Ма́рганец — элемент побочной подгруппы седьмойгруппы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева,с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, ма́нганум, в составеформул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 — калиймарганец о четыре; но нередко читают и как манган). Простое веществомарганец (CAS-номер: 7439-96-5) — металл серебристо-белого цвета.Известны пять аллотропных модификаций марганца — четыре с кубической и одна стетрагональной кристаллической решёткой.
Один изосновных материалов марганца — пиролюзит — был известен в древности как чернаямагнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считалиразновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягиваетсямагнитом, Плиний Старший объяснил женским полом черной магнезии, к которомумагнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в рудесодержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю.Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлическиймарганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (отнемецкого Manganerz — марганцевая руда).
Марганецтвердый хрупкий металл. Известны четыре кубические модификации металлическогомарганца. При температурах от комнатной и до 710°C устойчив a-Mn, параметр решеткиа = 0,89125 нм, плотность 7,44 кг/дм3. В интервале температур 710-1090°Cсуществует 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 дотемпературы плавления (1244°C) устойчив d-Mn с параметром решетки а = 0,30750нм. Модификации a, b, и d хрупкие, g-Mn пластичен. Температура кипения марганцаоколо 2080°C.
На воздухемарганец окисляется, в результате чего его поверхность покрывается плотнойоксидной пленкой, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. Припрокаливании на воздухе выше 800°C марганец покрывается окалиной, состоящей извнешнего слоя Mn3O4 и внутреннего слоя состава MnO.
Марганецобразует несколько оксидов: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 и Mn2O7. Все они, кромеMn2O7, представляющего собой при комнатной температуре маслянистую зеленуюжидкость с температурой плавления 5,9°C, твердые кристаллические вещества.
Монооксидмарганца MnO образуется при разложении солей двухвалентного марганца (карбонатаи других) при температуре около 300°C в инертной атмосфере:
MnCO3 = MnO+ CO2
Этот оксидобладает полупроводниковыми свойствами. При разложении MnOОН можно получитьMn2O3. Этот же оксид марганца образуется при нагревании MnO2 на воздухе притемпературе примерно 600°C:
4MnO2 =2Mn2O3 + O2
Оксид Mn2O3восстанавливается водородом до MnO, а под действием разбавленных серной иазотной кислот переходит в диоксид марганца MnO2.
Если MnO2прокаливать при температуре около 950°C, то наблюдается отщепление кислорода иобразование оксида марганца состава Mn3O4:
3MnO2 =Mn3O4 + O2
Этот оксидможно представить как MnO·Mn2О3, и по свойствам Mn3О4 соответствует смеси этихоксидов.
Диоксидмарганца MnO2 — наиболее распространенное природное соединение марганца вприроде, существующее в нескольких полиморфных формах. Так называемаяb-модификация MnO2 — это уже упоминавшийся минерал пиролюзит. Ромбическаямодификация диоксида марганца, g-MnO2 также встречается в природе. Это —минерал рамсделит (другое название — полианит).
Диоксидмарганца 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 MnO2можно восстановить водородом до MnO.
Если кперманганату калия KMnO4 добавить концентрированную серную кислоту, тообразуется кислотный оксид Mn2O7, обладающий сильными окислительнымисвойствами:
2KMnO4 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O.
Mn2O7 — кислотныйоксид, ему отвечает сильная, не существующая в свободном состоянии марганцоваякислота НMnO4.
Привзаимодействии марганца с галогенами образуются дигалогениды MnHal2. В случаефтора возможно также образование фторидов состава MnF3 и MnF4, а в случае хлора— также трихлорида MnCl3. Реакции марганца с серой приводят к образованиюсульфидов составов MnS (существует в трех полиморфных формах) и MnS2. Известнацелая группа нитридов марганца: MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2.
С фосфороммарганец образует фосфиды составов MnР, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 и Mn4P.Известно несколько карбидов и силицидов марганца.
С холоднойводой марганец реагирует очень медленно, но при нагревании скорость реакциизначительно возрастает, образуется Mn(OH)2 и выделяется водород. Привзаимодействии марганца с кислотами образуются соли марганца (II):
Mn + 2HCl =MnCl2 + H2.
