Марганец – химический элемент, металл серебристо-белого цвета 7-й группы периодической системы, атомный номер 25 по таблице Менделеева. Марганец расположен в четвертом периоде между хромом и железом; постоянным спутником последнего он является и в природе. Является только один устойчивый изотоп 55 Mn. Природный марганец в целом состоит из изотопа 55 Mn. Выявлено, что неустойчивые ядра с массовыми числами 51, 52, 54 и 57 получаются при бомбардировке соседних (по периоду) элементов дейтронами, нейтронами, протонами, альфа-частицами или фотонами. Например, радиоактивный изотоп 57 Mn был выделен путем химического разделения из продуктов бомбардировки и его период полураспада составляет 1,7±0,1 мин.

Марганец, в соответствии с номером группы, проявляет высшую степень окисления, равную +7, но может существовать также во всех более низких степенях окисления от 0 до +7. Самым главным из них – 2, 4 и 7.

Марганцевые руды Украины

Украина с сильно развивающийся чёрной металлургией и большой марганцево-рудной базой, является одним из лидеров в мире по добыче и потреблению марганцевой продукции (руда, ферромарганец, силикомарганец, металлический марганец и др.).

По добыче общих запасов марганцевых руд Украина занимает одно из первых мест в мире после ЮАР. Среди стран ближнего зарубежья и СНГ Украина имеет запасов марганцевого сырья более 80%, но они в основном представлены карбонатными рудами, в данный момент ещё не активно используется в промышленности. Запасы же ЮАР, Бразилии и в других стран состоят из более драгоценных руд с высоким содержанием марганца.

Наиболее большие запасы марганцевых руд Украины расположены в крупнейшем в мире Никопольском марганцеворудном бассейне (Днепропетровская, Запорожская и Херсонская области). Таких месторождений как: Марганецкое, Зеленодольское, Орджоникидзевское, Токмакское находятся в осадочных олигоценовых породах, покрывающих Украинский щит. Запасы составляют 2426,1 млн. тонн, при среднем содержании марганца в руде 23,9%.

Марганцевые месторождения Украины разрабатываются с 1883 г. За этот время проработана значительная часть начальных запасов марганцевых руд. За последние 50 лет в Никопольском бассейне было добыто более 500 млн. тонн руды.

Сейчас добыча марганцевых руд происходит в восточной части Никопольского бассейна (Марганецкий) и в западной части бассейна (Орджоникидзевский). Добывают приблизительно около 2 и 7,1 млн. тонн руды в год соответственно. Добыча марганцевых руд ведется на горно-обогатительных комбинатах (ГОК).

В данный момент в работе находятся 7 шахт и 10 карьеров. Руда обогащается на 4 обогатительных комбинатах с получением товарного марганцевого концентрата, который содержит 34% (Марганецкий ГОК) и 37,9% (Орджоникидзевский ГОК) металла. Данную продукцию поставляю на металлургические, ферросплавные и другие предприятия. Остальная часть руды и продукции экспортируются в страны СНГ и Европы.

Никопольский марганцево-рудный бассейн

Никопольский марганцеворудный бассейн протягивется с запада на восток на 250 км (шириной 25–50 км) от реки Ингулец (Днепропетровская область) вдоль северного берега Каховского водохранилища до села Нововасильевки (Запорожская область). Речка Днепр делит бассейн на правобережную и левобережную части. Месторождениям Никопольского бассейна принадлежат 100% всех учтённых в Государственном балансе Украины запасов марганцевых руд, которые составляют 2249,28 млн. тонн.

Марганценосность геологических комплексов этого региона была открыта в прошлом веке в бассейне реки Ингулец и реки Соленая, чуть позже началась разработка месторождений марганца. Сегодня работают Орджоникидзевский и Марганецкий горно-обогатительные комбинаты (ГОКи).

В 1939 г. в районе г. Токмак было выявлено Токмакское месторождение, а уже позже марганец нашли рядом с селами Щербак и Каменское. В результате чего был создан Таврический ГОК.

Бурштынское месторождение

В 1951 году нашли Бурштынское месторождение, расположено на территории Галичского и Рогатинского районов Ивано-Франковской области в бассейнах речек Гнилая Липа и Нараевка. Рудоносными здесь являются песчаные, песчано-известковые и известняковые породы миоценового возраста. Общие запасы металлического марганца Бурштынского месторождения оцениваются примерно в 2 млн. тонн, при среднем его содержании в рудной массе не более 9,5%.Здесь марганец находится глубоко впадинах. Одна из них шириной 3–4 км и длиной 13 км расположена на правом берегу речки Гнилая Липа, а другая шириной 4 км и длиной 8 км – на междуречье Гнилой Липа и Нараевки.

