Марганцевая руда
Нахождение марганца в природе представляется минералами. На сегодняшний день человечеству известно свыше 300 различных минералов, в составе которых можно обнаружить марганец. Однако, не каждый из них является пригодным для добычи вещества, поскольку только в некоторых минералах количество марганца достаточное для целесообразной его добычи с точки зрения экономики. Минералы, из которых происходит извлечение марганца, имеют название марганцевая руда. Среди них стоит выделить наиболее приоритетные для добычи вещества. К таковым относятся: пиролюзит, псиломелан, манганит, вернадит, браунит, гаусманит,родохрозит, олигонит манганокальцит, родонит, бустамит.
Минералогия марганца достаточно сложна. Это связано с тем, что вещество, находящееся в минералах, может иметь разную валентность: от 2-х до 4-х.
Добыча марганцевой руды
Марганцевая руда относится к природным минеральным образованиям, которые концентрируются в определенных местах при конкретных условиях, образуя месторождения, являющиеся основным источником рудной добычи. По всему земному шару сегодня существует четко ограниченное количество месторождений, из которых происходит извлечение марганцевых руд. Абсолютно все месторождения классифицируются согласно генезису. Таким образом, среди них выделяют следующие:
- Осадочные, подразделяющиеся, в свою очередь, на два типа: осадочные и вулканогенно-осадочные;
- Вулканогенные;
- Метаморфизированные;
- Месторождения коры выветривания.
| Наименование сплава | Значение | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Содержание в % | ||||||
| Mn | Fe | C | C | P | Cu | |
| Ферро-марганец | 50‑82 | 40‑8 | 5‑7 | 1,5‑0,5 | — | — |
| Зеркальный чугун (шпигель) | 8‑35 | 85‑60 | 4‑5 | 1,0 | — | — |
| Силико-марганец | 55‑75 | 20‑5 | 0,4‑1,25 | 26‑18 | — | — |
| Силико-шпигель | 18‑30 | 69‑63 | 1,0 | 12‑6 | — | — |
| Фосфор-марганец | 65 | 7 | 2 | 1 | 25 | — |
| Купро-марганец | 25‑30 | 5‑1 | — | — | — | 70‑60 |
Среди перечисленных типов, наиболее приоритетным для добычи руд являются осадочные месторождения, в которых формирование минералов происходит в процессе химических реакций, которыми сопровождается образование морских отложений. Марганцевое месторождение данного типа характеризуется образованием оксида вещества, гидроокиси или же его карбоната. Последние, в свою очередь, отождествляются с углеродистыми и графитными скалами, формирующимися в восстановительной среде.
Оксидный тип месторождений имеет противоположные особенности. Его ассоциация связана с грубыми кластическими отложениями, образование которых происходит в условиях повышенной кислотности наряду с присутствием свободной циркуляции воды. Данные месторождения отличаются марганцевой рудой высокого качества. Кроме того, в отличие от карбонатных, оксидные месторождения встречаюся в разы чаще. Бытует мнение о том, что на качество руды, содержащейся в указанных двух типах месторождений, влияет концентрация отложений. Чем выше концентрация, тем более качественная руда.
Крупнейшие осадочные месторождения марганцевой руды расположены на территории Никопольского района (Украина), Чиатурского района (Грузия), Калахари (Южная Африка), Грут Эйланд (Австралия). В большей степени, месторождения на указанных территориях содержат оксидные залежи, однако, встречаются и те, в которых можно обнаружить карбонатные фации. Например, среди крупнейших карбонатных залежей выделяют мексиканское месторождение Моланго.
| Страна | Резервы | Резервная база |
|---|---|---|
| ЮАР | 18 | 4000 |
| Украина | 140 | 520 |
| Габон | 20 | 160 |
| Китай | 40 | 100 |
| Австралия | 32 | 82 |
| Бразилия | 25 | 52 |
| Индия | 15 | 33 |
| Мексика | 4 | 9 |
| Остальные | 6 | 44 |
| Всего | 300 | 5000 |
Россия также занимает не последнее место по месторождениям марганца. Главным образом, марганцевые руды страны сосредоточены на Урале. Он является ключевым регионом среди всех остальных по добыче марганцевых руд. Осадочные месторождения руд расположены на территории Пермского края, а также в республике Коми.
