Перспективы освоения титанового сырья в России

Титан относится к широко используемым в промышленном производстве элементам. Важнейшими видами титановой продукции являются пигментный диоксид титана (мировое производство около 3 млн.т TiO2 в год) и металлический титан (60-70 тыс.т Ti в год). Почти 90% диоксида титана используется в качестве наполнителя резины, бумаги, пластмасс, при матировании искусственного волокна, как усилитель силиконового каучука, в полупроводниковой керамике и т.д. Металлический титан и его сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью и хорошим сочетанием механических и технологических свойств, применяются в самых различных отраслях промышленности: авиационной, космической, химической, металлургической, в машиностроении, судостроении.

Главными производителями пигментного диоксида титана являются США, Германия, Япония, Англия, Франция (около 70% мирового производства). Металлический титан производится в США, Японии, Великобритании, Казахстане, Украине и Китае.

В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58.5%) и Украина (40.2%). Однако в России в основном находятся неосвоенные месторождения, титановый концентрат из которых не производится. Главным же производителем титанового сырья (ильменита, рутила) в СНГ является Украина. В целом в СНГ известно большое число месторождений титана, которые относятся к различным промышленно-генетическим типам (табл. 1) По условиям образования они делятся на магматические, коры выветривания (остаточные), россыпи и метаморфизованные месторождения. В СНГ ведущую роль в получении титановых концентратов играют древние прибрежно-морские (ильменит, рутил, циркон и др.), а также аллювиальные и аллювиально-делювиальные россыпи ильменита и остаточные его месторождения, сосредоточенные в основном на Украине. Из большого числа титаносодержащих минералов главное промышленное значение имеют ильменит, рутил, лейкоксен, анатаз. Перспективны – перовскит, сфен и титаномагнетит.

В промышленных рудах содержится 0.5-35% TiO2, во вкрапленных рудах магматических месторождений обычно 7-10% TiO2. Россыпи часто характеризуются более низкими содержаниями титана. Однако относительно простое получение титановых концентратов из россыпей делают рентабельной их эксплуатацию. Добытый материал перерабатывается на обогатительных фабриках, где получают самостоятельные концентраты: ильменитовый, рутиловый, цирконовый, ставролитовый и др. Большинство из получаемых титановых концентратов содержат целую группу элементов-примесей (Sc, V, Ta, Nb, TR, Ga и др.), представляющих промышленную ценность. Особую ценность среди них представляет дорогостоящий скандий, который постоянно содержится в ильмените (до 0.02%) и рутиле (до 0.01%). В 1995 г. в США 1 г Sc2O3 (99.9%) стоил 63.2 долл., а 1 г металлического скандия (99.99%) – 125 долл. (по данным коммерческого каталога).

В настоящее время на территории СНГ титановые концентраты из руд коренных месторождений не получают. За рубежом главными производителями ильменитового концентрата из руд коренных месторождений являются Канада и Норвегия. Суммарно они дают около 30% ежегодной мировой титановой продукции.

На территории России все наиболее важные месторождения титана находятся в девяти металлогенических провинциях. Основными титанорудными провинциями России, в которых сосредоточено 81.6% ее запасов и 52.4% ресурсов титана являются: Тиманская (Ягерское и др. месторождения), Оклемо-Становая (Кручининское, Большой Сейим и др.), Уральская (Медведевское, Копанское и др.) (рис.1). Среди указанных провинций особняком стоит Тиманская, характеризующаяся уникальным генетическим типом титановых месторождений, представленных нефтеносными лейкоксеновыми песчаниками. Запасы руд значительные, превышающие на отдельных объектах десятки миллионов тонн. Содержание лейкоксена в них от десятков до нескольких сотен кг/м3 (Ярегское и др.). Содержание TiO2 в песчаниках в среднем 10.5%. Содержание лейкоксена в тяжелой фракции до 80-90%. В качестве важных примесей редких металлов присутствуют ниобий, тантал, цирконий. Получаемый после обогащения концентрат, содержащий 45-55% TiO2, 34-40% SiO2 и 5-35% нефти, после отделения нефти пригоден для производства пигментного диоксида титана.

Другим перспективным для России типом титановых месторождений является магматический (месторождения Коларского, Джугджурского, Баладекского анортозитовых массивов). Интерес может представить месторождение Большой Сейим (Амурская обл.), титаномагнетит-ильменитовые руды которого содержат 5-15% TiO2. Из них получен кондиционный ильменитовый концентрат (46% TiO2), магнетитовый (63% Feобщ., 0.7% V2O5), апатитовый (40% P2O5). Запасы TiO2 на месторождении 23 млн.т. Заслуживают внимания апатит-титаномагнетитовые руды Джугджурского анортозитового массива, где выделяются три главных рудных поля: Богидесское, Гаюмское и Маймаканское. Эти руды содержат: 10-90% апатита, 50-70% титаномагнетита, до 10% ильменита. Концентрация TiO2 в титаномагнетите составляет 5.4-15.5%. Выполнен комплекс технологических работ по получению ильменитового концентрата из руд Медведевского, Копанского и Маткальского месторождений (Урал), из которого принципиально возможно получение титанового шлака, пригодного для производства пигментного TiO2. Эти же месторождения обладают существенными запасами ванадия, получение которого также возможно.

