name: «Минералого-технологические особенности железо-титановых руд Медведевского месторождения»
keyword_list: Ильменит-титаномагнетитовые руды Твердофазные превращения Южный Урал Способы переработки Медведевское месторождение
abstract: Актуальность исследования. Запасы титаномагнетитовых руд,
  характеризующиеся низким содержанием диоксида титана (до 3%), согласно
  данным государственного доклада о состоянии и использовании минеральносырьевых ресурсов РФ, учитываются как запасы месторождений железных руд. Из
  них на долю ванадиево-титаномагнетитовых руд приходится 12,3% запасов РФ.
  Добыча и переработка титаномагнетитовых руд с содержанием TiO2 менее 3%
  осуществляется только на Гусевогорском месторождении с получением железного
  концентрата (Государственный доклад, 2018; Ляпунов, Макушев, 2019).
  Титаномагнетитовые, ильменит-титаномагнетитовые и существенно
  ильменитовые руды (TiO2 более 3%), заключенные в габброидах, составляют
  25,3% запасов месторождений титана РФ. Добыча таких железо-титановых руд,
  ассоциирующих с габброидами, не ведется в связи с отсутствием возможности
  получения кондиционного железного концентрата, удовлетворяющего
  требованиям доменного производства, и выделения ильменитового продукта
  заданного качества (Быховский, Тигунов, 2003). Поэтому для обеспечения
  химической титановой промышленности применяется импортируемое титановое
  сырье - в основном ильменитовые (200 тыс. т) и в небольшом количестве
  рутиловые концентраты (12 тыс. т) (Государственный доклад, 2018).
  Анализ существующих технологий обогащения титаномагнетитовых руд
  показал, что основная причина получения некондиционного железного
  концентрата связана со сложностью реализации физического разделения рудных
  минералов микроагрегатов титаномагнетита (Байков, Бардин, Брицке, 1939; Гасик,
  1969; Болотова, Несговорова, Сысолятин, 1975; Елохин, 1982; Резниченко, 1986;
  Смирнов, 1996; Чижевский, 2005; Иванков, Быховский и др., 2011; Гончаров, 2015;
  Газалеева, 2015; Лютоев, Макеев, 2017, 2019 и др.). Вовлечение
  титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетовых руд с высоким содержанием
  TiO2 в промышленное освоение напрямую зависит от: особенностей морфологии
  рудных минералов; их гранулярного состава – наличия тонких выделений;
  структурной и фазовой неоднородности микроагрегатов титаномагнетита –
  степени перекристаллизации структур распада твердого раствора ряда магнетитильменит; гетерогенности химического состава магнетита – присутствия
  примесных элементов; относительной интенсивности преобразования –
  амфиболизации, хлоритизации и мартитизации минералов руд (Малышев,
  Пантелеев, Пэк, 1934; Малышев, 1957; Фоминых, 1980; Штейнберг, 1959; Пирогов,
  1988, 2013, 2014; Щипцов, 2009, 2012; Холоднов, 2012, 2016; Макеев 2015, 2016;
  Ферштатер, 2005; Попов, 1984; Карпова, 1970; Цветков, Мясников, Щепочкина,
  1965; Юдин, 1987).
  Кристаллохимические и морфоструктурные характеристики минералов
  титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетовых руд определяют их
  технологические свойства, такие как микротвердость (Герасимов, 1983; Ожогина,
  2007; Быстров, Пирогов, 2013) и удельная магнитная восприимчивость (Смит,
  1962; Зайцева, Чернышева, 1979; Тикадзуми, 1983), лежащие в основе
  принципиального выбора способов переработки железо-титановых руд. Поэтому
  изучение минералого-технологических особенностей руд Медведевского
  4
  месторождения, осложненных постмагматическими процессами и отличающихся
  гетерогенностью морфоструктурных характеристик и состава минералов, с
  позиции прогнозной оценки их переработки является весьма актуальным.
  Объектом исследований являются вкрапленные титаномагнетитовые и
  ильменит-титаномагнетитовые руды Медведевского месторождения КусинскоКопанского габбрового массива Южного Урала.
