WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей

Автореферат докторской диссертации по геологии-минералогии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

ЛЕВЧЕНКО ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОИ ОЦЕНКИ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПЕЙ

Специальность 25.00.05 -минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва, 2011


Работа выполнена в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП «ИМГРЭ)


Научный консультант:


доктор геолого-минералогических наук Кременецкий Александр Александрович



Официальные оппоненты:


доктор геолого-минералогических наук Котова Ольга Борисовна

доктор геолого-минералогических наук, профессор Лыгина Талия Зинуровна

доктор геолого-минералогических наук Ожогина Елена Германовна


Ведущая              Учреждение Российской академии наук

организация:       Геологический институт КНЦ РАН

Защита состоится 28 октября 2011 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 216.005.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М.Федоровского (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВИМС»


Автореферат разослан  «___ »


2011г.



Ученый секретарь диссертационного совета


Луговская И. Г.


2


Постановка задач и актуальность исследований. Титан и цирконий относятся к стратегическим видам полезных ископаемых и развитие их сырьевой базы для са­мообеспечения России остро необходимо. Потребности России в титановом и цирко­ниевом сырье удовлетворяются за счет собственного производства не более чем на 2-3%. Россыпи являются наиболее дешевым источником сырья и в мире служат основ­ным промышленным источником титановых минералов и циркона.

По количеству разведанных запасов и прогнозных ресурсов титана и циркония Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Однако все известные редкометалль-но-титановые россыпи России, по сравнению с аналогичными зарубежными место­рождениями, характеризуются более сложными горно-геологическими и гидрогеоло­гическими условиями разработки, несколько худшими технологическими свойствами рудных песков (меньшими размерами рудных минералов, большей глинистостью) и, как следствие, низкой рентабельностью их освоения. Поэтому, при огромных выяв­ленных ресурсах редкометалльно-титановых россыпей в России, эта сырьевая база никак не используется, а титановые минералы и циркон импортируются. Совершен­ствование технологии и повышение комплексности использования руд - один из главных, если не единственный способ повышения инвестиционной привлекательно­сти российских россыпных месторождений.

Применение методов технологической минералогии при исследовании редкоме­талльно-титановых рудных песков позволило научно обосновать эффективную тех­нологию их переработки. Особенно актуальным становятся минералого-технологические исследования руд планируемых к промышленному освоению ред­кометалльно-титановых месторождений, направленные на выявление новых, ранее неизвестных свойств минералов, использование которых позволит существенно улучшить технологические показатели или сохранить их на достигнутом уровне при заметном снижении качества отрабатываемых руд.

Изучением особенностей состава, строения и свойств редкометалльного сырья за­нимались ведущие ученые геологической отрасли отечественной науки (А.И.Гинзбург, В.И.Ревнивцев, Н.А.Шило, Н.Г.Патык-Кара, Б.И.Пирогов, Л.Б.Зубков, Л.Б.Чистов, Ю.А.Полканов, С. Н. Цимбал, Г.А.Сидоренко, Г.К.Кривоконева, С.И.Гурвич, В.К.Абулевич, В.А.Даргевич, В.А.Блинов, Л.П.Рихванов, А.Н.Жердева, и многие другие). Зарубежные авторы, в большей степени, обосновывают постановку частных конкретных вопросов, имеющих информационно-справочный характер или описывают конкретные аппараты, используемые при переработке руд.

Цель работы - разработка научно-методических основ минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей, определения их тех­нологических свойств и прогнозирования качественных показателей переработки.

Основные задачи.

Установить минералого-технологические особенности редкометалльно-титановых россыпей.

Разработать методику минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей и разработки новых технологий их обогащения.

Выявить корреляционные связи главных параметров минерального состава и тех­нологических показателей обогащения руд с целью их применения при минералого-технологическом картировании.

Определить возможность получения дополнительной товарной продукции при пе­реработке редкометалльно-титановых россыпей и области ее применения в народ­ном хозяйстве.

