe), средние (14—20% Fe) и бедные (менее 14% Fe). Бортовое содержание - 14% Fe. Руды Висимского месторождения характеризуются постоянным содержанием V2O5 и низким содержанием S и P. Гидрогеологические и горнотехнические условия благоприятны для эксплуатации месторождения. Месторождение представляет собой мощное рудное тело вкрапленных руд, вытянутое в меридиональном направлении и падающее на восток под углом 65—80° .
Егорово-Каменское месторождение приурочено к Нижне-Тагильскому габбровому массиву. Оруденение на месторождении проявляется в виде вкрапленности и реже в виде прожилков и шлировых обособлений массивных руд. Большая часть руды содержит 14% Fe. В значительном количестве обнаруживаются руды с содержанием более 20% Fe. По минералогическому составу руды Егорово-Каменского месторождения отличаются от руд Висимского месторождения: в них обнаружены минералы, содержащие P и S. По технологическим свойствам руды этого месторождения легкообогатимы. Из руды с содержанием 28,9% Fe; 2,1% TiO2 и 0,32% V2O5 получен титаномагнетитовый концентрат с содержанием более 58% Fe при выходе 40,9% и извлечении 81,9%. Благоприятные гидрогеологические и горнотехнические условия позволяют разрабатывать месторождение открытым способом.
Первоуральское месторождение расположено на западном склоне Среднего Урала. Рельеф района гористый, изрезанный многочисленными реками, принадлежащими к системе р. Чусовой. Месторождение приурочено к габбровому массиву. Оруденение приурочено к горнблендитовым обособлениям в габбровом массиве. Представляет собой породу темно-зеленого цвета, состоящую из зерен роговой обманки. Они содержат вкрапленность титаномагнетита и в небольшом количестве сульфиды. При увеличении содержания титаномагнетита горнблендиты переходят во вкрапленные титаномагнетитовые руды. Месторождение представлено несколькими участками интенсивного оруденения. Однако выделяются чаще всего участки II, III, IV Магнитки. Основной рудный минерал - магнетит в виде мелкозернистых агрегатов в промежутках между зернами роговой обманки. Местами магнетит слабо затронут процессами мартитизации. В рудах также обнаруживается ильменит 3-5%, из нерудных минералов - роговая обманка, полевой шпат, хлорит, эпидот и др. В балансовых рудах содержание колеблется от 14 до 58,1% Fe. Они подразделяются на бедные вкрапленные руды (14-25% Fe), богатые вкрапленные (25-35% Fe) и сплошные титаномагнетитовые руды (35% Fe). Наиболее распространены бедные вкрапленные руды с содержанием 14-16% Fe. Богатые вкрапленные и сплошные титаномагнетитовые руды имеют ограниченное распространение и образуют небольшие гнезда среди бедных вкрапленных руд. Первоуральское месторождение эксплуатируется Первоуральским рудником (участки II и III Магнитки). Руды обогащаются сухой магнитной сепарацией на дробильно-обогатительных фабриках ДОФ-1, ДОФ-2. Выход титаномагнетитового (железованадиевого) концентрата составляет 7,2%. Отходы - щебень, выход которого 68%, используется в строительстве и камнелитейном производстве, в производстве холодного асфальта.
Суроямское месторождение расположено на восточном склоне Урала. Вблизи месторождения, вдоль его восточной границы протекает р. Суроям. В геологическом отношении месторождение приурочено к Суроямскому массиву пироксенитов. По вещественному составу руды этого месторождения представлены апатит-магнетитовыми, ванадий- и титансодержащими пироксенитами и отличаются от других титаномагнетитовых месторождений повышенным содержанием Р. Средний состав руды (в %): 15,72-Fe; 0,11-V2O5; 1,46-ТiO2; 2,73-Р2O5 и 0,05-Cu. Условия для разработки месторождения благоприятны: оно находится на возвышенности, превышающей р. Суроям на 60 м. Мощность наносов в среднем не превышает 10 м. Среднее содержание по месторождению выше 20% Fe. Месторождение требует дальнейшей геолого-экономической оценки с позиций его комплексного использования, особенно уточнения возможности выделения апатитового концентрата и его использования для производства удобрений. Суроямское месторождение может разрабатываться открытым способом. Фактор, удорожающий разработку, — необходимость отвода р. Суроям и мероприятия по дренажу месторождения.