Влажные регионы тропиков также богаты на скопления отложений и латериты, содержащие образование марганца, очищенного путем интенсивного выветривания, от различных примесей. В свою очередь, благодаря этому сформировались оксидные отложения высокого качества. Зачастую образования первичных отложений представляют собой углеродистый марганец. К таким месторождениям стоит отнести Бразильское Серрод до Навио, расположенное в районе Амапы, Нсута в Гане, а также Моанда в Габоне.
Во второй половине 19 века крупнейшие месторождения марганцевой руды были обнаружены на морском дне. До настоящего времени они не были рассмотрены в качестве перспективных для добычи руды отложений. Сейчас данные месторождения были признаны пригодными к разработке.
Добыча марганцевой руды ведется, главным образом, открытым способом. При этом используются экскаваторы высокой продуктивности. Перед извлечением марганца из самой руды осуществляется ее обогащение путем гравитационного, гравитационно-магнитного методов или же флотацией. В результате этого получают концентраты марганцевой руды, которые классифицируются по сортам согласно процентному содержанию в руде вещества. Так, рудой высшего сорта принято считать ту, в составе которой содержится не менее 45-49%.
По данным на 1990 год добыча марганцевой руды во всем мире составляла порядка 20-25 млн тонн, а все ее мировые запасы – 15 млрд тонн.
Источник
Марганцевые руды
Вторым по важности среди чёрных металлов является марганец – незаменимый в чёрной металлургии компонент при выплавке чугуна и стали. По стратегическим запасам марганцевых руд Украина занимает второе место в мире и является одним из лидеров по производству марганцевой продукции.
Месторождения марганца в мире
Распределение выявленных ресурсов марганцевых руд в мире
| Материк | Млн. тонн | % |
| Африка | 14330 | 67,4 |
| Европа | 3440 | 16,2 |
| Азия | 1650 | 7,8 |
| Америка | 1200 | 5,6 |
| Австралия и Океания | 650 | 3,0 |
Распределение ресурсов марганцевых руд по отдельным странам
| Страна | млн. тонн | % |
| ЮАР | 13600 | 63,9 |
| Украина | 2500 | 11,8 |
| Австралия | 630 | 2,9 |
| Габон | 500 | 2,4 |
| Казахстан | 500 | 2,4 |
| Бразилия | 420 | 2,0 |
По упрощенной классификации главные промышленные марганцевые месторождения суши подразделяются на:
1) пластовые месторождения железо-марганцевых и марганцевых руд в осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических породах;
2) месторождения коры выветривания метаморфических преимущественно докембрийских пород;
3) гидротермальные месторождения.
Именно из этих трёх типов в настоящее время и добывается основная масса марганцевого сырья. В пластовых месторождениях, расположенных в Австралии, Болгарии, Боливии, Габоне, Грузии, Казахстане, Китае, Мексике, Российской Федерации, Украине и ЮАР, заключено до 90% мировых подтверждённых запасов марганца. Около 8% месторождений находится в древних корах выветривания. Такие месторождения разведаны в Бразилии, Буркина-Фасо, Гане, Индии, Кот-д’Ивуаре, Мали и других странах. Оставшиеся 2% представлены мелкими гидротермальными месторождениями на территории Алжира, Аргентины, Боливии, Египта и Марокко.
Значительные прогнозные ресурсы марганцевых руд сосредоточены в скоплениях железо-марганцевых конкреций и кобальт-железо-марганцевых корок, на дне Тихого, Индийского и Атлантического океанов. Их ресурс оценивается в 100 млрд. тонн (при содержании марганца около 25%), что превышает прогнозные ресурсы суши почти в 5 раз.
