Месторождения циркония в России

Минералы циркония и гафния

Известно около 40 минералов циркония. В ряде минералов цирконий изоморфно замещает Ti, Th, Fe(II), РЗЭ. Промышленное значение имеют минералы циркон и бадделеит. Потенциально-промышленный минерал – эвдиалит.

Циркон. Химическая формула - Zr(Hf)SiO₄. Содержание Zr(Нf)O₂: 61-66.8 мас. %. Кристаллизуется в тетрегонельной сингонии. Этот желто-коричневый (от бесцветного и до темно-бурого) минерал имеет алмазный, иногда жирный, блеск, твердость по Моосу 7, плотность 4.7 г/см (до 3,4 у разновидностей). В кислотах не растворяется. Резлагается при сплавлении со щелочами.

Бадделеит. Химическая формула - Zr(Нf)O₂. Содержание Zr(Нf)O₂: 96-98 мас. %. Бадделеит представляет собой моноклинную двуокись циркония. Это желто-бурый до кресновато-корнчневого цвета минерал, имеет алмезный, жирный, до стеклянного полуметаллического, блеск, твердость 6-7, плотность 5.5-6.0 г/см³. Разлагается смесью серной и плавиковой кислот.

Эвдиалит. Формула: Na₁₂Ca₆(Fe,Y)₃(Zr,Ti)₃[(Cl,OH)₃|Si₃O₉|Si₉O₂₇]₂ Содержание Zr(Нf)O₂: 12-15 мас. %. Это цирконосиликат тригональной сингонии, розовый до красновато-фиолетового, желто-коричневого и бурого цвета, имеет стеклянный блеск, твердость 5.0-5.5, плотность 2.8-3.0 г/см³. Легко разлагается минеральными кислотами.

Государственным балансом РФ учтены запасы диоксида циркония на 11 месторождениях, четыре из них отнесены к забалансовым. Среди балансовых есть 4 месторождения с комплексными титано-циркониевыми песками – Лукояновское в Нижегородской области, Тарское в Омской, Туганское и Георгиевское в Томской. В забалансовых месторождениях до сих пор числится самое крупное россыпное месторождение России – Центральное в Тамбовской области, хотя имеются все основания для перевода его в группу балансовых.

Есть также несколько объектов с крупными прогнозными ресурсами, из которых наиболее изученными являются Бешпагирское месторождение в Ставропольском крае, Ордынское в Новосибирской области, Кирсановское в Тамбовской и др.

Несмотря на относительно малую долю россыпей в запасах, их вполне достаточно для удовлетворения ближайших потребностей отечественной промышленности. Это положение, в частности, нашло свое отражение в федеральных программах «Титан России» (утверждена Правительством РФ в 1992 г.) и «Руда России» (1996 г.), где было намечено ввести к 2000 году в освоение Туганское, Тарское, Лукояновское, Центральное россыпные месторождения. Однако до сих пор ни одно из них не используется.

Началось освоение Туганского и Тарского месторождений. На эти россыпи различным организациям выданы лицензии Туганскому ГОКу и Тарской горно-металлургической компании, но сроки начала эксплуатации были существенно просрочены в основном из-за отсутствия необходимых инвестиций, потребность в которых оценивается не менее чем в 20 млн долл. на каждое. Отсюда следует, что наиболее реальным путем обеспечения минеральным сырьем производителей циркониевой продукции является промышленное освоение наиболее благоприятных в горно-геологическом и технологическом отношениях участков. Это Восточный участок Центрального месторождения, где коэффициент вскрыши составляет всего лишь 2,22 м³/м³, а рудный пласт песков содержит 5–6 кг/м³ циркона, 30–32 кг/м³ ильменита и 6–7 кг/^м3 рутила. На Лукояновском месторождении проектируется для освоения участок Итмановский, где вскрыша более значительна (К=3–5 м³/м³), но пески характеризуются более высокими концентрациями циркона (более 24 кг/м³), рутила с лейкоксеном (9 кг/м³) и ильменита с хромитом и гематитом (90 кг/м³). На Туганском месторождении к первоочередному освоению намечен Южно-Александровский участок, где рудный пласт мощностью 5 м залегает на глубине всего около 7 м, а пески содержат 11 кг/м³ циркона, 30 кг/м³ ильменита, 4,6 кг/м³ рутила. На Левобережном участке Тарского месторождения рудные пески содержат 8 кг/м³ циркона, 50 кг/м³ ильменита, 7 кг/м³ рутила с лейкоксеном. Мощность пласта около 5 м, средняя глубина залегания – 50 м.

На Тарском месторождении проведены опытно-промышленные испытания добычи циркона методом скважинной гидродобычи и доказана возможность применения этого метода для освоения глубокозалегающих рудных песков. Скважинная гидродобыча – это метод подземной добычи твёрдого полезного ископаемого, основанный на разрушении и доставке его к скважинам водой и выдачи в виде гидросмеси на поверхность. Данный способ применяется преимущественно для добычи рыхлых и слабосцементированных руд (например, фосфоритных месторождений), залегающих в виде пластов на относительно небольшой глубине от поверхности. При скваженной гидродобыче месторождение вскрывается скважинами диаметром 100—300 мм. Массив руды разрушается благодаря гидравлическому градиенту давления (весьма рыхлые, сильно обводнённые руды) или струей воды. В первом случае вода в пласт нагнетается в одну группу скважин и пульпа откачивается из соседних; во втором — вода под давлением подаётся к насадкам гидромонитора.

Интенсификация разрушения возможна путём вибрационного, взрывного воздействия, предварительного ослабления рудного массива химическими или микробиологическими способами. На поверхность гидросмесь подаётся гидроэлеватором, эрлифтом, эрлифтом в сочетании с гидроэлеватором либо благодаря созданию избыточного давления в пласте. Скваженная гидродобыча позволяет разрабатывать месторождения, залегающие под водоёмами; обеспечивает поточность технологии и автоматизацию.

Предварительные исследования показали, что первоначальное освоение вышеперечисленных участков целесообразно при сравнительно небольшой производительности (около 0.5–1 млн м³/год) с тем, чтобы наряду с выпуском основных концентратов (цирконового, ильменитового, рутилового) иметь возможность выпуска и сбыта на месте попутной нерудной продукции обогащения песков – кварца, каолина, алюмосиликатов. В этом случае можно получать на этих участках до 25–30 тыс. т цирконового концентрата. Технико-экономические расчеты освоения Центрального, Лукояновского, Туганского и Тарского месторождений показали, что при выходе на проектную мощность они могут суммарно давать в год до 110 тыс. т такого концентрата. Этого достаточно для обеспечения первоочередных нужд промышленности России.

Завершение на Ковдорском ГОКе работ по совершенствованию технологии обогащения, реконструкции обогатительной фабрики и переработке лежалых цирконийсодержащих хвостов позволит в ближайшие годы увеличить выпуск бадделеитового концентрата до 8–10 тыс. т в год.

Перспективно использование Катугинского коренного месторождения, где содержание ZrO₂ составляет 1.6 мас. %.

Представляется необходимым продолжить исследования экономической целесообразности использования эвдиалитовых руд Ловозерского месторождения (участок Аллуайв) как крупнейшего, практически неограниченного источника не только циркония, но и редких земель иттриевой группы.