Ма́рганец - элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum , ма́нганум , в составе формул по-русски читается как марганец , например, KMnO4 - калий марганец о четыре ; но нередко читают и как манган ). Простое вещество марганец (CAS-номер: 7439-96-5) - металл серебристо-белого цвета. Известны пять аллотропных модификаций марганца - четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

Один из основных материалов марганца - пиролюзит - был известен в древности как черная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом черной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz - марганцевая руда).

Марганец твердый хрупкий металл. Известны четыре кубические модификации металлического марганца. При температурах от комнатной и до 710°C устойчив a-Mn, параметр решетки а = 0,89125 нм, плотность 7,44 кг/дм3. В интервале температур 710-1090°C существует b-Mn, параметр решетки а = 0,6300 нм; при температурах 1090-1137°C - g-Mn, параметр решетки а = 0,38550 нм. Наконец, при температуре от 1137°C и до температуры плавления (1244°C) устойчив d-Mn с параметром решетки а = 0,30750 нм. Модификации a, b, и d хрупкие, g-Mn пластичен. Температура кипения марганца около 2080°C.

На воздухе марганец окисляется, в результате чего его поверхность покрывается плотной оксидной пленкой, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. При прокаливании на воздухе выше 800°C марганец покрывается окалиной, состоящей из внешнего слоя Mn3O4 и внутреннего слоя состава MnO.

Марганец образует несколько оксидов: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 и Mn2O7. Все они, кроме Mn2O7, представляющего собой при комнатной температуре маслянистую зеленую жидкость с температурой плавления 5,9°C, твердые кристаллические вещества.

Монооксид марганца MnO образуется при разложении солей двухвалентного марганца (карбоната и других) при температуре около 300°C в инертной атмосфере:

MnCO3 = MnO + CO2

Этот оксид обладает полупроводниковыми свойствами. При разложении MnOОН можно получить Mn2O3. Этот же оксид марганца образуется при нагревании MnO2 на воздухе при температуре примерно 600°C:

4MnO2 = 2Mn2O3 + O2

Оксид Mn2O3 восстанавливается водородом до MnO, а под действием разбавленных серной и азотной кислот переходит в диоксид марганца MnO2.

Если MnO2 прокаливать при температуре около 950°C, то наблюдается отщепление кислорода и образование оксида марганца состава Mn3O4:

3MnO2 = Mn3O4 + O2

Этот оксид можно представить как MnO·Mn2О3, и по свойствам Mn3О4 соответствует смеси этих оксидов.

Диоксид марганца MnO2 - наиболее распространенное природное соединение марганца в природе, существующее в нескольких полиморфных формах. Так называемая b-модификация MnO2 - это уже упоминавшийся минерал пиролюзит. Ромбическая модификация диоксида марганца, g-MnO2 также встречается в природе. Это - минерал рамсделит (другое название - полианит).

Диоксид марганца нестехиометричен, в его решетке всегда наблюдается дефицит кислорода. Если оксиды марганца, отвечающие его более низким степеням окисления, чем +4, - основные, то диоксид марганца обладает амфотерными свойствами. При 170°C MnO2 можно восстановить водородом до MnO.

Если к перманганату калия KMnO4 добавить концентрированную серную кислоту, то образуется кислотный оксид Mn2O7, обладающий сильными окислительными свойствами:

2KMnO4 + 2H3SO4 = 2KHSO4 + Mn2O7 + H3O.

Mn2O7 - кислотный оксид, ему отвечает сильная, не существующая в свободном состоянии марганцовая кислота НMnO4.

При взаимодействии марганца с галогенами образуются дигалогениды MnHal2. В случае фтора возможно также образование фторидов состава MnF3 и MnF4, а в случае хлора - также трихлорида MnCl3. Реакции марганца с серой приводят к образованию сульфидов составов MnS (существует в трех полиморфных формах) и MnS2. Известна целая группа нитридов марганца: MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2.

С фосфором марганец образует фосфиды составов MnР, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 и Mn4P. Известно несколько карбидов и силицидов марганца.

С холодной водой марганец реагирует очень медленно, но при нагревании скорость реакции значительно возрастает, образуется Mn(OH)2 и выделяется водород. При взаимодействии марганца с кислотами образуются соли марганца (II):

Mn + 2HCl = MnCl2 + H3.

Из растворов солей Mn2+ можно осадить плохо растворимое в воде основание средней силы Mn(OH)2:

Mn(NO3)2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaNO3

Марганцу отвечает несколько кислот, из которых наиболее важны сильные неустойчивые марганцоватая кислота H3MnO4 и марганцовая кислота HMnO4, соли которых - соответственно, манганаты (например, манганат натрия Na2MnO4) и перманганаты (например, перманганат калия KMnO4).

Манганаты (известны манганаты только щелочных металлов и бария) могут проявлять свойства как окислителей (чаще)

2NaI + Na 2MnO 4 + 2H 2O = MnO 2 + I 2 + 4NaOH ,

так и восстановителей

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.

В водных растворах манганаты диспропорционируют на соединения марганца (+4) и марганца (+7):

3K2MnO4 + 3Н2О = 2KMnO4 + MnO2·Н2О + 4КОН.

При этом окраска раствора из зеленой переходит в синюю, затем в фиолетовую и малиновую. За способность изменять окраску своих растворов К. Шееле назвал манганат калия минеральным хамелеоном.

Перманганаты - сильные окислители. Например, перманганат калия KMnO4 в кислой среде окисляет сернистый газ SO2 до сульфата:

2KMnO4 + 5SO2 +2H3O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H3SO4.

При давлении около 10 МПа безводный MnCl2 в присутствии металлоорганических соединений реагирует с оксидом углерода (II) CO с образованием биядерного карбонила Mn2(CO)10.

Промышленное получение марганца начинается с добычи и обогащения руд. Если используют карбонатную руду марганца, то ее предварительно подвергают обжигу. В некоторых случаях руду далее подвергают сернокислотному выщелачиванию. Затем обычно марганец в полученном концентрате восстанавливают с помощью кокса (карботермическое восстановление). Иногда в качестве восстановителя используют алюминий или кремний. Для практических целей чаще всего используют ферромарганец, полученный в доменном процессе при восстановлении руд железа и марганца коксом. В ферромарганце содержание углерода составляет 6-8 % по массе.

Чистый марганец получают электролизом водных растворов сульфата марганца MnSO4, который проводят в присутствии сульфата аммония (NH4)2SO4. более 90% производимого марганца идет в черную металлургию. Марганец используют как добавку к сталям для их раскисления, десульфурации (при этом происходит удаление из стали нежелательных примесей - кислорода, серы и других), а также для легирования сталей, т. е. улучшения их механических и коррозионных свойств. Марганец применяется также в медных, алюминиевых и магниевых сплавах. Покрытия из марганца на металлических поверхностях обеспечивают их антикоррозионную защиту. Для нанесения тонких покрытий из марганца используют легко летучий и термически нестабильный биядерный декакарбонил Mn2(CO)10.

Соединения марганца (карбонат, оксиды и другие) используют при производстве ферритных материалов, они служат катализаторами многих химических реакций, входят в состав микроудобрений. Перманганат калия применяют для отбеливания льна и шерсти, обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органических веществ. В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия используют как антисептическое средство в виде водного раствора, в некоторых случаях раствор применяют при отравлении алкалоидами и цианидами.

3. Марганец - 14-й элемент по распространенности на земле, а после железа второй тяжелый металл, содержащийся в земной коре (около 0.1% по массе или 0.03% от общего числа атомов земной коры). Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т). Сопутствует железу во многих его РУДАХ, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. Общее число марганцевых минералов, встречающихся в природе, превышает 150. Однако широко распространенных и содержащих повышенное количество Мп минералов немного.

Наиболее распространенные минералы марганца:

пиролюзит MnO2 ·x H3O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);

манганит (бурая манганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);

браунит 3Mn2O3·MnSi O3 (69,5 % марганца);

гаусманит (MnIIMn2III)O4

родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);

псиломелан m MnO MnO2 n H3O (45-60 % марганца);

пурпурит (Mn3+), 36,65 % марганца.

4. Ресурсы марганцевых руд выявлены в 56 странах мира и составляют 21,27 млрд. г, в том числе в Африке - 14,33 млрд. т (67,4 % мировых) и Европе - 3,44 млрд. т (16,2 %). Запасы марганцевых руд известны также в 56 странах. Подтвержденные запасы марганцевых руд составляют 5,4 млрд. т. До 90 % общемировых подтвержденных запасов марганца заключено в стратиформных месторождениях, около 8 % в корах выветривания и 2 % - в месторождениях гидротермального типа. Главными держателями запасов марганца являются 11 стран, владеющих примерно 95 % мировых подтвержденных запасов (5,1 млрд. т). Это Украина, ЮАР, Казахстан, Габон, Грузия, Австралия, Бразилия, Китай, Россия, Болгария, Индия. К уникальным относятся месторождения с запасами марганцевых руд более 1 миллиарда тонн, к крупным - с запасами в сотни миллионов тонн, и мелким - с запасами в десятки миллионов тонн.

