2. Группа пироксенов. Принцип классификации и химический состав, кристалломорфология, физические свойства, генезис, парагенетические ассоциации.

Гр. пироксенов относится к подклассу вязаных силикатов, к их разновидности цепочечных силикатов. В качестве катионов выступают: Ca, Mg, Fe, Li, Na, Al и др. Анионная группа: [Si₂O₆] и [SiO₄].

По кристалломорфологическим особенностям выделяют два ряда: 1.ромбические пироксены и 2. моноклинные. Но для них характерно наличие признаков сходства: облик кристаллов призматический; восьмиугольное поперечное сечение со сторонами равными через один; спайность, совершенная в двух направлениях под углом 87-90^о; стеклянный блеск; тв. 5-6; уд.вес 3,5.

Ряд1. Ромбические пироксены менее распространены. К ним относят два минерала: энстатит (Mg₂[Si₂O₆]) и гиперстен (Fe₂[Si₂O₆]). Два этих минерала образуют непрерывный изоморфный ряд.

Происхождение их магматическое в у/основных породах. Обычно энстатит образует мономинеральные скопления, но иногда встречается в ассоциации с основным плагиоклазом, оливином, хромдиопсидом. При воздействии на энстатит гидротермальных растворов по нему развиваются вторичные минералы: тальк и серпентин.

Ряд2. Моноклинные пироксены. К ним относятся минералы: диопсид (CaMg[Si₂O₆]), геденбергит (CaFé[Si₂O₆]) (эти два минерала образуют непрерывный изоморфный ряд), авгит (Ca,Mg,Fe), эгирин (Na,Fe), сподумен (Si,Al).

Происхождение: диопсид – контактово-метасоматическое (в скарнах) и магматическое, геденбергит - контактово-метасоматическое (в скарнах), эгирин и авгит – магматическое в щелочных г.п. (с кварцем не встречается), сподумен – в пегматитах.

3. Промышленно-генетические типы месторождений железа и титана. Состояние сырьевой базы металлов в России и мире. Железо

В России на 01.01.2004 г. балансовые запасы железных руд составляли 100 млрд т, разведанные – 56,1 млрд т. Доля запасов, пригодных к рентабельной отработке, составляет около 72%. В эксплуатации находятся 33,2 млрд т разведанных запасов. Среднее содержание железа в рудах российских месторождениях колеблется от 17,5 до 43,1%.

В Центральном ФО запасы железных руд локализованы в пределах Курской магнитной аномалии. Месторождения относятся к гигантским с запасами от 2,2 млрд т (Коробковское) до 8,6 млрд т (Михайловское). Качество выпускаемого концентрата (содержание железа – от 66,5 до 68,5%) соответствует мировым стандарта.

В Северо-Западном ФО месторождения железных руд сконцентрированны в Карело-Кольской железорудной провинции. В целом в округе сырьевая ситуация складывается вполне благоприятно. Ковдорский ГОК разрабатывает одноимённое месторождение и его разведанные запасы составляют 428 млн т, ГОК “Карельский окатыш” эксплуатирует месторождение Костомукшское с запасами 948 млн т.

В Уральском ФО металлургические комбинаты хронически испытывают сырьевой дефицит, связанный не только с выработанностью значительной части месторождений, но и с тем, что 85% добываемого сырья приходиться на бедные титаномагнетитовые руды. Из них производится товарный продукт с содержанием железа в концентрате 61,3-64,9%; попутно извлекается ванадий, титан выносится в хвосты.

В целом положение горно-добывающей отрасли Урала выглядит не совсем безнадёжно. Проблема дефицита железного сырья так или иначе решается: на Среднем Урале осваиваются мелкие месторождения; на Южном Урале вводятся в разработку мелкие Теченское и Круглогорское месторождения. Частично проблема может быть решена с вводом в эксплутацию крупнейшего на Урале (3282 млн т) Собственно-Качканарского месторождения титаномагнетитовых руд. На ряду с этим будут дорабатываться запасы железных руд мелких, но более качественных месторождений южно-уральской группы.