Израстворов солей Mn2+ можно осадить плохо растворимое в воде основание среднейсилы Mn(OH)2:
Mn(NO3)2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaNO3
Марганцуотвечает несколько кислот, из которых наиболее важны сильные неустойчивыемарганцоватая кислота H2MnO4 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 свойствакак окислителей (чаще)
2NaI + Na2MnO4 + 2H2O = MnO2 + I2 + 4NaOH,
так ивосстановителей
2K2MnO4 +Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.
В водныхрастворах манганаты диспропорционируют на соединения марганца (+4) и марганца(+7):
3K2MnO4 +3Н2О = 2KMnO4 + MnO2·Н2О + 4КОН.
При этомокраска раствора из зеленой переходит в синюю, затем в фиолетовую и малиновую.За способность изменять окраску своих растворов К. Шееле назвал манганат калияминеральным хамелеоном.
Перманганаты— сильные окислители. Например, перманганат калия KMnO4 в кислой среде окисляетсернистый газ SO2 до сульфата:
2KMnO4 + 5SO2 +2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4.
Придавлении около 10 МПа безводный MnCl2 в присутствии металлоорганическихсоединений реагирует с оксидом углерода (II) CO с образованием биядерногокарбонила Mn2(CO)10.
Промышленноеполучение марганца начинается с добычи и обогащения руд. Если используюткарбонатную руду марганца, то ее предварительно подвергают обжигу. В некоторыхслучаях руду далее подвергают сернокислотному выщелачиванию. Затем обычномарганец в полученном концентрате восстанавливают с помощью кокса(карботермическое восстановление). Иногда в качестве восстановителя используюталюминий или кремний. Для практических целей чаще всего используютферромарганец, полученный в доменном процессе при восстановлении руд железа имарганца коксом. В ферромарганце содержание углерода составляет 6-8 % по массе.
Чистыймарганец 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 какдобавку к сталям для их раскисления, десульфурации (при этом происходитудаление из стали нежелательных примесей — кислорода, серы и других), а такжедля легирования сталей, т. е. улучшения их механических и коррозионных свойств.Марганец применяется также в медных, алюминиевых и магниевых сплавах. Покрытияиз марганца на металлических поверхностях обеспечивают их антикоррозионнуюзащиту. Для нанесения тонких покрытий из марганца используют легко летучий итермически нестабильный биядерный декакарбонил Mn2(CO)10.
Соединениямарганца (карбонат, оксиды и другие) используют при производстве ферритныхматериалов, они служат катализаторами многих химических реакций, входят всостав микроудобрений. Перманганат калия применяют для отбеливания льна ишерсти, обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органическихвеществ. В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганаткалия используют как антисептическое средство в виде водного раствора, внекоторых случаях раствор применяют при отравлении алкалоидами и цианидами.
3. Марганец — 14-йэлемент по распространенности на земле, а после железа второй тяжелый металл,содержащийся в земной коре (около 0.1% по массе или 0.03% от общего числаатомов земной коры ). Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600г/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 вприроде, превышает 150. Однако широко распространенных и содержащих повышенноеколичество Мп минералов немного.
Наиболеераспространенные минералы марганца:
· пиролюзитMnO2·xH2O, самый распространённыйминерал (содержит 63,2 % марганца);
· манганит(бурая манганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
· браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);
· гаусманит(MnIIMn2III)O4
· родохрозит(марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);
· псиломеланmMnO • MnO2 • nH2O (45-60 % марганца);
· пурпурит(Mn3+[PO4]), 36,65 % марганца.
4. Ресурсы марганцевых руд выявлены в 56 странах мира исоставляют 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 56странах. 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. Куникальным относятся месторождения с запасами марганцевых руд более 1 миллиардатонн, к крупным — с запасами в сотни миллионов тонн, и мелким — с запасами вдесятки миллионов тонн.
