Месторождения титана

Как уже говорилось, титан присутствует практически во всех слагающих литосферу породах, но больше всего его в магматических породах основного состава. К ним приурочено подавляющее большинство крупных месторождений коренных титановых руд. Как же образовались магматические месторождения титана?

Известно, что верхняя часть мантии сложена горными породами основного и ультраосновного состава. Находятся они под давлением свыше 12 тыс. атм. при температуре свыше 1000° С. Эта зона мантии, называемая астеносферой, в отличие от твердой и хрупкой литосферы обладает большой вязкостью. Считается, что именно в астеносфере, сложенной веществом, находящимся в состоянии, близком к расплавленному, проявляются подкоровые конвекционные течения. Периодически на разных участках мантии под влиянием многих причин, в том числе и радиационного разогрева, вещество астеносферы плавится до вязкожидкого или даже жидкого состояния. Так в астеносфере зарождаются очаги магматических расплавов. Затем по глубинным разломам подкоровые магматические расплавы, представляющие собой продукты выплавок астеносферы, выжимаются и транспортируются вверх, в нижние зоны базальтового или гранитогнейсового слоев литосферы. Здесь происходит их кристаллизация, затвердевание и образование массивов основных пород с самой разнообразной рудной минерализацией. При этом кристаллизация расплавов и образование массивов основных пород с рудной минерализацией в зависимости от состава самого расплава и физико-химических условий окружающей среды могут идти несколькими путями. Например, минералы хрома, платины, редких земель, тантала и ниобия, алмазы и др. кристаллизуются одновременно с силикатами либо даже раньше их. Это так называемая раннемагматическая кристаллизация. Второй путь кристаллизации - позднемагматический: в магмах, богатых летучими компонентами, сначала кристаллизуются силикатные минералы, образуется остаточный раствор рудных компонентов, который застывает позже, образуя тела и жилы сплошных или густовкрапленных руд.

Подавляющее большинство титановых месторождений относится к позднемагматическому типу рудных образований. Все они связаны с породами основного состава, несущими ильменитовую или титаномагнетитовую минерализацию. Кроме того, к позднемагматическому типу относятся и месторождения, связанные с щелочными и фельдшпатоидными породами и несущие сфен-апатитовую или перовскитовую минерализацию. Но, как уже упоминалось, сфен и перовскит, хотя нередко и образуют богатые титаном крупные залежи, сегодня пока еще не могут считаться титановым минеральным сырьем в силу трудностей и нерентабельности их технологической переработки. А вот ильменитовые и титаномагнетитовые руды - это основные "кормильцы" титановой промышленности. Именно при переработке ильменитовых и титаномагнетитовых коренных руд позднемагматических месторождений в мире получают почти половину титановых сырьевых материалов. А остальное количество производят за счет эксплуатации россыпных месторождений.

Какие же существуют тины ильменитовых и титаномагнетитовых месторождений, коренных и россыпных, и каково промышленно-экономическое значение каждого из них?

По условиям образования месторождения титана делятся на четыре основные группы: магматические, экзогенные (коры выветривания и россыпи), метаморфогенные и вулканогенно-осадочные. Наибольшее практическое значение имеют две первые группы месторождений, перспективны метаморфогенные; пока не имеют никаких промышленных перспектив вулканогенно-осадочные.

Магматические месторождения - наиболее значительный источник титанового минерального сырья. Среди них имеют важное промышленное значение месторождения следующих типов титановых руд: ильменит-титаномагнетитовые в габбро, содержат 12-18% TiО₂; ильменит-титаномагнетитовые и ильменитовые месторождения в габбро-анортозитах, с 7-23% TiО₂; ильменит-гематитовые в анортозитах, содержат в среднем 32% TiО₂, лопаритовые в ультраосновных щелочных породах, содержат 1-3% TiО₂.

Есть еще несколько перспективных типов титановых руд эндогенных месторождений, которые пока не вовлекаются в переработку из-за их недостаточной технико-экономической значимости (небольшие запасы, низкие содержания TiО₂) или отсутствия эффективной технологии переработки руд. К таким типам руд магматических месторождении относятся: титаномагнетитовые месторождения в габбро-диабазах; титаномагнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в ультраосновных (пироксенитах, перидотитах, гориблендитах, оливинитах), основных (габбро) породах и в нефелиновых сиенитах; перовскит-титаномагнетитовые в пироксенитах и оливинитах; сфенсодержащие апатитовые руды щелочных пород.

