Реферат: Промышленные типы месторождений титана

МОСКОВСКАЯГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТИТАНА

                                  

МОСКВА,2001

Открытый в 1791 г. английскимхимиком Уильямом Грегором титан лишь в ХХ в. нашел широкое применение какметалл, обладающий уникальными свойствами. Температура его плавления (1725 °С) выше, чем у железа и никеля, аплотность – почти вдвое меньше. Титан отличается высокой прочностью икоррозионной стойкостью.

Титановые сплавы применяются как конструктивныйметалл в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной,энергомашиностроительной, гидролизной, пищевой, медицинской отрасляхпромышленности, железнодорожном транспорте и отрасли цветной металлургии, гдеони надежно и длительно эксплуатируются во многих агрессивных средах вдиапазоне температур от сверхнизких до +500-600 °С и выше. Главнейшеезначение имеют титанованадиевые сплавы, отличающиеся высокой прочностью,ковкостью и свариваемостью; карбид титана применяется для изготовления сверхтвердыхсплавов, двуокись титана – для производства стойких титановых белил, пластмасси в целлюлозно-бумажной отрасли промышленности.

Общиезапасы двуокиси титана в 20 зарубежных странах оцениваются в 420 млн. т. (3/4 –ильменита, 1/4 – рутила). Около 90% этих запасов сосредоточено на Украине, вБразилии, ЮАР, Австралии, Индии, Китае, Норвегии и Канаде. Производствотитановых концентратов в зарубежных странах составляет 5,2 млн. т. (в том числе88% ильменитового и 12% рутилового концентратов). Основные производителититанового концентрата – Австралия, ЮАР, Канада и Норвегия. В Австралии, США,Индии и Японии производят синтетический рутил из ильменита. Производствометаллического титана налажено в России, США, Великобритании и Японии. Цены наильменитовый концентрат составляют 80-90, а на рутиловый – 600-650 дол/т.

Уникальныекоренные месторождения обладают запасами более 50 млн. т., крупные – от 30 до50, средние – от 10 до 30, мелкие – менее 10 млн. т. двуокиси титана. Дляроссыпных месторождений порядок цифр вдвое меньше. Промышленнымиместорождениями считаются те, которые содержат в рудах более 10% TiO2 в коренных месторождениях иболее 10% ильменита или 1,5% рутила – в россыпях. Вредные примеси вметаллургическом сырье – сера и фосфор, для производства белил – хром.

           МИНЕРАЛОГИЯ ТИТАНА

Внастоящее время известно около 70 минералов титана. Во многие из них титанвходит в качестве примеси. Промышленное извлечение титана в основномпроизводится из ильменита – FeTiO3(31,6%)и рутила – TiO2(60%).В ильмените и рутиле присутствуют ванадий, скандий, тантал и ниобий. Извлечениеильменита из титаномагнетита возможно, если поперечный размер зерен ильменитабольше 0,3 мм. Частично титан извлекают из лейкоксена – конечного продуктаизменения ильменита и сфена (в лейкоксене по ильмениту – 96%, по сфену – 67% TiO2) и лопарита (Na, Ce) TiO3(26,6% Ti).

         ТИПЫПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Средипромышленных месторождений титана выделяются: магматические, выветривания,россыпные, вулканогенно-осадочные и метаморфические.

Магматические месторождения:

Наиболеезначительные магматические месторождения титана приурочены к крупным массиваманортозитовой формации площадью в сотни и тысячи квадратных километров. ВРоссии к ним принадлежат месторождения Восточного Саяна (Мало-Тагульское,Лысанское, Кручининское), в Канаде – Лак-Тио, в США – Тегавус.

Мало-Тагульскоеместорождение ильменит-титаномагнетитовых руд приурочено к одноименномумассиву габбро-анортозитов площадью более 200квадратных километров (Иркутскаяобласть). На месторождении выявлено шесть рудных участков, в пределах которыхвстречены рудные тела с промышленным содержанием железа и титана. В планерудные залежи имеют размеры от 50х100 до 130х850 м. Падение их крутое,прослежены до глубины 300 м. Содержание железа в рудах 20-33%, TiO2в титаномагнетитовых концентратах – 12-16%.