Производствотоварных марганцевых руд в 1996 г. составило 21,8 млн. т. В семерку главныхпродуцентов марганцевого сырья входят страны, являющиеся основными держателямизапасов: Китай (21,6 % мирового производства), ЮАР (15 %), Украина (14 %),Бразилия (10,1 %), Австралия (9,7 %), Габон (9,2 %), Индия (7,8 %). Китай, несмотря на низкое качество природных руд, с 1993 г. удерживает лидерство повыпуску товарной руды. В производстве марганцевых сплавов используется смесьруд, добытых в Китае, с высококачественным сырьем, ввозимым из Австралии,Габона и ЮАР. В ЮАР эксплуатируются рудники Маматван, Весселс и Нчванинг. Почтився продукция (98 %) относится к рудам металлургического сорта (40-52 % Мп). НаУкраине в 1992-1998 гг. наблюдалось падение производства товарных марганцевыхруд. Основные причины спада — энергетические трудности и потеря традиционныхрынков сбыта в странах СНГ и Восточной Европы. Разрабатываются месторожденияНикопольского бассейна и месторождение Таврическое. Действует 12 рудников, трииз которых подземные. Металлогения и эпохи рудообразования. В геосинклинальныхусловиях основная концентрация марганца происходила на ранней стадии, когда вприбрежных бассейнах накапливались осадочные руды. Средняя и поздняя стадиигеосинклинального цикла для марганца не продуктивны. На платформенном этапеформировались марганцевые месторождения осадочной группы и выветривания.Фациальные условия образования осадочных марганцевых руд напоминают обстановкиотложения руд железа. В распределении марганцевых руд намечается зональность:первично-оксидные руды отлагаются в прибрежной зоне среди осадковпесчано-алеврито-глинистого состава; по мере удаления от берега оксидные рудыпостепенно сменяются карбонатными (родохрозит, манганокальцит, кальциевыйродохрозит), ассоциирующими с глинами, кремнистыми глинами и опоками.Метаморфизованные месторождения возникли в результате многоэтапногорегионального метаморфизма. Как известно, они широко распространены в Индии.При низкой ступени метаморфизма оксиды и, возможно карбонаты марганца былипревращены в брауниты, а кремнистые породы — в кварциты. При средних ступеняхметаморфизма возникали силикаты марганца, частично происходилаперекристаллизация браунита. Марганцевые месторождения формировались вразличные эпохи развития земной коры, от докембрийской вплоть до кайнозойской,а железо-марганцевые конкреции накапливаются на дне Мирового океана и внастоящее время. В докембрийскую металлогеническую эпоху сформировались мощныегеосинклинальные образования, характеризующиеся в ряде случаев высокопродуктивнымимарганценосными толщами (гондиты в Индии, марганецсодержащие железистыекварциты в Бразилии и т. д.). Значительные по запасам месторождения марганцадокембрийского возраста известны в Гане (месторождение Нсута-Дагвин), а крупныев ЮАР (юго-восточная часть пустыни Калахари). Для раннепалеозойской эпохимарганец мало характерен. Сравнительно небольшие промышленные месторождениямарганца этого возраста известны в Китае, США и восточных районах России. ВКитае наиболее крупным из них является месторождение Шаньвуту, расположенное впровинции Хунань. Марганцевые руды пластообразной формы согласно залегают средиизвестняков, песчаников и сланцев силурийского возраста. Мощность залежей около1 м. Основные минералы псиломелан и пиролюзит. Наибольший интерес представляютучастки вторично обогащенных руд, в которых среднее содержание марганцаварьирует от 43,2 до 46,7% и кремнезема от 8,2 до 11,9%. В России месторождениямарганца известны в Кузнецком Алатау, а также на Дальнем Востоке (Малый Хинган).Позднепалеозойская эпоха для марганца имеет сравнительно небольшое практическоезначение. Удельный вес месторождений марганцевых руд этого возраста в мировыхзапасах и добыче невелик. Небольшие по масштабам месторождения известны вЗападной Европе, Северной Африке, Юго-Восточной Азии, а также в СНГ. Наиболеекрупные по запасам месторождения разведаны в Центральном Казахстане —Джездинское и Ушкатын-Ш. На месторождении Ушкатын-Ш выявлено 14 марганцевых и 8железорудных тел. Запасы подсчитаны в четырех рудных телах. Среднее содержаниеМп 26,5 %. Основные рудные минералы в первичных рудах — гаусманит, браунит игематит, во вторичных — псиломелан, пироморфит и манганит. В мезозойскую эпохусформировались рудопроявления марганца в связи с позднемеловым (Закавказье,Забайкалье) и юрским (береговые хребты Северной