3


Защищаемые положения:

  1. Минералогическими факторами, позволяющими определять технологические свойства редкометалльно-титановых россыпей на ранних стадиях ГРР, являются гра­нулярный состав исходных песков и рудных минералов, содержание глинистых фаз, морфоструктурные характеристики рудных минералов и степень их измененности, наличие полиминеральных агрегатов.
  2. Выявлены закономерности соотношения главных рудных - ильменит, рутил, циркон и нерудных минералов, определяющие особенности их пространственного распределения, являющиеся основой минералого-технологического картирования редкометалльно-титановых месторождений.
  3. Установлена зависимость извлечения ценных компонентов и рудных минера­лов редкометалльно-титановых рссыпей от содержания диоксидов титана и циркония, рудных минералов и тяжелой фракции в целом. Разработана система минералогиче­ских критериев оперативной оценки технологических свойств при поисках, оценке и разведке редкометалльно-титановых месторождений.
  4. Разработаны технологии комплексной переработки редкометалльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными рудными концентратами, полу­чать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождений.

Фактический материал, положенный в основу работы, получен автором на про­тяжении более 30 лет работы в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП «ИМГРЭ») и ее производственной базе (Бронницкой ГГЭ). В процессе исследований изучены десятки тысяч проб исходных рудных песков и продуктов их переработки. Были использованы методы: гравитационно-магнитный, оптической микроскопии, включая оптико-геометрический, электронная микроскопия, микрорентгеноспектральный, а также результаты рентгенографического количест­венного фазового анализа (РКФА), полученные совместно с другими исследователя­ми. Испытаны физико-химические и физические методы обогащения минерального сырья в лабораторных и промышленных условиях, применялись методы математиче­ской статистики. Проанализированы фондовые материалы и научные публикации по теме диссертации.

Научная новизна. Разработаны научно-методические основы определения веще­ственного состава редкометалльно-титановых россыпей применительно к оценке тех­нологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

Установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфи­ческие особенности, выраженные в отличии гранулярного состава исходных песков и рудных минералов, содержании глинистых компонентов, морфоструктурных характе­ристиках рудных минералов и степени их измененности, наличии полиминеральных агрегатов, и определяющие выбор технологических схем их переработки.

В пределах каждой провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-промышленного типа, что позволяет проводить априорную количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологи­ческих свойств.

Установлены закономерные связи между экспрессно определяемыми параметра­ми вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей и извлечением руд­ных минералов в концентраты, что позволяет эффективно использовать химико-минералогические показатели для прогнозирования технологических свойств руды.

4


Полученные данные о составе и свойствах сопутствующих минералов в редкоме­талльно-титановых россыпях (золото, глауконит, фосфориты) позволили обосновать возможности получения попутной товарной продукции и принципиально новые об­ласти ее промышленного применения.

Практическая значимость. Выполненные автором за период 1976-2010 гг. иссле­дования вещественного состава большинства редкометалльно-титановых россыпных месторождений России послужили материалом для научного обобщения, составивше­го важный вклад в решение крупной народнохозяйственной задачи по созданию, ук­реплению и расширению сырьевой базы редких металлов России.

Результаты исследований по технологической минералогии редкометалльно-титановых россыпей успешно применялись при совершенствовании технологических схем их переработки, направленном на повышение технологических показателей, ка­чества продукции и степени комплексности использования сырья.

Разработаны и утверждены отраслевые нормативно-методические документы по технологическому опробованию и прогнозной технологической оценке редкоме­талльно-титановых россыпей на ранних стадиях геологоразведочных работ, которые широко применяются на ряде предприятий отрасли и геологоразведочных экспеди­ций.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладыва­лись и обсуждались на 32 собраниях научной общественности: международном гео­логическом конгрессе (Норвегия, 2008), 15 Международных совещаниях и симпозиу­мах (Канада, Украина, Москва), 16 всероссийских и региональных совещаниях и се­минарах.

Публикации. По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 69 печатных работ, в том числе 13 в изданиях, рекомендованных ВАК, пять - в зару­бежных изданиях, пять монографий, научно-методические рекомендации НСОМТИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заклю­чения. В главе 1 дана краткая характеристика минерально-сырьевой базы титана и циркония в мире и России, а также анализ проблем, связанных с промышленным ос­воением отечественных редкометалльно-титановых месторождений, остальные главы раскрывают защищаемые положения. Материал изложен на 272 страницах машино­писного текста, включающего 105 таблиц и 127 рисунков. Список литературы содер­жит 214 наименований.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за полезные советы при обсуждении аспектов и результатов работы член-корр. РАЕН Л.П. Тигунову, док­торам геолого-минералогических наук А.А.Кременецкому, А.А.Головину, Л.З.Быховскому, В.Т. Дубинчуку, И. А. Чижовой, кандидатам геолого-минералогических наук И.Е.Максимюк, Г.К. Кривоконевой, А.В.Лаломову, А.В. Гри­горьевой. Светлая и благодарная память Н.Г. Патык-Кара, с которой было проведено много работ по анализу особенностей вещественного состава россыпных редкоме­талльно-титановых месторождений. Автор благодарен за помощь при постановке и проведении научных исследований по теме диссертации сотрудникам отдела техно­логии ИМГРЭ, отдела минералогии ВИМС, и всем содействующим успешному реше­нию целей и задач работы.

