Марганцевая руда: месторождения, добыча. Применение марганца :
Марганец – металл серого цвета со стальным отблеском, имеющий высокий показатель твёрдости. Добыча марганцевой руды имеет большое значение, ведь она применяется практически во всех отраслях промышленности.
История появления
Марганец невозможно найти в природе в чистом виде. Основной минерал, в котором он содержится, называется пиролюзит. В древности его использовали в качестве осветлителя стекла при варке, а также для окрашивания тканей.
В конце XVIII века шведские химики К. Шееле и Ю. Ган обнаружили, что в руде содержится металл, по внешнему виду напоминающий железо. Он получил название «манганум», которое позже преобразовалось в «марганец».
Где ещё содержится?
Марганец – элемент, который содержится в растениях и во всех живых организмах, в т. ч. в человеческом.
Его дефицит негативно сказывается на работе всех органов и систем человека.
Трудно переоценить важность марганца, ведь он:
- укрепляет нервную и сердечно-сосудистую системы;
- нормализует деятельность щитовидной железы;
- положительно влияет на репродуктивную функцию;
- регулирует уровень сахара в крови;
- ускоряет обмен веществ;
- поддерживает необходимый уровень холестерина в крови;
- укрепляет иммунную систему.
Свойства металла
Марганец является одним из самых распространённых элементов в природе. Чаще всего встречается в пиролюзите и железных рудах (его показатели твёрдости намного выше, чем у железа). В зависимости от количественного преобладания металла, залежи имеют название «железно-марганцевая руда» или «марганцево-железная».
Электронная формула марганца: [Ar]3d5 4s2.
Формула марганца в пиролюзите: MnO2xH2O.
Широкое применение марганца обусловлено его высокой химической активностью – он способен вступать в реакцию с большим количеством элементов, образуя сплавы. Он также хорошо взаимодействует с кислородом, углеродом, азотом и прочими неметаллами.
Находясь в вакууме, металл при нагревании способен испариться из любого сплава, он растворяется в кислотах, вступает в реакцию с водой.
Применение марганца в металлургической промышленности
Данный металл содержится практически во всех сплавах, значительно улучшая их физические свойства. Полученные сплавы отличаются долговечностью, прочностью и устойчивостью к коррозии. Марганец добавляется в них в сочетании с железом (ферросплав).
При изготовлении стального металлопроката марганец незаменим – он выступает легирующим элементом, удаляет из сплава серу и кислород.
Улучшенные свойства металлопроката позволяют его использовать в производстве стойкой к износу техники и различных механизмов в военной, строительной, авиационной промышленности.
Применение в медицине
В медицинской отрасли марганец применяется в виде перманганата калия. Его водный раствор (до 5 % содержания марганца) обладает антисептическим, кровоостанавливающим, адсорбирующими свойствами.
Раствор не имеет противопоказаний, он разрешён даже для ухода за пупочной раной младенцев. Но важно помнить, что сильно концентрированный раствор может вызвать тяжёлые ожоги.
Методы добычи марганцевой руды
Ежегодно в мире добывается порядка 25 млн тонн марганцевой руды. Работы ведутся в основном открытым способом, реже – подземным.
Карьерные разработки используются, если месторождения марганцевых руд неглубоко залегают под землёй. В зависимости от площади месторождения, роются котлованы различных размеров.
Разработка карьера осуществляется следующим образом:
- при помощи спецтехники (чаще всего бульдозеров) вскрывается и убирается верхний слой земли, покрывающий залежи ископаемого;
- марганцевая руда подвергается дроблению;
- руда грузится на самосвалы и отправляется на завод для переработки.
- после завершения работ карьер снова покрывается пластом земли, проводится рекультивация.
При подземном способе добычи главной задачей является подъём руды на поверхность.
Процесс заключается в следующем:
- на территории месторождения роются горизонтальные (штольни) или вертикальные проходы (шахты);
- под землёй осуществляется дробление руды при помощи оборудования;
- руда грузится на конвейер и доставляется на поверхность.
Подземный способ добычи марганцевой руды более затратный в финансовом отношении, нежели открытый. Он требует большего количества современной спецтехники и рабочих. Но руда, добываемая под землёй, считается более качественной, вложения окупаются при её реализации.
Вместе с тем при открытом способе добычи не требуется большая численность рабочих, техника более простая и экономичная в использовании.
Главными достоинствами открытой разработки являются:
- высокий показатель производительности труда;
- относительная безопасность процесса (вероятность возникновения несчастных случаев намного меньше, чем при подземных работах).
Данные преимущества компенсируют отрицательное воздействие погодных условий и необходимость обработки большого участка земли.
Категории месторождений марганцевой руды
В зависимости от сложности геологического строения, формы и размера руды, все месторождения подразделяют на 3 вида (установленных соответствующим приказом «О классификации запасов марганцевых руд» от 11.12.2006 г.):
- 1-я группа сложности – залежи с несложным геологическим строением; руда представлена крупными пластами, в которых марганец распределён равномерно;
- 2-я группа сложности – залежи со сложным геологическим строением; руда представлена крупными пластами, в которых марганец распределён неравномерно;
- 3-я группа сложности – залежи со сложным геологическим строением; руда представлена мелкими пластами, в которых марганец распределён неравномерно, а его количество крайне мало.
Способы извлечения марганца из руды
Чаще всего чистый марганец получают из руды методом выщелачивания. В процессе могут быть использованы различные химические вещества, например сернистая кислота, железистый сульфат, аммония сульфат и пр. Их разнообразие обусловлено тем, что марганец имеет множество соединений и модификаций, каждый из которых по-разному вступает в химические реакции.
Несмотря на то что не существует определённой классификации методов извлечения металла из марганцевой руды, все они имеют схожий процесс:
- руда измельчается до степени, обеспечивающей максимальную скорость реакции при взаимодействии с различными веществами;
- запускается процесс выщелачивания, в результате которого марганец принимает вид раствора;
- полученный раствор очищается от примесей;
- при воздействии на него реагентом или при его выпаривании марганец выпадает в осадок в чистом виде.
С помощью химических реагентов можно извлечь марганец из шламов, бедных руд, отходов промышленного производства.
