Марганцевая руда

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Группировка месторождений по сложности геологического строения для целей разведки

По размерам и форме рудных тел, изменчивости их мощности, внутреннего строения и особенностям распределения минерализации  месторождения марганца соответствуют 1-, 2- и 3-й группам сложности, установленным «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых», утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278.

К 1-й группе относятся осадочные месторождения (участки) простого геологического строения с рудными телами, представленными  крупными пластообразными горизонтальными или слабонаклонными залежами простого строения, с выдержанной мощностью, равномерным распределением марганца и закономерной сменой различных типов руд (Никопольское и Большетокмакское месторождения в Украине).

Ко 2-й группе относятся осадочные  месторождения (участки) сложного геологического строения с рудными телами, представленными  крупными пологопадающими пластообразными залежами сложного строения с невыдержанной мощностью, неравномерным распределением марганца, сложным и незакономерным сочетанием различных типов руд. Это Чиатурское месторождение (Грузия), Северо-Уральская группа месторождений (Россия), а также вулканогенно(гидротермально)-осадочные и метаморфогенные месторождения с крупными и средними пластообразными залежами сложного строения, невыдержанной мощности, с неравномерным распределением марганца и незакономерной сменой различных типов руд (Западный Кара-Джал, залежи ЖМК Финского залива).

К 3-й группе относятся  месторождения выветривания с мелкими линзообразными и гнездообразными залежами, весьма неравномерным оруденением и сложной морфологией, а также месторождения других промышленных типов с мелкими пластообразными и линзообразными залежами сложного строения, невыдержанной мощностью, неравномерным распределением марганца, незакономерной сменой различных типов руд (Южно-Хинганское месторождение, Россия).

Принадлежность месторождения к той или иной группе устанавливается по степени сложности геологического строения основных рудных тел, заключающих не менее 70 % балансовых запасов месторождения.

При отнесении месторождения к той или иной группе могут использоваться количественные характеристики изменчивости основных свойств оруденения (см. приложение).

 

 

 

 

3. География  размещений месторождений марганца

 
Прогнозные ресурсы марганцевых руд России значительны и сосредоточены в основном в Сибири. Они составляют 1050 млн т, или около 12 % мировых.

 
Таблица 3.1

Состояние МСБ марганцевых руд Российской Федерации на 1.01.2013 г.

Прогнозные ресурсы, млн т	Р1	Р2		Р3
Количество*	230,4	254		507
Запасы, тыс. т	А, В, С1		С2
Количество	137518		94544
Изменение по отношению к запасам на 1.01.2006 г.	0		0
Доля распределенного фонда, %	67		71

 

Использование МСБ марганцевых руд Российской Федерации в 2012 г. Число действующих эксплуатационных лицензий 8 Число действующих лицензий на условиях  предпринимательского риска 5 Добыча из недр, тыс.т 22 Производство товарных руд, тыс.т 8,2 Импорт товарных марганцевых руд, тыс.т 950 Среднегодовая цена на австралийские кусковые товарные марганцевые руды (46% Mn) в 2012 г. CIF порты Китая, долл. за процент содержания марганца в тонне 5,05 Ставка налога на добычу 4,8%

