Месторождения кварцевых песков с попутной титано-циркониевой минерализацией

Среди прочих типов россыпей, из которых ильменит, рутил и циркон могут извлекаться попутно, следует выделить, прежде всего, многочисленные россыпные месторождения стекольных, формовочных, строительных кварцевых песков, которые, как правило, разрабатываются местными карьерами. Все они в тех или иных количествах содержат тяжелую фракцию, в составе которой почти повсеместно присутствуют эти и другие тяжелые минералы, представляющие для основной продукции нежелательную примесь, особенно если кварц предназначен для производства высококачественного стекла, формовочных смесей, силикатного кирпича и др., В этом случае добываемые пески подвергаются различным методам обогащения для выделения тяжелых минералов с предварительной очисткой от глинистой фракции и крупного материала +2 мм. Эти отходы обогащения могут стать нетрадиционным источникам получения титановых и цирконовых концентратов.

Россыпи рассматриваемого типа приурочены к высокосортированным олигомиктовым кварцевым пескам в составе разновозрастных терригенных формаций осадочного чехла платформ, а их отработка определяется возможностями и потребностями практически исключительно местной промышленности.

Характерным представителем месторождений кварцевых стекольных песков с попутными минералами титана и цирконом, является Новозыбковское месторождение в Брянской области, залегающее в толще песков полтавской свиты олигоцена. Оно имеет характер пластовой залежи близширотного простирания, наиболее обогащенного рудными минералами в верхней части залежи мощностью 2.1 м (I горизонт) (табл. 8.5).

Продуктивные отложения представлены кварцевыми песками полтавской свиты верхнего палеогена. Они на 90-99% состоят из кварца; попутно содержат ильменит, рутил, лейкоксен и циркон, а также кианит, хромит, дистен, ставролит, силлиманит. Титановые минералы и циркон концентрируются в классе -0.1+0.04 мм и распределены неравномерно (от 0.9 до 277 кг/м3 в отдельных пробах). Вместе с тем отмеченное выше обогащение верхней части залежи рудными концентратами свидетельствует об изменении литодинамической обстановки в сторону, более благоприятную для сепарации тяжелых минералов.

В результате продуктивные кварцевые пески по степени концентрации тяжелых минералов разделяются на два горизонта: верхний и нижний. Содержание ильменита (кг/м3) в среднем по месторождению 15.8, в верхнем горизонте 32.3, в нижнем — 6.7; содержание рутила соответственно — 3.5, 7. 6 и 1.3; лейкоксена — 1.6, 3.0 и 0.8, циркона — 2.5, 5.7 и 0.7. Запасы кварцевых песков и содержащихся в них минералов титана и циркония утверждены ГКЗ СССР в 1970 г., но из-за небольших количеств (237 тыс т TiO2 и 28 тыс т ZrO2) государственным балансом запасы титана и циркония не учитываются. Извлечение рудных минералов возможна из хвостов исходных песков, которые составляют около 7% общей массы. Помимо них из хвостов обогащения получается также кианитовый концентрат. В настоящее время подготовлен ТЭС освоения Новозыбковского месторождения, в котором производительность будущего предприятия предусматривается в размере 1 млн м3 песков в год. Предприятие обещает быть высокорентабельным, однако требуются дополнительные исследования для уточнения качества песков и технико-экономические расчеты целесообразности получения попутной продукции. Пока месторождение находится в Госрезерве.

Целая серия аналогичных месторождений известна в составе аптской продуктивной формации Русской плиты (формация липецкого типа, по Н.Н. Иконникову).