Производство товарных марганцевых руд в 1996 г. составило 21,8 млн. т. В семерку главных продуцентов марганцевого сырья входят страны, являющиеся основными держателями запасов: Китай (21,6 % мирового производства), ЮАР (15 %), Украина (14 %), Бразилия (10,1 %), Австралия (9,7 %), Габон (9,2 %), Индия (7,8 %). Китай, не смотря на низкое качество природных руд, с 1993 г. удерживает лидерство по выпуску товарной руды. В производстве марганцевых сплавов используется смесь руд, добытых в Китае, с высококачественным сырьем, ввозимым из Австралии, Габона и ЮАР. В ЮАР эксплуатируются рудники Маматван, Весселс и Нчванинг. Почти вся продукция (98 %) относится к рудам металлургического сорта (40-52 % Мп). На Украине в 1992-1998 гг. наблюдалось падение производства товарных марганцевых руд. Основные причины спада - энергетические трудности и потеря традиционных рынков сбыта в странах СНГ и Восточной Европы. Разрабатываются месторождения Никопольского бассейна и месторождение Таврическое. Действует 12 рудников, три из которых подземные. Металлогения и эпохи рудообразования. В геосинклинальных условиях основная концентрация марганца происходила на ранней стадии, когда в прибрежных бассейнах накапливались осадочные руды. Средняя и поздняя стадии геосинклинального цикла для марганца не продуктивны. На платформенном этапе формировались марганцевые месторождения осадочной группы и выветривания. Фациальные условия образования осадочных марганцевых руд напоминают обстановки отложения руд железа. В распределении марганцевых руд намечается зональность: первично-оксидные руды отлагаются в прибрежной зоне среди осадков песчано-алеврито-глинистого состава; по мере удаления от берега оксидные руды постепенно сменяются карбонатными (родохрозит, манганокальцит, кальциевый родохрозит), ассоциирующими с глинами, кремнистыми глинами и опоками. Метаморфизованные месторождения возникли в результате многоэтапного регионального метаморфизма. Как известно, они широко распространены в Индии. При низкой ступени метаморфизма оксиды и, возможно карбонаты марганца были превращены в брауниты, а кремнистые породы - в кварциты. При средних ступенях метаморфизма возникали силикаты марганца, частично происходила перекристаллизация браунита. Марганцевые месторождения формировались в различные эпохи развития земной коры, от докембрийской вплоть до кайнозойской, а железо-марганцевые конкреции накапливаются на дне Мирового океана и в настоящее время. В докембрийскую металлогеническую эпоху сформировались мощные геосинклинальные образования, характеризующиеся в ряде случаев высокопродуктивными марганценосными толщами (гондиты в Индии, марганецсодержащие железистые кварциты в Бразилии и т. д.). Значительные по запасам месторождения марганца докембрийского возраста известны в Гане (месторождение Нсута-Дагвин), а крупные в ЮАР (юго-восточная часть пустыни Калахари). Для раннепалеозойской эпохи марганец мало характерен. Сравнительно небольшие промышленные месторождения марганца этого возраста известны в Китае, США и восточных районах России. В Китае наиболее крупным из них является месторождение Шаньвуту, расположенное в провинции Хунань. Марганцевые руды пластообразной формы согласно залегают среди известняков, песчаников и сланцев силурийского возраста. Мощность залежей около 1 м. Основные минералы псиломелан и пиролюзит. Наибольший интерес представляют участки вторично обогащенных руд, в которых среднее содержание марганца варьирует от 43,2 до 46,7% и кремнезема от 8,2 до 11,9%. В России месторождения марганца известны в Кузнецком Алатау, а также на Дальнем Востоке (Малый Хинган). Позднепалеозойская эпоха для марганца имеет сравнительно небольшое практическое значение. Удельный вес месторождений марганцевых руд этого возраста в мировых запасах и добыче невелик. Небольшие по масштабам месторождения известны в Западной Европе, Северной Африке, Юго-Восточной Азии, а также в СНГ. Наиболее крупные по запасам месторождения разведаны в Центральном Казахстане - Джездинское и Ушкатын-Ш. На месторождении Ушкатын-Ш выявлено 14 марганцевых и 8 железорудных тел. Запасы подсчитаны в четырех рудных телах. Среднее содержание Мп 26,5 %. Основные рудные минералы в первичных рудах - гаусманит, браунит и гематит, во вторичных - псиломелан, пироморфит и манганит. В мезозойскую эпоху сформировались рудопроявления марганца в связи с позднемеловым (Закавказье, Забайкалье) и юрским (береговые хребты Северной Америки, Новая Зеландия) вулканизмом. Месторождения марганца этого возраста имели также небольшое практическое значение. Ситуация резко изменилась в связи с открытием в конце 1960-х годов крупного месторождения Грут-Айленд в Австралии. Кайнозойская эпоха отличается уникальным накоплением марганцевых руд на южной окраине Восточно-Европейской платформы (Никопольский бассейн, Чиатурское, Мангышлакское и другие месторождения). В эту эпоху сформировалось крупное месторождение Оброчиште в Болгарии, а также Моанда в Габоне. Рудоносными на всех этих месторождениях являются песчано-глинистые отложения, в которых рудообразующие минералы присутствуют в форме конкреций, оолитов, стяжений и землистых скоплений. Сравнительно небольшие месторождения марганцевых руд третичного возраста образуют Уральский марганцеворудный бассейн, охватывающий восточный склон Уральского хребта. Он простирается в субмеридиональном направлении почти на 150 км. На этих месторождениях рудный горизонт приурочен к основанию третичной толщи и включает 1-2 пласта марганцевых руд мощностью 1-3 м. Генетические типы промышленных производств. Промышленные месторождения марганцевых руд представлены: 1) осадочными, 2) вулканогенно-осадочными, 3) выветривания и 4) метаморфогенными типами. Осадочные месторождения имеют большое экономическое значение. В них сосредоточено около 80 % всех мировых запасов марганцевых руд. Наиболее крупные месторождения сформировались в прибрежно-морских и лагунных олигоценовых бассейнах, сосредоточенных в основном в пределах Паратетиса. Это Никопольский бассейн на Украине, Чиатурское месторождение в Грузии, Мангышлакское в Казахстане, Оброчиште в Болгарии и др. Наиболее характерным представителем этого типа является Никольский марганцеворудный бассейн. Он включает Никопольское и Большетокмакское месторождения и ряд рудоносных площадей, вытянутых вдоль берегов Днепра и Ингульца в районе городов Никополя и Запорожья в виде полосы протяженностью 250 км и шириной до 5 км (рис. 8). Выдержанный рудный пласт средней мощностью 1,5-2,5 м залегает в основании терригеновой олигоценовой толщи на глубине от 10 до 100 м. Он представляет собой песчано-глинистую пачку с включением марганцевых конкреций, линз и стяжений, прослоев рудного вещества. Соотношение рудной и нерудной составляющей изменчиво по вертикали и латерали. Количество марганцевых руд, заключенных в глинисто-алевролитовой массе достигает 50 % по массе, а среднее содержание марганца 15-25 %. Марганцеворудные отложения залегают с размывом на подстилающих породах верхнего эоцена, представленных алевритами, углистыми глинами и песками, или на кристаллических породах фундамента и их корах выветривания. Надрудные отложения - плиоценовые глины, известняки-ракушечники, мергели и четвертичные суглинки общей мощностью от 15 до 80 м. В пределах этого бассейна выделяются оксидные, смешанные (оксидно-карбонатные) и карбонатные марганцевые руды. Среди разведанных запасов соотношение оксидных, смешанных и карбонатных руд равно 25:5:70. На собственно Никопольском месторождении сосредоточено 72 % общих запасов оксидных руд (пиролюзит, манганит, псиломелан, вернадит) Украины, а на Большетокмакском - доминируют карбонатные марганцевые руды (родохрозит, манганокальцит). Содержание марганца в карбонатных рудах составляет 10-30 % (среднее 21 %), СаО 3- 13 %, Si02 10-50 %. Руды труднообогатимые. В оксидных рудах среднее содержание Мп - 28,2 %, Fe - 2- 3 %, Р - 0,25 %, Si02 - около 30 %. Они легко обогащаются простыми гравитационными способами. Смешанные руды содержат в среднем около 25 % Мп. Преобладают фосфоридные руды. Малофосфористые разности, встречающиеся в зонах оксидных и смешанных руд в виде тел со сложными контурами, составляют около 4 % от общих запасов. Разработка отдельных участков в Никопольском бассейне осуществляется открытым и частично подземным способами. Железомарганцевые конкреции дна океанов. Впервые они были обнаружены на дне Тихого океана экспедицией на судне «Челенджер» 120 лет назад. Мощность железо-марганцевых корок на базальтах и туфобрекчиях изменяется от нескольких миллиметров до 10-15 см. Размеры конкреций от 1 мм до 1 м в диаметре, чаще всего встречаются конкреции 3-7 см в поперечнике. Морфологические типы «шкреций - сферические, лепешковидные, эллипсоидальные, плитчатые, желвакообразные, гроздьевидные. Япония и США, не имеющие крупных месторождений марганца, осуществляют добычу железо-марганцевых конкреций со дна Тихого и Атлантического океанов на глубинах до 5 км. В конкрециях содержится (%): Мп 25-30; Fe 10- 12; Ni 1-2; Со 0,3-1,5 и Си 1-1,5. Вулканогенно-осадочные месторождения приурочены к областям интенсивного проявления подводного вулканизма, характеризующимися накоплением лав и туфов с подчиненным количеством осадочных пород и руд. Для них характерна тесная связь с кремнистыми (яшмы, туфы), карбонатными (известняки, доломиты) и железистыми магнетит-гематитовыми) породами и рудами. Руды формировались на ранней стадии геосинклинального этапа в эвгеосинклинальных условиях. Поступление Fe, Мп, Si02, Си, Zn, Ва, РЬ и других компонентов осуществлялось поствулканическими подводными эксгаляциями и гидротермами. Вулканогенно-осадочные месторождения обычно характеризуются невысоким качеством руд и имеют небольшие масштабы. Рудные тела залегают в виде неправильных, быстро выклинивающихся пластов, линз, чечевиц. Они сложены преимущественно карбонатами марганца и железа. Месторождения этой группы отличаются браунит-гаусманитовым составом первичных руд и псиломелан-вернадитовыми рудами в корах выветривания. Мощность рудных тел обычно 1-10 м, содержание в них основных компонентов (%): Мп 40-55; Si02 менее 10; Р 0,03-0,06. К этому типу принадлежат месторождения Атасуйско-го и Джездинского районов Центрального Казахстана, а в России месторождения Примагнитогорской группы, Ир-Нилийское в Приохотье, связанные со спилиткератофир-кремнистой формацией, а также месторождения Салаирского кряжа, приуроченные к порфирово-кремнистой формации. Месторождения кор выветривания. В результате проявления процессов выветривания в зоне гипергенеза происходит интенсивное разложение марганцевых руд и марганепсодержащих пород с переходом двухвалентного марганца в четырехвалентную форму. Таким образом, формируются богатые скопления в виде марганцевых шляп. Месторождения данного генетического типа распространены в основном в Индии, Бразилии, Канаде, Венесуэле, Габоне. ЮАР, Австралии, а также России. При окислении родохрозита, манганокальцита, родонита и манганита образуются рыхлые богатые оксидные руды, состоящие из пиролюзита, псиломелана и вернадита. В Индии промышленное значение имеют богатые залежи марганцевых руд, образовавшиеся в корах выветривания (марганцевых шляпах) гондитов и кодуритов протерозойского возраста. В рудах содержание основных компонентов составляет (%): Мп 30-50; Si02 до 12; Fe до 14. Рдо 0,2, иногда до 2. Они распространены на глубинах 10-70 м. Наиболее крупные месторождения выявлены Е центральных и южных штатах Индии (Мадхья-Прадеш. Раджастан, Гуджарат, Орисса и др.). В гипергенных рудах, образовавшихся по марганецсо-держащим доломитам, концентрация Мп составляет 30-53 %, Si02 и Fe до 3 %, Р до 0,1 %. Они, в отличие от рул возникших по силикатным породам, характеризуются низким содержанием Si02 и Fe. Метаморфогенные месторождения образуются главным образом при региональном, реже при контактовом метаморфизме осадочных руд и марганецсодержащих пород. В процессе интенсивного регионального метаморфизма первичные оксиды и карбонаты марганца в дальнейшем целиком переходят в силикаты марганца - родонит, бустамит, марганцовистые гранаты в тесном срастании друг с другом. Примерами месторождений подобного типа могут служить Карсакпайская и Атасуйская группы месторожде ний Казахстана, а также некоторые месторождения Индии и Бразилии. Среди метаморфогенных месторождений по степени метаморфизма различают две формации: браунит-гаусманитовую и марганец-силикатную. Месторождения браунит-гаусманитовой формации образуются в результате относительно слабого прогрессивного метаморфизма первичных руд, сложенных гидроксидами н оксидами марганца. К этой группе относятся многочисленные месторождения Индии, приуроченные к отложениям нижнего и среднего палеозоя. Это пласты и линзы оксидных марганцевых руд, залегающих согласно со слабо метаморфизованными вмещающими породами. Нередко рудные залежи вместе с вмещающими породами дислоцированы. Протяженность рудных тел от нескольких десятков и сотен метров до 2-3 км, мощность их от 1 до 15 м и более. Главные рудные минералы: браунит, голландит, реже биксбиит и манганит. Наиболее важное значение имеют месторождения Панч-Махал, Барода, Уква, Кеопджари и Сингбхуме. Месторождения марганец-силикатной формации распространены в Индии и Бразилии. В Индии они связаны исключительно с образованиями архея - гондитами и кодуритами. Гондиты сложены спессартином, кварцем и родонитом, кондуриты состоят из калиевого полевого шпата, марганецсодержащего граната и апатита. Протяженность рудных тел 3-8 км и более, мощность от 3 до 60 м. Содержание марганца в них варьирует от 10 до 21 %, а в зоне выветривания (марганцевых шляпах) увеличивается до 30- 50 %. Наиболее крупные месторождения находятся в штатах Андхра-Прадеш (месторождения Кудур, Тарбхар), Мад-хья-Прадеш (Рамрара, Стапатар) и Махараштра (Бузург, Донгри и др.). Гондиты и кодуриты в настоящее время не отрабатываются.