Перспективны в РФ на титан древние морские россыпи, которые расположены на Русской плите (Лукояновское, Центральное), а также некоторые россыпи Сибири (Туганское, Тулунское месторождения). В целом по России возможно заметное расширение минерально-сырьевой базы титана за счет значительных прогнозных его ресурсов, которые превосходят запасы по категориям А+В+С1+С2 примерно в два раза (рис.1).

В качестве существенного потенциального сырья для титана  выделяются довольно многочисленные месторождения титаномагнетита (табл. 2). Они приурочены к целому ряду магматических мафит-ультрамафитовых формаций. Встречаются указанные месторождения в европейской части РФ, на Урале, в Сибири. Среднее содержание TiO2 в титаномагнетитовом концентрате некоторых месторождений может достигать 15-20% (Пудожгорское и др.) Кроме того, титаномагнетитовые руды отдельных месторождений уже сейчас являются главным источником получения ванадия в России (Гусевогорское, Первоуральское месторождения). В перспективе из них возможно получение титана, скандия, марганца, галлия. Запасы титаномагнетитовых руд некоторых месторождений могут достигать нескольких миллиардов тонн. Их доля в запасах железа СНГ на 1990 г. составляла 7.7%, а добыча 8.3%. При плавке содержащейся в титаномагнетите титан переходит в шлак, откуда его извлечение возможно. Повышение комплексности использования титаномагнетита для РФ существенно, и содержащийся в нем титан может играть далеко не последнюю роль. Даже относительно невысокие по титанистости титаномагнетиты Гусевогорского месторождения (в среднем 3.3% TiO2) дают доменные шлаки, которые содержат 9.4% TiO2.

Конверторный шлак, остающийся после передела ванадистого чугуна также характеризуется повышенной титанистостью. Возможно, что в будущем окажется целесообразным получение из конверторного шлака не только V2O5, но и диоксида титана, глинозема и марганца.

Перспективно производство титана, а также Al, TR, Nb из шлаков, которые образуются в результате плавки концентратов, полученных из перовскит-титаномагнетитовых руд (месторождение Африканда и др. Кольского п-ва). В этих шлаках содержится, % масс: 39.9-42.2 TiO2; 5.8-6.6 Al2O3; 1.6-2.1 TR2O3; 0.4 Nb2O5. Значительные масштабы перовскит-титаномагнетитовых руд позволяют рассчитывать на широкие возможности их комплексного использования.

Важным направлением в развитии производства титанового сырья является получение искусственного рутила из природных ильменитовых концентратов и титановых шлаков (рис. 2). В настоящее время в мире производится ~830 тыс.т синтетического рутила, богатого по содержанию TiO2 продукта, пригодного для производства пигментного диоксида титана хлорным методом.

Ценность титанового сырья в значительной степени (~50%) еще определяется присутствующими в нем редкими металлами. При хлорном методе переработки титановых концентратов редкие металлы накапливаются в хлоридных возгонах в таких количествах, существующими технологическими методами могут быть в качестве товарной продукции получены трехокись скандия, хромовый концентрат, железооксидные пигменты, соли марганца, коагулянты для очистки сточных вод и др. (рис. 3).

Таким образом, ресурсы титанового сырья в России значительные и в состоянии обеспечить потребности в титане на многие десятилетия. Однако в результате распада СССР Россия осталась как без освоенных месторождений, так и без ведущих перерабатывающих предприятий. Действующий Березниковский титано-магниевый комбинат в настоящее время не в состоянии обеспечить будущее развитие титановой промышленности РФ, потребности которой оцениваются в 300-675 тыс.т TiO2/год (Быховский, Зубков, 1996). Такие крупные месторождения, как Ярегское, Медведевское, Большой Сейим и др. не подготовлены к эксплуатации. При этом существуют значительные сложности и недоработки в технологии получения диоксида титана из их концентратов.

В этой связи развитие собственной титановой промышленности России (помимо наращивания запасов) должно определяться технологией комплексной переработки концентратов крупных титановых месторождений, расположенных в регионах с развитой инфраструктурой. Проблема комплексности решается в случае внедрения хлорной технологии, которая позволяет извлекать из сырья кроме титана, такие ценные металлы, как скандий, ванадий, хром, ниобий и др. и может быть практически безотходной и экологически чистой.

Журнал "Горная Промышленность" №4 1996, стр.23