В Сибирском ФО месторождения железных руд сосредоточены в Алтае-Саянской и Ангаро-Ленской железорудных провинциях.

В Кемеровской области Казское, Таштагольское и Шерегешевское рудопроявления, эксплуатирующие подземным способом одноимённые месторождения, обеспечены запасами на 30-40 лет. Кроме того, в непосредственной близости от Таштагольского месторождения (427 млн т) распложено Кочуринское месторождение (20,6 млн т), которое в случае необходимости может быть вовлечено в отработку. В Республике Хакасия открытым способом разрабатываются Тейское и Абагасское месторождения, запасов которых хватит всего на 8 лет, однако внедрение подземной добычи может продлить их эксплуатацию ещё на 40 и 20 лет соответственно.

На юге Красноярского края практически отработанно Ирбинское месторождение; вместо него вовлечено в производство Бурлукское месторождение, запасов (27 млн т) которого достаточно на 20 лет работы. Незначительным резервом являются распложенные поблизости мелкие месторождения нераспределённого фонда недр – Знаменское (12,6 млн т) и Изыгское (3,6 млн т).

Дополнительным поставщиком сырья для западно-сибирских комбинатов является Коршуновский ГОК в Иркутской области, который ведёт карьерную отработку Коршуновского, Рудногорского и Татьянинского месторождений и поставляет до 1,5-2,0 млн т товарной руды в год. По мере убывания запасов предполагается вовлечь в разработку Краснояровское (185,9 млн т), Октябрьское (242,7 млн т) и Поливское (81,4 млн т) месторождения.

Ближайшим сырьевым резервом металлургических комбинатов Сибири являются пять месторождений, которые в настоящее время числятся в госрезерве: Холзунское (407,6 млн т), Белорецкое (289,2 млн т) и Инское (163,1 млн т) в Горном Алтая; Ампалыкское (181,9 млн т) в Кемеровской области и Волковское (259,7 млн т) в Республике Хакасия.

В пределах Западно-Сибирской железорудной провинции заслуживает внимания Бакчарская площадь, расположенная в 150 км к востоку от Томска. Два горизонта оолитовых бурых железняков образуют субгоризонтальную толщу, вмещающую по разным оценкам от 10 до 30 млрд т железной руды при средней мощности свыше 25,7 м и среднем содержании железа 37,4%. При обогащении мажет быть использован обжиг-магнитный метод, который позволит получать концентрат с содержанием 53-61% железа. Перекрывающая толща средней мощностью 190 м сильно обводнена, поэтому в 1960-е гг. разведка и освоение этой площади были признаны нецелесообразными.

В Дальневосточном ФО и Забайкалье создана достаточно крупная минерально-сырьевая база железа, но практически нет предприятий, выпускающих металлопродукцию. Естественно, что высокая цена привозного металла оказывает негативное влияние на экономику региона.

Наиболее перспективными районами для развития чёрной металлургии являются Южная Якутия, Читинская область и Приамурье. Во-первых, в ближайшее время ожидается запуск Зейской ГЭС, которая даст дешёвую электроэнергию, а во-вторых, именно здесь сконцентрированы основные разведанные месторождения.

Титан

Титан, как известно, - важный стратегический металл, во многом определяющий уровень научно-технического потенциала и обороноспособности страны. Кроме металлического титана, промышленность производит и широко использует и другие виды титановой продукции, важнейшими из которых являются пигментный диоксид титана, ферротитан, сплавы и соединения титана с другими металлами.

Для производства всех видов титановой продукции основным минеральным сырьём во всём мире являются ильменитовые, в меньшей степени рутиловые, концентраты, получаемые из россыпных месторождений прибрежно-морского генезиса, а также ильменитовые и титаномагнетитовые концентраты коренных титановых руд, связанных с массивами габбро-анортозитов и гипербазитов. При этом основной объём добываемого титанового минерального сырья в мире (> 90%) используется для производства титанового пигмента и менее 10% - производства титановой губки и металлического титана, его ферросплавов и других соединений.