Где добывают марганцевые руды? Страны – лидеры
На сегодняшний день лидером по добыче марганцевых руд является Россия, она занимает ведущее место уже несколько десятилетий. В других государствах нет разведанных крупных и богатых месторождений, их поиск ведётся постоянно. Широкое применение марганца в металлургической промышленности обеспечило ему экономическую привлекательность.
Небольшие месторождения имеются в следующих странах: Болгария, Румыния, Китай, Украина, Казахстан, Чехия, Германия, ЮАР, Бразилия, Индия, Австралия, Япония, Индонезия, Мексика. В большинстве из них сконцентрированы залежи руды, не отличающейся высоким качеством. Потребности этих стран удовлетворяются за счёт импортируемой руды.
Страны с высоким уровнем развития металлургической промышленности (США, Франция, Бельгия и пр.) активно ведут поиски крупных месторождений в целях сокращения объёмов импорта. Это позволит им удовлетворять внутренние потребности государства за счёт собственных ресурсов.
Повышенный интерес США направлен на извлечение и дальнейшее использование в промышленности железно-марганцевой руды, сосредоточенной на дне Мирового океана.
Добыча марганцевой руды в России
Несмотря на лидирующую позицию, Россия испытывает значительные проблемы в области добычи марганца. Распад Советского Союза ознаменовался началом крайней степени дефицита металла высокого качества. Основная часть работ по его добыче велась на месторождениях, которые отныне территориально принадлежат другим государствам.
Такое положение вынудило Россию приобретать марганец высокого качества в зарубежных странах по ценам импорта, чтобы покрыть потребности металлургической промышленности. Данная ситуация сохраняется по сей день.
В настоящее время добыча марганцевой руды в России осуществляется на следующих месторождениях:
- Парнокское (Республика Коми);
- Дурновское (Кемеровская область);
- Громовское (Читинская область).
Они являются крупнейшими, всего же в России имеется 16 месторождений.
На сегодняшний день основная деятельность направлена на снижение объёмов импорта, для этого активно ведётся поиск и разработка новых месторождений. Одним из самых перспективных районов считается Улу-Теляк.
Это небольшое село в Башкирии, со времён СССР известное значительными запасами марганцовистого известняка. Главная особенность этого соединения заключается в том, что он сочетает в себе все свойства обоих элементов, выполняя в металлургической промышленности также 2 роли.
В марганцовистом известняке Улу-Теляка марганца немного – до 9 %, но его использование в данном сочетании привлекательно для чёрной металлургии. Основная сложность заключается в отсутствии чётких технологий производства с использованием нового ископаемого.
С появлением отлаженного процесса появится возможность значительно экономить финансовые средства за счёт сокращения использования ферросплава, новый материал имеет все шансы стать ему достойной заменой.
Перспективы отрасли
Металлургическая промышленность, стремительно набирающая обороты развития во всём мире, вынуждает страны заниматься активным поиском месторождений марганцевых руд.
С каждым годом совершенствуются технологии, ведутся разработки перспективных территорий.
Главной целью любого государства является снижение объёма импорта, чтобы удовлетворение внутренних потребностей происходило, в основном за счёт собственных ресурсов.
Источник: https://www.syl.ru/article/325906/margantsevaya-ruda-mestorojdeniya-dobyicha-primenenie-margantsa
Марганцевые руды
Марганец встречается в природе в форме минералов. Более 300 наименований минералов содержат какое-то количество марганца, но лишь незначительное число минералов содержит его в большом количестве и эти минералы являются основным компонентом перспективных для разработки руд.
Минералогия марганца сложна, поскольку марганец встречается в двухвалетной, трехвалетной и четырехвалентной форме. Наиболее часто встречающимися марганцевыми минералами являются оксиды, карбонаты, а также более редкие силикаты и сульфиды.
Другие минералы также присутствуют в руде, например фосфаты, арсенаты, бораты и т.д. В связи с различной степенью окисления, часть оксидов марганца включает крупные щелочные и щелочноземельные ионы (K+ , Ba2+) в своей пространственной решетке.
В результате этого, промышленные руды содержат большое количество примесей и нежелательных элементов. Некоторые элементы невозможно удалить при добыче и обогащении руды.
В большинстве руд марганец находится в четырехвалентном состоянии в качестве оксидов и гидроокисей.
При их образовании происходит поглощение кислорода из воздуха и, в связи с этим, расположение месторождений этого типа руд привязано к определенным геологическим явлениям, которые происходят вблизи земной поверхности, такими как эрозия, осаждение и вулканизм.
Пиролюзит (MnO2) и криптомелан (KMn8Oie) являются наиболее важными из четырехвалентных марганцевых минералов. Далее следует псиломелан (=романешит). Это аморфный гидроксид со смешанной валентностью марганца, а также с варьируемым содержанием оксидов бария и калия.
Описание марганцевых минералов, залежи которых достаточны для промышленной разработки и пригодны к дальнейшей переработке представлены в таблице 3.1.
Браунит и браунит II являются широко распространенными силикатными минералами, встречающимися вместе с биксбиитом, гаусманитом и пиролюзитом в таких месторождениях как Постмасбург (Postmasburg) и месторождение Калахари в Южной Африке, где браунит является основным марганцевым минералом. Родохрозит (марганцевый шпат) является типичным углеродосодержащим минералом в различных рудах.
Месторождения марганцевых руд
В мире существует ограниченное количество разрабатываемых месторождений марганцевых руд.
Осадочные отложения являются основным источником промышленно добываемого марганца. Минералы формируются в результате химических процессов, происходящими в процессе формирования морских отложений. Марганец откладывается в виде оксида, гидроокиси или карбоната марганца.
Карбонатные отложения ассоциируются с углеродистыми и графитными скалами, которые формируются в восстановительной среде.
Напротив, оксидные депозиты, в основном, ассоциируются с более грубыми кластическими (обломочными) отложениями, формирующимися под влиянием высококислотной среды в присутствии свободной циркуляции воды.
Оксидные отложения обычно имеют более высокое качество руды, они встречаются чаще, чем карбонатные месторождения. Считается, что во многих оксидных и карбонатных залежах качество (сорт) руды повышается в зависимости от концентрации отложений.