Керченский марганцево-железорудный бассейн

Керченские железные руды известны уже с 1930 года, в них было обнаружено повышенное содержание марганца, ванадия и фосфора. После исследований были найдены Азово-Черноморская марганцево-железорудная провинция.

Наиболее значимые концентрации марганца имеются в плиоценовых (киммерийских) железных рудах месторождений Керченского полуострова (Керченский железорудный бассейн). Они представляют собой бурые железняки, которые из-за относительно повышенного содержания марганца могут использоваться как природно-легированные марганцем железные руды. Для Керченского бассейна характерно увеличение содержания марганца в железных рудах с запада на восток от 2-3% до 22%.

Количество марганца, сосредоточенного в рудах провинции рассчитывается в 60 млн. тонн, большая часть в в Керченском бассейне – 40 млн. тонн. В Государственном балансе запасов Украины находятся 8 еще не разработанных месторождений железных руд Керченского бассейна – Яныш-Такыльское, Эльтиген-Ортельское, Камыш-Бурунское, Катерлезское, Баксинское, Кезенское, Оссовинское и Северное (Чегене-Салынское).

Марганцевые руды на Украинском щите

На кристаллических породах докембрия Украинского щита в мезозое и кайнозое интенсивно развивались коры выветривания. В ряде случаев были созданы марганценосные коры выветривания, которые при соответствующих содержаниях марганца может быть небольшими месторождениями. Наиболее значимым среди них является Хащеватское месторождение марганцевых руд, расположенное в Гайворонском районе Кировоградской области на левом берегу реки Южный Буг. Месторождение протягивается в широтном направлении на 10 км (при ширине около 1 км) и представляет серию (около 15 рудных пластов).

Вторым по важности среди чёрных металлов является марганец – незаменимый в чёрной металлургии компонент при выплавке чугуна и стали. По стратегическим запасам марганцевых руд Украина занимает второе место в мире и является одним из лидеров по производству марганцевой продукции.

Месторождения марганца в мире

Распределение выявленных ресурсов марганцевых руд в мире

Распределение ресурсов марганцевых руд по отдельным странам

По упрощенной классификации главные промышленные марганцевые месторождения суши подразделяются на:

1) пластовые месторождения железо-марганцевых и марганцевых руд в осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических породах;

2) месторождения коры выветривания метаморфических преимущественно докембрийских пород;

3) гидротермальные месторождения.

Именно из этих трёх типов в настоящее время и добывается основная масса марганцевого сырья. В пластовых месторождениях, расположенных в Австралии, Болгарии, Боливии, Габоне, Грузии, Казахстане, Китае, Мексике, Российской Федерации, Украине и ЮАР, заключено до 90% мировых подтверждённых запасов марганца. Около 8% месторождений находится в древних корах выветривания. Такие месторождения разведаны в Бразилии, Буркина-Фасо, Гане, Индии, Кот-д’Ивуаре, Мали и других странах. Оставшиеся 2% представлены мелкими гидротермальными месторождениями на территории Алжира, Аргентины, Боливии, Египта и Марокко.

Значительные прогнозные ресурсы марганцевых руд сосредоточены в скоплениях железо-марганцевых конкреций и кобальт-железо-марганцевых корок, на дне Тихого, Индийского и Атлантического океанов. Их ресурс оценивается в 100 млрд. тонн (при содержании марганца около 25%), что превышает прогнозные ресурсы суши почти в 5 раз.

Мировые запасы марганца

Для производства марганцевой продукции (ферромарганца, оксидов, различных солей и т.п.) используются марганцевые руды. Средние содержания металла в них составляют от 17 до 53%. Наиболее "вредной" примесью марганцевого сырья является фосфор. Желательно, чтобы его содержание в руде не превышало 0,2% от количества марганца. Уникальные марганцевые месторождения содержат запасы руды, превышающие один миллиард тонн, крупные – сотни миллионов, а средние и мелкие – десятки миллионов тонн.

Ресурсы марганцевых руд установлены в 56 странах мира и оцениваются в 21,3 млрд. тонн. В силу того, что достоверные оценки мировых прогнозных ресурсов марганца составляют коммерческую тайну, обнаружение среднемасштабных месторождений ещё возможно в пределах относительно слабо изученных территорий. К таковым можно отнести отдельные районы Австралии, Аргентины, Боливии, Бразилии, Ботсваны, Буркина-Фасо, Габона, Демократической Республики Конго, Индии, Ирана, Марокко, Перу, Турции и Чили. Суммарные прогнозные ресурсы этих стран оцениваются в 2500 млн. тонн.

