Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

промышленным типом руд связано 6.5% подтвержденных запасов железных руд, около 60% запасов TiO 2 и более 90% запасов V 2 O5. Для России эти цифры составляют соответственно 18, 54 и 80%. Страны, обладающие крупнейшими запасами таких руд, - Китай, Россия, Канада, Норвегия, ЮАР, США, Финляндия и Бразилия [2]. Передовые позиции по использованию титаномагнетитовых руд занимает ЮАР, которая является крупнейшим в мире поставщиком ванадиевой продукции. На месторождении Мапочс Бушвельдского массива в ЮАР, руды которого содержат Ѵ 2 О 5 - 1.4-1.7%, Fe - 53-57% и ТіО 2 - 12-15%, полностью перерабатывается ванадий, а титан не извлекается. Компания «Отанмяки» в Финляндии также концентрируется на переработке титаномагнетитовых руд для производства ванадия, а железо и титан производит только как побочные продукты. Примечательно, что эта компания единственная, которая получает сульфидный высокобальтовый концентрат с содержанием S - 45% и Co - 0.6%. В настоящее время металлургическим методом перерабатываются только низкотитановые руды (Fe/TiO 2 > 8 ), наиболее интенсивно это делается на Урале. В то же время действующие технологические процессы переработки низкотитановых титаномагнетитов не предусматривают целенаправленного извлечения титана в товарные продукты - главным образом в связи с низким содержанием титана в продуктах металлургического передела. Ключевыми звеньями комплексной пирометаллургической переработки ванадийсодержащих титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетитовых руд являются восстановительная проплавка окускованного обогащенного сырья с получением ванадиевого чугуна с 0.3-1.5% V и титанистого шлака и передел чугуна до стали с переводом основного количества ванадия в малоизвестковый ванадиевый шлак (1-4% СаО, 15-25% V 2 03, 25-35% Fe общ, менее 0.2% Р ^ ) . Шлаки такого состава считаются наиболее качественным сырьем для гидрохимического производства пентаоксида ванадия. В 2015 г ФАУ "Главгосэкспертиза России" Министерства регионального развития РФ выдало положительное заключение по разработке Собственно-Качканарского месторождения титаномагнетитовых руд в Свердловской области [1]. Добычу железной руды с Собственно-Качканарского месторождения планируется начать в 2015 г. Согласно проведенной доразведке, запасы руды здесь составляют 8.2 млрд т. А это, по оценкам экспертов, - порядка 140 лет стабильной работы горно-обогатительного комбината. Руды Качканарского типа относятся к низкотитанистым или железованадиевым, отношение Fe/TiO2 = 11.6. Это решение является важным шагом в развитии перспективы использования титаномагнетитовых руд вообще. Оно показывает, что проблемы переработки низкотитанистых титаномагнетитовых руд не существует. Для Мурманской области проблема титаномагнетитовых руд также весьма актуальна. Здесь известно 13 месторождений железо-титановых руд. Титаномагнетиты характеризуются высоким содержанием железа, титана и ванадия. Запасы титановых руд оцениваются от 3.7 до 6 млрд т [3], суммарные ресурсы железа в изученных месторождениях составляют около 30-40 млрд т. Титаномагнетитовые руды могут стать альтернативной сырьевой базой выбывающих мощностей железорудных предприятий, в первую очередь Оленегорского и Ковдорского, где перерабатывается магнетит. Однако переработка титаномагнетита непосредственно в металлургических процессах доменного типа, в отличие от магнетита, имеет ряд ограничений, в частности, по содержанию титана, высоким потерям ванадия и др. По этому показателю все месторождения делятся на три группы: низкотитанистые или железованадиевые Fe/TiO 2 > 8 ; среднетитанистые или железотитанованадиевые Fe/TiO 2 = 2-8 и высокотитанистые Fe/TiO 2 < 2. К собственно титаномагнетитовым и титаномагнетит-ильменитовым месторождениям Кольского региона относятся 7 месторождений (табл.1). Из них 3 месторождения аналогичны по составу рудам Качканарского типа, т.е. низкотитанистые или железованадиевые (отношение Fe/TiO2 = 15-23): Ачинское, Магазин-Устюрт и Магнетитовый Лог - все они находятся в Кейвах и являются труднодоступными. Четыре месторождения относятся к среднетитанистым или железотитанованадиевым (отношение Fe/TiO 2 = 4-5: Гремяха-Вырмес, Цагинский, Центральный, Колвицкое. Эти месторождения изучены лучше, чем первые, и находятся в хорошо освоенных районах, где либо уже существует развитая сеть коммуникаций, либо намечается освоение. Однако в связи с высоким содержанием титана они не могут быть переработаны по обычной технологии и не представляют интереса для промышленности. В связи с изложенным выше в КНЦ РАН совместно ИХТРЭМС и Геологическим институтом с 2007 по 2015 гг. проводятся исследования новой технологии переработки среднетитанистых титаномагнетитовых руд. Исследования проведены на титаномагнетитах трех месторождений Кольского региона: Колвицкого, Гремяха- Вырмесского и Хибинского. Первый патент получен на метод получения железа из Хибинского титаномагнетита [5], но наиболее глубоко технология получения из титаномагнетита железа, титана и ванадия проработана на рудах Колвицкого месторождения [ 6 ]. В настоящее время лабораторными исследованиями доказана возможность получения из концентрата среднетитанистого титаномагнетита пирометаллургическим способом порошков железа, ванадата титана и нитрида титана. Полученные данные показали, что для переработки титаномагнетита химический состав не имеет значения, поэтому любое месторождение может быть использовано в качестве базового для укрупненных технологических испытаний. В результате опытов установлено, что в процессе нагрева титаномагнетита в смеси с графитом и углекислым натрием при температуре 1100оС он полностью разлагается на два продукта (рис.1): металлическое железо (Fe 98.74%, Co 0.071%, Ni 0.156%, Cu 0.375%, Ti 0.217%, S 0.054%) и титанат натрия - Na 2 (Ti,V,Fe,Mn,Mg,Al) 8 O 16 (TiO 2 57.63-67.48% Na2O 9.71-16-99%, V 2 O 5 3.12-8-46%, FeO 2.78-12.13%, Al 2 O 3 0.48-0.89%, MnO 0.22-0.86%, MgO 6.18-13.86%). 125