Промышленные месторождения марганцевых руд на Урале относятся к двум генетическим типам: осадочному и вулканогенному гидротермально-осадочному.

Осадочные месторождения марганцевых руд располагаются на четырех стратиграфических уровнях: 1 – ордовикском, 2 – нижнекаменноугольном, 3 – верхнепермском, 4 – мел-палеогеновом (Е.С.Контарь, К.П.Савельева, 1998).

Марганцевые месторождения в ордовикских отложениях выявлены в Предуральской зоне Северного и Полярного Урала. К ним относятся Парнокское месторождение в Республике Коми и Чувальская группа месторождений в Пермской области.

Парнокское железо-марганцевое месторождение выявлено в 1987 г. Воркутинской геологической экспедицией. Оно расположено в 70 км к юго-востоку от города Инта, в предгорьях Полярного Урала, в среднем течении р.Парнока-Ю (восточного притока р.Лемвы).

Парнокское месторождение приурочено к толще ордовикских известняков, к границе между известняками и углисто-глинистыми сланцами. Пластообразные рудные тела залегают согласно с вмещающими породами, имея юго-восточное падение под углом 10–45%. Они распространены на площади 4,6х5,6 км, где выделяются несколько рудоносных участков: Магнитный 1, Магнитный 2, Пачвожский, Восточный, Дальний (М.А.Шишкин, Н.Н.Герасимов, 1995). Мощность отдельных рудных пластов изменяется от 0,5 до 5,8 м. Суммарная мощность нескольких сближенных пластов местами достигает 15 м.

На месторождении выделяются три типа руд: марганцевые карбонатные, марганцевые окисленные, магнетитовые. Марганцевые карбонатные руды бурого и кремового цвета являются первичными; они состоят в основном из родохрозита, манганокальцита, родонита. Среднее содержание марганца в них составляет 24%. На верхних горизонтах месторождения, до глубины 30–70 м, под действием процессов выветривания карбонатные руды преобразованы в черные окисленные руды, состоящие из псиломелана, гаусманита, пиролюзита. По категории С2 балансом учтены запасы окисленных руд в количестве 3885 тыс. т, а прогнозные ресурсы марганцевых руд Парнокского месторождения оцениваются в 20 млн т (Н.П.Юшкин, А.М.Пыстин, 1997). С 1993 г. на Парнокском месторождении начата опытная добыча окисленных марганцевых руд.

Верхне-Чувальские месторождения в Пермской области изучены только на верхних горизонтах в зоне окисления, где развиты черные и бурые железомарганцевые руды. Эти месторождения эксплуатировались ранее как железорудные. Предполагается, что на глубине залегают первичные карбонатные руды. Е.С.Контарь (устное сообщение) предполагает, что группа Чувальских марганцевых месторождений может иметь значительные размеры.

Осадочные марганцевые месторождения раннекаменноугольного возраста распространены в основном в Тагило-Магнитогорской зоне Восточного склона Урала. Здесь выявлены Кипчакское месторождение в Челябинской области и Аккермановское месторождение в Оренбургской области, а также ряд рудопроявлений (Клевакинское, Амамбайское, Орское и др.). Более крупное Аккермановское месторождение, расположенно в 20 км к юго-западу от г.Орска. На этом месторождении рудное тело мощностью 4–5 м залегает среди известняков и круто, под углом 70–80о, падает на запад. Оно прослежено по простиранию на 2 км. Руды состоят из пиролюзита, псиломелана, лимонита и гетита. Среднее содержание марганца в рудах составляет (в %) 16,3, железа – 6,0, кремнезема – около 50. Разведанные запасы руд оценены в 3793 тыс. т (Н.П.Варламов, Г.И.Водорезов, С.Х.Туманов, 1966). Во время Великой Отечественной войны месторождение разрабатывалось для нужд Магнитогорского металлургического комбината.

Верхнепермские осадочные марганцевые руды представлены месторождением Улу-Теляк, расположенным в 70 км к востоку от г.Уфы. На этом месторождении разведано субгоризонтально лежащее тело светло-коричневых марганцовистых из-вестняков мощностью от 1 до 18 м. Марганцовистые известняки сохранились на возвышенных местах, а на их склонах и в долинах распространены переотложенные руды, образовавшиеся в результате разрушения первичных руд - марганцовистых известняков и перемещения их в виде обломочного материала в пониженные участки рельефа. Первичные руды состоят из марганецсодержащего кальцита, а переотложенные руды сложены псиломеланом, вернадитом, опалом, халцедоном. Содержание марганца в марганцовистых известняках составляет 8-10%, в переотложенных рудах 11-17%. Разведанные запасы руды на Улутелякском месторождении составляют около 6, 5 млн т (Н. М. Благовещенская, 1966). В связи с низкими содержаниями марганца Улутелякское месторождение не эксплуатируется.

Мел-палеогеновые осадочные марганцевые месторождения расположены в Свердловской области, на Восточном склоне Северного Урала, где выделяется Северо-Уральский марганцеворудный бассейн. Он простирается на 300 км к северу от широты г. Серова вдоль западной границы мезозойско-кайнозойских отложений. В настоящее время этот бассейн обладает наибольшими запасами разведанных марганцевых руд и только здесь осуществляется промышленная добыча марганцеворудного сырья на Урале. На площади Северо-Уральского марганцеворудного бассейна выявлены более 15 промышленных месторождений, из которых 9 детально изучены: Березовское, Ново-Березовское, Южно-Березовское, Екатерининское, Марсятское, Юркинское, Лозьвинское, Ивдельское, Тыньинское; а одно месторождение -Полуночное - уже выработано.