Не имеют практического значения эндогенные проявления титановой минерализации гидротермального генезиса (жилы с рутилом и ильменитом в различных комплексах изверженных пород), а также рутилоносные эклогиты и амфиболиты.

Большинство титановых магматических месторождений приурочено к самым древним, протерозойским породам земной коры.

С докембрийской анортозитовой формацией связаны наиболее крупные магматические месторождения ильменит-магнетитовых и ильменит-гематитовых руд в США, Норвегии и Канаде. К архею и раннему протерозою относятся месторождения и рудопроявления анортозитового пояса Дальнего Востока. Это самые древние титановые месторождения СССР. В нижнем протерозое известно ильменит-титаномагнетитовое оруденение в габбро-анортозитовых интрузиях Кольского полуострова, а в средне-верхнем протерозое - ильменитовая минерализация в габбро-анортозитах северной части Украинского кристаллического щита.

В палеозое титановых месторождений значительно меньше; это в основном приуроченные к массивам габбро ильменит-титаномагнетитовые месторождения Уральской группы. Известны также палеозойские габбро-анортозитовые массивы с ильменит-титаномагнетитовым оруденением в Забайкалье. Лопаритоносные нефелиновые сиениты тоже имеют палеозойский возраст. Более молодых, мезозойских и кайнозойских месторождений титана магматического генезиса в земной коре не выявлено.

В геологическом отношении установлено, что все магматические месторождения и рудопроявления титана связаны пространственно и генетически с ультраосновными (ультрабазитами) и основными (базитами) породами нормального и щелочного ряда. Среди них наиболее крупными и богатыми, имеющими главное промышленное значение, являются месторождения, приуроченные к магматическим массивам габбро и анортозитов, т. е. к основным породам нормального ряда. Эти массивы распространены главным образом на обрамлении кристаллических щитов древних платформ. Основные ильменитоносные интрузии габбро-анортозитов развиты в пределах Балтийского, Канадского и Украинского кристаллических щитов.

К активизированным зонам древних платформ палеозоя приурочены также более молодые, палеозойского возраста массивы ультраосновных пород щелочного ряда (щелочно-ультраосновная формация) с перовскитовой и титаномагнетитовой минерализацией. В зонах активизации находятся и многофазные щелочные плутоны (нефелинт-сиенит-луяврит-уртитовые) с лопаритом. Практическое значение этих магматических месторождений щелочно-ультраосновной формации невелико.

Титановые месторождения кристаллических щитов и активизированных зон древних платформ относятся к следующим рудным формациям: дифференцированных габбровых и поритовых плутонов (Бушвельд, ЮАР); анортозитовых интрузий (Тегавус, Розленд, США; Лак-Тио, Канада; Телнесс, Норвегия; Урал, европейская часть СССР); габбро-диабазовых магматитов амфиболитовой фации (Карелия, СССР); щелочно-ультраосновных интрузий центрального типа (Кольский полуостров, СССР): агнаитовых фельдшпатоидных интрузий (Кольский полуостров, СССР).

Наиболее крупное из всех известных месторождений титановых руд приурочено к Бушвельдскому массиву. Следует сказать, что массив по своей рудоносности вообще уникальное образование земной коры. Это расслоенный плутон площадью около 60 тыс. км². Он сложен различными типами магматических пород: вверху - щелочными и кислыми, а в средней и нижней частях - основными и ультраосновными. Плутон представляет собой блюдцеобразное тело (лополит) с падением слагающих его "слоев" под углом 15-30° к центру массива. За верхней, гранитной зоной лополита сразу следует зона габбро и норитов со слоями обогащенных ванадием титаномагнетитовых руд. Тела эти прослеживаются на несколько сот километров и на глубину до 300 м. Они содержат около 6 млрд т руды с 12-20% TiО₂.

Ниже располагается резко дифференцированная, так называемая "критическая", зона пироксенитов, апортозитов, частично дунитов. В этой зоне находятся крупнейшие в мире месторождения платины, золота, хрома, никеля.

