Россыпи титана и циркония

Месторождения (россыпи) титана и циркония в России имеются, но они беднее зарубежных, нуждаются в больших затратах для освоения. Почти все они отличаются наличием значительным объемом вскрышных пород (табл.). Известны гидротехнологии, в которых вскрыша пород не производится. Но они находятся в стадии изучения и широкого практического значения не приобрели.

Мировая потребность в титане до 2000 года планируется с возрастанием на 2% в год. Мировые цены на ильменитовый концентрат (45-70% Тi0₂) составляют 40-79 долларов за тонну, рутиловый (94-96% Тi0₂) - 358-715 долларов за тонну. Мировой рынок титановой промышленности стабилен и имеет тенденцию к увеличению производства (Быховский, Зубков,1995).

Мелкие ценные минералы концентрируются неравномерно в ПГС с разным содержанием гравия. Обычно наиболее перспективны ПГС с высоким содержанием гравия (50-60%). Общая доля мелких ценных минералов в ПГС значительно меньше 1%.

Мелкие ценные минералы как продукт попутного их получения при комплексной разработке месторождений с каждым годом становятся более интересным объектом для разных исследователей. Этой проблемой еще в конце 50-х годов занимались московские ученые (Горшков,1960), которым недостаточный учет геологической информации не позволил решить ее в масштабах СССР. В Пермском университете такие исследования ведутся с начала 60-х годов. Накоплен огромный опыт и собрана необходимая геологическая и технологическая информация. Оценены геологические данные по аллювию многих рек СССР (Амур, Зея, Лена, Енисей, Обь, Кама, Волга, Ока и др.). Наиболее интересные результаты получены по содержанию золота (мг/м³) в аллювии: рр.Чирчик (Узбекистан) - 35; Печора - 10-15; Вилюй (Якутия) - 10-100; Китат (приток Томи) - 12; Вятка - 6. Высокое содержание цирконий-титановых минералов отмечено на Украине, в Западной Сибири, на р.Зее.

На Каме в ПГС установлено низкое содержание золота - 3 - 5 мг/м³, мало циркона, ильменита, рутила. Однако практический интерес могут представлять попутные продукты - отсевы, концентраты обогащения и т.п.

Попутная добыча ценных минералов из ПГС проводилась по ряду объектов. На р. Тагил (Урал) за 10 лет попутно извлечено 40,7 кг золота и 3,5 кг платины. На р.Ингури (Кавказ) при содержании золота в речных отложениях 2 мг/т (4мг/м³) попутно получили за 4 года 12 кг золота. На р.Чирчик до 1940 г. попутно извлекали по 10 кг золота в год. Пермская ЛОПИ на одном из очень богатых объектов Урала (отвалы обогатительной фабрики) извлекла более 1 кг золота и платины. Для работы использована аппаратура, которая применялась при изучении рассматриваемого камского объекта.

На притоках р.Томи Пермская ЛОПИ изучила ПГС и оценила содержание в них свободного золота (среднее составило 12 мг/м³). В настоящее время опытные работы по попутному извлечению золота из месторождений ПГС проведены в Подмосковье (Вяземский ГОК), где в качестве эксперимента на промышленном оборудовании добыто несколько десятков грамм тонкого золота. Богатые объекты по содержанию золота ПГС в долине р.Зеи также заинтересовали геологов как попутный продукт разработки строительных песков.

Зарубежный опыт по разработке ПГС и песков заслуживает внимания. Природные ПГС и пески перед использованием в строительстве обогащают. Так, в Нидерландах (Сайкин,1990) существуют плавучие заводы по добыче и классификации песка из ПГС производительностью до 1500 т/час. Ценные минералы попутно не извлекаются. Стоимость завода 12,5 млн. долларов. Созданная обогатительная установка, как следует считать из описания, отличается высокой энергозатратностью, получение каждой размерной фракции песков потребляет много энергии. Таким образом, подобный плавучий завод решает только одну задачу - классифицирует аллювий по размерным фракциям.

Другой зарубежный пример обогащения относится к получению из песков ценных минералов без использования самих песков. Во Флориде (США) на 222 винтовых аппаратах (сепараторах), аналогах применяемых нами на Каме, обогащались пески (Соломин, 1956). Общая производительность такой фабрики равна 5000 т исходных песков в сутки. Фабрику обслуживают три человека. В настоящее время в нашей стране имеются более производительные сепараторы - 18-75 т/час на один аппарат.

Предлагаемая авторами схема обогащения камских песков включает элементы разделения песков на фракции (аналог плавучего завода Нидерландов) и выделение из песков ценных минералов (аналог обогатительной фабрики во Флориде). Поскольку предусматривается разделение песков с использованием сил гравитации, то энергозатраты должны быть минимальными. Особенно это касается плавучих земснарядов, которые пульпу при складировании песков в баржи поднимают на высоту несколько метров.

