Общие сведения о мономинеральных титановых россыпных месторождениях

Россыпные месторождения титана занимают важнейшее место в структуре мировых запасов титана (52.2%) и в производстве титановых концентратов (около 70%). Из тридцати шести эксплуатируемых в мире титановых месторождений, только три относятся к коренным. Сегодня во всем мире из россыпных месторождений добывается около 2/3 всего ильменита и практически весь рутил.

Среди россыпных титановых месторождений выделяются две резко обособленные группы: 1) собственно титановые (мономинеральные ильменитовые или лейкоксеновые) россыпи и 2) комплексные россыпи преимущественно прибрежно-морского генезиса. Абсолютное большинство известных в мире россыпей титановых минералов относится к этой последней, крупнейшей промышленной группе комплексных прибрежно-морских россыпей (ПМР), содержащих помимо ильменита и рутила, также циркон, редкоземельные минералы — монацит и ксенотим, а также широкий спектр других полезных минералов — ставролит, силлиманит, дистен, гранат и др. При этом ценность данных месторождений определяется именно их высокой комплексностью и возможностью получения целого ряда селективных рудных концентратов и использования нерудной составляющей.

Условия формирования этих месторождений также весьма специфичны. За редким исключением, они образуются а береговой зоне конечных водоемов седиментации за счет региональных источников питания, при непременном участии глубокого химического выветривания последних и многократном переотложении материала и, таким образом, представляют собой продукт конечной стадии дифференциации аллотигенного материала. Минеральные ассоциации этих россыпей складываются по принципу отбора наиболее химически устойчивых и механически прочных минералов умеренной плотности, обладающих близкой гидравлической крупностью, обеспечивающей их совместную концентрацию в узком гранулометрическом классе песков волноприбойной зоны.

В отличие от комплексных титановых ПМР. собственно титановые, как правило мономинеральные (ильменитовые, лейкоксеновые) россыпи, возникают в более широком диапазоне литогенетических обстановок — от элювия титаноносных массивов через флювиальную стадию до прибрежной зоны. Следует оговориться, что этот перечень не представляет собой единого генетического ряда — он отражает присутствие в группе собственно титановых мономикеральных россыпей месторождений разного генезиса, образованных за счет разных коренных источников и прошедших разные стадии переотложения, транспортировки и трансформации рудного вещества.

Если в мировом масштабе роль собственно титановых россыпей весьма невелика, то в СНГ из 41.8% учтенных запасов титана, приходящихся на россыпные месторождения, 4/5 заключено в собственно титановых россыпях, в том числе 28.5% — в лейкоксеновых ископаемых ПМР, 0,9% — в ильменитовых ископаемых ПМР и 4% — в ильменитовых делювиально-аллювиальных россыпях. Кроме того, около 4.3% титана заключено в элювиальных россыпях ильменитоносных кор выветривания, с которыми делювиально-аллювиальные россыпи тесно связаны парагенетически.

Общеизвестно, что генезис титановых россыпей в конечном итоге влияет и на качество ильменитовых (лейкоксеновых) концентратов, определяя технологию их переработки и области применения. Так, относительно слабо измененные ильмениты мономинеральных континентальных россыпей используются для сульфатной технологии производства пигментного диоксида титана, а лейкоксенизированные высокотитанистые ильмениты комплексных титано-циркониевых россыпей прибрежно-морского генезиса (комплексных ПМР) мало пригодны в пигментной промышленности, но используются для производства титанового шлака и последующего получения титановой губки и металлического титана. Важнейшая особенность комплексных ПМР состоит, в отличие от мономинеральных титановых россыпей, также в том, что их ценность определяется всей суммой присутствующих в них компонентов, включая нерудную составляющую. Особую проблему составляет переработка и утилизация лейкоксеновых концентратов.

Все это заставляет нас отказаться от принятой схемы совместного рассмотрения титановых и комплексных титано-циркониевых россыпей как единой промышленной группы россыпей и уделить в данном разделе специальное внимание собственно титановым россыпным месторождениям, которые представлены следующими минеральными типами: ильменитовым, лейкоксен-ильменитовым и лейкоксеновым. Комплексным титано-циркониевым россыпям посвящена самостоятельная глава книги.

Главнейшие титановые россыпи располагаются на территории России и Украины и представлены разными промышленными и минеральными типами. Сырьевая база титановых россыпей Украины связана с ильменитоносными россыпями ближнего сноса, сформированными за счет коренных руд и кор выветривания титаноносных габброидных массивов (Иршинский район), в России сосредоточены крупнейшие в мире запасы лейкоксенсодержащих песчаников (Южный Тиман), второстепенное значение имеют ископаемые ильме-нитовые ПМР (Тулунская и др.), и крайне незначительную роль играют ильменитовые россыпи ближнего сноса (на Урале), аналогичные Иршинским (см.рис. 69).

Поскольку степень измененности ильменита в россыпях определяет его технологические свойства и области применения, остановимся на этом вопросе несколько подробнее, В зависимости от длительности пребывания в зоне гипергенеза, условий переноса и переотложения в россыпях ильменит последних может сильно отличаться по своему химическому составу и физическим свойствам, проходя все стадии изменения от практически неизмененного минерала до образования конечных продуктов — вторичного рутила и др. Особенности поведения ильменита в зоне гипергенеза и в россыпеобразовательном процессе детально анализировались многими исследователями.

Известно, что общая схема гипергенного изменения ильменита состоит в его постепенной гидратации, сопровождающейся выносом железа, и в общем виде включает четыре последовательные стадии: гидратированный ильменит, аморфный аризонит, лейкоксен в виде геля, рутил-анатазовые (брукитовые) псевдоморфозы, возникшие в результате дегидратации гидрогеля. С технологических позиций наиболее важным является изменение следующих свойств от «свежих» к нацело измененным ильмени-там:

(а) Содержание TiO2 возрастает от 52.7 до 90% и более; FeO — снижается от 47.3% до 0; Fe2O3 — сначала возрастает от 0 до 35% , а затем снижается почти до 0.

(б) Твердость снижается от 6 до 5 и менее (по шкале Mоoca), микротвердость — от 750 до 590 кгс/мм2.

(в) Плотность снижается от 4.9 до 3.7 кг/м3,

(г) Магнитная восприимчивость снижается от 130 до 15.10-9 м3/кг.

(д) Электросопротивление снижается от 4 до 0.001 ом/м.

Тесная связь между составом и магнитной восприимчивостью ильменитов разной степени измененности позволяет получать методами магнитной сепарации ильменитовые концентраты определенного стабильного состава.

Значительная часть титановых россыпей образована в различной мере лейкоксенизированным ильменитом, и лишь в специфической среде, какой, например, являются нефтеводонасыщенные песчаники Ярегского месторождения, как полагает В.А. Калюжный, процесс изменения ильменита достигает своей крайней стадии, давая начало собственно лейкоксеновым россыпям. Пока в мире известно только два таких объекта; Яpeгское месторождение, совмещенное с одноименным месторождением тяжелых нефтей, в России и аналогичное месторождение в районе Атабаска в Канаде.