Промышленные типы месторождений марганца и основные типы руд

Промышленные типы месторождений марганца и основные типы руд

Промышленный тип месторождений

Рудно-формационный

тип месторождений

Природный

(минеральный)

тип руд

Среднее

содержание Mn, % (по-путные полезные компоненты)

Промышленный

(технологический)

тип руд

 

Примеры

месторождений

(проявлений)

Осадочные морские

Пластовый в осадочных (терригенных) породах

Родохрозитовый

 

16–48

 

Металлургический марганцевый карбонатный (сортировочный, гравитационно-магнитный)

Новоберезовское

 

Пиролюзит-псиломелановый

26–50

 

Химический марганцевый пероксидный (сортировочный, гравитационно-магнитный)  

Чиатурское

(Грузия)

Вулканогенно (гидротермально)-осадочные

Пласто- и линзообразный в вулканогенно-осадочных породах

 

Родохрозитовый с манганокальцитом

 

16–32

 

Металлургический марганцевый карбонатный (сортировочный, гравитационномагнитный)

Усинское,

Порожинское

 

Гематит-гаусманит-браунитовый

 

16–35

 

Металлургический марганцевый оксидный (сортировочный, гравитационно-магнитный)

Дурновское

 

Браунит-гаусманит-магнетитовый с родохрозтом

20–35

То же

 

Южно-Хинганское

Метаморфогенные

Пласто- и линзообразный в метаморфических породах

Гаусманит-пиролюзит-родохрозитовый

12–28

Металлургический марганцевый оксидно-карбонатный (гравитационно-магнитный)

Парнокское

 

 

Выветривания

(гипергенные)

Плаще- и линзообразный в корах выветривания месторождений и марганцевосодержащих пород

 

Пиролюзит-псиломелан-криптомелановый с гётитом и гидрогётитом

15–45

 

Металлургический марганцевый оксидный (сортировочный, гравитационно-(магнитный)

 

Николаевское

 

Гётит-вернадит-псиломелановый

16–28

 

То же

 

Шунгулешское

(проявление)

 

Пиролюзит-псиломелановый

26–37

 

”

 

Кипчакское

(проявление)

 

Псиломелан-вернадитовый

25–30

 

”

 

Усинское

 

 

 

Вернадит-псиломелан-пиролюзитовый

15–28

 

Металлургический марганцевый оксидный (промывочный, сортировочный, гравитационно-магнитный)

Порожинское

 

Пиролюзит-псиломелановый

10–19

 

Металлургический марганцевый оксидный (сортировочный, гравитационно-магнитный)

Громовское

 

Диагенетически-седиментационные в современных осадках

Плащеобразный

Кобальт-железо-марганцевые конкреции и корки

20–30

(Fe, Co, Ni, Cu)

Металлургический, химический кобальт-марганцевый оксидный (гидрометаллургический)

Абиссальные равнины дна океанов (ЖМК) и подводные горы и поднятия (КМК)

 

Железомарганцевые конкреции и корки

5–30

(Fe)

Металлургический, железомарганцевый оксидный (гидрометаллургический)

Шельф Финского залива

Скопления железомарганцевых образований на дне морей и океанов относятся к перспективным комплексным месторождениям, образующимся в процессе седиментации и диагенеза современных осадков. По условиям образования среди них выделяются глубоководные и мелководные.

Железомарганцевые конкреции (ЖМК) и кобальтомарганцевые корки* (КМК) встречаются во всех океанах.

ЖМК сосредоточены на абиссальных долинах океанов преимущественно на глубинах 4800–5500 м. Подавляющее число рудных полей расположено в Тихом океане, особенно в зоне Кларион – Клиппертон. (1500´2000 км). Плотность залегания конкреций (их масса приходящаяся на 1 м² дна) варьируется в широких пределах, редко превышая 30 кг/м².

Залежи конкреций являются комплексными месторождениями Mn, Ni, Co и Cu. Диаметр конкреций составляет 0,1–n · 10 см., преимущественно – 3–7 см. Конкреции содержат (%):Mn 25–30; Fe 6–12; Ni 1–2; Co 0,2–1,5; Cu 1–1,5;Р 0,5–1; в качестве примесей в них обнаружены Mo, РЗЭ, V, платиноиды, Au и другие компоненты.