Другим примером могут служить кварцевые стекольные пески мелового возраста Eгaновского месторождения в Московской области, отрабатываемого Раменским ГОКом. На фабрике ГОКа методами флотации, оттирки, магнитной сепарации природные пески очищаются от тонких шламов и от тяжелых минералов, в результате получаются высококачественные стекольные пески с содержанием железа от 0.05 до 0.15% и в качестве отхода — концентрат тяжелых минералов, В среднем выход его колеблется В пределах 2-3%. Концентрат содержит 20-30% ильменита, 15-20% рутила, 10-15% циркона; остальное — магнетит, гидроокислы железа, темноцветные алюмосиликаты. В год на фабрике может перерабатываться около 1 млн т исходного песка; выход тяжелой фракции 25 тыс т (2.5%). Если будет разработана и внедрена технологическая схема выделения из нее полезных минералов, то при извлечении их на уровне 60% можно будет получать в год 3-4 тыс т ильменитового, 2-3 тыс т рутилового и 1.5-2.5 тыс т цирконового концентрата.
Многие из аналогичных месторождений нижнемелового возраста сосредоточены в пределах субмеридиональной полосы развития кварцевых песков аптского возраста протяженностью до 200 км, расположенной на территории Липецкой и Рязанской областей, выделяемой в качестве Скопинско-Липецкой россыпной зоны. Образование песчаных толщ рассматриваемой формации происходило на фоне регрессии аптского бассейна как результат многостадийного формирования аккумулятивных береговых форм в условиях стабильного потока наносов, направленного с юга на север (рис. 113). Наряду с мелкими, но относительно богатыми собственно титано-циркониевыми россыпями типа Волчинского и Корневского месторождений, здесь имеются значительные запасы кварцевых песков.

Одним из таких объектов на юге Рязанской области являются кварцевые пески месторождения Мураевня. Хотя пески Мураевнинского месторождения характеризуются а целом весьма незначительной примесью тяжелых минералов (всего около 0.5%), для ее выделения разработана эффективная гравитационная технология с применением высокопроизводительных конусных сепараторов. Доводка чернового гравитационного концентрата и его разделение на селективные продукты осуществляется по магнитно-электростатической технологии с получением ильменитового, рутилового и цирконового Концентратов. В год можно получать сотни тонн концентратов в качестве попутной продукции.

Строительные кварцевые пески характеризуются по сравнению со стекольными, более высоким содержанием тяжелой фракции — как правило, на уровне 5-10%. Если кварцевые пески используются для производства силикатного кирпича, то их предварительно необходимо подвергать обогащению с целью отделения крупного класса + 2 мм («крупняка»), тонких классов и шламов -0,071 мм, а также для выделения загрязняющей пески фракции тяжелых темноцветных минералов. Например, в добываемых кварцевых песках Корневского месторождения в песках аптского возраста (Рязанская область), используемых для производства силикатного кирпича содержится в среднем 5% минералов тяжелой фракции, в TDM числе 1.5% ильменита, 0.2% лейкоксена, 0.6% рутила, 0.4% циркона, остальное гидроокислы железа, темноцветные алюмосиликаты и др. Для этих песков также разработана гравитационно-магнитно-электростатическая схема выделения из них титановых и циркониевых концентратов. Если она будет осуществлена, то попутно можно будет ежегодно получать из этих строительных кварцевых песков первые тысячи тонн ильменитового концентрата, сотни тонн — рутил-лейкоксенового и цирконового концентратов.

Таким образом, ильменит, рутил и циркон, содержащиеся в добываемых как нерудное сырье кварцевых песках, могли бы дать при соответствующей технологической переработке песков дополнительное количество концентратов титана и циркония. Их извлечение способствует одновременно резкому улучшению качества основной товарной продукции — кварцевых песков при их использовании в стекольном, формовочном, строительном и др. производствах, и экологизации недропользования.

Проблемы рационального комплексного использования добываемых кварцевых песков ждут своих технологических и организационных решений для их внедрения в производство. Дополнительным фактором, повышающим интерес потенциальных инвесторов к этой проблеме, служат установленные в последние годы концентрации в них золота на уровне 50-100 мг/ти выше в месторождениях кварцевых песков и песчано-гравийных смесей.