Самыми крупными марганцевыми месторождениями осадочного типа являются Никопольский район в Украине, Чиатурский район в Грузии, район Калахари в Южной Африке и район Грут Эйланд в Австралии. В основном, это оксидные залежи, хотя некоторые из них имеют и карбонатные фации. Месторождение Моланго в Мексике является примером крупного карбонатного депозита.
Во влажных тропических регионах находят скопления отложений и латериты, в которых интенсивное выветривание очистило первичные марганцевые формирования от примесей, что способствовало образованию высококачественных оксидных отложений. Часто первичные отложения образуются в виде углеродистого марганца; примером таких месторождений являются Бразильское Серро до Навио района Амапа, Нсута в Гане и Моанда в Габоне.
Самые большие в мире марганцевые отложения были найдены на дне моря, которые залегают в виде марганцевых конкреций. Впервые они были обнаружены в 1870 году, но только в последнее время их стали рассматривать в качестве пригодных к разработке. Марганцевые конкреции имеют диаметр 0.
5-20 cм, в них содержится приблизительно 15-30% Mn и 5-10% Fe. В дополнение, они содержат небольшое, но коммерчески привлекательное количество Ni, Cu и Co, а также другие элементы.
Несколько организаций активно занялись разработкой этих ресурсов, однако им все еще предстоит разрешить ряд технологических и юридических проблем.
Самые крупные из наземных залежей марганцевой руды находятся в Южной Африке, Австралии, Габоне, Бразилии, Китае, Индии, Украине, Казахстане и Грузии.
Южная Африка: Месторождение Калахари содержит 78% мировых наземных запасов марганцевой руды. Основные залежи расположены в районах Постмасбург и Куруман-Калахар, в тысяче киллометров от ближайших портов.
В многочисленных шахтах, таких как Маматван и Весселз добываются различные виды металлургических или железистых руд. Эти шахты управляются компанией Саманкор Манганиз (Samancor Manganese) (владельцы – компании BHP Billiton и Anglo American). У этих шахт разная минералогия.
Руда Маматвана богата карбонатами, в основном, кальцитом и доломитом, в то время как основным марганецсодержащим минералом является браунит. Руда шахты Весселз состоит, главным образом, из оксидов, в основном браунита и браунита II, а также в ней присутствуют гаусманит, биксбиит, и гематит.
Соотношение Mn/Fe в руде Маматванской шахты выше, частично по причине того, что браунит содержит значительно меньше железа чем браунит II.
Шахты в Нозерн Кейп, Нчванинг и Глории (Northern Cape, Nchwaning, Gloria) управляются компанией Ассманг Манганиз Дивижн (Assmang Manganese Division) (владельцы — Anglowal и Assore). Руды в этих шахтах имеют высокую основность и высокое содержание углеродистых материалов.
Австралия: Грут Ейландское месторождение, находящееся в управлении компанией Джемко (Gemco), расположено на острове в заливе Карпентария на севере Австралии.
Джемко, в свою очередь, подчиняется компании Саманкор Манганиз (Samancor Manganese), являющейся одним из подразделений компании BHP Billiton’s and Anglo American’s и ее глобального марганцевого бизнеса.
Руда богата пиролюзитом и криптомеланом, встречаются также и другие четырехвалентные оксиды марганца, например псиломелан (=романешит) и голландит, что обуславливает присутствие бария. Содержание калия приблизительно пропорционально содержанию криптомелана.
Руда также содержит глинистые минералы, в особенности каолинит (Al2Si2O5(OH)4 ), являющийся еще одним источником воды в руде помимо криптомелана. Значительное количество руды проходит обогащение.
Габон: Месторождение Моанда расположено в районе Франсвиля. Это очень значительное месторождение руды высокого качества. Минералогия сходна с минералогией Грут Ейландского месторождения, однако руда более пориста. Владелец шахты – Эрамет Манганиз (Eramet Manganese), торговая марка — Comilog.
Бразилия: В Бразилии несколько марганцевых месторождений, но основное производство было начато в 2001 году на шахтах Игарап Азул и Урукум. Обе шахты принадлежат компании Companhia Vale do Rio Doce (CVRD).
Игарап Азул Igarape является шахтой открытой разработки, она расположена в тропическом лесу, в 25 км от Карахаса, штат Пара на северо-востоке Бразилии. Руда состоит из криптомелана, тодорокита и пиролюзита. Другая шахта, Урукум, расположенная вблизи Боливийской границы, является шахтой закрытого типа.
Другая известная шахта – Амапа – была закрыта в конце 1997 года в результате полной выработки руды.
Китай: обладает самой большой добычей марганцевой руды в мире (Таблица 3.3 и Схема 3.2). Разведанные запасы составляют 13% общемировых. За последние 30 лет произошло существенное увеличение добычи марганцевой руды. Около 60 китайских месторождений имеют запасы в количестве 2 миллионов тонн каждое.
В дополнение к этому, имеется некоторое количество месторождений меньшего размера. Рудные депозиты преимущественно располагаются в трех провинциях: Гуанкжи, Хунан, Гуижу. Из всех месторождений, только одно (Guangxi Xialei) имеет запасы превышающие 100 миллионов тонн, а на 6 других запасы превышают 20 мил. тонн.
Среднее содержание марганца в китайских месторождениях 22%, высоким также является содержание фосфора и железа.
Индия: В индийских штатах Орисса, Карнатака, Мадхья Прадеж, Махараштра и других имеются многочисленные небольшие месторождения марганца. В 2000 эксплуатировалось 135 марганцевых шахт. Большая часть добываемой руды является низко и среднесортной с достаточно низким содержанием марганца.
Когда-то Индия была одним из главных экспортеров марганцевой руды. В связи с выработкой месторождений, в настоящее время от 80 до 90% металлургических руд используется на внутреннем рынке производства ферросплавов.
Остальная часть, в основном это руды со средним содержанием марганца, экспортируется за границу.
Украина: Никопольское месторождение является самым крупным на территории бывшего Советского Союза. В 2003 году на территории этого месторождения работало 11 шахт. Никопольские руды состоят на 75% из карбонатного типа с содержанием марганца 20%, около 17% оксидного типа, в которых содержится 28.5% марганца, и около 8% оксидных и карбонатных руд с содержанием марганца 25.1%.