Америки, Новая Зеландия)вулканизмом. Месторождения марганца этого возраста имели также небольшоепрактическое значение. Ситуация резко изменилась в связи с открытием в конце1960-х годов крупного месторождения Грут-Айленд в Австралии. Кайнозойская эпохаотличается уникальным накоплением марганцевых руд на южной окраинеВосточно-Европейской платформы (Никопольский бассейн, Чиатурское, Мангышлакскоеи другие месторождения). В эту эпоху сформировалось крупное месторождениеОброчиште в Болгарии, а также Моанда в Габоне. Рудоносными на всех этихместорождениях являются песчано-глинистые отложения, в которых рудообразующиеминералы присутствуют в форме конкреций, оолитов, стяжений и землистыхскоплений. Сравнительно небольшие месторождения марганцевых руд третичноговозраста образуют Уральский марганцеворудный бассейн, охватывающий восточныйсклон Уральского хребта. Он простирается в субмеридиональном направлении почтина 150 км. На этих месторождениях рудный горизонт приурочен к основаниютретичной толщи и включает 1—2 пласта марганцевых руд мощностью 1—3 м.Генетические типы промышленных производств. Промышленные месторождениямарганцевых руд представлены: 1) осадочными, 2) вулканогенно-осадочными, 3)выветривания и 4) метаморфогенными типами. Осадочные месторождения имеютбольшое экономическое значение. В них сосредоточено около 80 % всех мировыхзапасов марганцевых руд. Наиболее крупные месторождения сформировались вприбрежно-морских и лагунных олигоценовых бассейнах, сосредоточенных в основномв пределах Паратетиса. Это Никопольский бассейн на Украине, Чиатурскоеместорождение в Грузии, Мангышлакское в Казахстане, Оброчиште в Болгарии и др.Наиболее характерным представителем этого типа является Никольский марганцеворудныйбассейн. Он включает Никопольское и Большетокмакское месторождения и рядрудоносных площадей, вытянутых вдоль берегов Днепра и Ингульца в районе городовНикополя 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 восновании терригеновой олигоценовой толщи на глубине от 10 до 100 м. Онпредставляет собой песчано-глинистую пачку с включением марганцевых конкреций,линз и стяжений, прослоев рудного вещества. Соотношение рудной и неруднойсоставляющей изменчиво по вертикали и латерали. Количество марганцевых руд,заключенных в глинисто-алевролитовой массе достигает 50 % по массе, а среднеесодержание марганца 15—25 %. Марганцеворудные отложения залегают с размывом наподстилающих породах верхнего эоцена, представленных алевритами, углистымиглинами и песками, или на кристаллических породах фундамента и их корахвыветривания. Надрудные отложения — плиоценовые глины, известняки-ракушечники,мергели и четвертичные суглинки общей мощностью от 15 до 80 м. В пределах этогобассейна выделяются оксидные, смешанные (оксидно-карбонатные) и карбонатныемарганцевые руды. Среди разведанных запасов соотношение оксидных, смешанных икарбонатных руд равно 25:5:70. На собственно Никопольском месторождениисосредоточено 72 % общих запасов оксидных руд (пиролюзит, манганит, псиломелан,вернадит) Украины, а на Большетокмакском — доминируют карбонатные марганцевыеруды (родохрозит, манганокальцит). Содержание марганца в карбонатных рудахсоставляет 10—30 % (среднее 21 %), СаО 3— 13 %, Si02 10—50 %. Рудытруднообогатимые. В оксидных рудах среднее содержание Мп — 28,2 %, Fe — 2— 3 %,Р — 0,25 %, Si02 — около 30 %. Они легко обогащаются простыми гравитационнымиспособами. Смешанные руды содержат в среднем около 25 % Мп. Преобладаютфосфоридные руды. Малофосфористые разности, встречающиеся в зонах оксидных исмешанных руд в виде тел со сложными контурами, составляют около 4 % от общихзапасов. Разработка отдельных участков в Никопольском бассейне осуществляетсяоткрытым и частично подземным способами. Железомарганцевые конкреции днаокеанов. Впервые они были обнаружены на дне Тихого океана экспедицией на судне«Челенджер» 120 лет назад. Мощность железо-марганцевых корок на базальтах итуфобрекчиях изменяется от нескольких миллиметров до 10—15 см. Размерыконкреций от 1 мм до 1 м в диаметре, чаще всего встречаются конкреции 3—7 см впоперечнике. Морфологические типы «шкреций — сферические, лепешковидные,эллипсоидальные, плитчатые, желвакообразные, гроздьевидные. Япония и США, неимеющие крупных месторождений марганца, осуществляют добычу железо-марганцевыхконкреций со дна Тихого и Атлантического океанов на глубинах до 5 км. Вконкрециях 