Мировые запасы марганца
Для производства марганцевой продукции (ферромарганца, оксидов, различных солей и т.п.) используются марганцевые руды. Средние содержания металла в них составляют от 17 до 53%. Наиболее «вредной» примесью марганцевого сырья является фосфор. Желательно, чтобы его содержание в руде не превышало 0,2% от количества марганца. Уникальные марганцевые месторождения содержат запасы руды, превышающие один миллиард тонн, крупные – сотни миллионов, а средние и мелкие – десятки миллионов тонн.
Ресурсы марганцевых руд установлены в 56 странах мира и оцениваются в 21,3 млрд. тонн. В силу того, что достоверные оценки мировых прогнозных ресурсов марганца составляют коммерческую тайну, обнаружение среднемасштабных месторождений ещё возможно в пределах относительно слабо изученных территорий. К таковым можно отнести отдельные районы Австралии, Аргентины, Боливии, Бразилии, Ботсваны, Буркина-Фасо, Габона, Демократической Республики Конго, Индии, Ирана, Марокко, Перу, Турции и Чили. Суммарные прогнозные ресурсы этих стран оцениваются в 2500 млн. тонн.
Основные производители марганцево-рудной продукции (2000 год)
| Страна | Тыс. тонн |
| Китай | 4000 |
| ЮАР | 3613 |
| Украина | 2741 |
| Бразилия | 2200 |
| Габон | 1743 |
| Австралия | 1614 |
| Индия | 1583 |
Более 95% мировых общих запасов локализованы в 13 странах (в порядке убывания): ЮАР, Украина, Казахстан, Габон, Бразилия, Китай, Австралия, Боливия, Грузия, Мексика, Болгария, Российская Федерация и Индия. Высокосортными рудами обладают лишь ЮАР, Габон, Австралия и Бразилия, в остальных странах руды среднего и низкого качества.
Ежегодный экспорт товарной марганцевой руды (2001 год)
| Страна | Тыс. тонн |
| ЮАР | 7074 |
| Габон | 2000 |
| Бразилия | 1090 |
| Австралия | 1066 |
| Гана | 300 |
| Индия | 300 |
| Украина | 284 |
Добыча марганцевых руд и производство концентратов осуществляется в 30 странах мира. Основной объём товарных марганцевых руд используется в производстве марганцевых сплавов (ферромарганца, силикомарганца, ферросилиция и др.), а также марганца-металла. Главными мировыми производителями сплавов являются страны, ведущие основную добычу марганцевых руд (ЮАР, Украина, Китай), а также обладающие технологическим потенциалом и достаточно дешевой электроэнергией для её переработки (Япония, Франция, Норвегия). Они формируют лидирующую шестерку мира по производству марганцевых сплавов.
С годами доля экспорта руд по отношению к экспорту сплавов постепенно уменьшается. Основными потребителями импортной марганцевой продукции, богатой руды и концентратов, являются Япония, США, ФРГ, Франция, Китай, Норвегия, Южная Корея и другие страны с развитой чёрной металлургией, не обладающие достаточным ресурсом собственного сырья.
Марганцевая руда Украины
Украина с ее развитой чёрной металлургией и весьма значимой марганцево-рудной базой, является ведущей в мире по производству и потреблению марганцевой продукции (руда, ферромарганец, силикомарганец, металлический марганец и др.).
По объёму общих запасов марганцевых руд Украина занимает второе место в мире после ЮАР. Среди стран СНГ украинские запасы марганцевого сырья составляют более 80%, но они в основном представлены карбонатными рудами, пока мало используемыми в промышленности. Запасы же ЮАР, Бразилии и некоторых других стран состоят из более ценных руд с высоким содержанием марганца.
Все промышленные запасы марганцевых руд Украины сосредоточены в крупнейшем в мире Никопольском марганцеворудном бассейне (Днепропетровская, Запорожская и Херсонская области). Эти запасы, расположенные в ряде месторождений (Марганецкое, Зеленодольское, Орджоникидзевское, Токмакское), находятся в осадочных олигоценовых породах, покрывающих Украинский щит. Их суммарные утверждённые запасы составляют 2426,1 млн. тонн, при среднем содержании марганца в руде 23,9%.
