ПРОМИСЛОВІ ТИПИ РОДОВИЩ ТИТАН
Відкритий в 1791 р. англійським хім
Иком Вільямом
Грегором титан лише в ХХ ст. знайшов широке застосування як метал, що володіє
унікальними властивостями. Температура його плавлення (1725 ° С) вище, ніж у заліза
і нікелю, а щільність - майже вдвічі менше. Титан відрізняється високою міцністю
і корозійною стійкістю.
Титанові сплави застосовуються як конструктивний
метал в космічній техніці, авіаційної, автомобільної, суднобудівної,
енергомашинобудівної, гідролізний, харчовій, медичній галузях
промисловості, залізничному транспорті та галузі кольорової металургії, де
вони надійно і тривало експлуатуються в багатьох агресивних середовищах в
діапазоні температур від наднизьких до +500-600 ° С і вище. Головне значення
мають тітанованадіевие сплави, що відрізняються високою міцністю, Ковкість і
зварюваністю; карбід титану застосовується для виготовлення надтвердих
сплавів, двоокис титану - для виробництва стійких титанових білила, пластмас
і в целюлозно-паперової галузі промисловості.
Загальні запаси двоокису титану в 20 зарубіжних
країнах оцінюються в 420 млн. т. (3/4 - ільменіту, 1/4 - рутилу). Близько 90%
цих запасів зосереджена на Україні, в Бразилії, ПАР, Австралії, Індії,
Китаї, Норвегії та Канаді. Виробництво титанових концентратів у зарубіжних
країнах становить 5,2 млн. т. (у тому числі 88% ільменітового і 12% рутилового
концентратів). Основні виробники титанового концентрату - Австралія, ПАР,
Канада і Норвегія. В Австралії, США, Індії та Японії виробляють синтетичний
рутил з ільменіту. Виробництво металевого титану налагоджене в Росії, США,
Великобританії та Японії. Ціни на ільменітовий концентрат становлять 80-90, а на
рутиловий - 600-650 дол/т.
Унікальні корінні родовища володіють
запасами понад 50 млн. т., великі - від 30 до 50, середні - від 10 до 30, дрібні
- Менше 10 млн. т. двоокису титану. Для розсипних родовищ порядок цифр
вдвічі менше. Промисловими родовищами вважаються ті, які містять у
рудах понад 10% TiO2 в корінних родовищах і більше 10% ільменіту або 1,5% рутилу - в
розсипах. Шкідливі домішки в металургійному сировина - сірка і фосфор, для
виробництва білила - хром.
Мінералогія ТИТАН
В даний час відомо близько 70 мінералів
титану. До багатьох з них титан входить в якості домішки. Промислове
витяг титану в основному виробляється з ільменіту - FeTiO3 (31,6%)
і рутилу - TiO2 (60%). У ільменіт і рутил присутні ванадій, скандій, тантал та
ніобій. Витяг ільменіту з титаномагнетиту можливо, якщо поперечний
розмір зерен ільменіту більше 0,3 мм. Частково титан витягують з Лейкоксен --
кінцевого продукту зміни ільменіту і Стено (в лейкоксене по ільменіту --
96%, за Стено - 67% TiO2) і лопаріта (Na, Ce) TiO3 (26,6% Ti).
ТИПИ ПРОМИСЛОВИХ РОДОВИЩ
Серед промислових родовищ титану
виділяються: магматичні, вивітрювання, розсипних, вулканогенно-осадові і
метаморфічні.
Магматичні родовища:
Найбільш значні магматичні родовища
титану приурочені до великих масивів анортозітовой формації площею в сотні і
тисячі квадратних кілометрів. У Росії до них належать родовища
Східного Саяна (Мало-Тагульское, Лисанское, Кручінінское), у Канаді --
Лак-ТВО, у США - Тегавус.
Мало-Тагульское родовище
ільменіт-титаномагнетитових руд приурочене до однойменного масиву
габро-анортозитів площею більше 200квадратних кілометрів (Іркутська область).