  Цель исследований является выявление минералого-технологических
  особенностей – морфоструктурных характеристик и состава, физических свойств
  минералов, вкрапленных ильменит-титаномагнетитовых и титаномагнетитовых
  руд Медведевского месторождения для обоснования способов их переработки.
  Для достижения поставленной цели были реализованы следующие задачи:
  1. Проанализировать геологическую ситуацию Медведевского
  месторождения железо-титановых руд – условия локализации рудных тел, их
  ассоциации с магматическими горными породами геологического разреза
  месторождения, «скрытую слоистость» массива, выраженную в изменении
  строения и сложения горных пород и элементного состава минералов.
  2. Установить влияние особенностей вещественного состава и строения
  вкрапленных титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетитовых руд, а также
  относительной интенсивности их изменения в постмагматические процессы
  минералообразования на степень раскрытия срастаний рудных и нерудных
  минералов при рудоподготовке.
  3. Исследовать поведение минералов титаномагнетитовых и ильмениттитаномагнетитовых руд в магнитном поле при разных значениях его
  напряженности.
  4. Оценить структурную и фазовую неоднородности рудных
  микроагрегатов, проявившиеся в результате твердофазных превращений при
  окислительном обжиге дробленого материала руд разных классов крупности при
  температуре 1100°С во временном интервале, равном 24 ч., 48 ч. и 72 ч.
  Фактический материал и личный вклад автора. Работа основана на
  минералогических исследованиях титаномагнетитовых и ильмениттитаномагнетитовых руд, отобранных в горных выработках при участии д.г.-м.н.
  Е.А. Горбатовой, д.т.н. С.Е. Гавришева (ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»),
  д.г.-м.н. В.А. Попова (ФГБУН ИМ РАН) и к.г.-м.н. С.С. Потапова (ФГБУН ИМ
  РАН), а также каменного материала малых технологических проб,
  предоставленных сотрудниками предприятия ООО «Медведевский ГОК», и
  коллекционного материала д.г.-м.н. В.А. Попова (ФГБУН ИМ РАН). Изыскания
  проводились в Федеральном государственном бюджетном учреждении
  «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.
  Н.М. Федоровского» (ФГБУ «ВИМС») и Федеральном государственном
  бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Магнитогорский
  государственный технический университет им. Г.И. Носова» (ФГБОУ ВО «МГТУ
  им. Г.И. Носова»).
  В работе использованы результаты порядка 180 петрографических и
  минераграфических анализов руд и продуктов обогащения (д.г-м.н. Горбатова
  Е.А., д.г.-м.н. Пирогова Б.И., к.г.-м.н. Астахова Ю.М., к.г.-м.н. Кривощеков Н.Н.
  5
  при участии автора). Проанализировано 8 рентгенографических (А.В. Иоспа
  (ФГБУ «ВИМС»), П.В. Хворов (ФГБУН ИМ РАН)) и 80 химических (ПАО
  «ММК», ООО «Челябгеосъемка») анализов.
  Рентгеноспектральный микроанализ в количестве 350 замеров
  осуществлялся к.т.н. Ю.Ю. Ефимовой (ФГБОУ «МГТУ им. Г.И. Носова»), м.н.с.
  А.А. Киселевым (ФГБУ «ВИМС») и экспертом Трифановым А.С. (ООО «Карл
  Цейсс») при участии автора и д.г.-м.н. Б.И. Пирогова. Электронномикроскопические исследования титаномагнетита и ильменита выполнены к.т.н.
  Ю.Ю. Ефимовой (ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова») при участии д.г.м-н. Е.А.
  Горбатовой и автора.
  Изучение образцов титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетитовых
  руд методом мессбауэровской спектроскопии проведено д.г.-м.н.
  В.В. Коровушкиным (НИТУ «МИСиС»). Определения микротвердости минералов
  (порядка 600 замеров выполнено автором) и удельной магнитной
  восприимчивости продуктов магнитного анализа (в количестве 72 шт.,
  выполненных д.г.-м.н. Л.Т. Раковым (ФГБУН ИГЕМ РАН) при участии автора).