Копанская группа месторождений (22-28% Fe; 0,25-0,3% V2O5 и до 10% TiO2) находится в Златоустовском районе Челябинской области. В эту группу входят Копанское, Медведевское и другие месторождения. Район характеризуется среднегористым рельефом, расчлененным р. Ай и ее притоками.
Медведевское месторождение расположено на восточном склоне Каменных Гор, западном склоне Березовых Гор и приурочено к южной части Медведевской габбровой интрузии. Вмещающие породы месторождения — амфиболизированное мелко- и среднезернистое габбро. Месторождение состоит из двух зон: Центральной и Восточной.
Центральная зона сложена вкрапленными ильменитовыми, титаномагнетитовыми и магнетитовыми рудами. Вкрапленные ильменитовые руды залегают в висячем боку зоны. В лежачем боку зоны развиты вкрапленные титаномагнетитовые руды.
Восточная зона, находящаяся в 600 м к юго-востоку от Центральной, сложена вкрапленными ильменитовыми (11 пластообразных рудных тел) и титаномагнетитовыми (четыре пластообразных рудных тела) рудами. Эта зона на всем протяжении и северная половина Центральной зоны выходят на поверхность. По минералогическому составу руды разделяются на ильменитовые, титаномагнетитовые, ильменито-титаномагнетитовые и магнетитовые разности. Главные рудные минералы — ильменит, магнетит и титаиомагнетит. По гидрогеологическим данным, рудные тела месторождения находятся ниже уровня подземных вод, но обводнены слабо. Влажность ильменитовых руд колеблется от 0,48 до 2,3%, титаномагнетитовых -0,6%.
Копанское месторождение на хр. Магнитном. Наивысшая отметка 650 м над уровнем моря и 200-250 м над уровнем р. Куваш. Месторождение относится к Копанскому габбровому массиву, который имеет форму сильно удлиненной линзы. Общая протяженность массива - до 28 км. Восточная часть массива мощностью 300-350 м сложена амфиболовыми габбро, Центральная и Западная — лабродоровыми габбро. В качестве основной породы на месторождении представлена группа габбро. На глубине месторождение разведано до 300 м. К основным типам руд относятся сплошные и вкрапленные руды. Последние по содержанию Fe и TiO2 делятся на богатые и бедные разности. Преобладающее развитие на месторождении получили вкрапленные руды. Сплошные руды составляют 32,8%. По химическому составу руды комплексные и содержат железо, титан и ванадий.
Рудные минералы представлены магнетитом, гематитом, ильменитом и рутилом, из нерудных минералов — плагиоклаз, роговая обманка, пироксен и хлорит. Главные рудные минералы Медведевского месторождения -ильменит, магнетит и титаномагнетит. Они приурочены к лежачему боку Центральной рудной зоны и отнесены к забалансовым рудам. Условия залегания рудных тел благоприятны для отработки открытым способом. Вмещающие породы - габбро - пригодны для производства щебня. Средний коэффициент вскрыши 0,56 м3/т.
Велиховское месторождение расположено в Актюбинской области. Рельеф района - холмистая равнина с редкой сетью речных долин и абсолютной отметкой над уровнем моря +407 и +453 м. Здесь расположены Орско-Халиловский никелевый комбинат, никелевые и хромитовые рудники. Месторождение расположено в габбровом массиве, который простирается в субмеридиальном направлении на 10 км при ширине 6 км. Руды характеризуются относительно однообразным и постоянным минералогическим составом. Рудные минералы представлены в основном магнетитом и частично ильменитом, в незначительном количестве - гематит и халькопирит. Нерудные минералы представлены пироксеном, биотитом (небольшое количество), оливином, хлоритом, кальцитом и кварцем. Магнетит проявляется в двух разновидностях: в виде кристаллических зерен - основная масса и шлировые выделения во вкрапленных рудах, а также в виде тончайших зерен. Ильменит представлен в виде мелких включений в магнетите. Все руды вкрапленные и условно могут быть разделены на мелко- и тонкозренистые разности. По химическому составу руды характеризуются следующими средними данными (в мас. %):
Титаномагнетиты Урала и технология их переработки

В виде изоморфных примесей в магнетите и титаномагнетите присутствуют медь, никель, кобальт, свинец, цинк, олово и лантан. Вмещающие породы — габбро— состоят из роговой обманки в пироксене, плагиоклаза, биотита, кварца, пирротина и пирита.