Весьма значительные промышленные месторождения размещаются в массивах анортозитовой формации. Площадь отдельных массивов может достигать 100, иногда 1000 км² при глубине 1000 м и более. Такие массивы, в пределах которых в отдельных месторождениях сосредоточиваются крупные запасы ильменит-магнетитовых руд, известны, например, в Адирондакских горах США (Сэнфорд-Хилл, Айрон-Маунтин и др.). К этой же анортозитовой формации относятся и другие крупнейшие месторождения США (Тогавус), а также Канады (Лак-Тио, Нюиджемонт, Миллс и др.). Запасы богатых руд, с содержанием 32% TiО₂ на отдельных месторождениях анортозитовой формации, достигают 100 млн. т. В СССР месторождения более бедных руд этого типа известны в европейской части СССР, а также в пределах Джугджуро-Станового анортозитового пояса. В Забайкалье - месторождения небольшой площади, приуроченные к титаноносным массивам габбро и анортозитов.

Все титановые месторождения магматического типа, связанные пространственно и генетически с базитами нормального ряда, образовались в позднемагматическую стадию становления массивов за счет дифференциации магмы базальтового состава. В этих сложно-дифференцированных массивах пород габбро-анортозитового состава титановое оруденение обычно встречается в так называемых меланократовых породах, т. е. в породах, сложенных в основном темноцветными минералами. Наиболее богатое оруденение наблюдается на участках основных пород, подвергшихся более поздним преобразованиям - метаморфизму. Под его воздействием образуются сравнительно хорошо обогатимые руды с ильменитом и магнетитом.

В качестве примера геологического строения региона титаноносных массивов основных пород, подвергшихся метаморфизму, можно привести район западного склона Южного Урала. Здесь выделяются четыре массива габброидных пород, располагающихся в пределах полосы протяженностью около 75 км. Эти массивы выходят на поверхность куполами единой крупной интрузии. Она представляет собой пластообразную залежь, которая залегает согласно с вмещающими осадочными породами. Среди ее пород обнаружены нормальные и амфиболизированные габбро, а также габбро-амфиболит. Степень их метаморфизма убывает с севера на юг, в этом же направлении снижается и качество титановых руд, приуроченных к отдельным массивам - куполам. В самом северном из них распространены сплошные ильменит-магнетитовые руды, а на остальных, к югу от него, преобладают вкрапленные титаномагнетитовые, магнетит-ильменитовые и ильменитовые руды. Рудные тела имеют форму отдельно залегающих линз и пластов в основных породах.

Другой крупный плутон с отдельными массивами - куполами титаноносных габбро-анортозитов расположен в европейской части СССР. В пределах этого плутона, сложенного в основном гранитами-ранакиви, выделяются два, почти по 1000 км₂ каждый, массива основных пород преимущественно анортозитового состава, а в краевых частях - габбро, троктолиты, габбро-нориты, габбро-перидотиты и др. Титановая минерализация представлена практически одним ильменитом, образующим в габбро и оливиновых габбро (троктолитах) равномерную вкрапленность зерен размером 0,1-1,5 мм. Иногда встречаются крупные скопления таких зерен. Ильменит ассоциирует с апатитом. Ильменит-апатитоносные рудные тела имеют форму штокообразных труб, уходящих на большую глубину. Характерной особенностью ильменита этих месторождений является их незначительная степень измененности, они содержат 48-50% TiО₂, 40-15% FeO, 1-10% Fe₂O₃.

Экзогенные месторождения - вторая группа крупнейших источников природного титанового сырья. Среди них выделяются: остаточные месторождения титана, связанные с корами выветривания ильменитоносных основных пород; континентальные россыпи; прибрежно-морские современные и погребенные россыпи.

Коры выветривания, образовавшиеся на ильменитоносных породах, могут содержать до нескольких процентов ильменита, иногда встречаются коры выветривания с рутилом и анатазом. Формирование месторождений остаточного типа тесно связано с процессами физического и химического выветривания коренных пород. Эти процессы особенно интенсивно идут в условиях теплого, влажного климата.

Таким образом, эпохи и периоды распространении гумидного климата на Земле могут служить надежным критерием для поисков древних кор выветривания. Например, в районах европейской части СССР они образовались и основном в конце триаса, в начале и середине юры, очень редко в раннемеловом возрасте. За счет чего коры выветривания обогащаются титаном по сравнению с коренными породами?