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 интенсивногопроявления подводного вулканизма, характеризующимися накоплением лав и туфов сподчиненным количеством осадочных пород и руд. Для них характерна тесная связьс кремнистыми (яшмы, туфы), карбонатными (известняки, доломиты) и железистымимагнетит-гематитовыми) породами и рудами. Руды формировались на ранней стадиигеосинклинального этапа в эвгеосинклинальных условиях. Поступление Fe, Мп,Si02, Си, Zn, Ва, РЬ и других компонентов осуществлялось поствулканическимиподводными эксгаляциями и гидротермами. Вулканогенно-осадочные месторожденияобычно 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 первичныхруд и псиломелан-вернадитовыми рудами в корах выветривания. Мощность рудных телобычно 1—10 м, содержание в них основных компонентов (%): Мп 40-55; Si02 менее10; Р 0,03-0,06. К этому типу принадлежат месторождения Атасуйско-го иДжездинского районов Центрального Казахстана, а в России месторожденияПримагнитогорской группы, Ир-Нилийское в Приохотье, связанные соспилиткератофир-кремнистой формацией, а также месторождения Салаирского кряжа,приуроченные к порфирово-кремнистой формации. Месторождения кор выветривания. Врезультате проявления процессов выветривания в зоне гипергенеза происходитинтенсивное разложение марганцевых руд и марганепсодержащих пород с переходомдвухвалентного марганца в четырехвалентную форму. Таким образом, формируютсябогатые скопления в виде марганцевых шляп. Месторождения данного генетическоготипа 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 изпиролюзита, псиломелана и вернадита. В Индии промышленное значение имеютбогатые залежи марганцевых руд, образовавшиеся в корах выветривания(марганцевых шляпах) гондитов и кодуритов протерозойского возраста. В рудахсодержание 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 крупныеместорождения выявлены Е центральных и южных штатах Индии (Мадхья-Прадеш.Раджастан, Гуджарат, Орисса и др.). В гипергенных рудах, образовавшихся помарганецсо-держащим доломитам, концентрация Мп составляет 30-53 %, Si02 и Fe до3 %, Р до 0,1 %. Они, в отличие от рул возникших по силикатным породам,характеризуются низким содержанием Si02 и Fe. Метаморфогенные месторожденияобразуются главным образом при региональном, реже при контактовом метаморфизмеосадочных руд и марганецсодержащих пород. В процессе интенсивного региональногометаморфизма первичные оксиды и карбонаты марганца в дальнейшем целикомпереходят в силикаты марганца — родонит, бустамит, марганцовистые гранаты втесном срастании друг с другом. Примерами месторождений подобного типа могутслужить Карсакпайская и Атасуйская группы месторожде ний Казахстана, а такженекоторые месторождения Индии и Бразилии. Среди метаморфогенных месторожденийпо степени метаморфизма различают две формации: браунит-гаусманитовую имарганец-силикатную. Месторождения браунит-гаусманитовой формации образуются врезультате относительно слабого прогрессивного метаморфизма первичных руд,сложенных гидроксидами н оксидами марганца. К этой группе относятся многочисленныеместорождения Индии, приуроченные к отложениям нижнего и среднего палеозоя. Этопласты и линзы оксидных марганцевых руд, залегающих согласно со слабометаморфизованными вмещающими породами. Нередко рудные залежи вместе свмещающими породами дислоцированы. Протяженность рудных тел от несколькихдесятков и сотен метров до 2—3 км, мощность их от 1 до 15 м и более. Главныерудные минералы: браунит, голландит, реже биксбиит и манганит. Наиболее важноезначение имеют месторождения Панч-Махал, Барода, Уква, Кеопджари и Сингбхуме.Месторождения марганец-силикатной формации распространены в Индии и Бразилии. ВИндии они связаны исключительно с образованиями архея — гондитами и кодуритами.Гондиты сложены спессартином, кварцем и родонитом, кондуриты состоят из калиевогополевого шпата, марганецсодержащего граната и апатита. Протяженность рудных тел3—8 км и более, мощность от 3 до 60 м. Содержание марганца в них варьирует от10 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.
Промышленныеместорождения марганцевых руд на Урале относятся к двум генетическим типам:осадочному и вулканогенному гидротермально-осадочному.
Осадочныеместорождения марганцевых руд располагаются на четырех стратиграфическихуровнях: 1 – ордовикском, 2 – нижнекаменноугольном, 3 – верхнепермском, 4 –мел-палеогеновом (Е.С.Контарь, К.П.Савельева, 1998).