Автор выражает глубокую признательность за поддержку и ценные советы науч­ному консультанту, доктору геолого-минералогических наук А.А.Кременецкому.

5


Основным промышленным типом месторождений титана и циркония являются современные и древние прибрежно-морские циркон-рутил-ильменитовые россыпи, которые обеспечивают ~ 60% добычи титана и ~ 95% циркония. С ними в балансовых запасах связано лишь 6,6% диоксида титана, 48,2% диоксида циркония. Мировые за­пасы циркониевого (с гафнием) сырья, при систематически проводимых в различных регионах мира поисковых и разведочных работах, постоянно увеличиваются. В миро­вых подтвержденных запасах титана (без России), по данным Геологической службы США, на россыпи приходится 80%. Цирконий практически не образует собственных крупных и богатых месторождений, а заключен в коренных рудах и россыпях вместе с титаном, железом, медью, танталом, ниобием, редкими землями, где является одним из основных или попутным полезным компонентом. Добыча циркония из недр всегда тесно связана с титаном и оценивается по отношению к нему как 1:5 - 1:6. Мировое производство циркониевых концентратов составляет более 1 млн.т в год. Ежегодный рост потребления пирконовых концентратов на 4-5% в год определяется, в основном, возрастающим спросом на них в Китае, где он используется в керамике. Активно рас­тет потребление диоксида циркония и других химических соединений, в меньшей степени - металла и сплавов. Цены на рудные концентраты в последние годы заметно выросли, особенно на рутиловые и пир коновые.

По количеству разведанных запасов и прогнозных ресурсов титана и циркония Россия занимает одно из ведущих мест в мире: общие запасы и ресурсы титана в не­драх РФ оцениваются в сотни млн. тонн ТЮг, циркония - в десятки млн. тонн Zr02. Балансом РФ учтено двенадцать россыпных месторождений, в т.ч. десять балансовых. Почти все отечественные россыпи - это комплексные месторождения титана, цирко­ния, кварцевых (кварц-глауконитовых, кварц-полевошпатовых) песков и каолина, ос­воение которых даст возможность получать на ряде из них высокотитанистые (хло-ридные) концентраты ильменита и рутила, которые требуются в первую очередь для металлургической подотрасли, а также цирконовые концентраты. Наиболее перспек­тивными для освоения являются: на территории Центрально-Европейской титано-циркониевой россыпной провинции - Центральное и Лукояновское, Северо-Кавказской - Бешпагирское, Западно-Сибирской - Туганское, Георгиевское, Ордын­ское и Тарское месторождения.

По запасам российские россыпные месторождения относятся к средним, за исключением Центрального месторождения, запасы которого сопоставимы с разраба­тываемым Малышевским месторождением на Украине и ВИМ-150 в Австралии. По содержанию «условного ильменита» российские титано-циркониевые россыпи, в це­лом, сопоставимы со многими, разрабатываемыми за рубежными россыпными место­рождениями. Однако, при высокой ценности запасов рудных песков, их извлекаемая ценность в пересчете на концентраты низкая. По ряду причин (большая глубина зале­гания, невысокая мощность рудного пласта и высокая глинистость, тонкозернистость рудных минералов) россыпные месторождения России имеют низкие показатели экономической эффективности освоения (рис. 1). Ключевым направлением решения этой проблемы является совершенствования технологических решений, а также мето­дов и методик для их осуществления.

6

Рис. 1. Ценность запасов рудных песков месторождений, млн. USD (а) и извлекаемая цен­ность 1 т в пересчете на стоимость концентратов, USD/тонн (б), * - неучтен ильменит-хромит-гематитовый продукт, сбыт которого в настоящее время проблематичен.

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.