В процессе выветривания происходит разложение породообразующих минералов коренных пород, таких, как полевые шпаты, плагиоклазы, слюды. В результате из зоны выветривания выносится многие ветрогенные компоненты: натрий, калий, кальций, магний, частично алюминий, железо и др. В конечном итоге породообразующие минералы превращаются в глинистую массу существенно каолинитового состава гораздо меньшего объема, а более стойкие рудные минералы, в том числе ильменит и рутил, высвобождаясь от сростков, накапливаются в этих выветреных образованиях. Идет остаточное обогащение их титановыми минералами, иногда довольно значительное. Содержание ильменита в коре выветривания по сравнению с подстилающими коренными породами может возрасти в 1,5-3 раза.

Коры выветривания развиваются на большую глубину - до первых десятков метров. Они занимают огромные площади, поэтому запасы остаточных месторождений могут быть весьма велики.

Как правило, в вертикальном строении коры выветривания наблюдается типовой профиль, состоящий снизу вверх из трех главных зон.

Нижняя зона - это дезинтегрированные и слабовыветреные коренные породы. В верхних частях этой зоны они превращены уже в рыхлую дресвянистую массу мелких обломков, сцементированных глинистым материалом. Мощность зоны дезинтеграции 0,5-3,5 м. Структурно-текстурные особенности коренных пород сохранены.

Средняя зона имеет тоже сравнительно небольшую мощность, 3-10 м. Она сложена в основном уже глинистыми образованиями гидрослюдисто-монтмориллопит каолинитового состава с включениями щебня и обломков сильновыветреных, почти полностью глинизированных коренных пород, сохранивших первоначальную структуру и облик.

Третья, самая верхняя зона - полностью глинистых образований, примерно одного каолинитового состава.

Ее часто называют зоной первичных каолинов. Она имеет мощность 10-15 м, иногда больше, в ней и происходит наиболее концентрированное остаточное обогащение ильменитом. При этом ильменит практически не окатан, хорошо сохраняет форму первичных кристаллов и зерен. Однако здесь он уже несколько изменен: закисное железо частично окислено, происходит вынос железа, появляется избыток титана в рутилизированной форме, снижается его плотность и магнитная восприимчивость. Но в целом ильменит коры выветривания по своим физическим свойствам и химическому составу все еще близок к ильмениту коренных пород.

Перемыв верхней части ильменитоносной коры выветривания реками и большими ручьями приводит к образованию в их руслах и долинах еще более богатых ильменитовых россыпей. Йодные потоки выносят глинистые частицы, каолинит разлагается с выносом глинозема, на месте образуется вторичный кварц. Ильменит изменяется в значительной степени, мелкий ильменит уносится, крупные зерна остаются вместе со вторичным кварцем. Этот ильменит-кварцевый песок цементируется вторичными глинистыми образованиями. В палеодолинах и руслах и на террасах образуются континентальные россыпи. Они еще более обогащены ильменитом и обычно состоят из глины (20-40%), а также из ильменит-кварцевого зернистого материала (60-80%). Ильменит изменен в самой разной степени в зависимости от местных палеогеографических и палеоклиматических условий. Содержание в нем TiО₂ меняется от 50 до 65%, иногда в лейкоксене доходит до 90%. Закисного железа в ильмените остается 1-5%, но не более 12-15%. Он в значительной степени рутилизирован.

В мировой практике основным промышленным источником получения титановых концентратов являются современные прибрежно-морские россыпи комплексного характера - циркон-рутил-ильменитовые. Такие же россыпи, но только более древние, погребенные более молодыми отложениями, имеются и в СССР.

Прибрежно-морские россыпи - это концентрированные крупные скопления (месторождения) тяжелых минералов в кварцевых песках береговой зоны и подводного склона морского шельфа. Они возникают на рубеже суши и моря в результате движения водных масс, приводящих в механической дифференциации и гравитационной сортировке кварца и тяжелых минералов. Волноприбойными движениями более легкие зерна кварца или других легких минералов уносятся в глубоководные части моря, а тяжелые зерна ильменита, рутила, циркона, монацита и других рудных минералов концентрируются в прибрежно-морской зоне, образуя крупные месторождения обогащенных песков. Такова общая схема образования прибрежно-морских россыпей. В случае отступления (трансгрессии) моря месторождения оказываются на берегу моря, иногда удаляясь от линии берега на значительные расстояния.

