Лев Быховский, Леонид Тигунов
ВИМС им. Н.М.Федоровского
Леонид Зубков
ГНЦ РФ «Гиредмет»

    Основным минеральным сырьем для производства всех видов титановой продукции в мире являются полученные из комплексных россыпных месторождений ильменитовые, в меньшей степени рутиловые концентраты. Последние, содержащие 94 – 97 % TiO₂, применяются главным образом в электродной промышленности в качестве основных компонентов шихты в обмазке электродов. Путем прямого хлорирования рутиловые концентраты, правда, в значительно меньшей степени используются для получения титановой губки.
    Мировое производство рутиловых концентратов составляет 400 – 500 тыс. т/год, в то время как ильменитовых – 7600 – 8000 тыс. т/год. Подобное положение характерно и для России. Потребность страны в ильменитовом концентрате для производства в АО «АВИСМА» титановой губки и металлического титана в настоящее время оценивается в 100 тыс. т/год. В перспективе она может возрасти в 2 раза и более. Около 50 тыс. т/год ильменитового концентрата потребуется для производства ферротитана и других сплавов.
    Весьма значительными являются потребности России в пигменте диоксида титана, который широко используется в лакокрасочной промышленности, производстве бумаги, картона, пластмасс, искусственных волокон и другой продукции массового спроса. В мировой практике для выпуска пигментного диоксида титана в настоящее время используется более 90 % добываемых ильменитовых концентратов.
    Собственного производства этой дефицитной титановой продукции Россия практически не имеет. В настоящее время лакокрасочная промышленность страны получает титановый пигмент низкого качества с двух заводов Украины (Сумского и Крымского) в количестве 20 –  30 тыс. т/год. Перспективные потребности в нем оцениваются в 200 – 300 тыс. т. К 2010 – 2015 годам России для выпуска всех видов титановой продукции необходимо иметь 600 – 800 тыс. т/год ильменитового концентрата, в том числе около 200 тыс. т/год – для производства металлического титана, ферросплавов, лигатур, а также не менее 400 – 600 тыс. т/год ильменитового концентрата – для изготовления пигментного диоксида титана.
    Россия располагает крупной минерально-сырьевой базой для организации выпуска значительного количества ильменитового концентрата, занимая по разведанным запасам одно из ведущих мест в мире. В стране выявлены, разведаны и предварительно оценены более тридцати месторождений титановых руд. Государственным балансом по состоянию на 1 января 2002 года учтено 15 месторождений с балансовыми запасами TiO₂ и 5 – с забалансовыми, но значительная часть первых относится к неактивным. Преобладают запасы, связанные с лейкоксеновыми, титаномагниевыми, сфеновыми и другими неильменитовыми рудами, промышленная ценность которых проблематична. Почти 40 % балансовых запасов титана по категориям А+В+С₁ связаны с лейкоксеновыми кварцевыми песчаниками Ярегского месторождения, более 20 % – с титаномагнетитовыми рудами Чинейского и Подлысанского, более 6 % – со сфен-титаномагнетитсодержащими апатит-нефелиновыми рудами Хибинских месторождений, 2 % запасов титана приурочено к лопаритовым рудам Ловозерского месторождения. На долю ильменитсодержащих руд и россыпей приходится всего 32 % балансовых запасов титана категорий А+В+С₁.
    Определенный интерес представляют работы по геологическому, технологическому изучению и детальной разведке титаномагнетитовых, перовкcитовых и других титановых руд, которые рассматриваются иногда как перспекспективные ресурсы. Однако проведенными до 1990 года исследованиями было показано, что металлургическая переработка на товарную продукцию этих, бедных по содержанию титана (11 – 30 % TiO₂) и загрязненных примесями кремнезема и кальция, руд представляет значительные трудности.
    Некоторое промышленное значение имеют лопаритовые титан-редкометалльные (Tr, Nb, Ta) концентраты. При комплексной переработке хлорированием из них ежегодно получают попутно около 2 тыс. т тетрахлорида титана, используемого в основном для получения титановой губки.