Марганцевые руды Северо-Уральского бассейна залегают в виде пластов среди рыхлых и полусцементированных слоев глин, песков, галечников, алевролитов, песчаников. В восточной части бассейна рудные залежи имеют преимущественно субгоризонтальное залегание, а в западной его части, вблизи разломов, смяты в складки и разорваны. Пласты марганцевых руд имеют протяженность с юга на север от 1,5 до 7,5 км, при ширине 100-800 м и мощности 0,5-5,0 м. Они прослежены скважинами до глубины около 300 м. Первичные марганцевые руды имеют существенно карбонатный состав. Главными рудными минералами являются родохрозит и манганокальцит. На верхних горизонтах месторождений под воздействием процессов выветривания карбонатные руды превращены в окисленные, состоящие из пиролюзита, псиломелана, манганита и песчано-глинистого материала. Содержание марганца в первичных рудах составляет 15-20%, а в окисленных 25-30%.

Одним из более изученных объектов Северо-Уральского бассейна является Полуночное марганцевое месторождение, расположенное в 23 км к северу от г.Ивделя. Месторождение открыто в 1920 г., а в 1942 г. начата его эксплуатация, которая продолжалась до 1965 г.

Рудная залежь Полуночного месторождения залегает на размытой поверхности палеозойских порфиритов на палеогеновых кварц-глауконитовых песках. Она простирается на 1500 м с юга на север при ширине 600 м. Залежь наклонена на восток под углом 7-10°. На глубине около 100 м она выклинивается. В первичных карбонатных рудах Полуночного месторождения среднее содержание составляет (%): марганца 20,7, железа – 3,6, фосфора – 0,19. В окисленных рудах содержание марганца более высокое – в среднем 27,5%.

В настоящее время эксплуатируются Тыньинское, Ново-Березовское, Березовское и Южно-Березовское месторождения. Общие разведанные запасы марганцевых руд Северо-Уральского бассейна составляют 41,9 млн т (А.В.Сурганов и др., 1997). Объем добычи марганцевых руд пока небольшой, но, по расчетам проектных институтов, через 5 лет эксплуатации он может достичь 350 тыс. т в год.

Осадочные месторождения марганца сформировались в прибрежных зонах древних морей. При выветривании горных пород на прилегающей суше содержавшийся в них марганец растворялся в воде и выносился реками и ручьями в море. Смешение сравнительно кислых вод, принесенных с суши, с морскими щелочными водами вызывало осаждение марганца в прибрежных зонах, достигая в благоприятных условиях промышленных концентраций. Высказано также мнение об эндогенных источниках марганца. Так, для Парнокского месторождения предполагается привнос марганца с больших глубин по разломам в земной коре, т.е. гидротермально-осадочный генезис части марганцевых руд (М.А.Шишкин, Н.Н.Герасимов, 1995).

Вулканогенные гидротермально-осадочные месторождения марганцевых руд распространены в Тагило-Магнитогорской зоне, где в силурийском и девонском периодах, т.е. 354–434 млн лет назад, происходил активный вулканизм преимущественно в подводно-морских условиях. Горячие воды, выделяющиеся из вулканов и окружающих их фумаролл, содержали марганец, кремний, железо и другие химические элементы. Эти элементы в виде карбонатных, силикатных и оксидных соединений осаждались вблизи вулканов на дне морских бассейнов, образуя местами промышленные кремнисто-марганцевые месторождения.

На Южном Урале, в основном на территории Баймакского, Абзелиловского и Учалинского районов Республики Башкортостан, выявлены многочисленные кремнисто-марганцевые месторождения, приуроченные к горизонту сургучно-красных бугулыгырских яшм и другим слоям кремнистых пород. Более значительными объектами такого типа являются Файзуллинское, Янзигитовское, Алимбетовское, Ниазгуловское, Кусимовское, Кожаевское, Уразовское месторождения. Рудные тела этих месторождений имеют форму пластов и линз, переслаивающихся с яшмами и алевролитами. Руды сложены родонитом, бустамитом, браунитом, псиломеланом, пиролюзитом, кварцем. Содержание марганца в кремнисто-марганцевых рудах составляет 10–25%, кремнезема 20–50%. Добыча этих руд была начата еще в 1880 г. на Уразовском месторождении для нужд Златоустовского и Белорецкого металлургических заводов. Позднее, в связи со строительством Магнитогорского металлургического комбината, были разведаны многие близрасположенные марганцевые месторождения. Во время Великой Отечественной войны они эксплуатировались, а руды поставлялись на Магнитогорский металлургический комбинат. Разведанные запасы кремнисто-марганцевых руд Южного Урала составляют 2,8 млн т. Однако в связи с малыми размерами месторождений и низким качеством руд в настоящее время они не эксплуатируются.

На Среднем Урале вулканогенные гидротермально-осадочные марганцевые месторождения известны в Нижнетагильском рудном районе. Здесь изучались Сапальское, Липовское, Казанское месторождения. Рудные тела этих месторождений залегают обычно на границе известняков со сланцами и туфопесчаниками. Они имеют форму неправильных линз. В геологическом строении месторождений участвуют вулканические породы – трахиты и интрузивные породы – сиениты.

Сапальское месторождение, расположенное в 6 км к северу от г.Нижнего Тагила, открыто в 1867 г. Руды этого месторождения состоят из гаусманита, браунита, псиломелана, родохрозита, манганокальцита. Содержание марганца в рудах составляет 30–42%. К настоящему времени оно выработано. Липовское и Казанское месторождения обладают малыми размерами и низким качеством руд. Присутствие на марганцевых месторождениях Нижнетагильского района интрузивных пород позволяет предполагать также гидротермальный генезис руд, связанный с внедрением сиенитов.

Небольшие объемы добычи марганцевых руд на месторождениях Северо-Уральского бассейна не обеспечивают потребности Уральского экономического района. Новые промышленные осадочные месторождения марганцевых руд могут быть выявлены в ордовикских отложениях западного склона Северного и Приполярного Урала, в раннекаменноугольных осадочных породах западного и восточного склонов Южного Урала, в палеогеновых отложениях восточного склона Северного Урала. Обеспечение потребностей Урала в марганцевых рудах за счет разработки Парнокского месторождения в Республике Коми, будет возможно после проведения железной дороги в этот район.

5.Марганец – важный и, безусловно, необходимый элемент в жизни человека. Заменить его нечем. Сейчас в России ощущается нехватка добычи марганца. Поэтому сегодня наиболее актуальны и разработка новых месторождений, даже подводных, и тщательное изучение свойств этого металла и его соединений.

Марганцевые руды ; 5 – оксидно-карбонатные марганцевые руды ; 6 – карбонатные марганцевые руды . В осадочных морских месторождениях... были известны только окисные руды , а карбонатные марганцевые руды открыты сравнительно недавно. ...

Разработка мероприятий по повышению конкурентоспособности предприятия на примере ОАО ТНК Казхр

Дипломная работа >> Маркетинг

Имеются крупные разведанные запасы высококачественных марганцевых руд . Производство марганцевых ферросплавов в республике станет одной... Годовая добыча марганцевых руд в республике достигает 0,5 млн. тонн. Основная добыча марганцевой руды в Казахстане...

Марганцевые руды используются в основном в производстве ферросплавов для раскисления сталей при плавке, электролитического и металлургического марганца, а также диоксида марганца для изготовления сухих батарей. Расход марганца на 1 т стали составляет 6-7 кг.

Мировые запасы марганцевых руд составляют более 6,3 млрд г. Из них на ЮАР приходится 3 млрд т, на Украину - 2,5 млрд т; добыча достигает 20 млн т в год. Цена марганцевой руды за рубежом равна 6,5-7,5 долл, за единицу содержания Мп, цена Мп - 3400 долл, за 1 т (БИКИ от 31.03.2011).

Основными марганецсодержащими минералами, входящими в состав руд, являются: пиролюзит Мп,()., (69,5%), манганит МпО, Мп(ОН) 2 (62,5%), псиломелан wMnO Мп0 2 ? «II,О (45-60%), родохрозит МпСО.^ (47,8%), манганокаль- цит (7-25%), родонит MnCa(Si0 1) (32-41%).

Но минеральному составу выделяют марганцевые оксидные, карбонатно-оксидные и оксидные железо-марганцевые руды. Для производства ферромарганца используют руды и концентраты, содержащие марганца более 50% (отношение Мп / Fe - не менее 6-7), кремнезема - до 9%, фосфора - до 0,2%.

Сорта металлургических руд и концентратов характеризуются следующим содержанием: марганец - 30-50% (Mn/Fe - 3-10); кремнезем - 3,5-9%; фосфор - 0,14- 0,20%.

Большая часть марганцевых руд после удаления из них песчано-глинистых частиц с помощью дробления и промывки подвергается гравитационному, магнитному или флотационному способу обогащения с получением концентратов.

Промышленные типы месторождений марганцевых руд относятся к разнообразным генетическим группам. Однако основная доля запасов и добычи марганцевых руд приходится на осадочные месторождения, включая вулканогенноосадочные, и коры выветривания. Перспективным, но пока потенциальным промышленным типом являются современные железо-марганцевые конкреции дна океанов. Метаморфогенные месторождения марганца железисто-кремнистой формации (гондиты) также перспективны для широкого промышленного освоения в Индии, Бразилии и других странах.