Казахстан: располагает несколькими месторождениями. С середины 1990 годов добыча руды значительно возросла (Таблица 3.3).
Приблизительно 70% руд карбонатно-силикатно-оксидного типа с содержанием марганца около 20% и около 20% руд являются оксидными с содержанием марганца порядка 23%.
Хотя в Казахских рудах низкое содержание марганца, в них содержится мало таких вредных примесей как фосфор, сера и другие. Большинство добываемых руд используется для внутреннего производства силикомарганца.
Грузия: Чиатурское месторождение имело большое значение для бывшего Советского Союза, где добывалось 25% от общего количества марганца. В настоящий момент оно малорентабельно (Таблица 3.3).
Содержание марганца низко и составляет 17-25%. Руды с высоким содержанием марганца почти полностью выработаны. В настоящее время руда добывается преимущественно для внутреннего производства ферросплавов.
Марганцевые руды пригодные для коммерческого использования
Марганцевые руды разделяются по содержанию марганца, железа и различных примесей. Основными типами являются:
- Металлургические руды – содержат более 35% марганца, некоторые до 50%. Руды высокого сорта содержат более 48% марганца.
- Железистые руды –содержат 15-35% марганца и большое количество железа .
- Марганцовистые руды –по сути, это железные руды с 5-10% содержанием Mn.
Металлургические руды чаще всего используются для производства высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца., а остальные 2 типа руд, в основном, применяются в домнах для регулирования количества марганца при производстве чугуна.
Металлургические руды добываются как в открытых, так и закрытых месторождениях при помощи обычных методов разработки. Поскольку количество высокосортных руд сократилось, степень переработки руд увеличилась. На практике все металлургические руды подвергаются обогащению.
Руды дробятся,
просеиваются и промываются (в случае необходимости); иногда используется обогащение в тяжелой среде для руд с высоким содержанием кремния и алюминия.
Среднее количество марганца, которое удается восстановить в результате этой операции составляет между 60% и 75%.
Металлургические руды содержат от 40% до 50% марганца. Другим важным параметром является соотношение марганца к железу. Для производства стандартного ферромарганцевого сплава с содержанием марганца 78% требуется весовое соотношение Mn/Fe=7.5.
Также есть ограничения по количеству примесей кремния и алюминия, поскольку чрезмерное образование шлака в печи увеличивает потребление электроэнергии. Руды, содержащие более 10% SiO2 пригодны для производства силикомарганца.
Поскольку большая часть фосфора (P), содержащегося в руде, переходит в готовый продукт, количество фосфора в исходном материале является ключевым параметром при выборе марганцевой руды. Руде может быть присвоен высший сорт при содержании фосфора менее 0.1%. Марганцевые руды из Южной Африки отличаются низким содержанием фосфора.
Важны и другие физические и химические свойства, такие как содержание летучих веществ и избыточного кислорода. Сера не представляет проблемы ни для металлургического процесса, ни для окружающей среды поскольку образует сульфид марганца, который выходит вместе со шлаком.
Большинство шахт имеют предприятия по агломерации руд, на которых мелкие фракции подвергаются агломерации.
Такие материалы находят широкое применение в железномарганцевых печах, поскольку они механически прочны и термически устойчивы, что позволяет газу равномерно распределяться в зоне
предварительного нагрева и восстановления.
Агломерация также способствует экономии электроэнергии в случае с карбонатными рудами. Если же агломерируются оксидные руды, большая часть полезного тепла, выделяющегося в результате экзотермического предвосстановления, теряется и потребление энергии возрастает.
В тех случаях, когда марганцевые ферросплавы производятся либо в электродуговых печах с погруженной дугой, либо в домнах, используется смесь разных типов руд. Выбор руд зависит как от хим и физического состава, так и от экономических соображений.
Часто производители марганцевых ферросплавов используют компьютерные программы для определения оптимальной комбинации руд. Таблица 3.2 показывает усредненный анализ некоторых из используемых смесей металлургических руд.
Из таблицы видно, что между рудами есть существенные различия в хим составе.
Торговля марганцевой рудой
В 1944 году производство марганцевой руды составляло всего 2.8 миллиона тонн. На протяжении последующих 40 лет производство увеличилось до 25 миллионов тонн в 1985 г. В среднем производство возрастало на 5.5% в год. В последующие годы производство несколько сократилось и составило 21.5 миллиона тонн в 2001 г.. В эти годы не происходил рост добычи марганцевых руд.
Это было связано с тем, что были осуществлены технологические инновации в производстве стали. В последние годы опять наблюдается рост добычи руды. В 2004 производство достигло 29 млн. тонн. В таблице 3.3 представлены объемы добычи руды с 1970 по странам.
Запасы высококачественных руд с содержанием марганца более 44%, в основном, сосредоточены в Австралии, Бразилии, Габоне и Южной Африке и составляют более 90% от общемировых. Значительное увеличение добычи произошло в Австралии начиная с 1970 г., в то время как добыча в Южной Африке, Бразилии и Габоне оставалось на одном уровне.
Гана и Индия, в прошлом крупные поставщики руды в Западные страны, в настоящее время экспортируют ограниченное количество бедных руд и руд среднего качества. В Мексике руда добывается, в основном, для внутреннего пользования.
В 1970 г. Страны бывшего СССР поставляли одну треть от мирового производства марганцевых руд. В настоящее время в этих странах остались лишь месторождения низкомарочных руд, которые требуют обогащения перед коммерческим использованием.
Украина, Грузия и Казахстан производят меньше половины того количества, которое приходилось на СССР. Лишь ограниченное количество руды экспортируется и ожидается, что экспорт будет сокращаться. В Китае нет высококачественной руды, в результате чего ее приходится импортировать из Ганы, Габона и Австралии и смешивать с местной рудой.
В 2003 году мировая добыча марганцевой руды осуществлялась следующими странами: Южной Африкой, Австралией, Бразилией, Украиной, Габоном, Китаем, Индией, Казахстаном и, в меньшей степени, Ганой и Мексикой (рис 3.)
По добыче в марганцевом исчислении на первом месте находилась Южная Африка, по общему тоннажу добываемой породы – Китай.