Для них характерны пласто- или линзообразные, иногда гнездообразные залежи, которые протягиваются на десятки, а нередко и на сотни километров. При ширине в сотни и тысячи метров и мощности в десятки метров запасы рудоносных песков таких россыпей, как правило, весьма значительны и составляют сотни миллионов кубометров. Содержания в них ценных минералов достигают десятков и сотен килограммов на один кубометр песка. Кроме того, в россыпях почти всегда присутствуют весьма ценные в промышленном отношении алюмосиликаты, такие, как дистен, силлиманит, ставролит, гранат, которые могут извлекаться попутно в самостоятельные концентраты.

Современные прибрежно-морские россыпи, как правило, не содержат глинистых фракций и представлены мелкозернистым хорошо окатанным кварцем с размером частиц 0,1-1 мм и тоже окатанными зернами рудных минералов, но гораздо меньших размеров.

Метаморфогенные месторождения титановых минералов представлены самыми разнообразными типами. Есть месторождения, связанные с сильно метаморфизованными титаноносными базитами. Они образовались при региональном метаморфизме первично-магматических основных пород и представлены амфиболитами, содержащими рудные тела ильменит-магнетитовых сплошных руд и ильменитовых вкрапленных руд. Например, в Финляндии (месторождение Отанмяки) такие титаноносные амфиболиты (11-18% TiО₂) образовались за счет метаморфизма рудного габбро.

Вторым подтипом метаморфогенных месторождений являются метаморфически измененные титаноносные осадочные породы - древние россыпи, превращенные в титаноносные песчаники. Наиболее характерны для группы титановых месторождений лейкоксенсодержащие нефтеносные песчаники, представляющие собой погребенную девонскую россыпь. Основная рудная залежь этой россыпи делится на два горизонта (нижний и верхний). Они сложены разнозернистыми (грубо- и крупнозернистыми) кварцевыми песчаниками, в которых лейкоксен составляет более 80% тяжелой фракции. Полуокатанные и окатанные зерна его содержат 40-50% TiО₂ и 35-45% SiО₂.

К числу титановых месторождений метаморфического генезиса относится довольно много рутилоносных древних кристаллеческих сланцев, гнейсов, эклогитов, амфиболитов, образовавшихся в результате метаморфизма обогащенных титаном магматических, вулканических осадочных пород. В некоторых из них 20-25% рутила (месторождения Харворд, США; Плюма-Идальго, Мексика). Однако трудности технологического порядка пока не позволяют эксплуатировать месторождения этого типа.

А теперь, когда мы познакомились с особенностями и типами месторождений, попытаемся оценить современное состояние рудной базы титанового минерального сырья.

Прогнозные запасы титана в земной коре достаточно высоки - почти 10 млрд т. Однако учтенные, разведанные запасы титана значительно меньше (около 650-660 млн т) и связаны в основном с месторождениями ильменита. Крупные и богатые концентрации ильменита в виде обособленных месторождений приурочены к сравнительно небольшому числу геологических образований земной коры.

В магматических породах ильменитовые месторождения встречаются лишь в массивах основного состава (габбро, анортозиты, лабрадориты). Ни в кислых, ни в средних, ни в щелочных породах, ни в их жильных дериватах крупных, богатых концентраций ильменита не обнаружено. В метаморфических породах типа амфиболитов известны как собственно ильменитовые месторождения, так и месторождения лейкоксена.

Месторождения коренных ильменитовых руд в магматических и метаморфических породах содержат 5-35% TiО₂, т. е. значительно выше, чем для руд почти всех цветных и редких металлов. При этом руды с содержанием 5-7% TiО₂, считаются бедными, 7- 12% - рядовыми и свыше 12% - богатыми.

В коренных рудах сосредоточена меньшая часть разведанных и эксплуатируемых запасов ильменита, основное количество этого минерала связано с россыпными месторождениями, главным образом прибрежно-морского типа, в меньшей мере континентального.

Главными из эксплуатируемых являются четыре наиболее крупных и богатых месторождения мира: Телнесс в Норвегии, Тегавус в США, Лак-Тио в Канаде, Отанмяки в Финляндии.