    Имея в недрах столь многообразные по генезису и составу источники титаносодержащего минерального сырья, Россия удовлетворяет свои потребности в нем главным образом за счет импорта ильменитовых и рутиловых концентратов, пигментного диоксида титана. Это ставит отечественную промышленность в экономическую и в какой-то мере политическую зависимость от заграницы. Назрела настоятельная необходимость освоения собственной минерально-сырьевой базы титана. Решение этой проблемы может развиваться по трем основным направлениям:
    – освоение относительно богатых участков комплексных титан-циркониевых россыпей с получением концентратов ильменита и рутила для выпуска титановой губки, металлического титана, а также ферротитана и других продуктов и сплавов;
    – освоение богатых месторождений коренных ильменитовых руд для создания на их базе производства высококачественного диоксида титана, удовлетворяющего потребности России в этом виде дефицитной продукции;
    – экономически и экологически приемлемое создание технологии переработки лейкоксеновых концентратов Ярегского месторождения и строительства на его базе химико-металлургического производства с получением многих видов титановой продукции (губки, диоксида и др.).
    Выявленные и разведанные титан-циркониевые россыпи имеют отдельные участки с высоким содержанием ильменита, рутила, циркона, с благоприятными горно-геологическими условиями (небольшая вскрыша, слабая обводненность и т. д.), с апробированной технологией обогащения. Эти участки могли бы быть освоены в первую очередь, что даст возможность получать ильменитовые концентраты: (53 – 60 % TiO₂) с малым количеством шлакообразующих оксидов (SiO₂ + Al₂O₃ + CaO < 3 %), содержащих к тому же ряд попутных ценных компонентов (скандий, ванадий, ниобий, галлий). Названные концентраты наиболее приемлемы для металлургии титана, т.е. для получения титановой губки, металла, лигатур, ферросплавов и т.п.
    Из рудных песков россыпей, наряду с ильменитовым, можно получать рутиловый, цирконовый, различные нерудные (дистеновый, ставролитовый, эпидотовый, глауконитовый, фосфоритовый, кварцевый и т. п.) концентраты и промпродукты, а также благородные металлы.
    Наиболее перспективными в этом смысле являются Центральное и Лукояновское месторождения в Центрально-Европейской части страны, Туганское и Тарское – в Западной Сибири. На каждом из них можно выделить наиболее благоприятные в горно-геологическом и технологическом отношениях участки для первоочередного освоения.
    На Центральном месторождении (Тамбовская область) таковым является участок Восточный, где коэффициент вскрыши составляет 2,22 м³/м³, пески содержат 35 кг/м³ ильменита, 8 кг/м³ рутила, 7 кг/м³ циркона. На Лукояновском месторождении (Нижегородская область) для освоения проектируется Итмановский участок, где вскрыша составляет 3 – 7 м³/м³, пески характеризуются более высокими концентрациями циркона (23 кг/м³), рутила с лейкоксеном (9 кг/м³), ильменита, хромита, гематита (в сумме до 90 кг/м³). На Туганском месторождении (Томская область) к первоочередному освоению намечен Южно-Александровский участок, где рудный пласт мощностью 5 м залегает на глубине 7 м, пески содержат 30 кг/м³ ильменита, 4,6 кг/м³ рутила и 11 кг/м³ циркона. На Тарском месторождении (Омская область) Государственным балансом учтены запасы по Опытному блоку. Поисково-разведочными работами 1998 – 2000 годов площадь этого участка существенно расширена. Рудные пески содержат 72 кг/м³ ильменита, 8 кг/м³ рутила с лейкоксеном, 13 кг/м³ циркона. Мощность пласта около 5 м, залегает на глубине до 60 м. Добыча песков возможна методом скважинной гидродобычи. На участке компанией «Цирконгеология» проведены опытно-промышленные работы по гидродобыче песков и их обогащению, установлена принципиальная возможность освоения глубокозалегающих рудных песков этим способом.
    Первоначально осваивать перечисленные участки россыпных месторождений целесообразно на сравнительно небольшую производительность (0,5 – 1 млн м³/год) с тем, чтобы, наряду с выпуском основных концентратов (ильменитового, рутилового, цирконового), иметь возможность производить и сбывать в местном регионе попутную продукцию обогащения песков – кварца, каолина, алюмосиликатов и т.п. Технико-экономические расчеты освоения Восточного, Итмановского и Южно-Александровского участков показали, что суммарно они могут давать в год до 80 тыс. т ильменитового концентрата (53 – 59 % TiO₂), 20 тыс. т ильменит-хромит-гематитового (30 % TiO₂), 20 тыс. т рутилового (94 % TiO₂), 25 тыс. т цирконового (60 – 65 % ZrO₂) концентратов. Этого будет достаточно для обеспечения текущих потребностей различных отраслей промышленности России в титановом и циркониевом сырье. Так, 80 тыс. т/год ильменитового концентрата, наряду с 79,2 тыс. т/год ярегского шлака, если он окажется пригоден для последующего передела, практически полностью могут удовлетворить потребности АО «АВИСМА» в сырье для производства титановой губки.
