Страны где есть марганцевые руды

Марганцевая руда: месторождения, добыча. Применение марганца

Марганец – металл серого цвета со стальным отблеском, имеющий высокий показатель твёрдости. Добыча марганцевой руды имеет большое значение, ведь она применяется практически во всех отраслях промышленности.

История появления

Марганец невозможно найти в природе в чистом виде. Основной минерал, в котором он содержится, называется пиролюзит. В древности его использовали в качестве осветлителя стекла при варке, а также для окрашивания тканей.

В конце XVIII века шведские химики К. Шееле и Ю. Ган обнаружили, что в руде содержится металл, по внешнему виду напоминающий железо. Он получил название «манганум», которое позже преобразовалось в «марганец».

Где ещё содержится?

Марганец – элемент, который содержится в растениях и во всех живых организмах, в т. ч. в человеческом.

Его дефицит негативно сказывается на работе всех органов и систем человека.

Трудно переоценить важность марганца, ведь он:

• укрепляет нервную и сердечно-сосудистую системы;
• нормализует деятельность щитовидной железы;
• положительно влияет на репродуктивную функцию;
• регулирует уровень сахара в крови;
• ускоряет обмен веществ;
• поддерживает необходимый уровень холестерина в крови;
• укрепляет иммунную систему.

Свойства металла

Марганец является одним из самых распространённых элементов в природе. Чаще всего встречается в пиролюзите и железных рудах (его показатели твёрдости намного выше, чем у железа). В зависимости от количественного преобладания металла, залежи имеют название «железно-марганцевая руда» или «марганцево-железная».

Электронная формула марганца: [Ar]3d5 4s2.

Формула марганца в пиролюзите: MnO2xH2O.

Широкое применение марганца обусловлено его высокой химической активностью – он способен вступать в реакцию с большим количеством элементов, образуя сплавы. Он также хорошо взаимодействует с кислородом, углеродом, азотом и прочими неметаллами.

Находясь в вакууме, металл при нагревании способен испариться из любого сплава, он растворяется в кислотах, вступает в реакцию с водой.

Применение марганца в металлургической промышленности

Данный металл содержится практически во всех сплавах, значительно улучшая их физические свойства. Полученные сплавы отличаются долговечностью, прочностью и устойчивостью к коррозии. Марганец добавляется в них в сочетании с железом (ферросплав).

При изготовлении стального металлопроката марганец незаменим – он выступает легирующим элементом, удаляет из сплава серу и кислород.

Улучшенные свойства металлопроката позволяют его использовать в производстве стойкой к износу техники и различных механизмов в военной, строительной, авиационной промышленности.

Применение в медицине

В медицинской отрасли марганец применяется в виде перманганата калия. Его водный раствор (до 5 % содержания марганца) обладает антисептическим, кровоостанавливающим, адсорбирующими свойствами.

Раствор не имеет противопоказаний, он разрешён даже для ухода за пупочной раной младенцев. Но важно помнить, что сильно концентрированный раствор может вызвать тяжёлые ожоги.

Методы добычи марганцевой руды

Ежегодно в мире добывается порядка 25 млн тонн марганцевой руды. Работы ведутся в основном открытым способом, реже – подземным.

Карьерные разработки используются, если месторождения марганцевых руд неглубоко залегают под землёй. В зависимости от площади месторождения, роются котлованы различных размеров.

Разработка карьера осуществляется следующим образом:

• при помощи спецтехники (чаще всего бульдозеров) вскрывается и убирается верхний слой земли, покрывающий залежи ископаемого;
• марганцевая руда подвергается дроблению;
• руда грузится на самосвалы и отправляется на завод для переработки.
• после завершения работ карьер снова покрывается пластом земли, проводится рекультивация.

При подземном способе добычи главной задачей является подъём руды на поверхность.