Марганцевые месторождения Украины разрабатываются с 1883 г. За этот период отработана значительная часть первоначальных запасов марганцевых руд. Только в Никопольском бассейне за последние полстолетия добыто более 500 млн. тонн руды. При таких темпах сырья хватит только на ближайшие 20 лет.
Добычу марганцевых руд ныне ведут в восточной части Никопольского бассейна (Марганецкий) и в западной части бассейна (Орджоникидзевский) ГОКи, с производительностью, соответственно, 2,0 и 7,1 млн. тонн руды в год. Для отработки Токмакского месторождения был построен Таврический опытно-промышленный горно-обогатительный комбинат и шахта с проектной производительностью 2 млн. тонн руды в год. Однако в 1995 г. из-за низкой производительности и ряда других причин добыча и переработка руды здесь была прекращена, а предприятия законсервированы.
Схема расположения месторождений марганца на территории Украины:
1 – осадочные олигоценовые руды (1 – Никопольский марганцеворудный бассейн; 2 – Токмакское месторождение);
2 – осадочные миоценовые руды (3 – Бурштынское месторождение);
3 – осадочные плиоценовые марганцево-железные руды (4 – Керченский марганцево-железорудный бассейн);
4 – мезо-кайнозойские железо-марганцевые руды (5 – Хащеватское месторождение).
Ныне в эксплуатации находятся 7 шахт и 10 карьеров. Руда обогащается на 4 обогатительных фабриках с получением товарного марганцевого концентрата, содержащего 34% (Марганецкий ГОК) и 37,9% (Орджоникидзевский ГОК) металла. Полученная продукция поставляется на металлургические, ферросплавные и другие заводы. Часть руды и продукции экспортируются в страны СНГ и Европы. Отдельные сорта малофосфористого марганцевого концентрата в небольших объёмах Украина импортирует из Грузии и Казахстана.
Никопольский марганцево-рудный бассейн
Месторождения Никопольского бассейна находятся в Среднем Приднепровье в пределах единой Южно-Украинской марганцеворудной провинции. Она является частью более обширного Южно-Европейского олигоценового бассейна, включающего соответствующие месторождения и проявления в Болгарии, Румынии, Украине, Российской Федерации и Грузии.
Марганценосность геологических комплексов этого региона открыта в 1874 г. в бассейне р. Ингулец, а в 1883 г. – р. Соленая, а промышленная разработка месторождений марганца была начата уже в 1886 г. В настоящее время здесь действуют Орджоникидзевский и Марганецкий горно-обогатительные комбинаты (ГОКи). В 1939 г. в районе г. Токмак было обнаружено Токмакское месторождение, а в 1948 г. – проявления марганца у сёл Щербак и Каменское. Впоследствии в северной части Токмакского месторождения был создан Таврический ГОК.
Никопольский марганцеворудный бассейн в плане представляет S-образную полосу, протягивающуюся с запада на восток на 250 км (шириной 25–50 км) от долины р. Ингулец (Днепропетровская область) вдоль северного берега Каховского водохранилища до с. Нововасильевки (Запорожская область). Река Днепр делит бассейн на правобережную (западную) и левобережную (восточную) части.
Схематический геологический разрез Запорожского карьера Никопольского рудного бассейна:
1 –суглинки; 2 – глины; 3 – известняк-ракушечник; 4 – песок; 5 – марганцевая руда; 6 – каолин.
Марганценосными являются толщи олигоцена, представляющие однообразные песчано-глинистые образования и включающие насыщенный марганцем пласт.
Месторождениям Никопольского бассейна принадлежат 100% всех учтённых в Государственном балансе Украины запасов марганцевых руд, которые составляют 2249,28 млн. тонн.