    После завершения геологоразведочных работ и технологических исследований в освоение можно вовлечь и ряд других россыпных месторождений – Бешпагирское, Ордынское, Георгиевское, Тулунское. Особое внимание следует уделить достоверности опробования рудных песков, их комплексному использованию и проведению маркетинговых исследований главным образом для попутных товарных продуктов.
    Технологические схемы обогащения россыпей должны предусматривать малоотходность процесса: наряду с получением товарных концентратов ильменита, рутила, циркона, целесообразно получать высококачественные концентраты нерудных минералов (кварцевого, дистенового, фосфоритового и др.). Особое внимание необходимо уделить комплексу геолого-технологических исследований по разработке технологии извлечения золота из рудных песков: этот благородный металл исследованиями последних лет установлен во многих титан-циркониевых россыпях России.
    Ильменит комплексных россыпей часто представлен сильно измененными разновидностями, содержащими повышенное количество хромофорных примесей – до 1 % Р₂О₅, 3 – 4 % Cr₂O₃, 0,5 % V₂O₅, 1 – 2 % MnO и т. д. Из-за этого качество ильменитовых концентратов не является удовлетворительным для прямого получения из них пигментного диоксида титана. В этом отношении более перспективны связанные с массивами основных и ультраосновных пород коренные месторождения ильменита. Они содержат не менее 10 % ильменита, как правило, более крупного, чем в россыпях (от –1 до +0,1 мм), неизмененного (TiO₂ – 48 – 52 %, FeO - 35 – 45 %, Fe₂O₃ – 3 – 7 %), легко вскрываемого серной кислотой, содержащего небольшое количество красящих элементов. Коренные месторождения обычно являются значительными по запасам руды (десятки – сотни млн т FeTiO₂) и позволяют развить на их базе крупное производство ильменитовых концентратов.
    В настоящее время в России выявлено и разведано несколько перспективных для освоения коренных месторождений титаномагнетит-ильменитовых руд. Два из них – Медведевское на Урале и Кручининское в Забайкалье, насчитывающие несколько сот млн т руды, – детально разведаны и учтены Государственным балансом запасов. Руды содержат соответственно 7 % и 8,3 % TiO₂.
    Благоприятные перспективы имеют предварительно оцененные месторождения Гремяха-Вырмес в Мурманской области, Большой Сейим и Куранах – в Амурской. Отдельные их участки, насчитывающие до 40 – 60 млн т запасов и ресурсов руды, содержат от 10 % до 19 % диоксида титана и могут быть рекомендованы к разведке и последующему освоению. На юго-восточном участке месторождения Гремяха-Вырмес запасы в одном рудном теле составляют 60 млн т с содержанием 12,9 % TiO₂. На базе этого участка после доразведки можно проектировать горно-обогатительное предприятие с мощностью по добыче и обогащению 2,5 млн т руды в год и сроком обеспеченности более 20 лет. При такой производительности можно будет получать 290 тыс. т/год ильменитового концентрата с содержанием 49,5 % TiO₂ и с низким содержанием красящих элементов: Р₂О₅ – 0,01 %, Cr₂O₃ – 0,01 %, SiO₂ – 1,9 %, Al₂O₃ – 0,3 %, CaO – 0,1 %, MnO – 0,6 %, V₂O₅ – 0,7 %. Такой концентрат пригоден как для непосредственной переработки на пигмент сульфатным способом, так и на получение его через шлак.
    Юго-восточный участок месторождения Гремяха-Вырмес требует детальной разведки, глубокого технологического изучения и технико-экономического обоснования его освоения. Месторождение расположено в благоприятном экономическом районе Мурманской области, имеющем развитую сеть транспортных коммуникаций и свободные производственные мощности для обогащения руды (в 56 км расположен Оленегорский ГОК), электроплавки и переработки шлаков на пигмент (предприятие «Североникель», г. Мончегорск – в 140 км).