На родовищі виявлено шість рудних ділянок, у межах яких зустрінуті
рудні тіла з промисловим вмістом заліза і титану. У плані рудні поклади
мають розміри від 50х100 до 130х850 м. Падіння їх круте, простежено до глибини
300 м. Вміст заліза в рудах 20-33%, TiO2 в титаномагнетитових
концентратах - 12-16%.
Родовище Лак-ТВО знаходиться в провінції
Квебек і володіє запасами в 125 млн. т. Воно дає близько 80% видобутку ільменітових
концентратів Канади, що містять 35% TiO2 і 40% заліза. Родовище залягає в
анортозітовом масиві, що має овальну форму розміром 150х50 км, і складається з
трьох рудних тіл пластообразной форми, полого подають згідно зі структурою
масиву. Головне рудне тіло площею 1 квадратний кілометр має потужність до
90 м. У рудних тілах спостерігаються численні ксеноліти анортозитами. Багаті
руди складені Ільменітом (75%) і гематиту (25%). Супутні мінерали
представлені сульфідами (піритом, халькопірітом, пірротіном), польового шпату,
піроксенів і місцями буттям. Вміст у багатих рудах TiO2 --
32-36%, Fe - 39-43%. Родовище належить до позднемагматіческім утворень,
пов'язаних з процесами накопичення залишкового рудного розплаву і його впровадженням
в тектонічно ослаблені зони анортозітових порід (тріщинні інтрузії).
Родовища вивітрювання:
Сучасні і поховані тітаноносние кори
вивітрювання утворюються на габро-анортозитами (Волинський масив) і
метаморфічних породах (Український щит, Казахстан). При винесенні лужних
елементів та освіті глинистих мінералів групи каолініту в корі відбувається
накопичення більш стійких акцесорних мінералів, в тому числі ільменіту і рутилу.
При цьому зерна рудних мінералів зберігають первісну форму кристалів, не
окатанного. Потужність кор вивітрювання досягає декількох десятків метрів.
Зміст ільменіту може досягати декількох сотень, а рутилу - кількох
десятків кілограмів на кубічний метр.
Мінеральний склад корінних порід істотно
впливає на якісний і кількісний склад рудних мінералів у корах
вивітрювання. Для Волинського габро-анортозітового масиву України, наприклад,
характерні кори, збагачені тільки Ільменітом (300-500 кг/м3), що пов'язано з
відсутністю рутилу в корінних породах. На Кундибаевском родовищі в
Казахстані в корах вивітрювання, що утворилися на метаморфічних породах,
міститься до 180 кг/м3 ільменіту і до 74 - рутилу.
розсипних родовищ:
Серед розсипних родовищ титану
розрізняються два різновиди: прибережно-морські і континентальні. Головними
є прибережно-морські комплексні ільменіт-рутил-цирконовий розсипи;
менше значення мають континентальні алювіально-делювіальні розсипи
ільменіту. Із сучасних прибережно-морських розсипів рутил і ільменіт видобувають
в Західній Австралії, Індії, Шрі-Ланці, Сьєрра-Леоне, частково в Бразилії і
США. Великі запаси ільменітових пісків виявлені біля північного узбережжя
Гренландії, на східному узбережжі Мадагаскару, вздовж берегів озера Малаві на
узбережжя Мозамбіку та Нової Зеландії.
У Росії головне значення мають давні
прибережно-морські розсипи, поширені в відкладах неогену і палеогену
Ставропольського підняття, палеогену Зауралля, Північного Пріаралья, Північного
Устюрт, південно-західній частині Західно-Сибірської плити, палеогену і мезозою
Чулимі-Енисейской і Амуро-Зейской западин, мезозойських депресій Уральської
складчастої системи, Пріенісейской частині Західно-Сибірської плити, Іркутського
вугленосної басейну, палеозою Тіманський і Томь-коливанських підняттів.
прибережно-морські ільменіт-рутил-цирконовий
комплексні розсипи відрізняються великими розмірами і великими запасами. Для них
характерні пласт-або галактика поклади, потужність яких досягає
десятків метрів, а довжина - кількох десятків кілометрів при ширині до
кілометри. По складу прибережно-морські розсипи звичайно олігоміктовие. Головний
породоутворюючий мінерал розсипи - кварц, менше значення має каолініт.
