Марганцевая руда

метки: Марганцевый, Конкреция, Марганец, Месторождение, Порода, Промышленный, Залежь, Выветривание

Вторым по важности среди чёрных металлов является марганец – незаменимый в чёрной металлургии компонент при выплавке чугуна и стали.

Одной из актуальных тем в настоящее время является изучение и применение марганцевых руд в развитии промышленности Российской Федерации. Эти руды не так популярны, как железные, но они имеют важное значение в промышленности.

Теоретическая значимость предстоящей работы состоит в том, что будут рассмотрены новые аспекты, систематизированы знания.

Цель данной работы состоит в ознакомление с марганцевыми рудами. К числу основных задач относятся изучение их свойств, применения в промышленности. Так же ознакомление с географией размещения.

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАРГАНЦЕВЫХ РУДАХ.

1.1.Свойства марганца и марганцевых руд

Марганец – серебристо-белый хрупкий металл, имеющий плотность 7,2–7,46 г/см3, температуру плавления 1244 °С. Основным потребителем марганцевых продуктов в России в настоящее время является черная металлургия (около 90 %), где он используется преимущественно в виде сплавов с железом (ферромарганца) и кремнием (силикомарганца), а также металлического марганца, применяемых для раскисления и легирования стали. В сравнительно небольшом количестве марганец используется в производстве сплавов с цветными металлами (медью, алюминием, никелем и др.).

Только 5–10 % металла потребляется в электротехнической (для производства сухих батарей), химической промышленности, керамическом и стекольном производстве, в сельском хозяйстве (добавки в минеральные удобрения и в корма для животноводства).

Среднее содержание марганца в земной коре около 0,1 %, в различных горных породах оно колеблется от 0,06 до 0,2 %. Марганец встречается в природе главным образом в виде оксидов, гидроксидов, карбонатов и силикатов. Известно более 150 минералов, содержащих марганец, но промышленное значение имеет лишь небольшая их часть (табл.1).

Таблица 1

Главные минералы марганцевых руд

Минералы	Химическая формула	Содержание Mn, %
1	2	3
Пиролюзит	MnO2	60–63,2
Гаусманит	Mn3O4	72,0
Браунит	3Mn2O3MnSiO3	60–69,5
Псиломелан	(Ba, Mn2+)3 O16(OH)6 — nH2O	45–60
Якобсит	MnFe2O4	50–55
Манганит	MnOOH	62,5
Вернадит	MnO2 × nH2O	44–52
Тодорокит	(K, Ca, Mn2+) (Mn4+, Mn2+, Mg)6O12 3H2O	47–54
Родохрозит	MnCO3	47,8
Алабандин	MnS	60,4
Галоксит	MnAl2O4	50,5–52,3
Родонит	CaMnSi3O18	32–43
Рансьеит	(Ca, Mn2+) O9 — 3H2O	43–50
Бустамит	(Сa, Mn)3(Si3O9) Fe, Mg, Zn	12–20

На территории России крупных разрабатываемых месторождений марганца нет, потребности металлургической и химической промышленности удовлетворяются в основном за счет импорта товарных марганцевых руд Украины, Грузии, Казахстана.

Разведанные и учтенные государственным балансом запасы представлены бедными и труднообогатимыми рудами. В связи с этим проблема создания собственной марганцеворудной базы может быть решена за счет разработки более совершенных технологий обогащения карбонатных руд, а также поиска и разведки новых месторождений, в том числе нетрадиционных типов.

1.2.Промышленные типы месторождений.

Промышленные типы месторождений марганцевых руд представлены: морскими осадочными и вулканогенно(гидротермально)- осадочными, метаморфизованными и гипергенными, а также месторождениями железомарганцевых образований (конкреции, корки) дна морей и океанов (табл. 2).

Осадочные морские месторождения имеют наибольшее промышленное значение, в них сосредоточено более 80 % мировых запасов марганцевых руд. Типичными представителями этого типа месторождений являются Никопольское, Большетокмакское (Украина), Чиатурское (Грузия), Варненское (Болгария), локализованные в песчано-глинистых отложениях нижнего олигоцена и образующие крупнейшую Причерноморскую провинцию. В России к данному типу относится Северо-Уральская группа месторождений (Марсятское, Тыньинское, Березовское и др.).

Месторождения представляют собой полого залегающие пластовые залежи, состоящие из одного или нескольких (до 25) пластово-линзовидных тел, переслаивающихся со слоями безрудных пород. Мощность рудных прослоев колеблется от 0,1 до 4 м, а рудных залежей – до 11 м (Чиатурское).

Общая латеральная протяженность рудных районов достигает 200–250 км (Южная Украина, Зауралье).

В составе руд широкое развитие имеют оксидные, оксидно-карбонатные и карбонатные разновидности, последовательно сменяющие друг друга в направлении выклинивания. Вулканогенно (гидротермально) — осадочные месторождения локализуются в составе вулканогенно-осадочных формаций, которые отвечают различным стадиям геосинклинального развития складчатых зон и отличаются друг от друга вещественным составом рудовмещающих пород, соотношением вулканической и осадочной составляющих парагенезисов. На территории СНГ наиболее важное промышленное значение имеет вулканическая формация. Рудные залежи имеют форму линз, пластовых тел различной мощности и протяженности, которые залегают согласно с вмещающими породами. Руды месторождений в разной степени изменены под влиянием регионального метаморфизма, в связи с чем нередко имеют сложный минеральный состав. Главными минералами руд являются оксиды марганца (гаусманит и браунит).

В ряде месторождений присутствуют силикаты марганца (родонит, бустамит, спессартин).

Марганцевые руды нередко ассоциируют с рудами других металлов: железными – Магнитогорская группа месторождений (Россия), железными и полиметаллическими – Атасуйская группа месторождений (Казахстан).

Метаморфогенные месторождения связаны с марганецсодержащими силикатными породами – гондитами и итабиритами, заключающими в себе прослои и линзы марганцевых руд, характеризующихся большим разнообразием марганецсодержащих минералов, среди которых преобладают оксиды (браунит, гаусманит), карбонаты (родохрозит, манганокальцит) и силикаты (родонит, бустамит).

Рудные толщи имеют значительную суммарную мощность и протяженность (десятки километров).

Наиболее крупные марганцеворудные объекты такого типа известны в ЮАР, Индии и Бразилии. В России с гондитовой формацией связано Утхумское проявление в Саянах.

Месторождения выветривания (гипергенные) образуются в зоне гипергенеза первичных марганцевых руд и марганценосных пород, содержащих минералы марганца низших валентностей – карбонаты, силикаты, оксиды (браунит, гаусманит).

Значительные по запасам месторождения этого типа известны в Западной Африке, Южной Америке, Индии. Месторождения представляют собой серии пластов и линз пиролюзит-псиломелановых высококачественных руд. На территории России собственно гипергенных месторождений нет, а руды зоны гипергенеза проявлены на всех месторождениях марганца и связаны преимущественно с мезозойско-кайнозойскими корами выветривания (Усинское, Парнокское, Дурновское, Николаевское, Мазульское и др.) и, порой, определяют промышленную ценность месторождения (Порожинское).

Таблица 1.2

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)

1	2	3	4	5	6
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 образования Мирового 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.

1.3.Минеральный состав.

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.