Телнесс - ильменит-титаномагнетитовые руды в габбро-анортозитах, около 300 млн. т, с содержанием TiО₂ 18%. Ежегодно здесь добывают открытым способом и перерабатывают около 1 млн. т руды, выпуск ильменитового концентрата с содержанием 44 - 45% TiО₂ составляет в последние годы 800-850 тыс. т в год. По степени измененности и низкому содержанию вредных примесей фосфора и хрома норвежские концентраты являются лучшим по качеству сырьем для получения пигментного диоксида титана сернокислотным способом.

Тегавус - тоже ильменит-титаномагнетитовые руды в габбро-анортозитах. Запасы составляют около 150 млн. т, содержание TiО₂ 7-20%, в среднем 16-17%. Месторождение эксплуатировались до 1982 г., обогатительная фабрика выпускала в год около 200 тыс. т ильменитового флотоконцентрата с содержанием 45% TiО₂.

Лак-Тио - наиболее крупное и наиболее богатое из всех эксплуатируемых коренных месторождений, представлено ильменит-гематитовыми рудами в анортозитах. Запасы составляют 140-170 млн. т руды со средним содержанием TiО₂ 32-35%. Эти руды практически без глубокого обогащения (производится лишь дробление и незначительное гравитационное обогащение) идут на переплав для производства шлаков. По данным на начало 80-х гг., ежегодно производится около 1900 тыс. т ильменитового концентрата и 850-875 тыс. т шлака.

Отанмяки представлено ильменит-магнетитовыми рудами в метаморфических породах типа габбро-амфиболитов. Месторождение насчитывает около 50 млн. т руды при содержании 12-15% TiО₂, 35% Fe₂O₃ и 0,3% V₂O₅. Обогатительная фабрика выпускает ежегодно около 150 тыс. т ильменитового концентрата с содержанием 45% TiО₂.

Таким образом, всего три коренных месторождения в мире дают ежегодно около 1,2 млн. т ильменитовых концентратов с содержанием 44-15% TiО₂, в том числе Телнесс - 850 тыс. т, Тетанус - 200 тыс. т, Отанмяки -150 тыс. т. Около 2 млн. т богатой ильменитовой руды Лак-Тио дают после переплава 850 тыс. т титанового шлака с содержанием 70% TiО₂.

Имеется ещё ряд крупных месторождении подобного же типа, но пока неэксплуатируемых. Это месторождения ванадиеносных титаномагнетитовых руд Бушвельдского массива Магнет-Хейс в ЮАР и Лиганге в Танзании. В первом из них запасы руды составляют 5,9 млрд. т, содержание TiО₂ 12-20%, Fe₂O₃ 52-60%, V₂O₅ 1,5%; во втором - запасы руд 1,2 млрд. т, содержание TiО₂ 12%, Fe₂O₃ 56-58%.

Эти месторождения Африки по своим потенциальным запасам титановых руд превосходят все остальные коренные титановые месторождения мира. Перспективны также месторождения Магнай (11% TiО₂) и Сент-Урбт (37% TiО₂) в Канаде, Айрон-Маунтин (27-28% TiО₂) в США, Коден (11% TiО₂) в Норвегии и др.

Ильменитовые концентраты коренных месторождений удовлетворяют сырьевые потребности мирового производства титана и титанового пигмента примерно на 40-45%. Остальное обеспечивается за счет ильменитовых концентратов, получаемых из россыпных месторождений прибрежно-морского типа.

Россыпи практически могут удовлетворить любые потребности в ильменитовом концентрате. При этом для большинства на них характерны комплексность рудных песков, содержащих наряду с ильменитом много других полезных минералов - рутил, циркон, монацит и др., высокие содержания и крупные запасы этих рудных минералов, благоприятные горно-геологические условия отработки, хорошая обогатимость песков, обусловленная незначительной связностью их (мало глинистого материала) и достаточно крупными (в основном более 0,1 мм) размерами рудных минералов.

Все это, вместе взятое, позволяет рассматривать современные прибрежно-морские россыпи как долговременный, надежный, экономически рентабельный минерально-сырьевой источник получения ильменитовых, рутиловых и цирконовых концентратов.