Все развитые страны полностью зависят от импорта руды для удовлетворения спроса в марганце. Частично они импортируют руду и частично ферромарганец. Австралия, Бразилия, Габон и Южная Африка вместе поставляют 90% всего импорта марганцевой руды Западными странами.
Из всех крупных стран-потребителей ферромарганца только Франция имеет производственные мощности, превышающие нужды внутреннего рынка и имеет возможность продавать большое количество на экспорт.
Норвегия, используя свои большие возможности по выработке гидроэнергии, создала одну из наиболее значительных в мире промышленностей по производству ферросплавов.
Норвегия является одним из крупнейших экспортеров ферромарганца.
Сейчас наметилась тенденция по переносу ферросплавной промышленности в страны с рудными месторождениями.
Это можно объяснить желанием рудодобывающих стран перерабатывать сырье самим и, таким образом, увеличивать его стоимость.
В дополнение к этому, рудодобывающие страны хотели бы воспользоваться низкой стоимостью местной электроэнергии. Скорее всего, эта тенденция сохранится в ближайшие годы.
Источник: https://metallurgy.zp.ua/margantsevye-rudy/
Марганцевая руда
Нахождение марганца в природе представляется минералами. На сегодняшний день человечеству известно свыше 300 различных минералов, в составе которых можно обнаружить марганец.
Однако, не каждый из них является пригодным для добычи вещества, поскольку только в некоторых минералах количество марганца достаточное для целесообразной его добычи с точки зрения экономики. Минералы, из которых происходит извлечение марганца, имеют название марганцевая руда.
Среди них стоит выделить наиболее приоритетные для добычи вещества. К таковым относятся: пиролюзит, псиломелан, манганит, вернадит, браунит, гаусманит,родохрозит, олигонит манганокальцит, родонит, бустамит.
Минералогия марганца достаточно сложна. Это связано с тем, что вещество, находящееся в минералах, может иметь разную валентность: от 2-х до 4-х.
Добыча марганцевой руды
Марганцевая руда относится к природным минеральным образованиям, которые концентрируются в определенных местах при конкретных условиях, образуя месторождения, являющиеся основным источником рудной добычи.
По всему земному шару сегодня существует четко ограниченное количество месторождений, из которых происходит извлечение марганцевых руд. Абсолютно все месторождения классифицируются согласно генезису.
Таким образом, среди них выделяют следующие:
- Осадочные, подразделяющиеся, в свою очередь, на два типа: осадочные и вулканогенно-осадочные;
- Вулканогенные;
- Метаморфизированные;
- Месторождения коры выветривания.
| Содержание в % | ||||||
| Mn | Fe | C | C | P | Cu | |
| Ферро-марганец | 50‑82 | 40‑8 | 5‑7 | 1,5‑0,5 | — | — |
| Зеркальный чугун (шпигель) | 8‑35 | 85‑60 | 4‑5 | 1,0 | — | — |
| Силико-марганец | 55‑75 | 20‑5 | 0,4‑1,25 | 26‑18 | — | — |
| Силико-шпигель | 18‑30 | 69‑63 | 1,0 | 12‑6 | — | — |
| Фосфор-марганец | 65 | 7 | 2 | 1 | 25 | — |
| Купро-марганец | 25‑30 | 5‑1 | — | — | — | 70‑60 |
Среди перечисленных типов, наиболее приоритетным для добычи руд являются осадочные месторождения, в которых формирование минералов происходит в процессе химических реакций, которыми сопровождается образование морских отложений.
Марганцевое месторождение данного типа характеризуется образованием оксида вещества, гидроокиси или же его карбоната.
Последние, в свою очередь, отождествляются с углеродистыми и графитными скалами, формирующимися в восстановительной среде.
Оксидный тип месторождений имеет противоположные особенности. Его ассоциация связана с грубыми кластическими отложениями, образование которых происходит в условиях повышенной кислотности наряду с присутствием свободной циркуляции воды.
Данные месторождения отличаются марганцевой рудой высокого качества. Кроме того, в отличие от карбонатных, оксидные месторождения встречаюся в разы чаще. Бытует мнение о том, что на качество руды, содержащейся в указанных двух типах месторождений, влияет концентрация отложений.
Чем выше концентрация, тем более качественная руда.
Крупнейшие осадочные месторождения марганцевой руды расположены на территории Никопольского района (Украина), Чиатурского района (Грузия), Калахари (Южная Африка), Грут Эйланд (Австралия).
В большей степени, месторождения на указанных территориях содержат оксидные залежи, однако, встречаются и те, в которых можно обнаружить карбонатные фации.
Например, среди крупнейших карбонатных залежей выделяют мексиканское месторождение Моланго.
| ЮАР | 18 | 4000 |
| Украина | 140 | 520 |
| Габон | 20 | 160 |
| Китай | 40 | 100 |
| Австралия | 32 | 82 |
| Бразилия | 25 | 52 |
| Индия | 15 | 33 |
| Мексика | 4 | 9 |
| Остальные | 6 | 44 |
| Всего | 300 | 5000 |
Россия также занимает не последнее место по месторождениям марганца. Главным образом, марганцевые руды страны сосредоточены на Урале. Он является ключевым регионом среди всех остальных по добыче марганцевых руд. Осадочные месторождения руд расположены на территории Пермского края, а также в республике Коми.
Влажные регионы тропиков также богаты на скопления отложений и латериты, содержащие образование марганца, очищенного путем интенсивного выветривания, от различных примесей.
В свою очередь, благодаря этому сформировались оксидные отложения высокого качества. Зачастую образования первичных отложений представляют собой углеродистый марганец.
К таким месторождениям стоит отнести Бразильское Серрод до Навио, расположенное в районе Амапы, Нсута в Гане, а также Моанда в Габоне.
Во второй половине 19 века крупнейшие месторождения марганцевой руды были обнаружены на морском дне. До настоящего времени они не были рассмотрены в качестве перспективных для добычи руды отложений. Сейчас данные месторождения были признаны пригодными к разработке.
Добыча марганцевой руды ведется, главным образом, открытым способом. При этом используются экскаваторы высокой продуктивности.
Перед извлечением марганца из самой руды осуществляется ее обогащение путем гравитационного, гравитационно-магнитного методов или же флотацией.