Процесс заключается в следующем:

• на территории месторождения роются горизонтальные (штольни) или вертикальные проходы (шахты);
• под землёй осуществляется дробление руды при помощи оборудования;
• руда грузится на конвейер и доставляется на поверхность.

Подземный способ добычи марганцевой руды более затратный в финансовом отношении, нежели открытый. Он требует большего количества современной спецтехники и рабочих. Но руда, добываемая под землёй, считается более качественной, вложения окупаются при её реализации.

Вместе с тем при открытом способе добычи не требуется большая численность рабочих, техника более простая и экономичная в использовании.

Главными достоинствами открытой разработки являются:

• высокий показатель производительности труда;
• относительная безопасность процесса (вероятность возникновения несчастных случаев намного меньше, чем при подземных работах).

Данные преимущества компенсируют отрицательное воздействие погодных условий и необходимость обработки большого участка земли.

Категории месторождений марганцевой руды

В зависимости от сложности геологического строения, формы и размера руды, все месторождения подразделяют на 3 вида (установленных соответствующим приказом «О классификации запасов марганцевых руд» от 11.12.2006 г.):

• 1-я группа сложности – залежи с несложным геологическим строением; руда представлена крупными пластами, в которых марганец распределён равномерно;
• 2-я группа сложности – залежи со сложным геологическим строением; руда представлена крупными пластами, в которых марганец распределён неравномерно;
• 3-я группа сложности – залежи со сложным геологическим строением; руда представлена мелкими пластами, в которых марганец распределён неравномерно, а его количество крайне мало.

Способы извлечения марганца из руды

Чаще всего чистый марганец получают из руды методом выщелачивания. В процессе могут быть использованы различные химические вещества, например сернистая кислота, железистый сульфат, аммония сульфат и пр. Их разнообразие обусловлено тем, что марганец имеет множество соединений и модификаций, каждый из которых по-разному вступает в химические реакции.

Несмотря на то что не существует определённой классификации методов извлечения металла из марганцевой руды, все они имеют схожий процесс:

• руда измельчается до степени, обеспечивающей максимальную скорость реакции при взаимодействии с различными веществами;
• запускается процесс выщелачивания, в результате которого марганец принимает вид раствора;
• полученный раствор очищается от примесей;
• при воздействии на него реагентом или при его выпаривании марганец выпадает в осадок в чистом виде.

С помощью химических реагентов можно извлечь марганец из шламов, бедных руд, отходов промышленного производства.

Где добывают марганцевые руды? Страны – лидеры

На сегодняшний день лидером по добыче марганцевых руд является Россия, она занимает ведущее место уже несколько десятилетий. В других государствах нет разведанных крупных и богатых месторождений, их поиск ведётся постоянно. Широкое применение марганца в металлургической промышленности обеспечило ему экономическую привлекательность.

Небольшие месторождения имеются в следующих странах: Болгария, Румыния, Китай, Украина, Казахстан, Чехия, Германия, ЮАР, Бразилия, Индия, Австралия, Япония, Индонезия, Мексика. В большинстве из них сконцентрированы залежи руды, не отличающейся высоким качеством. Потребности этих стран удовлетворяются за счёт импортируемой руды.

Страны с высоким уровнем развития металлургической промышленности (США, Франция, Бельгия и пр.) активно ведут поиски крупных месторождений в целях сокращения объёмов импорта. Это позволит им удовлетворять внутренние потребности государства за счёт собственных ресурсов.

Повышенный интерес США направлен на извлечение и дальнейшее использование в промышленности железно-марганцевой руды, сосредоточенной на дне Мирового океана.

Добыча марганцевой руды в России

Несмотря на лидирующую позицию, Россия испытывает значительные проблемы в области добычи марганца. Распад Советского Союза ознаменовался началом крайней степени дефицита металла высокого качества. Основная часть работ по его добыче велась на месторождениях, которые отныне территориально принадлежат другим государствам.

Такое положение вынудило Россию приобретать марганец высокого качества в зарубежных странах по ценам импорта, чтобы покрыть потребности металлургической промышленности. Данная ситуация сохраняется по сей день.

В настоящее время добыча марганцевой руды в России осуществляется на следующих месторождениях:

• Парнокское (Республика Коми);
• Дурновское (Кемеровская область);
• Громовское (Читинская область).

Они являются крупнейшими, всего же в России имеется 16 месторождений.

На сегодняшний день основная деятельность направлена на снижение объёмов импорта, для этого активно ведётся поиск и разработка новых месторождений. Одним из самых перспективных районов считается Улу-Теляк.

Это небольшое село в Башкирии, со времён СССР известное значительными запасами марганцовистого известняка. Главная особенность этого соединения заключается в том, что он сочетает в себе все свойства обоих элементов, выполняя в металлургической промышленности также 2 роли.

В марганцовистом известняке Улу-Теляка марганца немного – до 9 %, но его использование в данном сочетании привлекательно для чёрной металлургии. Основная сложность заключается в отсутствии чётких технологий производства с использованием нового ископаемого.

С появлением отлаженного процесса появится возможность значительно экономить финансовые средства за счёт сокращения использования ферросплава, новый материал имеет все шансы стать ему достойной заменой.

Перспективы отрасли

Металлургическая промышленность, стремительно набирающая обороты развития во всём мире, вынуждает страны заниматься активным поиском месторождений марганцевых руд. С каждым годом совершенствуются технологии, ведутся разработки перспективных территорий. Главной целью любого государства является снижение объёма импорта, чтобы удовлетворение внутренних потребностей происходило, в основном за счёт собственных ресурсов.

Источник

МА́РГАНЦЕВЫЕ РУ́ДЫ

В книжной версии

Том 19. Москва, 2011, стр. 87-88

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

МА́РГАНЦЕВЫЕ РУ́ДЫ, при­род­ные ми­не­раль­ные об­ра­зо­ва­ния, со­дер­жа­щие мар­га­нец в та­ких со­еди­не­ни­ях и кон­цен­тра­ци­ях, при ко­то­рых их пром. ис­поль­зо­ва­ние тех­ни­че­ски воз­мож­но и эко­но­ми­че­ски це­ле­со­об­раз­но. Из­вест­но св. 150 ми­не­ра­лов мар­ган­ца, к осн. пром. ми­не­ра­лам от­но­сят (со­дер­жа­ние мар­ган­ца по мас­се, %): пи­ро­лю­зит (55–63), га­ус­ма­нит (65–72), брау­нит (60–69), ман­га­нит (50–62), пси­ло­ме­лан (45–60), вер­на­дит $\ce$ (40–45), ро­дох­ро­зит (40–45), ро­до­нит (32–41), ман­га­но­си­де­рит $\ce<(Mn, Fe)CO3 >$ (23–32), ман­га­но­каль­цит $\ce<(Ca, Mn)CO3>$ (7–23). По хи­мич. со­ста­ву раз­ли­ча­ют ок­сид­ные, кар­бо­нат­ные, си­ли­кат­ные М. р. Осн. пром. ру­ды – ок­сид­ные, пред­став­лен­ные пи­ро­лю­зи­том, пси­ло­ме­ла­ном, ман­га­ни­том, га­ус­ма­ни­том, брау­ни­том, крип­то­ме­ла­ном, гол­лан­ди­том, ко­ро­на­ди­том, бик­сбии­том, нсу­ти­том, бер­нес­си­том, то­до­ро­ки­том и др. Под­чи­нён­ное зна­че­ние име­ют кар­бо­нат­ные ру­ды, со­дер­жа­щие каль­цие­вый ро­дох­ро­зит, ман­га­но­каль­цит, кут­на­го­рит и др. ми­не­ра­лы. Си­ли­кат­ные, пре­им. кварц-ро­до­нит-бус­та­ми­то­вые и спес­сар­ти­но­вые ру­ды, как пра­ви­ло, со­дер­жат по­вы­шен­ное ко­ли­че­ст­во крем­не­зё­ма, труд­но обо­га­ти­мы и по­это­му наи­ме­нее удоб­ны в ис­поль­зо­ва­нии, бoльшее зна­че­ние име­ют их окис­лен­ные раз­но­сти. Эн­до­ген­ные обо­соб­ле­ния мар­ган­ца не име­ют пром. зна­че­ния. К уни­каль­ным от­но­сят ме­сто­ро­ж­де­ния с за­па­са­ми М. р. св. 1 млрд. т (Ка­ла­ха­ри в ЮАР), к очень круп­ным – св. 250 млн. т, к круп­ным – св. 75 млн. т, к сред­ним – св. 25 млн. т, ос­таль­ные – к мел­ким.

Источник

Марганец: свойства, способы добычи и применение

Марганец представляет собой тяжёлый металл серебристо-белого цвета. Превосходящий железо по твёрдости и хрупкости, он состоит в одной с ним группе чёрных металлов, так как находит широкое применение при выплавке чугуна и стали.

• Удельный вес – 7200 кг/м 3 .
• Температура плавления составляет 1247 0 C.
• Температура кипения равняется 2150 0 C.
• Удельная теплоёмкость – 0,478 кДж.
• Марганец является проводником электрического тока.

• Окисляется кислородом воздуха, образуя оксидную плёнку.
• В водном растворе впитывает водород, не вступая с ним в реакцию.
• При нагревании горит, соединяясь с кислородом.
• Вступает в реакции с серой и хлором, а при повышенной температуре и с азотом, бором, кремнием, фосфором.

Происхождение марганцевых руд

К марганцевым рудам относятся залежи полезных ископаемых, имеющих в своём составе от 10 до 70% искомого минерала, что является определяющим фактором экономической целесообразности их использования. Содержание серебристо-белого металла в земной коре не превышает 0,1%, причём сам он в свободном виде не встречается. Присутствует только в составе следующих химических видов руд:

• Оксидных. Они представлены в природе манганитовыми и псиломелано-пиролюзитовымизалежами неглубокого месторасположения, что и даёт возможность их окисления растворённым в воде кислородом. Содержание марганца в этих рудах 19-36%.
• Карбонатных.Олигонитовые, родохрозитовые, мангано-кальцитовые руды располагаются на значительных глубинах, где в отсутствие кислорода происходит их брожение и насыщение фосфором. Содержание в них марганца составляет 16-25%.
• Оксидно-карбонатных, представляющих собой смесь тех и других.

Происхождение или генезис марганцевых руд достаточно разнообразен, как и других полезных ископаемых. Природно-физические процессы привели к возникновению следующих типов марганцевых руд:

• Вулканогенных залежей, возникших в результате выброса магмы с последующей кристаллизацией.
• Руд, формирующихся в процессе выветривания, представляющего собой результат воздействия влаги, газов, перепадов температур, а также – биосферы.
• Метаморфизированных руд, пребывающих в толщах земной коры миллионы лет и при этом повергающихся усиленному давлению при высокой температуре.
• Осадочных пород. Массы ископаемых, расположенных ближе всего к земной поверхности, постоянно находящихся в процессе термодинамических воздействий.
• Донных залежей морей и океанов. Они представляют интерес в связи с огромными запасами, среди которых присутствуют марганцевые гидроксиды и целый ряд сопутствующих химических элементов.

Способы добычи

В зависимости от места и глубины расположения рудного тела, осуществляется выбор способа добычи марганцевых руд. Своё влияние оказывает и геология местности, а также экономические факторы.