Ниже приводится краткая характеристика основных геолого-экономических параметров эксплуатируемых месторождений прибрежно-морских россыпей различных регионов мира.

В Австралии эксплуатируются два рассыпных месторождения - Кейнебл и Упиабба. Оба они представлены залежами, прибрежно-морских песков, простирающихся на десятки километров и содержащих от 10-15 до 40-50% тяжелых минералов. Главным является ильменит: 50-80% тяжелой фракции, остальное - рутил, циркон. Общие запасы песков Западного побережья оцениваются в 130-140 млн. т.

На Восточном побережье Австралии эксплуатируются также крупные по залежам россыпи, протягивающиеся на 1200 км, главными полезными минералами которых являются рутил (30-50% тяжелой фракции), циркон (30-40%), а ильменит (20-25%) имеет подчиненное значение и содержит до 7% хрома.

В США прибрежно-морские россыпи разрабатываются на северо-востоке штата Флорида (Джексонвилл, Трейл-Ридж). Россыпи имеют длину 5-10 км, ширину 1-4 км, мощность 8-23 м и насчитывают около 300 млн. т песков, содержащих около 4% тяжелой фракции, состоящей на 40-45% из ильменита, на 7% из рутила, на 13-14% из циркона. Ежегодно здесь получают около 250 тыс. т ильменитового концентрата высокого качества.

Индия является третьей страной мира после Австралии и США по крупномасштабному производству ильменитовых концентратов из прибрежно-морских россыпей. В год производится около 200 тыс. т ильменитового концентрата. Россыпи простираются вдоль Траванкурского побережья на юго-западе полуострова на расстояние до 160 км, имеют ширину 150 м и мощность 7,5 м. Пески отличаются исключительно высоким содержанием ильменита - до 60-70%, а также несут монацит, циркон, рутил и другие полезные минералы. Общие запасы песков оцениваются в 300-350 млн. т, однако запасы по мере разработки могут восстанавливаться, так как море в течение нескольких лет намывает на месте выработанных новые продуктивные пески. В восточных штатах Индии (Орисса и др.) также разведаны крупные запасы прибрежно-морских песков с ильменитом, монацитом, цирконом, рутилом.

Малайзия производит порядка 150-200 тыс. т ильменитовых концентратов, получаемых попутно при обогащении на касситерит прибрежно-морских песков Западной Малайзии (штаты Пинанг и Селангор). Хвосты оловянного обогащения (вероятно, тяжелая магнитная фракция) содержат 60-90% ильменита, выделяемого в самостоятельный ильменитовый концентрат с содержанием 53% TiО₂, 0,085% P₂O₅ ил 0,005 Cr₂O₃, т. е. концентрат очень высокого качества. В Таиланде (Сиамский залив) перерабатываются такие же пески.

В Китае из месторождений прибрежно-морских песков, расположенных на юге страны, добывается 130-150 тыс. т ильменитового концентрата, в том числе около 100-120 тыс. т на острове Хайнань и 30 тыс. т в районе города Наньнин, где действует металлургический завод, осуществляющий переплав ильменитового концентрата на титановый шлак и чугун.

В Шри-Ланке прибрежно-морские россыпи широко распространены на восточном и западном побережьях острова. Однако эксплуатируются только наиболее богатые месторождения песков на северо-востоке острова, в районе города Тринкомали. Пески по своему составу представляют собой природный концентрат тяжелых минералов, содержащий 70-85% ильменита, 10-17% рутила, 8-10% циркона, 0,25% монацита.

Запасы ильменита оцениваются в 2-5 млн. т, причем они постоянно возобновляются благодаря привносу тяжелых минералов из глубоководных районов моря. Обогатительная фабрика, перерабатывающая эти пески, выпускает в год 85 тыс. т ильменитового концентрата, содержащего 54% TiО₂, следы фосфора, 0,07% хрома,

В ЮАР запасы ильменита в россыпях исчисляются в 100 млн. т.