Осадочные месторождения являются практически единственным источником добычи марганцевых руд в странах СНГ. Они подразделяются на родохрозит-гидроксидные песчано-глинистой и карбонатной формаций. Кроме того, выделяют вулканогенно-осадочную группу марганцевых месторождений с низким качеством руд.

В родохрозит-гидроксидпых месторождениях песчано- глинистой формации сосредоточено 85% балансовых запасов марганцевых руд стран СНГ. Месторождения этой формации развиты па кристаллических основаниях платформ и на отдельно устойчивых участках складчатых областей. Сложены они преимущественно терригенным материалом кварц-глаукопитового состава. К этой формации относят месторождения Южно-Украинского и Грузинского оли- гоценовых марганцеворудных бассейнов, палеоценовые месторождения Северного Урала и др.

В Южно-Украинском бассейне, заключающем более 70% мировых запасов руд марганца, выявлено пять обособленных марганцеворудных площадей (Западно- и Восточно- Никопольская, Больше-Токмакская, Криворожская и междуречье Днепр-Ингулец), распространенных па кристаллическом ложе Украинского кристаллического щита со слабым наклоном, погружающимся в направлении к Черному морю. Эти площади располагаются в полосе шириной 25 км, вытянутой на 250 км в широтном направлении. С севера на юг здесь установлены три рудные подзоны оксидных, оксидно-карбонатных и карбонатных марганцевых руд.

В разрезе марганценосного пласта средней мощностью 2,0-3,5 м отмечается перемежаемость рудных прослоев с песчано-алеврито-глинистыми осадками. Среднее содержание марганца в массе пласта составляет 15-25%.

Уникальные месторождения этой полосы (Никопольское и Больше-Токмакское) имеют сходные черты геологического строения, морфологии марганценосного пласта и вещественного состава руд. В их разрезах выявлены подрудные марганцевые и надрудные отложения, залегающие на породах докембрийского кристаллического основания. На Болыне- Токмакском месторождении подрудные отложения представлены каолинизированными продуктами древнего выветривания, эоценовыми песками и глинами (рис. 6.7).

Рис. 6.7.

• 1 - граниты, гнейсы, магматиты; 2 - докембрийские кристаллические сланцы; 3 - каолиновые породы;
• 4 - углистые пески и глины эоцена; 5 - глинистые пески; 6-9 - олигоценовые образования (6 - карбонатные руды,
• 7- смешанные руды, 8 - оксидные руды, 9 - глины);
• 10 - глины и пески среднего миоцена; 11 - глины и известняки верхнего миоцена; 12 - пески, глины, известняки плиоцена;
• 13 - плиоценчетвертичные красно-бурые глины; 14 - аллювий; 15 - лессы и суглинки

Рудный пласт имеет зональное строение: к югу, погружаясь на глубину, оксидные руды сменяются оксидно-карбонатными, затем - карбонатными, фациально переходящими в безрудные глины.

В оксидных рудах содержание следующее: марганец - 30%; железо - 2-24%; кремнезем - около 30%. Основными минералами являются пиролюзит, манганит и другие гидроксиды марганца.

Карбонатные руды преимущественно сложены конкрециями родохрозита и имеют состав: марганец - 10-30%; кремнезем - 10-50%. Надрудные отложения представлены глауконитовыми глинами олигоцена, трансгрессивно залегающими на них глинами, известняками и песками неогена, а также четвертичными аллювиальными и лессовидными образованиями. Текстуры руд обычно пизолитовые и конкреционные в общей песчано-глинистой массе, реже массивные. Пизолиты - это крупные оолиты с размером марганцовистых шаровидных образований более 2 мм.

По сложности геологического строения месторождения марганцевых руд соответствуют 1-, 2- и 3-й группам классификации ГКЗ. Месторождения 1-й группы (Никопольское, Больше-Токмакское) представлены весьма крупными пластообразными горизонтальными или слабонаклонными залежами простого строения. Скважины располагаются по квадратной сети со сторонами 100 х 150 м для категории А, 200 х 300 м для категории В , 600 х 600 м для категории С у Месторождения 2-й группы (Чиатурское) характеризуются сложным строением. Месторождения 3-й группы по запасом и добыче имеют подчиненное значение.

В рудах определяют содержание Mn, Fe, SiO. ; , Al 2 O s , CaO, P 2 0 5 для проб с концентрациями Mn > 22%. Величина Р тах составляет 1,2%.

Вторым по важности среди чёрных металлов является марганец - незаменимый в чёрной металлургии компонент при выплавке чугуна и стали. По стратегическим запасам марганцевых руд Украина занимает второе место в мире и является одним из лидеров по производству марганцевой продукции.

Месторождения марганца в мире.

Распределение выявленных ресурсов марганцевых руд в мире
Материк	Млн. тонн
Австралия и Океания

По упрощенной классификации главные промышленные марганцевые месторождения суши подразделяются на:

1) пластовые месторождения железо-марганцевых и марганцевых руд в осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических породах;

2) месторождения коры выветривания метаморфических преимущественно докембрийских пород;

3) гидротермальные месторождения.

Именно из этих трёх типов в настоящее время и добывается основная масса марганцевого сырья. В пластовых месторождениях, расположенных в Австралии, Болгарии, Боливии, Габоне, Грузии, Казахстане, Китае, Мексике, Российской Федерации, Украине и ЮАР, заключено до 90% мировых подтверждённых запасов марганца. Около 8% месторождений находится в древних корах выветривания. Такие месторождения разведаны в Бразилии, Буркина-Фасо, Гане, Индии, Кот-д’Ивуаре, Мали и других странах. Оставшиеся 2% представлены мелкими гидротермальными месторождениями на территории Алжира, Аргентины, Боливии, Египта и Марокко.

Значительные прогнозные ресурсы марганцевых руд сосредоточены в скоплениях железо-марганцевых конкреций и кобальт-железо-марганцевых корок, на дне Тихого, Индийского и Атлантического океанов. Их ресурс оценивается в 100 млрд. тонн (при содержании марганца около 25%), что превышает прогнозные ресурсы суши почти в 5 раз.

Мировые запасы марганца.

Для производства марганцевой продукции (ферромарганца, оксидов, различных солей и т.п.) используются марганцевые руды. Средние содержания металла в них составляют от 17 до 53%. Наиболее "вредной" примесью марганцевого сырья является фосфор. Желательно, чтобы его содержание в руде не превышало 0,2% от количества марганца. Уникальные марганцевые месторождения содержат запасы руды, превышающие один миллиард тонн, крупные - сотни миллионов, а средние и мелкие - десятки миллионов тонн.

Ресурсы марганцевых руд установлены в 56 странах мира и оцениваются в 21,3 млрд. тонн. В силу того, что достоверные оценки мировых прогнозных ресурсов марганца составляют коммерческую тайну, обнаружение среднемасштабных месторождений ещё возможно в пределах относительно слабо изученных территорий. К таковым можно отнести отдельные районы Австралии, Аргентины, Боливии, Бразилии, Ботсваны, Буркина-Фасо, Габона, Демократической Республики Конго, Индии, Ирана, Марокко, Перу, Турции и Чили. Суммарные прогнозные ресурсы этих стран оцениваются в 2500 млн. тонн.

Более 95% мировых общих запасов локализованы в 13 странах (в порядке убывания): ЮАР, Украина, Казахстан, Габон, Бразилия, Китай, Австралия, Боливия, Грузия, Мексика, Болгария, Российская Федерация и Индия. Высокосортными рудами обладают лишь ЮАР, Габон, Австралия и Бразилия, в остальных странах руды среднего и низкого качества.

Добыча марганцевых руд и производство концентратов осуществляется в 30 странах мира. Основной объём товарных марганцевых руд используется в производстве марганцевых сплавов (ферромарганца, силикомарганца, ферросилиция и др.), а также марганца-металла. Главными мировыми производителями сплавов являются страны, ведущие основную добычу марганцевых руд (ЮАР, Украина, Китай), а также обладающие технологическим потенциалом и достаточно дешевой электроэнергией для её переработки (Япония, Франция, Норвегия). Они формируют лидирующую шестерку мира по производству марганцевых сплавов.

С годами доля экспорта руд по отношению к экспорту сплавов постепенно уменьшается. Основными потребителями импортной марганцевой продукции, богатой руды и концентратов, являются Япония, США, ФРГ, Франция, Китай, Норвегия, Южная Корея и другие страны с развитой чёрной металлургией, не обладающие достаточным ресурсом собственного сырья.

Марганцевая руда Украины.

Украина с ее развитой чёрной металлургией и весьма значимой марганцево-рудной базой, является ведущей в мире по производству и потреблению марганцевой продукции (руда, ферромарганец, силикомарганец, металлический марганец и др.).

По объёму общих запасов марганцевых руд Украина занимает второе место в мире после ЮАР. Среди стран СНГ украинские запасы марганцевого сырья составляют более 80%, но они в основном представлены карбонатными рудами, пока мало используемыми в промышленности. Запасы же ЮАР, Бразилии и некоторых других стран состоят из более ценных руд с высоким содержанием марганца.

Все промышленные запасы марганцевых руд Украины сосредоточены в крупнейшем в мире Никопольском марганцеворудном бассейне (Днепропетровская, Запорожская и Херсонская области). Эти запасы, расположенные в ряде месторождений (Марганецкое, Зеленодольское, Орджоникидзевское, Токмакское), находятся в осадочных олигоценовых породах, покрывающих Украинский щит. Их суммарные утверждённые запасы составляют 2426,1 млн. тонн, при среднем содержании марганца в руде 23,9%.