Учитываемые Государственным балансом за- пасы марганцевых руд Российской Федерации категорий А+В+С1 насчитывают 137,5 млн т, С2 – 94,5 млн т. По количеству разведанных запасов Россия находится на одном уровне с некоторыми из основных мировых производителей товарных марганцевых руд, такими как Индия и Австралия. Однако по качеству руд российская сырьевая база существенно уступает таковой большинства ведущих стран. Три четверти руд отечественных месторождений относятся к карбонатному типу и в целом характеризуются низкими содержаниями марганца, составляющими 9-33%, в то время как в высокосортных рудах зарубежных объектов они достигают 40-50%, а также повышенными содержаниями вредных примесей – фосфора, кремнезема, железа. Добыча марганцевых руд в России ведется периодически и в крайне малых объемах, так что вклад страны в мировое производство товарных марганцевых руд незначителен. Количество прогнозных ресурсов марганцевых руд высоких категорий, локализованных на территории России, невелико и сопоставимо с количеством балансовых запасов. Основная часть и запасов, и прогнозных ресурсов марганцевого сырья сконцентрирована в Сибирском регионе, где выделяются две металлогенические провинции – Алтае-Саянская и Енисейско-Восточно-Саянская. Эти провинции сопоставимы по ресурсному потенциалу и совместно заключают почти 85% ресурсов категории Р1 . Марганцеворудная минерализация в их пределах приурочена к комплексам вулканогенно-осадочных пород; местами первичные руды изменены в приповерхностных условиях с образованием кор выветривания линейного типа. Крупнейшее месторождение марганцевых руд страны, Усинское, заключает 55% балансовых запасов страны. Оно расположено в Кемеровской области в пределах Алтае-Саянской металлогенической провинции. Среднее содержание марганца в рудах месторождения составляет 20,2%, преобладающим типом руд является карбонатный. Усинский рудный узел и перспективное Кайгадатское рудопроявление (также в Кемеровской области) совместно заключают треть российских прогнозных ресурсов марганцевых руд категории Р1 . Второе по крупности Порожинское месторождение (12,7% балансовых запасов), находится в Красноярском крае в пределах Енисейско-Восточно-Саянской металлогенической провинции. Месторождение сложено окисленными рудами со средним содержанием марганца 18,9%. На его флангах локализовано более 40% наиболее до- стоверных прогнозных ресурсов марганцевых руд России.

Рис.3.1. Ресурсный потенциал( млн т) марганцевоносных провинций и рудных районов Российсокой Федерации.

 В Восточно-Уральской  металлогенической провинции, протягивающейся по восточному склону Уральского хребта, основная часть запасов марганцевых руд (18% балансовых) разведана в девяти месторождениях Свердловской области. Здесь же локализовано около 5% российских ресурсов марганцевых руд категории Р1 . Однако практически все объекты сложены труднообогатимыми рудами карбонатного типа с содержанием марганца 15,6-22,5%. В пределах Западно-Уральской металлогенической провинции, в Республике Коми, находит- ся среднее по масштабу Парнокское железо-марганцевое месторождение. Его доля в балансовых запасах марганцевых руд России всего 1,7%, но содержание марганца в рудах, представленных карбонатным и окисленным типами, выше, чем в рудах других отечественных месторождений, и составляет в среднем 32,14%. Прогнозные ресурсы высоких категорий в металлогенической провинции не локализованы. В Еврейской АО находится среднемасштабное Южно-Хинганское месторождение железо-марганцевых руд, приуроченное к одноименному рудному району. В его недрах заключено 3,8% балансовых запасов марганцевых руд России; они представлены преимущественно оксид- но-карбонатным, в меньшей степени оксидным и окисленным типами со средним содержанием марганца 20,8%. В пределах Южно-Хинганского рудного района локализовано 11% российских прогнозных ресурсов категории Р1 – практически все выявленные в Дальневосточном регионе. На российском шельфе Балтийского моря (Финский залив, Ленинградская область) учитываются четыре условных месторождения железо-марганцевых конкреций (ЖМК), представляющих собой компактные залежи в едином рудном поле ЖМК. Их суммарные запасы составляют около 1% балансовых запасов марганцевых руд страны. Другие металлогенические провинции и рудные районы, перспективные на марганец, изучены недостаточно. Резюмируя, можно отметить, что наибольшее количество запасов сконцентрировано на территории Кемеровской и Свердловской областей, а также Красноярского края. При этом перспективы их наращивания особенно высоки в Кемеровской области и Красноярском крае – суммарно в их пределах локализовано почти три четверти российских прогнозных ресурсов марганцевых руд высоких категорий. Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учитываются 29 месторождений марганцевых руд. Из них 13 находятся в распределенном фонде недр. В государственном резерве числятся объекты преимущественно мелкого масштаба, в том числе четы- ре месторождения ЖМК Финского залива.

Рис.3.2 Основные месторождения марганцевых руд и распределение запасов категории А+В+С1+С2 ( млн т) по субъектам Российской Федерации