Кроме основного минерально-сырьевого источника титана и его соединений - ильменитовых концентратов, получаемых при эксплуатации охарактеризованных выше коренных и россыпных месторождении ильменита, важным источником титанового сырья являются рутиловые концентраты. Как правило, они получаются попутно при отработке и обогащении песков прибрежно-морских россыпей и составляют примерно одну десятую часть ильменитовых концентратов. Так, например, если ежегодно мировая добыча ильменитовых концентратов (без СССР) в начале 80-х гг. составила около 4 млн. т, то рутиловых концентратов из тех же россыпей добывалось не более 300-400 тыс. т в год. Самостоятельные крупные месторождения рутила, имеющие промышленное значение, практически неизвестны. Имеется одно месторождение рутила Ньямналуда в Италии, но оно не эксплуатируется. А вот другая структурная модификация рутила - анатаз обнаружен сравнительно недавно в крупных, богатых концентрациях на самостоятельных месторождениях Тапир и Салитра в Бразилии (штат Минас-Жерайс). На первом из них сосредоточено 190 млн. т анатазовой руды (21% TiО₂), на втором - 150 млн. т (23,5% TiО₂). Месторождения проектируются к разработке.

В Советском Союзе основными источниками титанового сырья являются, так же как и во всем мире, ильменитовые концентраты. В весьма незначительном количестве используются рутиловые концентраты, которые содержат 95-96% TiО₂ и могут заменять титановые шлаки. Кроме того, небольшая часть титана получается при комплексной переработке лопаритовых концентратов, содержащих 40% TiО₂.

Ильменитовые концентраты в СССР получают из погребенных россыпных месторождений двух промышленно-генетических типов: из комплексных ильменит-рутил-цирконовых россыпей ирибрежно-морского происхождения; из континентальных россыпей ильменита - аллювиальных, аллювиально-делювиальных, элювиальных.

Погребенные прибрежно-морские россыпи - главный сырьевой источник получения ильменитовых концентратов, используемых для металлургического производства титана. При обогащении песков этих россыпей на промышленной обогатительной фабрике из них, кроме ильменитового, в качестве основной продукции получают также рутиловый и цирконовый концентраты, а в качество попутной продукции - дистен-силлиманитовый, ставролитовый, кварцевый концентраты.

Ильменитовый концентрат, получаемый при обогащении прибрежно-морских песков, представлен сильно измененным лейкоксенизированным ильменитом и по своему химическому составу стабилен (в %): TiО₂ около 64; Fe₂О₃ 26-29; FeO 0,1-0,5%; SiO₂ 1,25-1,85; Al₂O₃ 1-2%; P₂O₅ 0,1-0,2; Сr₂O₃ 0,9-2,1 и др. Этот концентрат, как упоминалось, идет почти в полном объеме продукции на плавку для получения титановых шлаков, являющихся, в свою очередь, сырьем для хлорирования и последующего получения титановой губки.

Второй сырьевой источник получения ильменитовых концентратов - пески континентальных аллювиально-делювиальных россыпей, при обогащении которых получают ильменитовые концентраты с менее измененным ильменитом. Химический состав их отличается большим разнообразием как по содержанию основных компонентов, так и по элементам-примесям. Концентраты, сложенные наиболее измененными разностями ильменита, содержат 60% и более TiО₂, применяются в металлургическом производстве титана, а концентраты, содержащие 52-60% TiО₂ с небольшой примесью фосфора (до 0,13% P₂O₅) и хрома (до 0,05% Сr₂О₃), используются предприятиями Минхимпрома СССР для сернокислотного производства пигментном двуокиси титана.

Кроме этих двух основных сырьевых источников ильменитовых концентратов, получаемых из погребенных россыпей, в СССР разведаны, изучены и подготовлены к промышленному освоению другие типы месторождений титана. Главные из них - месторождения нефтетитановых лейкоксенсодержащих песчаников и коренных ильменитовых руд, приуроченных к габброидным породам. Оба эти месторождения, хотя и относится к разным генетическим типам (метаморфическому и магматическому), отличаются высокими содержаниями и крупными запасами двуокиси титана.

При обогащении нефтетитановых песчаников получают кварц-лейкоксеновые концентраты (45% TiО₂ и 45% SiO₂), представляющие сложность для дальнейшей их переработки.

Коренные ильменитовые руды из крупных массивов габброидных пород обогащаются с весьма высокими технологическими показателями по гравитационно-магнитно-электрической схеме. Из этих руд возможно получение ильменитовых концентратов, сложенных неизмененным ильменитом и содержащих около 50% TiО₂.