В результате этого получают концентраты марганцевой руды, которые классифицируются по сортам согласно процентному содержанию в руде вещества. Так, рудой высшего сорта принято считать ту, в составе которой содержится не менее 45-49%.
По данным на 1990 год добыча марганцевой руды во всем мире составляла порядка 20-25 млн тонн, а все ее мировые запасы – 15 млрд тонн.
| Mn металлический | Cплавы на основе цветных металлов, в основном алюминиевые и медные |
| Диоксид марганца (MnO2) | Производство химических источников тока, стекла, глазури, ванили; окрашивание кирпича и кафеля; получение концентрата диоксида урана |
| Перманганат калия (KMnO4) | Очистка питьевой воды, обработка сточных вод, деодоризация выбросов красильных и рыбозаготовительных фабрик; окислитель |
| Фосфат марганца (Mn3(PO4)2) | Защита стальной оболочки контейнеров с нефтью и воском; покрытие движущихся деталей |
| Феррит марганца (MnFeO4) | Производство телевизионных монтажных плат |
| Циклопентадиенилтрикарбонил марганца (ЦТМ) | Изготовление экологически чистой антидетонационной присадки к моторному топливу |
| Окись и сульфат марганца (MnO, MnSO4) | Удобрения |
| Сульфат марганца (MnSO4) | Пищевые добавки к корму домашних животных |
| Этиленбидитиокарбамат марганца («Maheb») | Агрокультурный фунгицид |
http://fb.ru/article/279733/margantsevaya-ruda-mestorojdeniya-dobyicha-zapasyi-margantsevyih-rud-v-mire
Источник: http://mining-prom.ru/rud/marganets/margantsevaya-ruda/
Марганцевая руда: месторождения, добыча. Запасы марганцевых руд в мире
Марганцевые руды – это минеральные полезные ископаемые. Они отличаются важным промышленным и экономическим значением. К ним относятся такие минералы, как браунит, родонит, родохрозит, бустамит, пиролюзит, манганит и другие. Марганцевые руды встречаются на всех материках (есть они в том числе и на территории Российской Федерации).
На сегодняшний день марганцевая руда обнаружена в 56 стран. Большая часть залежей находится в Африке (около 2/3).
Всего запасы марганцевых руд в мире, согласно теоретическим расчетам, составляют 21 миллиард тонн (подтверждено 5 миллиардов).
Более 90% из них приходится на стратиформные месторождения – залежи, связанные с осадочными горными породами. Остальное относится к коре выветривания и гидротермальным источникам.
Зональность
Мировая добыча марганцевых руд отличается зональностью. Например, первично-оксидное сырье отлагается исключительно в прибрежных районах, где распространены глины и песчаники.
Удаляясь от морей и океанов, руды становятся карбонатными. К ним относится кальциевый родохрозит, родохрозит и манганокальцит. Такая марганцевая руда встречает в регионах с опоками и глинами.
Другой тип месторождений – метаморфизованный. Подобные рудники характерны для Индии.
Древнейшие руды
Как и другие источники минералов, марганцевые руды в мире формировались в самые разные периоды развития коры нашей планеты. Они появлялись как в докембрийскую, так и в кайнозойскую эпоху. Некоторые конкреции на дне Мирового океана накапливаются и по сей день.
Одними из самых древних считаются бразильские железные кварциты и индийские гондиты, которые появились в докембрийскую металлогеническую эпоху вместе с геосинклинальными образованиями.
В этот же период появилась марганцевая руда Ганы (месторождение Нсута-Дагвин) и ЮАР (юго-восток пустыни Калахари). Небольшие запасы раннепалеозойской эры есть в США, Китае и на востоке России. Крупнейшим месторождением КНР этого периода считается Шаньвуту в провинции Хунань.
Добываемые марганцевые руды в России находятся на Дальнем Востоке (в горах Малого Хингана) и в Кузнецком Алатау.
Поздний палеолит и кайнозой
Марганцевые руды позднепалеозойской эпохи характерны для Центрального Казахстана, где разрабатывается два основных месторождения – Ушкатын-Ш и Джездинское.
Ключевые минералы – браунит, гаусманит, гематит, манганит, пироморфит и псиломелан. Позднемеловой и юрский вулканизм породили марганцевые рудопроявления в Забайкалье, Закавказье, Новой Зеландии и на побережье Северной Америки.
Крупнейшее месторождение этого периода Грут-Айленд было открыто в 1960-х гг. в Австралии.
В кайнозойскую эпоху произошло уникальное по своим масштабам накопление марганцевой руды на юге Восточно-Европейской платформы (Мангышланское, Чиатурское месторождения, Никопольский бассейн). Тогда же марганцевая руда появилась и в других регионах земного шара. В Болгарии сформировалось месторождение Оброчиште, а в Габоне – Моанда.
Все они характеризуются рудоносными песчано-глинистыми отложениями. Минералы в них присутствуют в виде оолитов, конкреций, землистых скоплений и стяжений. Еще один марганцеворудный бассейн (Уральский) появился в Третичный период. Он простирается на 300 километров.
Этот пласт марганцевых руд мощностью от 1 до 3 метров охватывает восточные склоны Уральских гор.
Типы руд
Существует несколько генетических типов месторождений марганцевых руд: вулканогенно-осадочные, осадочные, метаморфогенные и выветривания. Из этих четырех видов наглядно выделяется самый важный для мировой экономики. Речь идет об осадочных месторождениях. В них сосредоточилось порядка 80% всех запасов марганцевых руд в мире.
Самые масштабные месторождения сформировались в лагунных и прибрежно-морских бассейнах. Это грузинское Чиатурское месторождение, казахстанское Мангышлакское, болгарское Оброчиште. Также своими крупными размерами отличается украинский Никопольский бассейн.
Его рудоносные площади вытянуты вдоль рек Ингулец и Днепр. Ближайшие города – Запорожье и Никополь. Бассейн представляет собой вытянутую полосу шириной 5 километров и длиной 250 километров. Пласт – это песчано-глинистая пачка с линзами, конкрециями и стяжениями.
Марганцевая руда, фото которой вы видите в статье, залегает на глубине до 100 метров.