В числе балансовых запасов по РФ на 01.01.2001 г. преобладают неактивные (более 65%), связанные с лейкоксеновыми, бедными титаномагнетитовыми, сфеновыми рудами. Почти 40% балансовых запасов титана России связаны с лейкоксеновыми кварцевыми песчаниками Ярегского, более 20% - с титаномагнетитовыми рудами Чинейского и Подлысанского, более 6% - со сфен-титаномагнетитсодержащими апатит-нефелиновыми рудами хибинских месторождений, 2% запасов титана приурочены к лапоритовым рудам Ловозёрского месторождения. На долю ильменитсодержащих руд и россыпей приходится 32% балансовых запасов титана промышленных категорий.

В последние годы количество запасов титана в общем балансе увеличивается. В частности, в 1999 г. на Государственный баланс поставлены титаномагнетитовые руды Чинейского месторождения, хотя возможность получения из них кондиционной титановой продукции пока не установлена: руды требуют крупнообъёмных технологических и металлургических исследований.

В то же время сложилась ситуация, когда самое крупное среди ильменитсодержащих россыпных месторождений Центральное числится в забалансовых. Его ильменитовые концентраты по результатам испытаний признаны лучшими для переработки на титановую губку. Среди коренных месторождений не разведаны и соответственно не учтены Государственным балансом предварительно оценённые ильменитовые месторождения с крупными прогнозными ресурсами, такие как Гремяха-Вырмес и Большой Сейим.

Занимая ведущее место в мире по разведанным запасам, Россия сегодня практически не имеет месторождений, подготовленных для рентабельного освоения.

Россыпные месторождения. Наиболее перспективны для освоения – Центральное, Лукояновское, Туганское и Тарское россыпные месторождения. На каждом из них можно выделить наиболее благоприятные в горно-геологическом и технологическом отношениях участки для первоочередного освоения.

На месторождении Центральное таковым является участок Восточный где пески содержат 35 кг/м³ ильменита, 8 кг/м³ рутила, 7 кг/м³ циркона. На Лукояновском месторождении для освоения проектируется Итмановский участок, где пески характеризуются более высокими концентрациями циркона (23 кг/м³), рутила с лейкоксеном (9 кг/м³), ильменита, хромита, гематита (в сумме 90 кг/м³).

После завершения геолого-разведочных работ и технологических исследований в освоение можно вовлечь и ряд других наиболее значимых россыпных месторождений России, в первую очередь Бешпагирского, Георгиевского, Ордынского, Тулунского. При оценке этих и других подготавливаемых к промышленному освоению россыпей особое внимание следует уделять достоверности опробования рудных песков, вопросам их комплексного использования и проведения маркетинговых исследований для всех товарных продуктов.

Коренные месторождения. Ильменит титаноциркониевых россыпей часто представлен изменёнными разновидностями, содержащими повышенные количества хромофорных примесей и для прямого получения из них пигментного диоксида титана малопригоден. Более перспективны в этом отношении коренные месторождения ильменита, связанные с массивами основных и ультраосновных пород. Они содержат не менее 10-25% ильменита, как правило, более крупного, чем в россыпях, почти неизменённого, легко вскрываемого серной кислотой, содержащего небольшие количества фосфора и хрома. Коренные месторождения обычно значительны по запасам и позволяют развить на них более крупное производство ильменитовых концентратов (до 200 тыс. т/год и более).

В России выявлено и разведано несколько коренных месторождений ильменит-титаномагнетитовых руд. Два из них, Медведевское и Кручининское, насчитывающие несколько сотен миллионов тонн запасов руды, детально разведаны и учтены Государственным балансом запасов. Руды содержат 7,0 и 8,3% TiO₂ соответственно.

Необходимость освоения МСБ титана России и дальнейшего совершенствования её качества очевидна. При этом целесообразно вовлечь в освоение как титаноциркониевые россыпи в качестве источника рутиловых, цирконовых и ильменитовых концентратов, так и коренные ильменитовые, а в дальнейшем и комплексные руды.