Преимущества комплексного изучения и использования ПГС из русел рек многоплановы.

1. Увеличивается в каждом районе число заказчиков на разработку и перевозку, появляются новые заказчики из других районов.

2. Исчезает зависимость потребителей сырья каждого района (области) от централизованного дальнепривозного снабжения этим сырьем (в том числе от зарубежных поставок сырья).

3. Сокращается трудоемкость, уменьшается стоимость перевозок сырья для потребителей в результате сокращения расстояний перевозок, что исключительно важно при высокой стоимости энергоносителей.

4. Расширяется ассортимент перевозок (транспортируется уже не только обычный песок и ПГС, но и марочные пески разного назначения, концентраты ценных минералов).

5. Появляются новые нетрадиционные виды работ, связанные не только с получением гравия и песка, но и с обогащением песков по сортам, выделением концентратов ценных минералов.

6.Существенно возрастает прибыль от реализации широкого спектра высококачественных, а потому более дорогостоящих продуктов (сортированных песков разнопланового назначения и концентратов железа, титана, циркония, золота и др.).

7. Уменьшается плата за недра, поскольку эксплуатация ведется на одном объекте, а получается серия минеральных продуктов. В перспективе стоимость недр возрастет, потребность в сырье увеличится, запасы сырья сократятся, проблема станет сложнее.

8. Увеличение общего объема работ добывающего предприятия ведет к росту занятости населения. К существующему персоналу работников порта должны прибавиться высококвалифицированные геологи, обогатители, горняки, коммерсанты.

Методика работ ЛОПИ по изученному объекту в значительной мере традиционна. Объект исследования представляет собой карту намыва, содержащую ПГС разных месторождений русла Камы - от г.Перми до Нытвы. С карты намыва экскаватором со стенки забоя высотой 4-5 м взяты три пробы ПГС. Конечный вес проб составил 1000 кг (одна проба) и 500 кг (две пробы). Из ПГС отсеяна фракция менее 2 мм и пропущена через винтовой шлюз с диаметром желоба 250 мм. В полевых условиях получены богатые концентраты по ценным минералам. Концентраты составили 0,06% от веса исходной пробы (1000 кг) и 0,17 и 0,3% (пробы по 500 кг). Наибольшее обогащение - более 1700 раз. Из пробы в 1000 кг получен концентрат весом 585 г. В двух других пробах обогащение составило 334 (выход концентрата 0,3%) и 557 раз (выход 0,17%). В исходных пробах тяжелая фракция составляет значительно меньше 1%.

Результаты полевых работ. Получен коллективный концентрат ценных минералов. Расчеты показывают, что по отработанному режиму с каждого кубометра ПГС можно получать 1 кг концентрата. В 1 м³ такого концентрата содержание условного ильменита составит 462 кг. Концентрат объемом 1 кубометр будет содержать (кг): ильменита - 183, лейкоксена и рутила - 36, циркона - 69. Расчеты показывают, что обогатительный агрегат, перерабатывающий 1 млн.м³ ПГС в год может попутно дать 1000 тонн коллективного концентрата, при этом суммарное содержание условного ильменита составит 154 т, ильменита - 61 т, рутила - 6,3 т, циркона - 12,3 т, золота - 3 кг.

Результаты лабораторных работ. В лабораторных условиях с помощью магнитной и электромагнитной сепарации, разделением в тяжелых жидкостях, оптическими исследованиями установлены ценные минералы. В концентратах содержание тяжелой фракции изменяется в зависимости от выхода концентрата. В богатом концентрате (его выход 0,06%) тяжелые минералы составили 60,5%, в бедном концентрате (0,3%) - 26%, в концентрате со средними показателями (0,17%) - 49,4.

Основная доля (70-75%) тяжелых минералов приходится на фракцию 0,1-0,2 мм. При этом магнитные минералы среди тяжелых составляют 4-8%, электромагнитные - 13-15% (разделение велось на лабораторных электромагнитных сепараторах).

В практике обогащения используют высокопроизводительные магнитные сепараторы. Они имеют производительность 0,15 - 7 т/час. Согласно расчетам, полученный коллективный концентрат с 1 млн.м³ ПГС в количестве 1000 т на высокопроизводительном сепараторе может быть преобразован в моноконцентрат за 20 суток.

Гранулометрический состав ценных минералов ПГС р.Камы. Ценные минералы из ПГС отличаются высокой крупностью: 65-70% циркона, рутила и ильменита представлено частицами 0.1-0,25 мм, в основном 0,1-0,17 мм. Это облегчает их обогащение. В ПГС с высоким содержанием гравия (55-80%) ценные минералы наиболее крупные (0,1-0,25 мм); при низком содержании гравия (менее 25%) преобладают циркон, ильменит и рутил с размером зерен менее 0,1 мм.