Потенциальный интерес представляют кобальтомарганцевые конкреционно-корковые образованияМирового океана, известные на подводных горах и океанических поднятиях на глубинах от 300 до 4000 м, где они нередко образуют покрытия мощностью от нескольких миллиметров до 10 см на коренных породах или уплотненных осадках. Корки сложены гидроксидами Fe и содержат Mn, Co, Ni, Cu и Р.

Железомарганцевые конкреции* (ЖМК) на дне Финского залива Балтийского моря являются новым видом минерального сырья, использование которого обусловлено острым дефицитом в России марганецсодержащих руд. Целенаправленно руды начали изучаться только с 1999 г.

ЖМК залегают непосредственно на поверхности морского дна и образуют залежи относительно небольших (3–15 км) размеров на глубине 10–90 м. В составе конкреций гидроксиды и оксиды марганца составляют 65–70 % общей массы рудного вещества, гидроксиды железа 30–35 %. Содержания Mn в ЖМК колеблется от 5 до 30 %, Fe 5–30 %, Р 1–5 %, органического вещества 7,5–24 % при среднем 11,5 %.

Залежи шельфовых ЖМК Финского залива значительно отличаются от известных залежей глубоководных океанических ЖМК по морфологии пластов, условиям формирования и залегания, минеральному и химическому составу конкреций, технологии их добычи и переработки. Шельфовые ЖМК в отличие от глубоководных могут рассматриваться исключительно как марганцевая руда.

7.По минеральному составу марганцевые руды разделяются на оксидные, карбонатные и смешанные.

Наибольшее промышленное значение имеют оксидные руды, в которых главными рудными минералами являются оксиды и гидроксиды марганца (пиролюзит, псиломелан, якобсит, манганит, браунит, гаусманит и др). Оксидные руды включают окисные (первичные пиролюзит, псиломелан, манганит, браунит, якобсит и др.) и окисленные – развивающиеся в коре выветривания главным образом карбонатных руд (пиролюзит, псиломелан, вернадит, тодорокит, криптомелан). За рубежом наибольшее промышленное значение имеют окисные (пероксидные – пиролюзитовые, нсутитовые) руды (Mn 50±8 %) низкофосфористые (P 0,04–0,08 %), как правило используемые без обогащения. Окисные руды интенсивно используются промышленностью, так как отличаются высоким содержанием марганца, легко обогащаются путем простого грохочения и служат высококачественным сырьем, пригодным для химической промышленности и производства стандартных марок ферромарганца. В России крупные и среднего масштаба месторождения окисных руд отсутствуют. Руды мелких месторождений бедные и среднего качества (15–37 % Mn), хрупкие, при дроблении склонные к переизмельчению и, как следствие, – к потерям наиболее ценных минералов со шламами.

Среди руд этого типа выделяют пероксидные, отличающиеся преимущественно пиролюзитовым минеральным составом. В качестве критерия для отнесения марганцевых руд к пероксидным используют коэффициент пероксидности – отношение содержания диоксида марганца к содержанию общего марганца (К = МnО₂/Мn): руды относятся к пероксидным, если коэффициент пероксидности ≥ 1,3 при содержании МnО₂  ≥ 41,8 %. Пероксидные руды Грузии (Чиатурское месторождение) бедные (26 % Mn) – единственные в СНГ, из которых обогащением получают высококачественные пиролюзитовые концентраты.

В России основное промышленное значение имеют окисленные руды кор выветривания – марганцевые и железомарганцевые, от низкофосфористых (P ≤ 0,1 %) до высокофосфористых (P > 0,3 %) – Усинское, Порожинское, Николаевское, Парнокское, Дурновское и другие месторождения.

Несколько особняком стоят оксидные руды ЖМК и КМК дна морей и океанов. Руды являются природно-легированными и могут широко использоваться в черной металлургии: при содержании Mn 10–35 % – для получения зеркального чугуна, при 5–10 % – для производства марганцевистого чугуна. Это процесс прямого легирования, который медленно, но внедряется на заводах России. Считается, что при содержании Mn в железной руде больше 15 % расходы энергоносителей превышают необходимый экономический эффект (руды трудно плавятся), но процесс прямого легирования приводит к значительной экономии дорогих марганцевых сплавов.

Карбонатные руды сложены преимущественно карбонатами марганца: родохрозитом, манганокальцитом, марганцовистым кальцитом. Руды при относительно низких содержаниях марганца (не превышает 20–25 %) и относительно высоком содержании фосфора характеризуются трудной обогатимостью и высокой себестоимостью концентратов, однако в связи с сокращением запасов оксидных руд и поиском прогрессивных технологий переработки доля их в производстве марганца будет неуклонно возрастать.