Марганцевые месторождения Украины разрабатываются с 1883 г. За этот период отработана значительная часть первоначальных запасов марганцевых руд. Только в Никопольском бассейне за последние полстолетия добыто более 500 млн. тонн руды. При таких темпах сырья хватит только на ближайшие 20 лет.

Добычу марганцевых руд ныне ведут в восточной части Никопольского бассейна (Марганецкий) и в западной части бассейна (Орджоникидзевский) ГОКи, с производительностью, соответственно, 2,0 и 7,1 млн. тонн руды в год. Для отработки Токмакского месторождения был построен Таврический опытно-промышленный горно-обогатительный комбинат и шахта с проектной производительностью 2 млн. тонн руды в год. Однако в 1995 г. из-за низкой производительности и ряда других причин добыча и переработка руды здесь была прекращена, а предприятия законсервированы.

Схема расположения месторождений марганца на территории Украины:

1 - осадочные олигоценовые руды (1 - Никопольский марганцеворудный бассейн; 2 - Токмакское месторождение);

2 - осадочные миоценовые руды (3 - Бурштынское месторождение);

3 - осадочные плиоценовые марганцево-железные руды (4 - Керченский марганцево-железорудный бассейн);

4 - мезо-кайнозойские железо-марганцевые руды (5 - Хащеватское месторождение).

Ныне в эксплуатации находятся 7 шахт и 10 карьеров. Руда обогащается на 4 обогатительных фабриках с получением товарного марганцевого концентрата, содержащего 34% (Марганецкий ГОК) и 37,9% (Орджоникидзевский ГОК) металла. Полученная продукция поставляется на металлургические, ферросплавные и другие заводы. Часть руды и продукции экспортируются в страны СНГ и Европы. Отдельные сорта малофосфористого марганцевого концентрата в небольших объёмах Украина импортирует из Грузии и Казахстана.

Никопольский марганцево-рудный бассейн.

Месторождения Никопольского бассейна находятся в Среднем Приднепровье в пределах единой Южно-Украинской марганцеворудной провинции. Она является частью более обширного Южно-Европейского олигоценового бассейна, включающего соответствующие месторождения и проявления в Болгарии, Румынии, Украине, Российской Федерации и Грузии.

Марганценосность геологических комплексов этого региона открыта в 1874 г. в бассейне р. Ингулец, а в 1883 г. - р. Соленая, а промышленная разработка месторождений марганца была начата уже в 1886 г. В настоящее время здесь действуют Орджоникидзевский и Марганецкий горно-обогатительные комбинаты (ГОКи). В 1939 г. в районе г. Токмак было обнаружено Токмакское месторождение, а в 1948 г. - проявления марганца у сёл Щербак и Каменское. Впоследствии в северной части Токмакского месторождения был создан Таврический ГОК.

Никопольский марганцеворудный бассейн в плане представляет S-образную полосу, протягивающуюся с запада на восток на 250 км (шириной 25-50 км) от долины р. Ингулец (Днепропетровская область) вдоль северного берега Каховского водохранилища до с. Нововасильевки (Запорожская область). Река Днепр делит бассейн на правобережную (западную) и левобережную (восточную) части.

Схематический геологический разрез Запорожского карьера Никопольского рудного бассейна:

1 -суглинки; 2 - глины; 3 - известняк-ракушечник; 4 - песок; 5 - марганцевая руда; 6 - каолин.

Марганценосными являются толщи олигоцена, представляющие однообразные песчано-глинистые образования и включающие насыщенный марганцем пласт.

Месторождениям Никопольского бассейна принадлежат 100% всех учтённых в Государственном балансе Украины запасов марганцевых руд, которые составляют 2249,28 млн. тонн.

Бурштынское месторождение.

Бурштынское месторождение, открытое в 1951 г., расположено на территории Галичского и Рогатинского районов Ивано-Франковской области в бассейнах речек Гнилая Липа и Нараевка. Рудоносными здесь являются песчаные, песчано-известковые и известняковые породы миоценового возраста. Общие запасы металлического марганца Бурштынского месторождения оцениваются примерно в 2 млн. тонн, при среднем его содержании в рудной массе не более 9,5%. Залежи марганца размещаются здесь в наиболее глубоких частях впадин. Одна из них шириной 3-4 км и длиной 13 км расположена на правом берегу речки Гнилая Липа, другая шириной 4 км и длиной 8 км - на междуречье Гнилой Липа и Нараевки.

Керченский марганцево-железорудный бассейн.

Керченские железные руды известны издавна. В 30-х годах прошлого века в них обнаружено повышенное содержание марганца, ванадия и фосфора. При дальнейших исследованиях была установлена Азово-Черноморская марганцево-железорудная провинция.

Наиболее значимые концентрации марганца имеются в плиоценовых (киммерийских) железных рудах месторождений Керченского полуострова (Керченский железорудный бассейн). Они представляют собой типичные бурые железняки, которые из-за относительно повышенного содержания марганца могут использоваться как природно-легированные марганцем железные руды. Для Керченского бассейна характерно увеличение содержания марганца в железных рудах с запада на восток от 2-3% до 22%.

Количество марганца, сосредоточенного в рудах провинции оценивается в 60 млн. тонн, в том числе в Керченском бассейне - 40 млн. тонн. На Государственном балансе запасов Украины состоят 8 ныне не разрабатываемых месторождений железных руд Керченского бассейна - Яныш-Такыльское, Эльтиген-Ортельское, Камыш-Бурунское, Катерлезское, Баксинское, Кезенское, Оссовинское и Северное (Чегене-Салынское).

Хащеватское месторождение.

На кристаллических породах докембрия Украинского щита в мезозое и кайнозое интенсивно развивались коры выветривания. В ряде случаев создавались марганценосные коры выветривания, которые при соответствующих содержаниях марганца могут являться небольшими месторождениями. Наиболее значимым среди них является Хащеватское месторождение марганцевых руд, расположенное в Гайворонском районе Кировоградской области на левом берегу реки Южный Буг. Месторождение протягивается в широтном направлении на 10 км (при ширине около 1 км) и представляет серию (около 15 рудных пластов). Здесь подсчитаны небольшие промышленные запасы руд, пока не учтенные Государственным балансом.

Марганец – химический элемент, металл серебристо-белого цвета 7-й группы периодической системы, атомный номер 25 по таблице Менделеева. Марганец расположен в четвертом периоде между хромом и железом; постоянным спутником последнего он является и в природе. Является только один устойчивый изотоп 55 Mn. Природный марганец в целом состоит из изотопа 55 Mn. Выявлено, что неустойчивые ядра с массовыми числами 51, 52, 54 и 57 получаются при бомбардировке соседних (по периоду) элементов дейтронами, нейтронами, протонами, альфа-частицами или фотонами. Например, радиоактивный изотоп 57 Mn был выделен путем химического разделения из продуктов бомбардировки и его период полураспада составляет 1,7±0,1 мин.

Марганец, в соответствии с номером группы, проявляет высшую степень окисления, равную +7, но может существовать также во всех более низких степенях окисления от 0 до +7. Самым главным из них – 2, 4 и 7.

Марганцевые руды Украины

Украина с сильно развивающийся чёрной металлургией и большой марганцево-рудной базой, является одним из лидеров в мире по добыче и потреблению марганцевой продукции (руда, ферромарганец, силикомарганец, металлический марганец и др.).

По добыче общих запасов марганцевых руд Украина занимает одно из первых мест в мире после ЮАР. Среди стран ближнего зарубежья и СНГ Украина имеет запасов марганцевого сырья более 80%, но они в основном представлены карбонатными рудами, в данный момент ещё не активно используется в промышленности. Запасы же ЮАР, Бразилии и в других стран состоят из более драгоценных руд с высоким содержанием марганца.

Наиболее большие запасы марганцевых руд Украины расположены в крупнейшем в мире Никопольском марганцеворудном бассейне (Днепропетровская, Запорожская и Херсонская области). Таких месторождений как: Марганецкое, Зеленодольское, Орджоникидзевское, Токмакское находятся в осадочных олигоценовых породах, покрывающих Украинский щит. Запасы составляют 2426,1 млн. тонн, при среднем содержании марганца в руде 23,9%.

Марганцевые месторождения Украины разрабатываются с 1883 г. За этот время проработана значительная часть начальных запасов марганцевых руд. За последние 50 лет в Никопольском бассейне было добыто более 500 млн. тонн руды.

Сейчас добыча марганцевых руд происходит в восточной части Никопольского бассейна (Марганецкий) и в западной части бассейна (Орджоникидзевский). Добывают приблизительно около 2 и 7,1 млн. тонн руды в год соответственно. Добыча марганцевых руд ведется на горно-обогатительных комбинатах (ГОК).

В данный момент в работе находятся 7 шахт и 10 карьеров. Руда обогащается на 4 обогатительных комбинатах с получением товарного марганцевого концентрата, который содержит 34% (Марганецкий ГОК) и 37,9% (Орджоникидзевский ГОК) металла. Данную продукцию поставляю на металлургические, ферросплавные и другие предприятия. Остальная часть руды и продукции экспортируются в страны СНГ и Европы.

Никопольский марганцево-рудный бассейн

Никопольский марганцеворудный бассейн протягивется с запада на восток на 250 км (шириной 25–50 км) от реки Ингулец (Днепропетровская область) вдоль северного берега Каховского водохранилища до села Нововасильевки (Запорожская область). Речка Днепр делит бассейн на правобережную и левобережную части. Месторождениям Никопольского бассейна принадлежат 100% всех учтённых в Государственном балансе Украины запасов марганцевых руд, которые составляют 2249,28 млн. тонн.