Месторождение Лак-Тио находитсяв провинции Квебек и обладает запасами в 125 млн. т. Оно дает около 80% добычиильменитовых концентратов Канады, содержащих 35% TiO2и 40% железа. Месторождение залегает в анортозитовоммассиве, имеющем овальную форму размером 150х50 км, и состоит из трех рудныхтел пластообразной формы, полого подающих согласно со структурой массива.Главное рудное тело площадью 1 квадратный километр имеет мощность до 90 м. Врудных телах наблюдаются многочисленные ксенолиты анортозита. Богатые рудысложены ильменитом (75%) и гематитом (25%). Сопутствующие минералы представленысульфидами (пиритом, халькопиритом, пирротином), полевыми шпатами, пироксенамии местами биотитом. Содержание в богатых рудах TiO2– 32-36%, Fe–39-43%. Месторождение относится к позднемагматическим образованиям, связанным спроцессами накопления остаточного рудного расплава и его внедрением втектонически ослабленные зоны анортозитовых пород (трещинные интрузии).

Месторождения выветривания:

Современныеи погребенные титаноносные коры выветривания образуются на габбро–анортозитах (Волынскиймассив) и метаморфических породах (Украинский щит, Казахстан). При выносещелочных элементов и образовании глинистых минералов группы каолинита в корепроисходит накопление более стойких акцессорных минералов, в том числеильменита и рутила. При этом зерна рудных минералов сохраняют первоначальнуюформу кристаллов, не окатаны. Мощность кор выветривания достигает несколькихдесятков метров. Содержание ильменита может достигать нескольких сотен, арутила – нескольких десятков килограммов на кубический метр.

Минеральныйсостав коренных пород существенно влияет на качественный и количественный составрудных минералов в корах выветривания. Для Волынского габбро-анортозитовогомассива Украины, например, характерны коры, обогащенные только ильменитом (300-500кг/м3), что связано с отсутствием рутила в коренных породах. НаКундыбаевском месторождении в Казахстане в корах выветривания, образовавшихся на метаморфическихпородах, содержится до 180 кг/м3 ильменита и до 74 – рутила.

Россыпные месторождения:

Средироссыпных месторождений титана различаются две разновидности: прибрежно-морскиеи континентальные. Главными являются прибрежно-морские комплексныеильменит-рутил-цирконовые россыпи; меньшее значение имеют континентальныеаллювиально-делювиальные россыпи ильменита. Из современных прибрежно-морскихроссыпей рутил и ильменит добывают в Западной Австралии, Индии, Шри-Ланке,Сьерра-Леоне, частично в Бразилии и США. Крупные запасы ильменитовых песковвыявлены у северного побережья Гренландии, на восточном побережье Мадагаскара,вдоль берегов озера Малави на побережье Мозамбика и Новой Зеландии.

В Россииглавное значение имеют древние прибрежно-морские россыпи, распространенные вотложениях неогена и палеогена Ставропольского поднятия, палеогена Зауралья,Северного Приаралья, Северного Устюрта, юго-западной части Западно-Сибирскойплиты, палеогена и мезозоя Чулымо-Енисейской и Амуро-Зейской впадин,мезозойских депрессий Уральской складчатой системы, Приенисейской частиЗападно-Сибирской плиты, Иркутского угленосного бассейна, палеозоя Тиманского иТомь-Колыванского поднятий.

Прибрежно-морскиеильменит-рутил-цирконовые комплексные россыпи отличаются большими размерами икрупными запасами. Для них характерны пласто- или линзообразные залежи,мощность которых достигает десятков метров, а протяженность – несколькихдесятков километров при ширине до километра. По составу прибрежно-морскиероссыпи обычно олигомиктовые. Главный породообразующий минерал россыпи – кварц,меньшее значение имеет каолинит. Пески обычно тонко- и мелкозернистые.Промышленное содержание в россыпях ильменита и рутила – от десятков до сотенкилограммов на кубический метр. Источником прибрежно-морских россыпей служиликоры выветривания континентов – кристаллические породы, покровы эффузивов,массивы гранитных и других пород.