В результате использования новых схем обогащения и скважинного подземного и кучного (чанового) выщелачивания на первое место по промышленной значимости выходят карбонатные руды с родохрозитом, манганокальцитом и др. Руды от бедных (15–25 % Mn) до богатых (37–48 % Mn). В России запасы и прогнозные ресурсы бедных руд и руд среднего качества исчисляются десятками-сотнями миллионов до миллиарда тонн (Новая Земля, Архангельская, Свердловская, Кемеровская обл., Республика Хакасия, Иркутская обл., Хабаровский край, Магаданская обл. и др.).

Большое потенциальное значение для черной металлургии имеют марганцевистые известняки (5–10 % Mn, 46–52 % CaO), которые можно использовать в качестве флюса и раскислителя: 1 млн т легированных марганцевых флюсовых известняков (Улутелякское месторождение в Республике Башкирия, Усинское – в Кемеровской обл. и др.) позволят экономить около 20 тыс. т марганцевых сплавов. 

Смешанные руды являются переходным типом между оксидными и карбонатными. Их химический состав зависит от количественного соотношения оксидов (манганита, пиролюзита, псиломелана) и карбонатов марганца (манганокальцита, родохрозита), в соответствии с которым выделяются железомарганцевые, карбонатно-силикатные, оксидно-силикатные, оксидно-силикатно-карбонатные и др. Наиболее ярко они проявлены на Большетокмакском месторождении Украины, где обогащением выделяют селективные продукты – оксидных и карбонатных минеральных типов, которые в дальнейшем подвергаются глубокому обогащению с получением товарных продуктов.

Карбонатно-силикатные, оксидно-силикатные, оксидно-силикатно-карбонатные смешанные руды могут представлять промышленный интерес при условии небольшого количества силикатов марганца и пониженного содержания фосфора. Промышленная технология обогащения карбонатно-силикатных руд с получением товарных ликвидных продуктов разработана только в Австралии: для реализации Са-Si-Mn промпродукт (32–37 % Мn) облагораживается подшихтовкой родохрозитовыми или пиролюзит-псиломелановыми богатыми концентратами.

Кроме марганца в рудах может присутствовать железо, количество которого иногда значительно. По соотношению этих элементов выделяются: а) железомарганцевые руды, в которых оба металла находятся в существенных количествах, часто при преобладании железа (Mn/Fe ≤ 1 );

 б) марганцовистые железные руды (с содержанием марганца 5–10 %). Из-за тесного срастания этих минералов руды относятся к труднообогатимым.

Браунит-гаусманитовые руды образуются при слабом метаморфизме осадочных месторождений. Они представляют значительный промышленный интерес, но не образуют крупных месторождений и добываются в небольшом количестве. В качестве примеси в рудах присутствуют оксиды железа, карбонаты марганца. Руды характеризуются вкрапленными, массивными, слоистыми текстурами, при обогащении переизмельчаются, концентраты требуют брикетирования.

В марганцевых рудах нередко присутствуют вольфрам, никель, кобальт, золото, серебро, цинк, свинец, таллий, барий, бор, фосфор. Последний является вредной примесью, к содержанию его в концентрате предъявляются жесткие требования. Золото мелкое и тонкое, находится в свободном состоянии и может быть выделено механическими способами. Анализ геологических материалов показал, что в окисленных рудах марганца всех месторождений России и СНГ содержится значимое количество золота (до 300 мг/т); при содержании более 80 мг/т извлекаемого золота процесс становится экономически рентабельным.

Фосфор связан с минералами марганца, железа и апатитом: в последнем случае при обогащении выделяется промпродукт с содержанием до 30 % Р₂О₅, из минералов марганца и железа фосфор извлекается выщелачиванием.

Вольфрам представлен собственными минералами (вольфрамит, гюбнерит, шеелит) и выделяется в собственный промпродукт. Никель, кобальт и другие цветные металлы могут быть выделенны выщелачиванием.

В США (цинковое месторождение Франклин, штат Нью-Джерси) марганец и железо выделяют из франклинитовых руд (франклинит – (Fe, Mn, Zn)О (Fe, Mn)₂О₃ ). Из руды цинк выделяется дисцилляцией, осадок содержит до 15 % Мn и около 40 % Fe, используемого для производства зеркального чугуна.