    Перспективными для освоения можно считать участки богатых титаномагнетит-ильменитовых руд месторождений Большой Сейим и Куранах, расположенных в 25 – 50 км от трассы БАМ на севере Амурской области. На первом из них выделен участок с крупными ресурсами (45 млн т) богатых руд, содержащих около 14 % TiO₂. Горно-обогатительное предприятие на базе этих запасов с возможной мощностью по добыче и обогащению руды до 2 млн т может выпускать ежегодно около 400 тыс. т высококачественного ильменитового концентрата (TiO₂ – 47 %, Cr₂O₃ – 0,035 %, P₂O₅ – 0,04 %, SiO₂ – 1,8 %, Al₂O₃ – 1,01 %, CaO – 0,5 %, MnO – 0,5 %), пригодного для получения титанового пигмента любым способом.
    Аналогичный участок богатых руд (14 % TiO₂), с запасами более 4,5 млн т, имеется на соседнем Куранахе. Оба месторождения требуют доразведки и геолого-экономической оценки. Они, как и месторождение Гремяха-Вырмес, могут стать надежной минерально-сырьевой базой для создания на востоке России крупномасштабного производства остродефицитных титановых продуктов.
    Сегодня к этим месторождениям проявляют интерес крупные горнорудные и другие компании, готовые инвестировать необходимые средства. Лицензию на доразведку и освоение Куранаха в 2001 году получило АО «Покровский рудник». Уже завершаются геологоразведочные работы, проектируются ГОК и завод по производству пигментного диоксида титана.
    Ярегское месторождение лейкоксенсодержащих нефтеносных песчаников в республике Коми известно с 1939 года. Оно детально разведано. Запасы диоксида титана составляют около 40 % всех российских при содержании TiO₂ – 11 %. Обогащение песчаников даст возможность выделять из них лейкоксен-кварцевый концентрат, содержащий 55 – 65 % TiO₂ и 35 – 45 % SiO₂. Почти полвека ведутся технологические исследования по переработке этого своеобразного титан-кремниевого концентрата. Получению из него товарной титановой продукции по известным технологическим схемам – хлоридной, сульфатной и др. – мешает высокое содержание кремнезема. В лабораторных и опытных условиях разработано множество оригинальных методов переработки титан-кремниевого концентрата Яреги. Все они требуют промышленной проверки, строительства на здешней базе самостоятельного металлургического производства. Наиболее перспективной представляется разработанная в последние годы пиро-гидрометаллургическая технология, позволяющая получать титановые шлаки, содержащие до 80 % TiO₂, и титано-кремниевую лигатуру.
    Ярегской нефтетитановой компанией (ЯНТК) совместно с ВАМИ и Гиредметом рассчитано, что при обогащении 600 тыс. т руды в год (I очередь) и 1200 тыс. т в год (II очередь) можно получать соответственно 110 и 220 тыс. т/год лейкоксен-кварцевого концентрата. На металлургическую переработку будет поступать 85 и 173 тыс. т/год этого концентрата, остальное можно использовать для производства цветных пигментов и сварочных электродов. Предложенная технология позволит получать 17,9 – 36,5 тыс. т/год титано-кремниевой лигатуры, 15,4 – 31,2 тыс. т/год порошковой титансодержащей проволоки, 36 – 79,2 тыс. т/год титанового шлака, содержащего до 90 % TiO₂. Последний по содержанию титана удовлетворяет требованиям к товарным продуктам, однако в нем – более 10 % SiO₂. Его использование для получения титановых губки или пигмента требует промышленной проверки.
    Очевидно, что проблемы обеспечения металлургической и лакокрасочной отраслей промышленности отечественным титановым сырьем кардинально могут быть решены только за счет освоения собственно ильменитовых месторождений. Такой подход предлагался в утвержденных Правительством России программах «Титан России» и «Руда», однако из-за отсутствия финансирования они остались невыполненными.
    Парадокс состоит в том, что Россия, обладая огромными разведанными запасами и еще большими прогнозными ресурсами титановых руд, самыми крупными в мире предприятиями по выпуску титановой губки, металлического титана и его сплавов (до 30 % мирового рынка), не разрабатывает ни одного собственно титанового месторождения и не имеет ни одного завода по выпуску пигментного диоксида титана, а потому целиком зависит от импорта, главным образом, с Украины титановых концентратов и пигментов.
    Освоение отечественной минерально-сырьевой базы должно идти системно по всем трем рассмотренным направлениям. Создание горно-обогатительных комбинатов на базе наиболее значимых месторождений позволит обеспечить нашу промышленность собственным титановым минеральным сырьем, более полно использовать имеющиеся мощности по производству титановых губки, металла и сплавов, организовать крупномасштабное производство титановых пигментов, значительно увеличить экспортные поставки и расширить их ассортимент.