Піски звичайно тонко-і дрібнозернисті. Промислове утримання в розсипах
ільменіту і рутилу - від десятків до сотень кілограмів на кубічний метр.
Джерелом прибережно-морських розсипів служили кори вивітрювання континентів - кристалічні
породи, покриви ефузивних породах, масиви гранітних та інших порід.
Континентальні розсипи ільменіту
поширені переважно в алювію, елювії і пролювіі четвертинних,
палеогенових і нижньокрейдових відкладень. Рудні тіла алювіальних розсипів мають
звичайно стрічкоподібними форму і приурочені до долин річок. Рудні мінерали
накопичуються в нижніх горизонтах, у найбільш грубоуламкові матеріалі,
представленим грубозернистим піском, гравієм або дрібним галечником. За
мінеральному складу континентальні розсипи звичайно поліміктовие (кварц,
польовий шпат, каолініт). Розміри зерен ільменіту 0,1-0,25 мм і більше;
окатанность їх слабка. Зміст ільменіту в промислових континентальних
розсипах змінюється від декількох десятків до декількох сотень кілограмів на
кубічний метр.
Прикладом прибережно-морської похованою розсипи
може служити Правобережне родовище Придністровського району, а
континентальної - Іршінское родовище Володарсько-Волинського району.
Правобережне родовище. Прибережно-морські розсипи
цього родовища приурочені до полтавських і сарматським піщано-глинистих
відкладів потужністю від 10 до 60 м, перекриті лесами, лессовіднимі суглинками
і глинами неогенового і четвертинного віку. Рудні поклади мають
пластообразную форму при різкому переважанні довжини над шириною і відрізняються
значною потужністю продуктивних пісків. Виразно горизонтальна або
пологонаклонная (2-10 °) шаруватість
рудних пісків підкреслюється скупченням важких мінералів (до 70-90%),
переважно титанових і цирконових. Рудні мінерали в полтавських пісках
розташовуються у верхній частині, а в сарматських - по всьому розрізу.
рудоносних піски обох віку мають близький
мінеральний склад: лейкоксенізірованний ільменіт (44%), рутил (16%), циркон,
дистен, силіманіт, турмалін (близько 10% кожного). У невеликих кількостях
зустрічаються хроміт, Анатаз, Брук, корунд, ксенотім та ін Мінерали, як
правило, дрібні (0,1-0,2%), добре окатанниє. Продуктивні відклади
сарматського віку залягають на збагачених важкими мінералами пісках
полтавської серії. Вони сформовані за рахунок перевідкладеного останніх у
прибережно-пляжевих зоні среднесарматского моря.
Іршінское родовище утворено при перемиваючи
каолінових кор вивітрювання Володарсько-Волинського габро-анортозітового
масиву. Розсипи четвертинного віку зазвичай залягають у подморенних пісках на
межиріччях і терасах р. Ірші. Потужність їх 1-1,5 м, а зміст ільменіту
вимірюється від десятків до 100-200 кг/м3.
вулканогенно-осадові родовища:
Родовище Нижній Мамон приурочено до
тітаноносним вулканогенно-осадковим утворенням на півдні Воронезької області в
районі с. Нижній Мамон. Родовище складено осадовими і
вулканогенно-осадовими породами палеозою, мезозою та кайнозою, згідно з
залягають на докембрійських фундаменті. Відкладення ястребовского горизонту
девонського віку мають потужність від декількох до 35 м. Глибина залягання
50-70 м. Загальна протяжність що знаходяться в його складі вулканогенно-осадових
порід приблизно 100 км при ширині 20-40 км. Основний напрямок їх простягання
збігається із зоною розлому, з якою пов'язана вулканічна діяльність.
Найбільша кількість ільменіту приурочено до грубоуламкові туфам, туфітам і
туфопесчанікам, в яких еффузівние уламки представлені переважно породами
основного складу. Теригенні матеріалу в туфах менше 10%, в туфопесчаніках --
близько 90. Цементом служить магнезіально-залозистий хлорит. Найбільш збагачені
ільменіту (іноді до 50% обсягу) грубоуламкові різниці туфогенних порід,
розміри зерен ільменіту в середньому 0,25-0,3 мм. Кількість ільменіту різко
зменшується зі збільшенням в товщі теригенно матеріалу. Освіта
вулканогенних порід, збагачених ільменіту, ймовірно, відбувалося в
мілководній морському басейні і стало наслідком підводної вулканогенно
діяльності.