  Экспериментальная часть работы – магнитный анализ и окислительный обжиг
  реализована автором при участии д.г.-м.н. Е.А. Горбатовой, д.т.н. В.А. Бигеева
  (ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова») и магистранта В.И. Сысоева (ФГБОУ ВО
  «МГТУ им. Г.И. Носова»).
  Защищаемые положения.
  1. Многостадийность процессов минералообразования в габброидах и,
  прежде всего, явления постмагматического характера предопределили
  минералого-технологические особенности вкрапленных руд – минеральный
  состав, типы срастания, морфоструктурный состав рудных минералов и их
  физические свойства, которые обусловили основные показатели раскрытия зерен
  минералов (микроагрегатов) и в целом особенности обогатимости руд.
  2. Выявлена зависимость значений удельной магнитной восприимчивости
  титаномагнетита и ильменита от их кристаллохимических (строения магнитной
  структуры магнетита и ильменита, присутствия изоморфных элементов-примесей
  и т. д.) и морфоструктурных (морфологии минерального индивида, фазового
  состава и гетерогенности микроагрегатов) характеристик, позволяющих
  прогнозировать уровень селективного разделения минеральных агрегатов в
  процессе магнитной сепарации.
  3. Установлено, что окислительный обжиг минеральных индивидов и
  агрегатов ильменита и титаномагнетита приводит к уменьшению степени
  неоднородности минерального (фазового) и химического составов, что позволяет
  прогнозировать повышение раскрываемости вновь образованных железо- и
  титансодержащих минералов в технологических продуктах и в целом повышение
  извлечения титана в продукты различного типа. Определены параметры процессов
  техногенеза для создания перспективной технологической схемы переработки руд.
  Научная новизна. Прослежена эволюция продуктов распада твердого
  раствора ряда магнетит-ильменит на примере руд Медведевского месторождения,
  выраженная в изменении строения и состава микроагрегатов титаномагнетита в
  процессе их собирательной перекристаллизации. Установлено влияние элементов-
  6
  примесей на значение спинового магнитного момента магнетита и ильменита
  титаномагнетита руд Медведевского месторождения. Определено поведение
  микроагрегатов титаномагнетита разной степени перекристаллизации и
  мартитизации во внешнем магнитном поле. Экспериментально доказана
  возможность направленного изменения технологических свойств рудных
  минералов при окислительном обжиге как продолжение природных процессов
  минералообразования. Установлена зависимость структурной и химической
  неоднородности рудных минералов (микроагрегатов) в рамках
  гранулометрического спектра от временного интервала окислительного обжига.
  Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные о
  характере раскрытия минеральных агрегатов вкрапленных железо-титановых руд
  могут быть использованы для обоснования крупности измельчения в процессе
  рудоподготовки. Анализ распределения рудных микроагрегатов в продуктах
  магнитной (электромагнитной) сепарации, полученных при разных значениях
  напряженности магнитного поля, позволил определить оптимальные параметры
  селективной магнитной сепарации для выделения титаномагнетитового и
  ильменитового продуктов. Разработаны методические указания «Определение
  раскрытия рудных минералов в продуктах магнитной сепарации железотитановых руд» для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Магнитные
  методы обогащения» студентами специализации «Обогащение полезных
  ископаемых». Результаты окислительного обжига на воздухе дробленого
  материала мартитизированных титаномагнетитовых и ильменитовых
  микроагрегатов подтверждают, что оптимальными условиями получения
  продуктов псевдобрукит-гематитового и рутил-псевдобрукитового составов
  являются время обжига 72 часа при крупности материала -0,25+0,125 мм.
  Соответствие результатов работы научным специальностям.
  Результаты работы соответствуют пунктам: 9 (технологическая минералогия,
  минералого-технологическое картирование и обоснование эффективной
  технологии переработки минерального сырья, утилизация промышленных и
  других отходов) 11 (экспериментальная минералогия) паспорта специальности
  25.00.05.
  Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и
  результаты исследований были представлены и обсуждены на международных и
  всероссийских конференциях: XIII Международная научно-техническая
  конференция молодых специалистов ОАО «ММК» (Магнитогорск, 20-24 мая
  2013 г.); V Всероссийская молодежная научная конференция «Минералы:
  строение, свойства, методы исследования» (Екатеринбург, 14-17 октября 2013 г.);
  XXII Международный научный симпозиум «Неделя горняка-2014» (Москва, 27-31
  января 2014 г.); IX Российский семинар по технологической минералогии
  (Магнитогорск, 22-24 апреля 2014 г.); XXIII Международный научный симпозиум
  «Неделя горняка-2015» (Москва, 26-30 января 2015 г.); II Международная научнопрактическая конференция «Маркшейдерское и геологическое обеспечение
  горных работ» (Магнитогорск, 17-19 февраля 2015 г.); Международное совещание
  «Современные процессы комплексной и глубокой переработки
  труднообогатимого минерального сырья» (Иркутск, 21-25 сентября 2015 г.);
  7
  Восьмая научно-практическая школа-конференция молодых ученых и
  специалистов с международным участием, посвященная 140-летию со дня
  рождения В. В. Аршинова «Геология, поиски и комплексная оценка
  месторождений твердых полезных ископаемых» (Москва, 14-15 мая 2019 г.);
  X Международная конференция «Комбинированная геотехнология: переход к
  новому технологическому укладу» (Магнитогорск, 27-31 мая 2019 г.);
  Международное совещание «Проблемы и перспективы эффективной переработки
  минерального сырья» (Иркутск, 9-14 сентября 2019 г.); XXVIII Международный
  научный симпозиум «Неделя горняка-2020» (Москва, 27-31 января 2020 г.); XXI
  международный научный семинар «Минералогия техногенеза-2020» (Миасс, 18-
  21 июня 2020 г.).
  Результаты также были отмечены наградами: Диплом II степени в
  аналитической секции XIII Международной научно-технической конференции
  молодых специалистов ПАО «ММК»; Диплом II степени Российского
  Минералогического Общества за доклад «Минералогические особенности
  титаномагнетитовых руд Медведевского месторождения»; Диплом за активное
  участие и содержательный доклад на международном совещании «Современные
  процессы комплексной и глубокой переработки труднообогатимого минерального
  сырья».
  Основные положения диссертации опубликованы в 13 научных работах, из
  них: 3 статьи в рецензируемых научных изданиях из Перечня ВАК РФ, 9 – в прочих
  изданиях, 1 методические указания.
chairman_dissertation_council.name: Владислав
chairman_dissertation_council.surname: Шацкий
chairman_dissertation_council.patronymic: Станиславович
chairman_dissertation_council.position: главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор геолого-минералогических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: A-3825-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6603662486
chairman_dissertation_council.rinc_id: 61302
chairman_dissertation_council.url: https://www.igm.nsc.ru/index.php/component/comprofiler/userprofile/shatsky
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Татьяна
organization_supervisor.surname: Дзюбенко
organization_supervisor.patronymic: Викторовна
organization_supervisor.position: ведущий инженер
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 38.49.31
rubrics.name: Ресурсы рудного сырья
rubrics.code: 38.49.19
rubrics.name: Геология рудных месторождений
rubrics.code: 38.35.25
rubrics.name: Технологическая минералогия
rubrics.code: 38.35.21
rubrics.name: Минералы
oecds.code: 01.05.RE
oecds.name: MINERALOGY
oecds.code: 01.05.KY
oecds.name: GEOLOGY
speciality_codes.name: Минералогия, кристаллография
speciality_codes.code: 25.00.05
supervisors.fio: Горбатова Е.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
supervisors.speciality_code: Минералогия, кристаллография
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Попов В.А.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Минералогия, кристаллография
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Газалеева Г.И.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Обогащение полезных ископаемых
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1065473055713
protection_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
protection_organization.supervisor_surname: КРУК
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБУ "ВИМС"
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского"
author_organization.ogrn: 1167746125030
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Федеральное агентство по недропользованию
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения