ТИТАН
1. МИРОВЫЕ РЕСУРСЫ, ЗАПАСЫ, ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ ТИТАНА
На начало 1998 г. выявленные в 48 странах ресурсы титана оценивались в 1,23 млрд. т, в том числе в ильмените около 1 млрд. т, большая часть которых заключена в недрах Австралии, Индии, Канады, Китая, Новой Зеландии, Норвегии, США, Сьерра-Леоне, ЮАР и Украины; основные ресурсы титана в Австралии, Индии, США, Сьерра-Леоне и ЮАР представлены рутилом [1]. Титан — один из самых распространенных элементов, среднее содержание его в земной коре (кларк) составляет 0,57% (по массе), среди конструкционных металлов занимает 4 место, уступая железу, алюминию и магнию. Известно 67 минералов титана, в основном магматического проис-(вождения; важнейшие — рутил и ильменит. Содержание титана в морской воде — 1.10-7 %.
По общим запасам титана полных статистических данных нет. Подтвержденные запасы его, разведанные в 20 странах (без России), на начало 1996 г. составляли 609,3 млн, т (табл. 1) и распределялись по регионам следующим образом, %: Америка - 33,4, Океания - 22, Азия - 17,5, Африка - 15,8 и Европа - 11,3. Более 70% подтвержденных запасов титана в зарубежных странах представлены ильменитом, 13,13% — рутилом и 15,56% - анатазом и перовскитом; в России около 50% - лейкоксеном, остальные - преимущественно ильменитом [1-2].
Таблица 1
Подтвержденные запасы титана, млн. т, (без России), в том числе в ильмени товом и рутиловом сырье и
Содержание диоксида титана в них, %
Континент, страна |
Запасы |
В коренных ильменитовых рудах |
В коренных рутиловых рудах |
В россыпных ильменитовых рудах |
В россыпных рутиловых рудах |
||||
Запасы |
Содержание |
Запасы |
Содержание |
Запасы |
Содержание |
Запасы |
Содержание |
||
Европа |
60,8 |
41,4 |
... |
8,8 |
... |
8,1 |
... |
2,5 |
... |
| Италия | 11 |
... |
... |
8,8 |
4,5* |
2,2 |
1* |
... |
... |
| Норвегия | 40 |
18* |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
| Украина | 8,4 |
... |
... |
... |
... |
5,9 |
1,2* |
... |
... |
| Финляндия | 1,4 |
1,4 |
13* |
... |
... |
... |
... |
2,5 |
... |
Азия |
427,25 |
336 |
... |
4 |
... |
74,85 |
... |
12,4 |
... |
| Вьетнам | 0,85 |
... |
... |
... |
... |
0,85 |
0,85* |
... |
... |
| Индия | 36,6 |
... |
... |
... |
... |
30 |
... |
6,6 |
... |
| Китай | 371 |
336 |
... |
... |
... |
30 |
... |
6,6 |
... |
| Малайзия | 1 |
... |
... |
... |
... |
1 |
... |
... |
... |
| Шри-ланка | 17,8 |
... |
... |
... |
... |
13 |
5,6* |
4,8 |
... |
Африка |
95,1 |
... |
... |
... |
... |
83,7 |
... |
11,4 |
... |
| Египет | 1,7 |
... |
... |
... |
... |
1,7 |
1,5* |
... |
... |
| Мадагаскар | 19 |
... |
... |
... |
... |
19 |
2,8* |
... |
... |
| Сьерра-Леоне | 3,1 |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
3,1 |
0,8* |
| ЮАР | 71,3 |
... |
... |
... |
... |
63 |
2,6* |
8,3 |
... |
Америка |
142,5 |
31 |
... |
... |
... |
26 |
... |
0,5 |
... |
| Бразилия | 103 |
... |
... |
... |
... |
18 |
1,4* |
... |
... |
| Канада | 31 |
31 |
31* |
85 |
... |
... |
... |
... |
... |
| США | 8,5 |
... |
... |
85 |
21,8 |
8 |
1,5* |
0,5 |
... |
Океания и Австралия |
37,3 |
... |
... |
... |
... |
33 |
... |
4,3 |
... |
| Австралия | 37,3 |
... |
... |
... |
... |
33 |
8* |
4,3 |
... |
Итого |
762,95 |
408,4 |
... |
97,8 |
... |
225,65 |
... |
31,1 |
... |
| *По оценке. | |||||||||
Разведанные мировые запасы титана представлены месторождениями трех геолого-промышленных типов, %: россыпные — 63,3; рудные ильменит-магнетитовые, ильменит-гематитовые и ильменит-рутиловые — 22,7; анатаз-перовскит-апатитовые — 14%.
По преобладающим минералам различают россыпи ильменитовые, рутиловые, лейкоксеновые и комплексные ильменит-рутил-цирконовые. Содержание диоксида титана в россыпях изменяется от десятых долей процента до 50%.
Рентабельные магматические месторождения — это месторождениях содержанием в рудах не менее 10% ильменита (5% диоксида титана) или не менее 1% рутила (0,95% диоксида титана).
Различают руды легко- и труднообогатимые. Легкообогатимые — руды, из которых в кондиционные концентраты извлекается более 70% диоксида титана.
Месторождения коры выветривания карбонатитов
пока известны только в Бразилии.
К началу 1998 г. в мире выявлено 320
титановых месторождений, в том числе 70 магматиче
ских, И) латеритных и 240 россыпных;
из них разведано до промышленных категорий 90 место
рождений,
преимущественно россыпных.
Наиболее крупные запасы титана в магматических месторождениях выявлены в Китае (ильме-нит-титаномагнетитовом Панчжихуа), Норвегии и Канаде (ильменит-гематитовые Теллнес и Ал-лард-Лейк соответственно). Другие месторождения этого типа существенно уступают по запасам и в большинстве не эксплуатируются. Австралия обладает крупнейшими в мире запасами титана, превышающими 100 млн. т диоксида титана, и представленными россыпными прибрежно-морскими. частично погребенными, комплексными ильменит-рутил-цирконовыми месторожде-ниями. Вдали от побережья в шт. Новый Южный Уэльс расположено лишь одно крупное место-рождение — Хоршем.
В Бразилии свыше 80% запасов титана разведано в месторождениях коры выветривания карбонатитов, в том числе 50% — в крупных анатаз-апатит-пирохлоровых месторождениях Тапира и Каталан-1. Крупное магматическое ильменит-магнетитовое месторождение Кампо-Алегре-де-Лурдес (шт. Пиауи) до промышленных категорий не разведано и к освоению не планируется.
В ЮАР, занимающей третье место в мире по промышленным запасам титана, большая их часть сконцентрирована в россыпном прибрежно-морском ильменит-лейкоксен-рутиловом месторождении Ричардс-Бей.
В США практический
интерес представляют россыпные прибрежно-морские месторождения
побережья Флориды,
комплексные по минеральному составу.
Запасы аллювиальных, дельтовых и прибрежно-морских россыпей Сьерра-Леоне невелики, во представлены преимущественно рутилом, что придает им большую ценность.
На территории Украины располагается крупное комплексное россыпное Малышевское месторождение, являвшееся основной сырьевой базой титановой промышленности СССР. Кроме того, имеется ряд небольших россыпных месторождений, частично отработанных, и крупное Стремигородское апатнт-ильменитовых руд.
В России основная часть запасов титана заключена в россыпных, большей частью погребаю месторождениях, наиболее крупное — Ярегское лейкоксеновое, приуроченное к толще нефнос-ных кварцевых песчаников [3]. Несколько россыпных комплексных месторождений разведано в Европейской части и в Западной Сибири, коренные апатит-ильменитовые и титаномагнетитовые месторождения выявлены на Балтийском и Алданском щитах.
В Казахстане имеются три месторождения, крупнейшее из которых — Бехтимир с запасами 60 млн. т ильменита и прогнозируемым сроком разработки 50-60 лет. Начало эксплуатации месторо-ждения намечается на 2001 г. [4].
Достигнутый уровень мировой добычи титанового сырья и прогнозируемый 2-3%-ый годовой рост его добычи обеспечены промышленными запасами на длительную перспективу, уходящую за пределы XXI века, тем не менее осуществляются геологоразведочные работы на флангах и глу-боких горизонтах месторождений, в районах горных предприятий и в перспективных рудных провинциях, в том числе в Австралии, Канаде, Кении, Мадагаскаре, России, ЮАР, Шри-Ланка, США
В США (шт. Теннеси) фирма Altair International Inc. заканчивает предварительное изучение россыпного месторождения в Кэмден с общими запасами 300 млн. т, содержащего 7,4 млн. т лей коксен-ильменита и 600 тыс. т рутила. Ведутся также работы на месторождениях Эскаланте (шт. Юта) и Фолкстон (шт. Джорджия). В Австралии фирма Бетах Resources NL оконтурила россыпные месторождения бассейна Муррей в шт. Новый Южный Уэльс, начаты бурильные работы на территории Нанья-Плейн-Танк. В бассейне р, Муррей фирма RGC в 1998 г. выполнила предварительное «учение месторождений в Кулвин и Вурнак (шт. Виктория). В Мозамбике фирма Billiton закончила предварительное изучение месторождения Моебейз с подтвержденными запасами диоксида титана 31 млн. т. В Кении фирма Tiomin Resources в 1998 г. завершила предварительное гае месторождения Квале с запасами 3,8 млн. г ильменита и 1 млн. т рутила, В Канаде фирма Itanium Corp. of Canada открыла россыпное месторождение близ Труро (пров. Новая Шотландия) с подтвержденными запасами 25 млн. т титановых минералов [1, 5-6]. Добыча титанового сырья в 1998 г, осуществлялась в 14 странах на двадцати карьерах и двух подземных рудниках. Коренные месторождения титановых руд разрабатывались в Норвегии(Теллнес), Китае (Панчжихуа) и Канаде (Аллард-Лейк); в Бразилии эксплуатировалось латеритное рождение (Каталан-1), в остальных странах — прибрежно-морские и аллювиальные россыпи. Мировое (без России) производство титанового сырья с 1991 по 1998 гг. увеличилось на в том числе за последний год— на 9%. Особенно существенно (на 69%) возросло производ-Австралии в ЮАР— на 51,8%, в Канаде — на 36,9%, а также в Индии. В Сьерра-Леоне из-за «некой войны производство сократилось почти на 70%. Основные продуценты титановых концентратор и шлаков в 1991-1998тг. —Австралия (в 1998 г, — 34,9% мирового производства), (22,9%), Канала (16,9%) и Норвегия (7,4%), поставившие в 1998 г. мировой титановой промышленности 82,1% необходимого ей первичного сырья (табл. 2 - 3) [ 1, 5-6].
Таблица 2. Производство ильменитовых и рутиловых концентратов в Западном мире в 1996-1998 гг.. тыс. т
Ильменитовые концентраты |
Рутиловые концентраты |
||||||
Страны |
1996г. |
1997г. |
1998г. |
Страны |
1996г. |
1997г. |
1998г. |
| Австралия | 2000 |
2200 |
1900 |
Австралия | 320 |
320 |
320 |
| Индия | 350 |
350 |
450 |
Сьерра-Леоне | 0 |
0 |
0 |
| Малайзия | 29 |
30 |
30 |
ЮАР | 145 |
160 |
160 |
| Шри-Ланка | 80 |
80 |
80 |
США | 30 |
30 |
30 |
| Бразилия | 80 |
80 |
80 |
Прочие | 10 |
10 |
10 |
| США | 260 |
260 |
260 |
Всего Западный мир | 505 |
520 |
520 |
| Норвегия | 850 |
400 |
0 |
||||
| Всего Западный мир | 3650 |
3800 |
3200 |
||||
Таблица 3. Динамика производства титановых концентратов и шлаков в мире (без России), тыс. т
Континент, страна |
1991г. |
1992г. |
1993г. |
1994г. |
1995г. |
1997г. |
1998г. |
Европа |
508,4 |
549,7 |
547,3 |
446,2 |
526 |
||
| Норвегия | 278,3 |
319,6 |
317,2 |
368,1 |
423 |
338 |
338 |
| Португалия | 0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0 |
||
| Украина | 230,0 |
230,0 |
230,0 |
78,0 |
103 |
133 |
53 |
Азия |
362,9 |
306,8 |
332,4 |
446,2 |
455 |
||
| Индия | 100,0 |
100,0 |
100,0 |
175,0 |
183 |
175 |
191 |
| Китай | 75,0 |
75,0 |
75,0 |
78,0 |
80 |
||
| Малайзия | 135,5 |
109,0 |
97,4 |
159,0 |
160 |
92 |
92 |
| Таиланд | 17,0 |
2,9 |
20,7 |
... |
... |
||
| Шри-Ланка | 35,4 |
19,9 |
39,3 |
34,2 |
32 |
||
Африка |
857,0 |
930,1 |
940,4 |
836,0 |
870 |
||
| Сьерра-Леоне | 170,0 |
179,1 |
182,4 |
131,0 |
40 |
||
| ЮАР | 687,0 |
751,0 |
758,0 |
705,0 |
830 |
950 |
1043 |
Америка |
733,6 |
779,6 |
699,3 |
803,0 |
802 |
||
| Бразилия | 32,6 |
37,6 |
37,6 |
52,0 |
52 |
||
| Канада | 561,0 |
602,0 |
552,0 |
611,0 |
610 |
680 |
768 |
| США | 140,0 |
140,0 |
140,0 |
140,0 |
140 |
140 |
140 |
Океания и Австралия |
952,4 |
1161,1 |
1154,9 |
1222,0 |
1250 |
1441 |
1590 |
| Австралия | 952,4 |
1161,1 |
1154,9 |
1222,0 |
1250 |
1441 |
1590 |
Прочие (в том числе Бразилия, Шри-Ланка и Китай) |
... |
... |
... |
... |
... |
143 |
236 |
Прочие (в том числе Бразилия, Украина, Шри-Ланка) |
90 |
90 |
|||||
Итого |
3414,3 |
3727,3 |
3674,6 |
3753,4 |
3903 |
4195 |
4554 |
Суммарная мощность обогатительных фабрик зарубежных стран в 1995 г. Превышала 5200 тыс. т/год и использовалась на 73-75%.Проектируется и осуществляется строительство новх обогатительных фабрик, необходимых для освоения вводимых в эксплуатацию месторождений в Авcтралии, США, ЮАР, Мозамбике и Вьетнаме общей мощностью 1000-1200 тыс. т ильменита 1 год. В шт. Западная Австралия фирма ВНР ввела в эксплуатацию предприятие по добыче и переработке минерализованных песков месторождения Бинап мощностью 600 тыс. т ильменита и 20 тыс- т циркона в год, однако из-за технических трудностей в первой половине 1998 г. производство составило менее 30% указанной мощности. [5, 7]. Компания RGC Ltd. совместно с Westralian Sands Ltd планирует начать разработку месторождения в Энеабба с проектной мощностью 1 млн. т рутиловых и 6 млн. т ильменитовых концентратов. [5]. В 1998 г. суммарная мощность по производству ильменитовых концентратов в Западном мире составляла 3200 тыс. т/год (в Австралии — 1900; Индии — 450; США —260 тыс. т/год); по производству природных рутиловых концентратов — 520 тыс. т/год (в Австралии — 320; ЮАР 160 тыс. т/год) (см. табл. 2).
Титановые шлаки получают в Норвегии и Канаде из руд магматических месторождений, в ЮАР — из концентратов россыпных месторождений. Годовые мощности по производству титановых шлаков в этих странах 200; 1100 и 950 тыс. т соответственно. В Канаде компания Qit-Fer et Titane Inc. начала в 1998 г. поставки титанового шлака хлоридного сорта со своего второго завода в г. Сорель (мощность первой очереди — 200 тыс. т/год, проектная — 600 тыс. т/год). Совместные инвестиции компаний Fer et Titane Inc. и RTZ/CRA в его строительство составили 260 млн. долл. В ЮАР компания Iscor Ltd, инвестировавшая 90 млн. рэндов, заканчивает строительство завода в г. Намаква по производству титановых шлаков производительностью 200 тыс. т/год.[6].
Австралийская компания ВНР объявила о намерении инвестировать 29 млн. долл. в реконструкцию титанового завода в Норвегии годовой мощностью 350 тыс. т для переработки концентратов, поставляемых из Австралии.
В ряде зарубежных стран построены заводы для получения из бедных ильменитовых концентратов синтетического рутила, предназначенного для производства пигментного диоксида титана или металла (в Австралии 5 заводов, Индии — 4, в Малайзии, США и Японии по одному заводу). Общая мощность этих заводов — 860 тыс. т диоксида титана в год. Строится завод в Канаде, планируется увеличение производства синтетического рутила на заводах Австралии.
Производство пигментного диоксида титана в 1995 г. осуществлялось более чем в 25 странах на 52 заводах (табл. 4) обшей мощностью 3800 тыс. т/год. По отношению к 1994 г. это на 50 тыс. т больше за счет ввода в эксплуатацию завода в Великобритании (10 тыс. т/год) и увеличения мощности других заводов. К 2000 г. намечается дальнейший рост мощностей по производству диоксида плана на 550 тыс. т/год. По сульфатной технологии получают 34,6% диоксида титана, по прогрессивной хлоридной — 65,4%. В 1995 г. заводы, использующие хлоридную технологию, были загружены почти на 100%, использующие сульфатную технологию, — на 86% [1, 5-6, 8-9].
США, где в 1995-1998 гг. работали 10 заводов, принадлежащих пяти фирмам, занимают первое место мире по производству пигментного диоксида титана. Их общее производство в 1995г. составило 1280 тыс. т диоксида титана, то есть за 5 лет увеличилось на 30,8%, по сравнению с 1994г. - на 2,4%. Доля продаж диоксида титана на мировом рынке в 1999 г. крупнейшей компанией OuPont, пo оценке, составляет 33%, компанией Millenium - 16% (табл. 5).
Большинстве заводов США (мощность — 1480 тыс. т в 1998 г.) используют хлоридную технологию, лишь 4 завода — и хлоридную, и сульфатную. В Германии, занимающей второе место в мире по производству титановых пигментов, три завода применяют усовершенствованную в последние годы сульфатную технологию, а самый крупный завод фирмы Kronos — обе технологии. Сульфатное производство титановых пигментов преобладает и на заводах Великобритании, Франции, Японии [1, 5-6, 9]. Однако в будущем большинство предприятий перейдет на хлоридный процессу. Производство металлического титана [1, 5, 10-12] основано на восстановлении тетрахлорида титана магнием, реже натрием. При этом получают титановую губку — промежуточный продукт, сильно загрязнённый не вступившим в реакцию магнием (натрием) и не полностью удаленным двухлористым магнием. После очистки от этих и других примесей и отбраковки низкокачественно части блока реакционной массы губка удовлетворительного качества переплавляется в компактный металл. Заводы по производству титановой губки имеются в Великобритании, Казахстане, Китае, России, США, Японии и на Украине
Таблица 4 Производственные мощности заводов по производству пигментного диоксида титана, тыс. т/год.
Континент, страна |
Производственная мощность |
Сульфатная технология |
Хлоридная технология |
|||
1995 г. |
1998 г. |
1995 г. |
1998 г. |
1995 г. |
1998 г. |
|
Европа |
1326 |
1364 |
... |
924 |
... |
440 |
| Бельгия | 80 |
79 |
80 |
24 |
0 |
55 |
| Великобритания | 275 |
284 |
101 |
75 |
174 |
209 |
| Испания | 65 |
90 |
65 |
90 |
0 |
0 |
| Италия | 80 |
81 |
80 |
81 |
0 |
0 |
| Нидерланды | 45 |
56 |
0 |
0 |
45 |
56 |
| Норвегия | 35 |
32 |
35 |
32 |
0 |
0 |
| Польша | 36 |
36 |
... |
0 |
0 |
|
| ФРГ | 350 |
389 |
240 |
269 |
110 |
120 |
| Финляндия | 80 |
100 |
80 |
100 |
0 |
0 |
| Франция | 230 |
253 |
230 |
253 |
0 |
0 |
| Украина | 50 |
50 |
... |
0 |
0 |
|
Азия |
520 |
418 |
... |
50 |
... |
276 |