Марганценосность геологических комплексов этого региона была открыта в прошлом веке в бассейне реки Ингулец и реки Соленая, чуть позже началась разработка месторождений марганца. Сегодня работают Орджоникидзевский и Марганецкий горно-обогатительные комбинаты (ГОКи).

В 1939 г. в районе г. Токмак было выявлено Токмакское месторождение, а уже позже марганец нашли рядом с селами Щербак и Каменское. В результате чего был создан Таврический ГОК.

Бурштынское месторождение

В 1951 году нашли Бурштынское месторождение, расположено на территории Галичского и Рогатинского районов Ивано-Франковской области в бассейнах речек Гнилая Липа и Нараевка. Рудоносными здесь являются песчаные, песчано-известковые и известняковые породы миоценового возраста. Общие запасы металлического марганца Бурштынского месторождения оцениваются примерно в 2 млн. тонн, при среднем его содержании в рудной массе не более 9,5%.Здесь марганец находится глубоко впадинах. Одна из них шириной 3–4 км и длиной 13 км расположена на правом берегу речки Гнилая Липа, а другая шириной 4 км и длиной 8 км – на междуречье Гнилой Липа и Нараевки.

Керченский марганцево-железорудный бассейн

Керченские железные руды известны уже с 1930 года, в них было обнаружено повышенное содержание марганца, ванадия и фосфора. После исследований были найдены Азово-Черноморская марганцево-железорудная провинция.

Наиболее значимые концентрации марганца имеются в плиоценовых (киммерийских) железных рудах месторождений Керченского полуострова (Керченский железорудный бассейн). Они представляют собой бурые железняки, которые из-за относительно повышенного содержания марганца могут использоваться как природно-легированные марганцем железные руды. Для Керченского бассейна характерно увеличение содержания марганца в железных рудах с запада на восток от 2-3% до 22%.

Количество марганца, сосредоточенного в рудах провинции рассчитывается в 60 млн. тонн, большая часть в в Керченском бассейне – 40 млн. тонн. В Государственном балансе запасов Украины находятся 8 еще не разработанных месторождений железных руд Керченского бассейна – Яныш-Такыльское, Эльтиген-Ортельское, Камыш-Бурунское, Катерлезское, Баксинское, Кезенское, Оссовинское и Северное (Чегене-Салынское).

Марганцевые руды на Украинском щите

На кристаллических породах докембрия Украинского щита в мезозое и кайнозое интенсивно развивались коры выветривания. В ряде случаев были созданы марганценосные коры выветривания, которые при соответствующих содержаниях марганца может быть небольшими месторождениями. Наиболее значимым среди них является Хащеватское месторождение марганцевых руд, расположенное в Гайворонском районе Кировоградской области на левом берегу реки Южный Буг. Месторождение протягивается в широтном направлении на 10 км (при ширине около 1 км) и представляет серию (около 15 рудных пластов).

Марганец широко встречается в различных кристаллических породах, в которых он, подобно железу, растворяется и вновь выделяется в виде окислов, гидроокисей или карбонатов. Первичные месторождения в виде силикатных минералов довольно велики, но они разлагаются водой во время ливней, особенно в тропиках.
Разработка марганцевых руд, находящихся в Бразилии и Индии, ведется большей частью открытыми работами; встречающиеся в этих местах марганцевые руды представляют собой в основном окислы в гидратной или дегидратной формах, в меньшей степени наблюдаются силикаты или карбонаты.
Пиролюзит (MnO2) - относительно мягкий серовато темный рудный минерал. Содержание марганца в чистом минерале 63,2%, удельный вес его - 4,8.
Псиломелан содержит 45-60% Mn, полагают, что этот минерал представляет собой коллоидную форму MnO2, в кото рой адсорбированы примеси- вода и окислы натрия, калия и бария. Минерал средней твердости, удельный вес его 3,7-4,7. Месторождения этих руд имеют массивную форму залегания.
Mанганит (Mn2O3*H2O) - минерал, содержит 62,4 % Mn, темно-серого цвета, переходящего в черный, имеет среднюю твердость и удельный вес - 4,2-4,4.
Браунит (SMn2O3*MnSiO3)-содержит 62% Mn и до 8-10% окиси кремния. Минерал твердый, удельный вес - 4,8.
Гаусманит (Mn3O4) - минерал встречается в руде первичных отложений, обычно в виде прожилок в вулканических породах, темно-коричневого цвета, твердый, удельный вес - 4,8.
Родохрозит, или диалогит (марганцевый шпат). Карбонат марганца с переменным содержанием железа, кальция и карбонатов магния. Содержание марганца может быть значительно увеличено путем предварительного обжига, ведущего к разложению карбонатов.
Родонит представляет собой силикат марганца; содержание в нем марганца 42%.
Бементит - гидрат силиката, содержащий 31% Mn и 5% окиси кремния.
Кроме упомянутых выше руд, имеющих определенный состав, встречаются руды переменного состава:
Марганцовисто-железиые руды имеют переменный состав; обычно они содержат до 40% Fe и 5% Mn.
Черная охра - землянистая, аморфная смесь, состоящая из окислов марганца, окислов железа, воды и других веществ, обычно мягкая и легкая, удельный вес 3,0-4,2.
Наконец, марганцовисто-железный цинк и серебряные руды также содержат значительное количество марганца; так, в США некоторая часть марганца производилась из марганцовистожелезного цинкового осадка, являющегося продуктом дистилляции цинка из марганцовисто-железной цинковой руды, так называемого франклинита (Fe, Zn, Mn) О, (Fe, Мn)2O3. Этот осадок содержит 14-15% Mn и около 40% Fe и является подходящим сырьем для производства шпигеля (зеркального чугуна).

Классификация марганцевых руд

Марганцевые руды отличаются непостоянством состава, особенно по содержанию марганца и железа. Так как 95% всей добываемой марганцевой руды используется в металлургической промышленности, руды классифицируются по содержанию марганца и по типу ферросплава, для производства которого они должны быть использованы.
Обычная классификация такова:
Марганцевые руды, содержащие более 35% Mn. Они пригодны для производства различных сортов ферромарганца.
Железисто-марганцевые, или шпигельные, руды, содержащие 10-35% Mn, используемые для производства шпигеля (зеркального чугуна).
Марганцовисто-железные руды, содержащие 5-10% Mn, используемые для производства марганцовистого чугуна.

Месторождения марганцевых руд, их разработка и обогащение

Большинство марганцевых руд обнаружено в виде вторичных отложений. Марганец по мере растворения из кристаллических пород вновь осаждается в форме карбонатов, окисей или гидрата окисей.
Вторичные отложения являются осадочными или образуются в результате разложения других пород. Наиболее часто встречаются черная охра, браунит, манганит, пиролюзит или псиломелан.
Имеются также некоторые первичные месторождения марганцевой руды, представленные силикатными минералами.
Они приобрели значение в экономике таких стран, как Индия, Бразилия и Гана, где силикаты разложились на поверхности при действии на них воды во время тропических ливней. Разрабатываются такие месторождения обычно открытыми способами, хотя в России имеются штольневые разработки на склонах гор; в Индии и Бразилии также иногда встречаются подземные разработки.
Руда обычно поступает к потребителю в необработанном (сыром) виде после небольшой сортировки, проводимой вручную. Однако некоторые руды, особенно руды низкого качества, требуют дробления, сортировки и промывки, часто необходимой для удаления пустой породы. На рис. 1 показано, как производятся промывка и ручная сортировка марганцевых руд при разработке месторождения Бхандара (Центральная Индия).

В США практикуется обогащение руды низкого качества флотационными методами, которые используются обычно применительно к карбонатным и окисленным рудам. Согласно данным Дина, де Ванея и Когхилла, фирма Анаконда использует флотацию для получения низкофосфористых марганцевых концентратов из руд низкого качества месторождения Бьютт в Монтане. После агломерации концентрат содержит 60-62% Mn и около 7% окиси кремния. Мельчер сообщает, что среднее содержание марганца в руде, полученной этим способом в 1950 г., было равно 58,9%. Методы, используемые в США для обработки руд низкого качества (т. е. промывка и обогащение), детально описаны в работе Крейна. В центральных штатах Индии проводят также обогащение в тяжелых суспензиях.

Использование марганцевых руд

Использование в металлургии. Марганец в основном используется при производстве обычных углеродистых и специальных сталей с высоким содержанием этого элемента. Потребление марганцевой руды определяется колебаниями мирового производства стали. Это положение иллюстрируется графиками рис. 2, на котором приводятся данные о мировом производстве стали в 1920-1936 гг. и о мировой добыче марганцевой руды, отдельно даны сведения по странам британского влияния. При производстве стали марганец чаще всего используется в качестве раскислителя и десульфуратора. Действуя как раскислитель, марганец восстанавливает окислы железа и соединяется со свободным кислородом, способствуя таким образом получению относительно плотных слитков с меньшим количеством газовых пузырей. Взаимодействие марганца с серой предотвращает образование сульфидов железа, повышенное количество которых служит причиной хрупкости, особенно при горячей механической обработке. Окислы и сульфиды марганца образуют сравнительно жидкотекучий шлак, легко отделяемый от металла. Марганец добавляют в количествах, превышающих необходимое для раскисления и десульфурации, и таким образом происходит легирование стали марганцем, что обеспечивает ее повышенную прочность.