На известных промышленных цирконий-титановых россыпях России ценные минералы мельче. Так, на месторождении Центральном цирконий-титановые минералы на 80-90% сосредоточены во фракции менее 0,1 мм; свободное золото в них имеет размер частиц 0,026-0,017 мм при содержании 67 мг/м³. В ПГС Камы золото более крупное, в коллективном концентрате оно составляет 5 г/м³. В цирконовом концентрате содержание его еще больше.

Распределение ценных минералов в тяжелой фракции по размерным фракциям неравномерное. В крупной фракции (более 0,3 мм) их мало - 0-11%, это, главным образом, лейкоксен. Наиболее богата ценными минералами фракция менее 0,1 мм. Она содержит (%): циркон - 38-47, рутил - 4,5-8,6, ильменит - 13,5-18,5. Таким образом, мелкая тяжелая фракция (менее 0,1 мм) на 45-59% в неэлектромагнитной фракции и на 13,5-18,5% в электромагнитной фракции представлена ценными минералами.

Преимущества цирконий-титановых концентратов из ПГС Камы и ей подобных объектов следующие:

1. Повышенная крупность зерен ценных минералов, что облегчает решение технологических вопросов. В ПГС преобладает фракция ценных минералов более 0,1 мм, а в россыпях - менее 0,1 мм.

2. Не требуются вскрышные работы при разработке.

3. Производство коллективных концентратов осуществляется попутно и потому затраты на их получение сводятся к минимуму.

4. Высокое содержание золота в коллективном концентрате (2-5 г/м³ и более). Минимальное промышленное содержание для этого драгоценного металла принимается 50 мг/м³

5. Высокое содержание циркона в концентратах из ПГС Камы (69 кг) против 7-24 кг на известных российских россыпных месторождениях.

6. Отсутствие глины в концентратах существенно отличает их от состава россыпей России.

Принципиальная технологическая схема попутного извлечения ценных минералов сводится к следующему.

1. Применение дуговых сит и отделение мелких фракций из ПГС (менее. 0,17 мм) позволит получить продукты с содержанием (кг/ м³): циркона -10-40, ильменита - 20-40, рутила - 2-10 и золото (Лунев, 1967).

2. Обогащение мелкой фракции осуществляется с использованием винтовых аппаратов с этажным расположением. По одной схеме аппараты монтируются на барже (на воде), по другой - на суше. Опыт работ позволил на суше получить коллективные концентраты с содержанием условного ильменита 462 кг/м³.

3. Коллективные концентраты могут направляться на специализированные обогатительные фабрики с целью извлечения золота и цирконий-титановых минералов. Сортированные пески используются в пределах Пермской области и экспортируются.

Аппаратура для обогатительной фабрики известна. Она применялась на различных объектах для получения сортированных песков (дуговые сита) или концентратов россыпей и дробленых коренных пород (винтовые шлюзы и сепараторы). В комплексе, как единое целое, эти установки никем не применялись на практике, хотя нами неоднократно рекомендовались. Предлагаемые обогатительные аппараты имеют большую производительность: дуговое сито с шириной щели 1 мм - 80 м³/час, винтовые аппараты - 4-50 т/час. Для работы на обогатительном агрегате с годовой производительностью 1 млн. кубометров ПГС потребуется 1-2 дуговых сита и не более 10 винтовых аппаратов большой производительности.

Таблица

Сравнение перспективных титансодержащих россыпей России

с титансодержащими концентратами из ПГС Камы, кг/м³

Объект (Месторождение)	Вскрыша	Ильменит	Циркон	Рутил и Лейкоксен	Золото, г/м^3	Условный ильменит
Тугановское (Томская обл.)	7-100			4.6
Центральное (Тамбовская обл.)					+
Лукояновское (Нижегород. обл.)		90^Х				180^Х
Закамское (Пермская обл.) отсев менее 0,17 мм из ПГС с 40 - 50% гравия (фракция более 5 мм)	-				2.5
Пермь - Новоильинск выход концентрата винтового шлюза 0.06% от ПГС	-

Примечание. ^Х - совместно с хромитом и гематитом; + ценный минерал встречается.

Условный ильменит при соотношении ильменит: рутил: циркон = 1:2:3

На Верхней Каме проведены исследования, аналогичные работам, выполненным в районе г.Перми. Пески и ПГС подвергнуты принудительной дифференциации. Получены новые продукты, отсутствующие в природном аллювии: пески сортированные (высококачественные) для строительства, формовочные, стекольные, концентраты ценных минералов (золото, циркон, ильменит, рутил). Для повышения качества стекольных песков предложено использовать отходы химического производства предприятий Пермской области.

Дата добавления: 2014-01-04