Подводные и вулканические месторождения
Марганцевую руду добывают не только на земле, но и под водой. Делают это в основном США и Япония, у которых нет крупных запасов на “сухой” территории. Типичное разрабатывающееся подводное месторождение марганцевых руд находится на глубине до 5 километров.
Другой тип образований – вулканический. Для таких месторождений характерна связь с железистыми и карбонатными породами. Рудные тела, как правило, представляют собой быстро выклинивающиеся неправильные линзы, пласты и чечевицы.
Сложены они карбонатами железа и марганца. Мощность таких рудных тел составляет от 1 до 10 метров. К вулканогенно-осадочному типу относятся месторождения Казахстана и России (Ир-Нилийское и Примагнитогорское).
Также это руды Салаирского кряжа (порфирово-кремнистые формации).
Коры выветривания и метаморфогенные руды
Месторождения кор выветривания формируются в результате разложения марганцевых руд. Специалисты также называют подобные скопления шляпами. Породы данного типа есть в Бразилии, Индии, Венесуэле, Австралии, ЮАР, Канаде. Эти руды включают в себя вернадит, псиломелан и пиролюзит. Они образуются в результате окисления родонита, манганокальцита и родохрозита.
Метаморфогенные руды формируются при контактовом или региональном метаморфизме содержащих марганец пород и осадочных руд. Так появляются родонит и бустамит. Пример подобного месторождения – Карсакпайское в Казахстане.
Российские месторождения марганцевых руд
Урал – ключевой регион добычи марганцевой руды в России. Промышленные месторождения Каменного пояса можно отнести к двум типам: вулканогенному и осадочному. Последние расположены в ордовикских отложениях. К этой группе относится Чувальская группа в Пермском крае. Крайне похоже на нее Парнокское месторождение в Коми.
Оно было обнаружено в 1987 году геологической экспедицией из Воркуты. Месторождение находится в предгорьях Полярного Урала в 70 километрах от Инты. Это образование расположено на границе между глинистыми сланцами и известняками.
Выделяется несколько ключевых рудоносных участков: Пачвожский, Магнитный, Дальний, а также Восточный.
Как и у других месторождений подобного типа, в Парнокском месторождении больше всего карбонатных, окисленных и марганцевых пород. Они отличаются кремовым или бурым цветом и состоят из родонита и родохрозита. Уровень содержания марганца в них – около 24%.
Богатства Урала
Сравнительно плохо изучены Верхне-Чувальские месторождения, расположенные в Пермском крае. На верхних горизонтах в зоне окисления в них развиты бурые и черные железомарганцевые руды.
На восточном склоне Урала распространены осадочные месторождения (Кипчакское в Челябинской области, Аккермановское в Оренбургской области).
Разработка последнего началась еще в период Великой отечественной войны.
В семидесяти километрах от столицы Башкирии, города Уфы, находится верхнепермское осадочное месторождение Улу-Теляк. Расположенные здесь марганцовистые известняки отличаются светлым коричневым цветом. В основном это обломочный материал, сформировавшийся после разрушения первичных руд. Он сложен из вернадита, халцедона и псиломелана.
В Свердловской области находятся палеогеновые осадочные месторождения. Здесь выделяется крупный Северо-Уральский бассейн, простирающийся на без малого 300 километров. Он обладает самыми крупными разведанными запасами марганцевых руд в регионе.
Бассейн включает в себя пятнадцать месторождений. Крупнейшие из них – Екатерининское, Южно-Березовское, Ново-Березовское, Березовское, Юркинское, Марсятское, Ивдельское, Лозьвинское, Тыньинское.
Здешние пласты залегают среди песков, глин, песчаников, алевролитов и галечников.
Источник: https://autogear.ru/article/279733/margantsevaya-ruda-mestorojdeniya-dobyicha-zapasyi-margantsevyih-rud-v-mire/
Марганцевые руды
ПодробностиКатегория: МПросмотров: 3845
МАРГАНЦЕВЫЕ РУДЫ широко распространены в природе и встречаются во многих странах в месторождениях осадочного характера – пластовых, жильных, гнездовых и россыпных. Месторождения промышленного значения, однако, не столь многочисленны. Минералы, содержащие марганец, приведены ниже в таблице.
Главнейшими минералами, образующими залежи марганцевых руд, являются следующие: пиролюзит, манганит, браунит, псиломелан, родохрозит, родонит, вад, полланит, гаусманит, гауерит, марганцевый блеск.
Марганцевые руды в большинстве месторождений залегают совместно с минералами, образующими железные руды, и потому, в зависимости от количественного содержания и преобладания в руде железа или марганца, нередки переходные стадии в виде руд железо-марганцевых и марганцево-железных. Минералы, содержащие марганец, служащие для извлечения содержащихся в них серебра, цинка, свинца, причисляются к рудам этих металлов, что не исключает возможности использовать эти руды и для извлечения марганца.
Усиленное развитие добычи, потребления и международной торговли марганцевых руд возникло во второй половине прошлого века, когда марганцевые руды нашли широкое применение в металлургии при производстве стали и выплавке марганцевых соединений железа (зеркальный чугун, ферроманган), отчасти и сплавов с цветными металлами. В настоящее время для указанных надобностей идет более 90% мировой добычи марганцевых руд. Остальные 10% находят применение в производстве сухих электрических элементов, в стекольной промышленности, в приготовлении марганцевых препаратов, применяемых в химической промышленности, в производстве красок, при получении хлора и родственных ему элементов, также для медицинских целей, дезинфекционных средств и др. Одна из разновидностей марганцевых руд, родонит, или орлец, применяется в качестве поделочного камня, а также в строительном деле для облицовок.
Мировые запасы марганцевых руд по наличным данным исчисляются свыше 500 млн. т, из них в СССР более 210 млн. т, в Британской Индии более 100 млн. т, в Бразилии 140 млн. т и в африканских месторождениях свыше 40 млн. т.
Запас прочих стран, в том числе США, Испании, Великобритании, Германии, Франции, Бельгии, Румынии и др., сравнительно невелики, а запасы Японии и Китая мало известны.
Несколько более значительными запасами обладает, по-видимому, Австралия.