| Индия | 34 |
12 |
22 |
|||
| Китай | 40 |
30 |
10 |
... |
||
| Малайзия | 50 |
50 |
||||
| Тайвань | 90 |
0 |
90 |
|||
| Саудовская Аравия | 54 |
74 |
0 |
0 |
54 |
74 |
| Сингапур | 72 |
44 |
0 |
0 |
72 |
44 |
| Япония | 320 |
160 |
266 |
92 |
54 |
68 |
Африка |
70 |
45 |
... |
45 |
... |
0 |
| Сьерра-Леоне | 35 |
35 |
... |
0 |
0 |
|
| ЮАР | 35 |
45 |
35 |
45 |
0 |
0 |
Америка |
1539 |
1738 |
... |
176 |
... |
1562 |
| Бразилия | 55 |
60 |
55 |
60 |
0 |
0 |
| Канада | 74 |
73 |
36 |
18 |
38 |
55 |
| Мексика | 80 |
125 |
0 |
0 |
80 |
125 |
| США | 1330 |
1480 |
117 |
98 |
1213 |
1382 |
Океания и Австралия |
150 |
159 |
... |
0 |
... |
159 |
| Австралия | 150 |
159 |
35 |
0 |
115 |
159 |
Другие страны |
195 |
175 |
20 |
0 |
||
Итого |
3800 |
3724 |
1793 |
1287 |
2007 |
2437 |
Таблица 5 Продажа (по оценке) диоксида титана ведущим кампаниям-продуцентам (тыс.т) и их доля на мировом рынке (%)
Компания |
Продажа диоксида титана, тыс. т |
Доля на мировом рынке в 1999г., % |
|
1997 г. |
1999 г. |
||
| Всего | 4346 |
4455 |
- |
в том числе: |
|||
Du Pont |
987 |
1452 |
33 |
Tioxide |
590 |
- |
0 |
Millenium |
473 |
712 |
16 |
Kronos |
410 |
560 |
13 |
Kerr-McGee |
241 |
387 |
9 |
Kemira |
301 |
301 |
7 |
Ishihara |
200 |
206 |
5 |
Прочие |
1144 |
837 |
19 |
В США действуют два завода компаний Titanium Metallurgical Corp. (TiMet) и Oregon Metallurgical Corp. (OreMet) по производству титановой губки и 11 заводов по производству титановых слитков. Дитьё и прокат из титана производят 30 компаний. В Японии производство титановой губки и компактного металла осуществляется на трёх заводахкомпаний Toho Titanium, Sumitomo Sitix Titanium и Showa Titanium. В России титановую губку производит Березниковский титано-магниевый комбинат (АО "АВИСМА - титано-магниевый комбинат"), компактный металл - АО "Верхне-Салдинское металлургическое производственное объединение" (ВСМПО) - крупнейший в мире продуцент титана. Заводы Великобритании и Украины останавливались на реконструкцию, после чего производство титановой губки возобновилось. На Украине восстановлено производство титановой губки на Запорожском титано-магниевом комбинате с мощностью 500 т/мес. В 1998 дожидалось выпустить 1,2 тыс. т губки, что примерно соответствует 3,2% ее предполагаемого производства в странах СНГ. Прогнозируется существенный рост ее производства [13-20]. Титановая промышленность Украины ориентируется на экспорт, внутренняя потребность страны в настоящее время оценивается в 1-1,5 тыс. т/год, в перспективе прогнозируется увеличение потребности в титановых листах, прутках, проволоке, штамповках и отливках до 6-7 тыс. т/год. В связи с сокращением производства коррозионностойкой стали (из-за отсутствия собственного никеля) развитию производства титана отдается предпочтение [18].
Титановые слитки из импортируемой губки и лома получают на заводах Германии (компания Deutsche Titan, 2,5 тыс. т/год) и Франции (компания Cezwe, 4,5 тыс. т/год).
Мировое производство губчатого титана, достигшее в 1990 г. 97 тыс. т, в 1993 г. составило лишь 53,7 тыс. т (табл. 2.6), хотя производственные мощности титановых заводов позволяют ежегодно получать 130 тыс. т этого продукта.
Таблица 6. Динамика производства губчатого титана, тыс. т.
Континент, страна |
1991 г. |
1992 г. |
1993 г. |
1994 г. |
1995 г. |
1996 г. |
1997 г. |
1998 г. |
Европа |
13,8 |
13,8 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
||
| Великобритания | 1,8 |
1,8 |
1,0 |