Марганец вводят в сталь также в виде ферросплавов, наиболее распространенный из которых - 80%-ный ферромарганец. Шпигель (зеркальный чугун) и чушковый марганцевый чугун используют в очень небольших количествах. В 1950 г., согласно данным Мельчера, американская промышленность израсходовала 703945 т ферромарганца и только 69201 т шпигеля. Обычный ферромарганец содержит 78-82% Mn; для специальных целей получают ферромарганец с более высоким содержанием марганца - до 95%. Шпигель обычно содержит 18-22% Mn. В электрических дуговых печах выплавляют также два других содержащих марганец сплава - силикомарганец и силикошпигель. Типичный химический состав этих сплавов следующий: а) силикомарганец: 55% Mn; 19% Fe; 25% Si; б) силикошпигель: 22% Mn; 65% Fe; 11% Si. Марганцевый чугун содержит 4-10% Mn.
Подсчитано, что с 1911 по 1930 г. расход марганца на каждую производимую тонну стали составил 5,68 кг. Это количество, согласно данным Гровса, продолжает увеличиваться, так как в практике сталеварения общепринятым является введение ферромарганца не в ковш, а в ванну, хотя при этом имеются большие потери марганца (переход его в шлак). Расход марганца увеличивается также в связи с расширением номенклатуры сталей, легируемых марганцем, и особенно специальных сталей с высоким содержанием этого элемента.
В Англии железнодорожные рельсы изготовляют из стали, содержащей 0,9-1,2% Mn, причем существующая практика предусматривает ежегодное производство рельсов в количестве нескольких сотен тысяч тони. Машиностроительная сталь, от которой требуется высокая прочность, обычно содержит 1,3-1,6% Mn в сочетании с другими элементами. Замечательными свойствами обладает высокомарганцовистая сталь, содержащая около 15% Mn и 1,25% С. Эта сталь была открыта Гадфильдом и обычно известна под названием стали Гадфильда. Сталь имеет аустенитную структуру и, следовательно, почти немагнигна, обладает высоким пределом прочности на растяжение после соответствующей термической обработки (96-112 кг/мм2) и прекрасным удлинением (50-70%). Сталь обнаруживает хорошую износостойкость в условиях работы на удар и используется в значительной степени для изготовления деталей экскаваторов и землечерпательных машин, железнодорожных крестовин и других деталей, работающих на износ в условиях ударных нагрузок, которым сталь также хорошо противостоит. Большое значение приобретает использование марганца в сплавах на нежелезной основе. Сплавы меди с марганцем нашли применение для изготовления турбинных лопаток, марганцовистые бронзы используются при производстве пропеллеров и других деталей, где необходимо сочетание прочности и коррозионной устойчивости. Почти все промышленные алюминиевые и магниевые сплавы обычно содержат некоторое количество марганца. Сплавы никеля с марганцем используются для ряда специальных назначений, например при изготовлении запальных свечей.
Использование марганца вне металлургической промышленности. Наиболее важное применение нашли окислы марганца при изготовлении электрических батарей. Для этих целей требуется пиролюзит высокого качества, который стоит гораздо дороже обычной руды, используемой для металлургических целей.
Двуокись марганца служит деполяризатором в гальваническом элементе типа Лекланше. Следовательно, руда должна иметь по возможности высокое содержание окисла и быть свободной от примесей, которые могут быть вредными для работы элемента. Растворимые примеси, электроотрицательные по отношению к цинку, такие, как медь, никель, кобальт и мышьяк, особенно вредны, так как при растворении они осаждаются на цинке, вызывают коррозию и порчу элемента. В этом отношении особенно вредна медь. Если примеси присутствуют в нерастворимой форме, то они с указанной выше точки зрения не вредны, но тем не менее приводят к увеличению сопротивления элемента, что также нежелательно. Окись железа инертна и допускается в качестве примеси в количествах до 3-4%; присутствие металлического железа нежелательно. Поэтому марганцевая руда для аккумуляторов проходит магнитную сепарацию для удаления железа. Пористые руды, имеющие большую удельную поверхность, предпочтительнее твердых и плотных, хотя последние в ряде случаев могут иметь повышенное содержание кислорода.
Обычно считают, что марганцевая руда для гальванических элементов должна содержать не меньше 84% двуокиси марганца; чаше всего содержание ее находится в пределах 85-90%. Однако руду с более низким содержанием двуокиси марганца также можно использовать в некоторых электрических устройствах; так, Мельчер указывает, что руда для батарей, привезенная из Монтана, содержит в среднем 66% двуокиси марганца. Советские руды (Кавказ) содержат до 90% двуокиси марганца и 0,5% железа и имеют более высокое качество. Полагают, что перекисная руда Ганы может быть использована для батарей, несмотря на то, что она обычно содержит 2-3% окиси железа.
Марганцевая руда используется также при производстве стекла и в керамической промышленности. При изготовлении стекла марганец применяют для уменьшения вредного действия железа, обычно присутствующего в применяемых песках. Вследствие наличия железа образуется силикат железа, который придает стеклу зеленый оттенок. Этот оттенок можно удалить, добавляя к стеклу двуокись марганца. Аналогичное действие оказывают соединения никеля, кобальта или селена, но предпочитают двуокись марганца из-за ее относительной дешевизны. Количество двуокиси марганца, вводимой в стекло, зависит от содержания железа в сырых материалах; обычно оно колеблется от 900 г до 6.7 кг на 450 кг песка. Марганцевая руда, используемая при производстве стекла, обычно содержит 85-90% двуокиси марганца и менее 1% железа; для получения стекла высокого качества иногда требуется руда с содержанием больше 90% двуокиси марганца и меньше 0,5% железа.
В случае, если двуокись марганца добавляют с избытком, стекло приобретает желтовато-зеленый цвет. При еще большем избытке двуокиси марганца стекло приобретает черный цвет; это свойство используют для получения темных и непрозрачных стекол, применяемых в декоративных целях. Такие стекла содержат около 3% двуокиси марганца.
В керамической промышленности двуокись марганца применяют для производства коричневых, темно-красных и черных глазурей, а также для изготовления цветного кафеля и кирпича.
Окислы марганца, его соли и органические соединения нашли значительное применение в красильной и полиграфической промышленности, где их используют в качестве маслопоглотителей.
Наконец, марганцевые соединения используют как красящие вещества, для производства иода, в химической промышленности, в качестве окислителя при производстве органических соединений и в сельском хозяйстве, так как марганец является важным элементом для питания растений. Ho данным Гровса, марганцовистые сульфаты интенсивного применялись в США, особенно в Техасе и на юге Флориды для стимуляции роста растений.
Ниже приводятся данные о потреблении марганцевой руды различными отраслями промышленности США в 1950 г. (по данным Мельхера, Горное бюро США), г:

Как видно из приведенных данных, потребление марганцевой руды в металлургии составляет больше 95%.

Примеси в марганцевых рудах

Обычно различают четыре типа примесей:
1) металлы;
2) пустая порода;
3) летучие;
4) прочие примеси.
Металлическими примесями, помимо железа, являются свинец, цинк и серебро, а в некоторых рудах - вольфрам, никель и медь. Все примеси, за исключением цинка, восстанавливаются вместе с марганцем во время плавки и остаются в металле. Цинк улетучивается во время плавки, но в тех случаях, когда он присутствует в больших количествах, он может мешать процессу восстановления из-за конденсации в дымоходах; поэтому дымоходы следует периодически очищать.
Серебро является нежелательной примесью при производстве стали. В некоторых марганцевых рудах содержание серебра таково, что они представляют в этом отношении определенную ценность и используются при выплавке свинца. В этом случае марганцевая руда применяется как флюс, и при рафинировании свинца происходит извлечение серебра. Железо присутствует в руде в виде окиси и удаляется с трудом.
Для того чтобы руду можно было использовать для производства ферромарганца, отношение марганца к нему должно быть в пределах 9:1. Как уже указывалось, железо представляет собой нежелательную примесь также в том случае, если руда используется для производства гальванических элементов и бесцветного стекла.
Примеси в пустой породе являются шлакообразующими, причем шлак может быть как основным (CaO, MgO или BaO), так и кислым (SiO2 или Al2O3). Определенное количество марганца всегда переходит при плавке в шлак, причем это. количество увеличивается с ростом основности шлака, его температуры и объема. При кислой пустой породе требуется вводить, большое количество основных шлакообразующих добавок (известняка или доломита). Таким образом, общее количество шлака увеличивается в случае кислой пустой породы, поэтому основная пустая порода более желательна. Марганцевые руды, содержащие железо, редко имеют в своем составе более 8% окиси кремния или окиси алюминия.
Летучие примеси могут удаляться в процессе плавления, но это нежелательно, поскольку требует дополнительного количества тепла и связано с потерей марганца при улетучивании. Карбонатные руды, такие как родохрозит (марганцевый шпат), разлагаются при плавке с образованием летучей двуокиси углерода. Полагают, что наличие большого количества двуокиси углерода нежелательно, так как при этом нарушается равновесие между CO2 и CO, что препятствует восстановлению окислов в верхней части печи. Теоретическое содержание двуокиси углерода в родохрозите составляет 38,3%, и она должна быть удалена в процессе предварительного обжига. Эта операция целесообразна также в том отношении, что она снижает стоимость перевозки марганцевой руды, если обжиг проводится на месте разработок, перед погрузкой.
Прочие примеси. Фосфор и сера представляют собой нежелательные примеси в марганцевой руде. Однако, несомненно, что сера является менее вредной примесью, чем фосфор, так как при производстве ферромарганца она почти полностью переходит в шлак, соединяясь с марганцем или кальцием, и только следы ее переходят в сплав. Фосфор переходит в сплав полностью. По техническим условиям содержание фосфора в стали обычно меньше 0,05%, а максимально возможное содержание его в содержащих железо марганцевых рудах составляет 0,20-0,25%. Фосфор в руде находится в таком соединении, что он не может быть удален или содержание его не может быть уменьшено обычными методами обогащения.