Бурштынское месторождение, открытое в 1951 г., расположено на территории Галичского и Рогатинского районов Ивано-Франковской области в бассейнах речек Гнилая Липа и Нараевка. Рудоносными здесь являются песчаные, песчано-известковые и известняковые породы миоценового возраста. Общие запасы металлического марганца Бурштынского месторождения оцениваются примерно в 2 млн. тонн, при среднем его содержании в рудной массе не более 9,5%. Залежи марганца размещаются здесь в наиболее глубоких частях впадин. Одна из них шириной 3–4 км и длиной 13 км расположена на правом берегу речки Гнилая Липа, другая шириной 4 км и длиной 8 км – на междуречье Гнилой Липа и Нараевки.
Керченский марганцево-железорудный бассейн
Керченские железные руды известны издавна. В 30-х годах прошлого века в них обнаружено повышенное содержание марганца, ванадия и фосфора. При дальнейших исследованиях была установлена Азово-Черноморская марганцево-железорудная провинция.
Наиболее значимые концентрации марганца имеются в плиоценовых (киммерийских) железных рудах месторождений Керченского полуострова (Керченский железорудный бассейн). Они представляют собой типичные бурые железняки, которые из-за относительно повышенного содержания марганца могут использоваться как природно-легированные марганцем железные руды. Для Керченского бассейна характерно увеличение содержания марганца в железных рудах с запада на восток от 2-3% до 22%.
Количество марганца, сосредоточенного в рудах провинции оценивается в 60 млн. тонн, в том числе в Керченском бассейне – 40 млн. тонн. На Государственном балансе запасов Украины состоят 8 ныне не разрабатываемых месторождений железных руд Керченского бассейна – Яныш-Такыльское, Эльтиген-Ортельское, Камыш-Бурунское, Катерлезское, Баксинское, Кезенское, Оссовинское и Северное (Чегене-Салынское).
На кристаллических породах докембрия Украинского щита в мезозое и кайнозое интенсивно развивались коры выветривания. В ряде случаев создавались марганценосные коры выветривания, которые при соответствующих содержаниях марганца могут являться небольшими месторождениями. Наиболее значимым среди них является Хащеватское месторождение марганцевых руд, расположенное в Гайворонском районе Кировоградской области на левом берегу реки Южный Буг. Месторождение протягивается в широтном направлении на 10 км (при ширине около 1 км) и представляет серию (около 15 рудных пластов). Здесь подсчитаны небольшие промышленные запасы руд, пока не учтенные Государственным балансом
Технологии сухого обогащения марганцевых руд позволяют перерабатывать сухим способом карбонатные, окисленные и смешанные марганцевые руды с получением концентрата и хвостов. Их преимуществами являются: отсутствие в процессе обогащения воды, практически полное отсутствие экологической нагрузки на окружающую среду и применение в схеме обогащения оборудования с низкими материало- и энергоемкостями, что позволяет снизить не только капитальные, но и эксплуатационные затраты.
Селективность раскрытия минеральных зерен при ударном разрушении позволяет для некоторых типов руд начать процесс обогащения на стадии дробления.
Например, при обогащении карбонатных марганцевых руд на стадии дробления выделяется 10 — 15% от горной массы крупного концентрата +10 мм, а на стадии измельчения — 10-15% хвостов крупностью менее 0,05 мм с отвальным содержанием марганца.
При обогащении окисленных марганцевых руд, на стадии дробления грохочением было выделено около 10% отвальных хвостов крупностью более 10 мм.
В настоящее время, в поселке Полуночное (Северный Урал) работает фабрика по обогащению карбонатных марганцевых руд, спроектированная и построенная с применением полностью сухой технологии обогащения. Применение этой технологии при обогащении карбонатных марганцевых руд позволило получить концентрат с содержанием марганца не менее 30% (в исходной руде до 19%), при извлечении его в концентрат – 79% и хвосты с содержанием марганца до 8%. Данная технология разработана впервые и значительно превосходит по своим параметрам традиционные схемы обогащения. Получаемый концентрат является кондиционным продуктом для металлургической промышленности, а отходы обогащения используются в производстве строительных материалов.
Источник