Месторождения марганцевых руд Британской Индии обнаружены по всей стране, наиболее богатые – в центральных районах. Некоторые из них значительных размеров (по простиранию до 2,5 км и мощностью до 30 м сплошной руды, преимущественно псиломелана и браунита, реже пиролюзита и др.
, с содержанием 46—56% Мn, 4—9% Fe, 5—7% SiO2 и ~0,1 % Р) удобны для разработки открытыми работами, но удалены от моря. Бразилия обладает значительными месторождениями марганцевых руд, весьма пригодных для металлургических целей, с содержанием 44—58% Мn, 1—7% Fe, 0,01—0,2% Р, до 14% SiO2, немного Аl2O3.
Из африканских месторождений марганцевых руд наибольшее значение имеют месторождения Золотого Берега с высокопроцентной рудой, гл. обр. псиломелана, пиролюзита, манганита и полианита, среднего состава 42—53% Мn, 2—4% Fe, 3—7% SiO2, 0,1—1,12% Р. В Ю.-Африканском союзе преобладающее значение имеет открытое в 1925 г.
близ Постмасбурга месторождение, представляющее плотный, в небольшой части грубокристаллический псиломелан, с запасом более 18 млн. т, пласт мощностью до 6 м, с содержанием 42—58% Мn, 3,25—10% Fe, 1,75—7% SiO2, при отсутствии Р; пласт частично залегает на поверхности и доступен для эксплуатации открытыми работами.
Приобретают также значение месторождения железо-марганцевой руды в Египте, на Синайском полуострове. Руда нуждается в обогащении, содержит (в среднем из 211 анализов) 32,36% Мn, 25,08% Fe, 2,79% SiO2, 3,29% BaSO4, 0,126% Р.
Главнейшим месторождением марганцевых руд мирового значения в СССР является Чиатурское, в Шорапанском районе Грузии (соединено ж.д. длиной 165 км с морем), с запасом свыше 65 млн. т руды, преимущественно пиролюзита и манганита, с содержанием 40—50% Мn, 1,5% Fe, 9% SiO2, до 0,2% Р, ~2% СаО.
Пласт залегает почти горизонтально, мощностью в среднем не менее 2 м. Примерно 1/3 рудного запаса м. б. использована без обогащения, а 2/3 путем промывки легко м. б. доведены до содержания 52— 56% Мn. Разработка производится штольнями шириною до 4 м по выходам руды на поверхность.
Прочие месторождения Грузии не разрабатываются и не имеют пока особенного значения. Вторым по значению месторождением марганцевых руд в СССР является Никопольское на Украине. Толщина рудного слоя 1—1,5 м, достигает в некоторых местах 3,5 м. Запас марганцевых руд исчисляется в 75 млн.
т пиролюзита с содержанием 28—33% Мn, до 25% SiO2, ~0,25% Р. Руда требует предварительной промывки. В обогащенной руде содержится 42—52% Мn, 0,3—0,7% Fe, 0,17—0,3% Р, 8—16% SiO2. В виду гнездового характера рудных стяжений и неглубокого залегания пласта разработка ведется небольшими шахтами сроком службы 2—3 года.
Значительные запасы марганцевых руд обнаружены в Мангышлакском месторождении Казанской АССР и Лабинском – на Северном Кавказе. Запасы первого исчисляются в 33 млн. т 22%-ной руды и второго – в 34 млн. т весьма кремнистой руды с содержанием 7—53% Мn.
Промышленное значение обоих месторождений зависит от изыскания способов экономически выгодного обогащения руд этих месторождений. Прочие месторождения марганцевых руд в СССР, в том числе месторождения уральские, -преимущественно местного значения.
Мировая добыча марганцевых руд, постепенно увеличиваясь в течение нескольких десятков лет, достигла в 1913 г. максимума в 2300723 т. Первенствующей по добыче являлась преимущественно Россия, добывшая в 1913 г. 1245288 т (965848 т – Чиатуры, 275864 т Никополь, 3576 т – Урал). С нею в некоторые годы успешно конкурировала Британская Индия. Война 1914—18 гг.
и последующая революция вызвали снижение мировой добычи марганцевых руд, обусловленное гл. обр. сокращением добычи в СССР, снизившейся в 1921 г. до 11952 т. С этого года мировая добыча постепенно восстанавливается и, превзойдя в 1925 г. рекордные цифры 1913 г., достигла в 1926 г. 3208569 т. Первенство по размерам добычи принадлежит Британской Индии (в 1927 г.
– 1147479 т), вторым следует СССР, добывший в 1927 г. 843850 т, причем общая добыча этих двух стран составила в 1926 г. 64,2 % всей мировой добычи (в 1913 г. – 90 %). Третье место в мировой добыче, принадлежавшее Бразилии, занял в последние годы Золотой Берег (Африка), добывший в 1927 году 450000 т. Бразилия с добычей в 1927 г. 241823 т перешла на четвертое место.
Малопроцентные руды железо-марганцевые в значительных размерах добываются в Германии (в 1927 году 189176 т с содержанием 12—30% Мn) и США (в 1927 году 136151 т с содержанием 10—35% Мn). Добыча марганцевых руд в остальных странах сравнительно невелика и лишь Чехо-Словакия в 1927 г. достигла добычи 108376 т.
Главными потребителями марганцевых руд являются США, Великобритания, Германия, Франция, Бельгия и в последние годы Италия. Главными экспортерами марганцевых руд на мировом рынке являются (данные на 1927 г.): Британская Индия 857364 т, СССР 784686 т, Золотой Берег 450000 т, Бразилия 241823 т, Египет 167000 т.
В общей сумме 784 686 т экспорта марганцевых руд СССР в 1927 г., как и в предшествовавшие годы, преобладают чиатурские руды – 578357 т, или 73,7%. Остальные 26,3% падают на никопольские марганцевые руды, вывезенные в 1927 г. – за границу в количестве 206329 т. Главнейшими потребителями экспортных руд СССР являются Германия и США.
Потребление марганцевых руд СССР внутри страны, преимущественно никопольских, составляло в 1927 г. 262460 т. Главными потребителями являются южные металлургические заводы.
Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 12 – 1932 г.
Источник: http://AzbukaMetalla.ru/entsiklopediya/m/margantsevye-rudy.html
Загрузка...