Карьерный

Наиболее распространённый способ извлечения залеганий, размещающихся вблизи поверхности. Котлованы, подчас достигающие значительных размеров, роются с помощью роторных комплексов, производительность которых достигает 7000 м 3 /час, экскаваторов с ёмкостью захвата порядка 8 м 3 , драглайнов с объёмом ковша в 25 м 3 .

После вскрытия верхнего слоя, производимого экскаваторами с ковшом объёмом порядка 5 м 3 , порода забирается и дробиться. После измельчения, сырьё погружается на самосвалы и доставляется на перерабатывающие комплексы.

Дальнейшая судьба карьера может быть различной:

• Его продолжают разрабатывать, захватывая новые слои.
• Осуществляют переход на закрытый метод добычи, если имеются рудные тела более глубокого залегания.
• Прекращают эксплуатацию, засыпая землей и проводя рекультивацию.

Открытый – карьерный метод достаточно производителен и отличается существенной безопасностью по сравнению с закрытым способом – шахтным.

Шахтный

Однако, иногда приходится извлекать руду на поверхность из глубины земных недр, роя шахты и прокладывая штольни. Способ достаточно затратный и требует наличия специальной техники: комбайнов, щитовых и очистных комплексов, конвейеров; а также значительного штата высококвалифицированных специалистов, постоянно подвергающих свою жизнь опасности вследствие вредных воздействий и возможных аварий и катастроф.

Тем не менее, он обеспечивает промышленность высококачественной рудой, не оказывает существенного влияние на окружающую местность и не зависит от погодных условий.

Методы обогащения

Современные методы обогащения марганцевых руд основаны на разнице плотности, смачиваемости, магнитных характеристик разнообразных химических элементов. Благодаря ей удаётся произвести очистку руды от посторонних примесей.

Гравитационный

Гравитационные методы обогащения занимают ведущее место среди способов повышения концентрации полезного компонента в исходном материале – руде. Суть метода состоит в использовании неодинаковых физических характеристик. В данном случае – скоростей движения минеральных частиц в воздушной (пневматические процессы) или водной (гидравлические процессы) среде под воздействием гравитации или центробежных сил. Существуют специальные аппараты и технологии, позволяющие существенно увеличить содержание марганца в исходном сырье.

Гравитационно-магнитный

Добытая из месторождений руда из-за наличия в ней посторонних веществ непригодна к металлургическому переделу и требует обогащения. После обязательной промывки сырьё подвергается серии воздействий (гравитационных, магнитных, флотационных), последовательность и необходимость которых, определяется его размерами и химическим составом. Магнитная сепарация – это разделение материалов в неоднородном магнитном поле постоянного или переменного характера. Впервые изобретённая в конце XIX-го столетия, она стала основным методом обогащения железных и марганцевых руд. Так как, и те и другие обладают хорошими магнитными свойствами.

Флотация

Происходящий в жидкой среде под воздействием воздуха или с помощью добавления капель масла, процесс основан на смачиваемости жидкостью мелких частиц нужного вещества – марганца, и – несмачиваемости частиц посторонних примесей. На поверхности жидкости плавающая смесь воздуха, масла и минерала собирается, чтобы затем быть очищенной, высушенной и готовой для дальнейшего употребления в качестве концентрата.

Существуют и другие методы обогащения. В частности – рентгенометрическая сепарация. Впрочем, уровень современного состояния экономики позволяет разрабатывать индивидуальные технологии и оборудование, привязанное к конкретным залежам добываемого полезного ископаемого.

Хранение и транспортировка

Так как марганцевые руды бывают окисные, окисленные, карбонатные и смешанные, то и хранить их следует отдельно друг от друга на расстоянии не менее 120 м от других пылеобразующих материалов, в случае размещения на открытых площадках. При этом поверхность, на которой они располагаются должна быть асфальтирована или бетонирована.

Перевозка сырья, как правило, осуществляется железнодорожным, иногда – судоходным транспортом. Руду размещают навалом, но с учётом возможного смещения в сторону естественного уклона. Грузовые параметры, на которые следует ориентироваться при транспортировке таковы:

• Насыпная масса – 2 т/м 3 .
• Погрузочный объём – 0,5 м 3 т.