Континентальныероссыпи ильменита распространены преимущественно в аллювии, элювии и пролювиичетвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложений. Рудные тела аллювиальныхроссыпей имеют обычно лентовидную форму и приурочены к долинам рек. Рудныеминералы накапливаются в нижних горизонтах, в наиболее грубообломочномматериале, представленным крупнозернистым песком, гравием или мелкимгалечником. По минеральному составу континентальные россыпи обычно полимиктовые(кварц, полевой шпат, каолинит). Размеры зерен ильменита 0,1-0,25 мм и более;окатанность их слабая. Содержание ильменита в промышленных континентальныхроссыпях изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов накубический метр.

Примеромприбрежно-морской погребенной россыпи может служить Правобережное месторождениеПриднестровского района, а континентальной – Иршинское месторождениеВолодарско-Волынского района.

Правобережноеместорождение.Прибрежно-морские россыпи этого месторождения приурочены кполтавским и сарматским песчано-глинистым отложениям мощностью от 10 до 60 м,перекрытых лессами, лессовидными суглинками и глинами неогенового и четвертичноговозраста. Рудные залежи имеют пластообразную форму при резком преобладаниидлины над шириной и отличаются значительной мощностью продуктивных песков.Отчетливо горизонтальная или пологонаклонная    (2-10°) слоистость рудных песков подчеркивается скоплением тяжелыхминералов (до 70-90%), преимущественно титановых и цирконовых. Рудные минералыв полтавских песках располагаются в верхней части, а в сарматских – по всемуразрезу.

Рудоносныепески обоих возрастов имеют близкий минеральный состав: лейкоксенизированныйильменит (44%), рутил (16%), циркон, дистен, силлиманит, турмалин (около 10%каждого). В небольших количествах встречаются хромит, анатаз, брукит, корунд,ксенотим и др. Минералы, как правило, мелкие (0,1-0,2%), хорошо окатанные.Продуктивные отложения сарматского возраста залегают на обогащенных тяжелымиминералами песках полтавской серии. Они сформированы за счет переотложенияпоследних в прибрежно-пляжевой зоне среднесарматского моря.

Иршинское месторождение образованоприперемывекаолиновых кор выветривания Володарско-Волынского габбро-анортозитовогомассива. Россыпи четвертичного возраста обычно залегают в подморенных песках намеждуречьях и террасах р. Ирши. Мощность их 1-1,5 м, а содержание ильменита измеряетсяот десятков до 100-200 кг/м3.

Вулканогенно-осадочные месторождения:

Месторождение Нижний Мамон приурочено к титаноноснымвулканогенно-осадочным образованиям на юге Воронежской области в районе с.Нижний Мамон. Месторождение сложено осадочными и вулканогенно-осадочнымипородами палеозоя, мезозоя и кайнозоя, согласно залегающими на докембрийскомфундаменте. Отложения ястребовского горизонта девонского возраста имеютмощность от нескольких до 35 м. Глубина залегания 50-70 м. Общая протяженностьнаходящихся в его составе вулканогенно-осадочных пород примерно 100 км приширине 20-40 км. Основное направление их простирания совпадает с зоной разлома,с которой связана вулканическая деятельность. Наибольшее количество ильменитаприурочено к грубообломочным туфам, туфитам и туфопесчаникам, в которыхэффузивные обломки представлены преимущественно породами основного состава.Терригенного материала в туфах менее 10%, в туфопесчаниках – около 90. Цементомслужит магнезиально-железистый хлорит. Наиболее обогащены ильменитом (иногда до50% объема) грубообломочные разности туфогенных пород, размеры зерен ильменитав среднем 0,25-0,3 мм. Количество ильменита резко уменьшается с увеличением втолще терригенного материала. Образование вулканогенных пород, обогащенныхильменитом, вероятно, происходило в мелководном морском бассейне и явилосьследствием подводной вулканогенной деятельности.

Метаморфические месторождения:

В этой серии выделяютсяместорождения титана метаморфизованной и метаморфогенной групп.

Метаморфизованныеместорождения титана образуются при метаморфизме древнихроссыпей и коренных первично-магматических руд. Верхнепротерозойскиеметоморфизованные россыпи в пределах Башкирского поднятия приурочены кпесчаникам зильмердакской свиты, где встречены прослои мощностью до 2.5 м,обогащенные ильменитом (до 250-400 кг/т) и цирконом (до 30 кг/т).

Высококачественныеильменит-магнетитовые массивные и вкрапленные ильменитовые руды образуются прирегиональном метаморфизме первично-магматических руд. Примером промышленныхместорождений этого типа является Отомнякив Финляндии, приуроченное камфиболитам, образовавшимися в результате метаморфизма рудоносного габбро. Богатыеруды этого месторождения в среднем содержат 12% TiO2.

Ярегское месторождение лейкоксена (Южный Тимман) – необычныйпредставитель этой группы и представляет собой погребенную метаморфизованнуюдевонскую россыпь, приуроченную к песчаникам эйфельского и живетского ярусов.Продуктивные горизонты залегают на метаморфических сланцах рифея. Нижний рудныйгоризонт сложен грубо- и крупнозернистыми кварцевыми песчаниками с прослоямиалевролитов и аргиллитов, верхний – полимиктовыми конгломератами и разнозернистымикварцевыми песчаниками. Рудные минералы представлены полуокатанными зернамилейкоксена размером 0,2-1,5 мм и единичными зернами ильменита. В богатых пробахрудоносного песчаника содержится 8-10% TiO2. Месторождение образовалось, очевидно, в результатеразмыва кор выветривания метаморфических сланцев рифея.

Метаморфогенныеместорождения титана приурочены к древним кристаллическимсланцам, гнейсам, эклогитам и амфиболитам. Образуются в результате метаморфизмаинтрузивных, эффузивных и осадочных пород, обогащенным титаном. К этому типуотносятся докембрийские хлоритовые сланцы, содержащие до 20% рутила(месторождение Харворд, США) и докембрийскиегнейсы с рутилом – до 25% (месторождение ПлюмоИдальго вМексике).

На Кузнечихинском месторождении (Средний Урал) в амфиболитах содержитсяоколо 1,5% рутила, а в эклогитах Шубинского месторождения (Южный Урал) – 4,5.

                                   Металлогения

Месторождения титанаформировались преимущественно на ранней стадии геосинклинального этапа в связис хорошо дифференцированными интрузиями пород габбро-пироксенит-дунитовойформации. Среди них И. Малышев выделил две главные группы: 1) месторождения вантрозитах с ильменитовыми и рутил-ильменитовыми рудами; 2) месторождения вгаббро с ильменит-магнетитовыми рудами. Переход от ильменитовых руд кмагнетит-ильменитовым связывается с нарастающей степенью окисления прикристаллизации магматического расплава. С зонами активации древних платформсвязано образование многофазных плутонов щелочного и ультраосновного состава слопаритовым, перовскитовым и титаномагнетитовым оруденением. В результатеразрушения пород, содержащих ильменит, рутил и анатаз, формировалисьприбрежно-морские, пролювиальные и аллювиальные россыпи, среди которых известныкак древние (ископаемые) палеозойского, мезозойского, палеогенового инеогенового возраста, так и современные образования.

Титановые месторожденияпринадлежат к продуктам различных эпох: докембрийской (Балтийский щит,Канадский щит, Индия, Южная Африка и др.), каледонской (Южная Африка, Норвегия,Урал), герцинской (Урал) и альпийской (Северная и Южная Америка).

  

                                               

 <span Times New Roman",«serif»;color:black;letter-spacing:1.3pt; font-weight:normal">

еще рефераты
Еще работы по геологии