Метаморфічні родовища:
У цій серії виділяються родовища титану
метаморфізованних і метаморфогенних груп.
метаморфізованних родовища титану
утворюються при метаморфізмі стародавніх розсипів і корінних первинно-магматичних
руд. Верхньопротерозойських метоморфізованние розсипи в межах Башкирського
підняття приурочені до піщаниках зільмердакской почту, де зустрінуті прошаруй
потужністю до 2.5 м, збагачені ільменіту (до 250-400 кг/т) і цирконом (до 30
кг/т).
Високоякісні ільменіт-магнетитовий
масивні і вкраплені ільменитовий руди утворюються при регіональному
метаморфізмі первинно-магматичних руд. Прикладом промислових родовищ
цього типу є Отомнякі у Фінляндії, приурочене до амфіболіти, що утворилися
в результаті метаморфізму рудоносних габро. Багаті руди цього родовища
в середньому містять 12% TiO2.
Ярегское родовище Лейкоксен (Южне
Тімман) - незвичайний представник цієї групи і являє собою поховану
метаморфізованних девонських розсип, приурочену до піщаниках ейфельского і
жіветского ярусів. Продуктивні горизонти залягають на метаморфічних сланцях
рифі. Нижній рудний горизонт складний грубо-і грубозернистими кварцовими
пісковиками з прошарками алевролітів і аргілітів, верхній - поліміктовимі
конгломератами і разнозерністимі кварцовими пісковиками. Рудні мінерали
представлені полуокатаннимі зернами Лейкоксен розміром 0,2-1,5 мм і одиничними
зернами ільменіту. У багатьох пробах рудоносних пісковика міститься 8-10% TiO2.
Родовище утворилося, очевидно, в результаті розмиву кір вивітрювання
метаморфічних сланців рифі.
метаморфогенних родовища титану приурочені
до стародавніх кристалічним сланцями, гнейсами, еклогітам і амфіболіти. Утворюються
в результаті метаморфізму інтрузивні, еффузівних і осадових порід,
збагаченим титаном. До цього типу відносяться докембрійські хлорітовие сланці,
що містять до 20% рутилу (родовище Харворд, США) і докембрійські гнейси з
рутил - до 25% (родовище Плюм Ідальго в Мексиці).
На Кузнечіхінском родовищі (Середній Урал)
в амфіболіти міститься близько 1,5% рутилу, а в еклогітах Шубінська
родовища (Південний Урал) - 4,5.
металогенія
Родовища титану формувалися
переважно на ранній стадії геосинклінального етапу у зв'язку з добре
диференційованими інтрузіями порід габро-піроксенів-дунітовой формації.
Серед них І. Малишев виділив дві головні групи: 1) родовища в антрозітах
з ільменітових і рутил-ільменітових рудами; 2) родовища в габро з ільменіт-магнетитовими
рудами. Перехід від ільменітових руд до магнетит-ільменітових зв'язується з
наростаючою ступенем окислення при кристалізації магматичного розплаву. З
зонами активації древніх платформ пов'язано освіта багатофазних Плутонів
лужного і ультраосновних складу з лопарітовим, перовскітовим і
титаномагнетитових оруденення. В результаті руйнування порід, що містять
ільменіт, рутил і Анатаз, формувалися прибережно-морські, пролювіальние і
алювіальні розсипи, серед яких відомі як стародавні (копалини)
палеозойського, мезозойського, палеогенового і неогенового віку, так і
сучасні освіти.
Титанові родовища належать до продуктів
різних епох: докембрійський (Балтійський щит, Канадський щит, Індія, Південна
Африка тощо), каледонской (Південна Африка, Норвегія, Урал), герцинського (Урал) і
альпійської (Північна й Південна Америка).
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://www.ed.vseved.ru/