Сфера применения

В металлургии

С тех пор, как в 1858 году Дэвид Мюшетт провёл свой удачный опыт легирования стали, марганец стал входить в состав всех видов сталей и чугуна. Ценность этой добавки заключается в связывании серы и удалении избытков кислорода. И не только. Благодаря введению марганца, удалось получить знаменитую сталь Гадфильда, обладающую высокой пластичностью и сопротивлению к износу. Этот металл способствует отбеливанию чугуна, повышает ковкость и свариваемость сталей, благотворно влияя на качество поверхности отливок и снижая риск красноломкости.

Хотя чёрная металлургия и потребляет до 9 кг на тонну выплавленной стали, но это не единственное направление использования столь ценного минерала. Его также применяют и в цветной металлургии при изготовлении бронзы и латуни. Металл значительно повышает прочность и коррозионную стойкость цветного литья.

В промышленности

Понятно, что легированная сталь и чугун находят широкое применение в промышленности. Но, кроме того, существуют и другие направления использования марганца:

• Производство реостатов на основе сплава марганца, меди и никеля.
• Изготовление алюминиевых металлических ёмкостей для разлива напитков.
• Производство труб, содержащих медь в сочетании с марганцем.
• Выпуск стекла.
• Изготовление керамики.
• Технологии отбеливания натуральных материалов.
• Проведение химических процессов, где металл служит в качестве катализатора.
• Покрытие металлических поверхностей.
• Производство минеральных удобрений, где находят применение отходы, содержащие в своём составе марганец.

В медицине

Окислительные свойства марганца широко востребованы в медицине. На его основе созданы антисептики и бактерицидные средства, позволяющие уничтожать инфекции, очищать организм, защищать кожные и слизистые покровы. Сам элемент оказывает влияние на рост человека, участвует в процессах обмена, крови образования и деятельности половых желез.

Месторождения в России и мире

На Государственном балансе Российской Федерации, по состоянию на начало 2017 года, числилось 29 месторождений, содержащих марганцевые руды. Крупнейшими среди них являются:

• Усинское, Дурновское – Кемеровская область.
• Порожинское – Красноярский край.
• Южно-Хинганское – Еврейская АО.
• Парнокское – республика Коми.
• Североуральские – на Урале.
• Новониколаевское в Иркутской области.

Среди иностранных государств значительными залежами марганцевых руд обладают:

• Украина – Никопольский район.
• Грузия – Чиатурский район.
• Южная Африка – район Калахари.
• Габон – месторождение Моанда.
• Гана – месторождение Нсута.
• Мексика – месторождение Моланго.
• Бразилия – район Амапа, месторождение Серро де Навио.
• Австралия – месторождение ГрутЭйланд.

Мировые запасы

Сведения о мировых запасах марганцевых руд крайне противоречивы и подчас представляют коммерческую тайну. Так, по данным геологической службы США в 2010 году они составляли 565,5 млн. тонн. По другим источникам мировые ресурсы установленных месторождений в 56 странах мира оцениваются в 21,3 млрд. тонн.

Больше всего запасов руд этого минерала размещается в Африке – 67,4 %. Далее идут:

• Европа – 16,2 %.
• Азия – 7,8 %.
• Америка – 5,6 %.
• Австралия и Океания – 3%.

Страны, добывающие марганец

В последнее время основными производителями марганца в мире выступают:

• Китай – 18 млн. тонн/год.
• ЮАР – 13,7 млн. тонн/год.
• Австралия – 5,3 млн. тонн/год.
• Габон – 3,4 млн. тонн.

Также в список стран-производителей входят: Бразилия, Мексика, Гана, Украина, Казахстан, Индия, Малайзия и Мьянма.

Источник