Основные производители марганцево-рудной продукции (2000 год)

Более 95% мировых общих запасов локализованы в 13 странах (в порядке убывания): ЮАР, Украина, Казахстан, Габон, Бразилия, Китай, Австралия, Боливия, Грузия, Мексика, Болгария, Российская Федерация и Индия. Высокосортными рудами обладают лишь ЮАР, Габон, Австралия и Бразилия, в остальных странах руды среднего и низкого качества.

Ежегодный экспорт товарной марганцевой руды (2001 год)

Добыча марганцевых руд и производство концентратов осуществляется в 30 странах мира. Основной объём товарных марганцевых руд используется в производстве марганцевых сплавов (ферромарганца, силикомарганца, ферросилиция и др.), а также марганца-металла. Главными мировыми производителями сплавов являются страны, ведущие основную добычу марганцевых руд (ЮАР, Украина, Китай), а также обладающие технологическим потенциалом и достаточно дешевой электроэнергией для её переработки (Япония, Франция, Норвегия). Они формируют лидирующую шестерку мира по производству марганцевых сплавов.

С годами доля экспорта руд по отношению к экспорту сплавов постепенно уменьшается. Основными потребителями импортной марганцевой продукции, богатой руды и концентратов, являются Япония, США, ФРГ, Франция, Китай, Норвегия, Южная Корея и другие страны с развитой чёрной металлургией, не обладающие достаточным ресурсом собственного сырья.

Марганцевая руда Украины

Украина с ее развитой чёрной металлургией и весьма значимой марганцево-рудной базой, является ведущей в мире по производству и потреблению марганцевой продукции (руда, ферромарганец, силикомарганец, металлический марганец и др.).

По объёму общих запасов марганцевых руд Украина занимает второе место в мире после ЮАР. Среди стран СНГ украинские запасы марганцевого сырья составляют более 80%, но они в основном представлены карбонатными рудами, пока мало используемыми в промышленности. Запасы же ЮАР, Бразилии и некоторых других стран состоят из более ценных руд с высоким содержанием марганца.

Все промышленные запасы марганцевых руд Украины сосредоточены в крупнейшем в мире Никопольском марганцеворудном бассейне (Днепропетровская, Запорожская и Херсонская области). Эти запасы, расположенные в ряде месторождений (Марганецкое, Зеленодольское, Орджоникидзевское, Токмакское), находятся в осадочных олигоценовых породах, покрывающих Украинский щит. Их суммарные утверждённые запасы составляют 2426,1 млн. тонн, при среднем содержании марганца в руде 23,9%.

Марганцевые месторождения Украины разрабатываются с 1883 г. За этот период отработана значительная часть первоначальных запасов марганцевых руд. Только в Никопольском бассейне за последние полстолетия добыто более 500 млн. тонн руды. При таких темпах сырья хватит только на ближайшие 20 лет.

Добычу марганцевых руд ныне ведут в восточной части Никопольского бассейна (Марганецкий) и в западной части бассейна (Орджоникидзевский) ГОКи, с производительностью, соответственно, 2,0 и 7,1 млн. тонн руды в год. Для отработки Токмакского месторождения был построен Таврический опытно-промышленный горно-обогатительный комбинат и шахта с проектной производительностью 2 млн. тонн руды в год. Однако в 1995 г. из-за низкой производительности и ряда других причин добыча и переработка руды здесь была прекращена, а предприятия законсервированы.

Схема расположения месторождений марганца на территории Украины:

1 – осадочные олигоценовые руды (1 – Никопольский марганцеворудный бассейн; 2 – Токмакское месторождение);

2 – осадочные миоценовые руды (3 – Бурштынское месторождение);

3 – осадочные плиоценовые марганцево-железные руды (4 – Керченский марганцево-железорудный бассейн);

4 – мезо-кайнозойские железо-марганцевые руды (5 – Хащеватское месторождение).

Ныне в эксплуатации находятся 7 шахт и 10 карьеров. Руда обогащается на 4 обогатительных фабриках с получением товарного марганцевого концентрата, содержащего 34% (Марганецкий ГОК) и 37,9% (Орджоникидзевский ГОК) металла. Полученная продукция поставляется на металлургические, ферросплавные и другие заводы. Часть руды и продукции экспортируются в страны СНГ и Европы. Отдельные сорта малофосфористого марганцевого концентрата в небольших объёмах Украина импортирует из Грузии и Казахстана.

Никопольский марганцево-рудный бассейн

Месторождения Никопольского бассейна находятся в Среднем Приднепровье в пределах единой Южно-Украинской марганцеворудной провинции. Она является частью более обширного Южно-Европейского олигоценового бассейна, включающего соответствующие месторождения и проявления в Болгарии, Румынии, Украине, Российской Федерации и Грузии.

Марганценосность геологических комплексов этого региона открыта в 1874 г. в бассейне р. Ингулец, а в 1883 г. – р. Соленая, а промышленная разработка месторождений марганца была начата уже в 1886 г. В настоящее время здесь действуют Орджоникидзевский и Марганецкий горно-обогатительные комбинаты (ГОКи). В 1939 г. в районе г. Токмак было обнаружено Токмакское месторождение, а в 1948 г. – проявления марганца у сёл Щербак и Каменское. Впоследствии в северной части Токмакского месторождения был создан Таврический ГОК.

Никопольский марганцеворудный бассейн в плане представляет S-образную полосу, протягивающуюся с запада на восток на 250 км (шириной 25–50 км) от долины р. Ингулец (Днепропетровская область) вдоль северного берега Каховского водохранилища до с. Нововасильевки (Запорожская область). Река Днепр делит бассейн на правобережную (западную) и левобережную (восточную) части.

Схематический геологический разрез Запорожского карьера Никопольского рудного бассейна:

1 –суглинки; 2 – глины; 3 – известняк-ракушечник; 4 – песок; 5 – марганцевая руда; 6 – каолин.

Марганценосными являются толщи олигоцена, представляющие однообразные песчано-глинистые образования и включающие насыщенный марганцем пласт.

Месторождениям Никопольского бассейна принадлежат 100% всех учтённых в Государственном балансе Украины запасов марганцевых руд, которые составляют 2249,28 млн. тонн.

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).

Мировые запасы

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.

95% запасов принадлежит 11 странам - Украине, ЮАР, Габону, Казахстану, Австралии, Грузии, Бразилии, России, Китаю, Индии и Болгарии. Несмотря на то что в Поднебесной качество природных руд сравнительно низкое, КНР считается лидером по выпуску экспортной руды. Кроме того, она поставляет многие минералы, получаемые из этого сырья.

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 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

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 (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 в 70 километрах от Инты. Это образование расположено на границе между 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.

Марганцевые руды - природные образования, содержащие марганец и его соединения в нужном количестве и концентрации для промышленного их использования. Содержание его в руде должно быть достаточным для целесообразности разработки месторождений и его добычи.

Характеристики и виды марганцевых руд

В данных ископаемых марганец возможно обнаружить в виде оксидных, карбонатных, силикатных и смешанных соединений. Важнейшими рудами, которые используются в промышленности, являются оксидные, в которых наибольшее содержание оксидов и гидроксидов марганца: пиролюзиты, марганиты, брауниты, криптомеланы, тодорокиты, родохрозиты и другие.

Вместе с марганцем в рудах может содержатся и железо (иногда в больших количествах). Поэтому выделяют железомарганцевые и марганцовистые руды в зависимости от соотношения содержания в них марганца и железа.

Месторождения и добыча марганцевых руд

По генезису виды месторождений руды бывают:

• Осадочные (или вулканогенно - осадочные);
• Вулканогенные;
• Метаморфизованные;
• Коры выветривания.

80% залежей марганцевой руды припадает на осадочные. Данный тип месторождений представлен Никопольским, Чиатурским, Варненским, Марсятским, Тыньинским, Березовским разработками.

Добычу и обогащение руд марганца осуществляют открытым способом с помощью роторных комплексов, экскаваторов, ковшевых драглайнов. В настоящее время могут использоваться и подземные способы - комбайнами, а также очистными и щитовыми комплексами.

Для обогащения оксидных руд используют гравитационный, гравитационно-магнитный и комбинированный методы, флотацию.

Применение

Марганцевые руды применяют в химической, металлургической, керамической отраслях, соединения марганца - в фармации. Самыми распространенными изделиями являются: «марганцовка», стекло, керамика, минеральные красители.

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 + , Ba 2+) 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 (MnO 2) и криптомелан (KMn 8 O ie) 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 (Al 2 Si 2 O 5 (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% SiO 2 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.