Марганцевыеместорождения в ордовикских отложениях выявлены в Предуральской зоне Северногои Полярного Урала. К ним относятся Парнокское месторождение в Республике Коми иЧувальская группа месторождений в Пермской области.
Парнокскоежелезо-марганцевое месторождение выявлено в 1987 г. Воркутинской геологическойэкспедицией. Оно расположено в 70 км к юго-востоку от города Инта, в предгорьяхПолярного Урала, в среднем течении р.Парнока-Ю (восточного притока р.Лемвы).
Парнокскоеместорождение приурочено к толще ордовикских известняков, к границе междуизвестняками и углисто-глинистыми сланцами. Пластообразные рудные тела залегаютсогласно с вмещающими породами, имея юго-восточное падение под углом 10–45%.Они распространены на площади 4,6х5,6 км, где выделяются несколько рудоносныхучастков: Магнитный 1, Магнитный 2, Пачвожский, Восточный, Дальний (М.А.Шишкин,Н.Н.Герасимов, 1995). Мощность отдельных рудных пластов изменяется от 0,5 до5,8 м. Суммарная мощность нескольких сближенных пластов местами достигает 15 м.
Наместорождении выделяются три типа руд: марганцевые карбонатные, марганцевыеокисленные, магнетитовые. Марганцевые карбонатные руды бурого и кремового цветаявляются первичными; они состоят в основном из родохрозита, манганокальцита,родонита. Среднее содержание марганца в них составляет 24%. На верхнихгоризонтах месторождения, до глубины 30–70 м, под действием процессоввыветривания карбонатные руды преобразованы в черные окисленные руды, состоящиеиз псиломелана, гаусманита, пиролюзита. По категории С2 балансом учтены запасыокисленных руд в количестве 3885 тыс. т, а прогнозные ресурсы марганцевых рудПарнокского месторождения оцениваются в 20 млн т (Н.П.Юшкин, А.М.Пыстин, 1997).С 1993 г. на Парнокском месторождении начата опытная добыча окисленныхмарганцевых руд.
Верхне-Чувальскиеместорождения в Пермской области изучены только на верхних горизонтах в зонеокисления, где развиты черные и бурые железомарганцевые руды. Эти месторожденияэксплуатировались ранее как железорудные. Предполагается, что на глубинезалегают первичные карбонатные руды. Е.С.Контарь (устное сообщение)предполагает, что группа Чувальских марганцевых месторождений может иметьзначительные размеры.
Осадочныемарганцевые месторождения раннекаменноугольного возраста распространены восновном в Тагило-Магнитогорской зоне Восточного склона Урала. Здесь выявленыКипчакское месторождение в Челябинской области и Аккермановское месторождение вОренбургской области, а также ряд рудопроявлений (Клевакинское, Амамбайское,Орское и др.). Более крупное Аккермановское месторождение, расположенно в 20 кмк юго-западу от г.Орска. На этом месторождении рудное тело мощностью 4–5 мзалегает среди известняков и круто, под углом 70–80о, падает на запад. Онопрослежено 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 ВеликойОтечественной войны месторождение разрабатывалось для нужд Магнитогорскогометаллургического комбината.
Верхнепермскиеосадочные марганцевые руды представлены месторождением Улу-Теляк, расположеннымв 70 км к востоку от г.Уфы. На этом месторождении разведано субгоризонтальнолежащее тело светло-коричневых марганцовистых из-вестняков мощностью от 1 до 18м. Марганцовистые известняки сохранились на возвышенных местах, а на их склонахи в долинах распространены переотложенные руды, образовавшиеся в результатеразрушения первичных руд — марганцовистых известняков и перемещения их в видеобломочного материала в пониженные участки рельефа. Первичные руды состоят измарганецсодержащего кальцита, а переотложенные руды сложены псиломеланом,вернадитом, опалом, халцедоном. Содержание марганца в марганцовистыхизвестняках составляет 8-10%, в переотложенных рудах 11-17%. Разведанные запасыруды на Улутелякском месторождении составляют около 6, 5 млн т (Н. М. Благовещенская,1966). В связи с низкими содержаниями марганца Улутелякское месторождение неэксплуатируется.
Мел-палеогеновыеосадочные марганцевые месторождения расположены в Свердловской области, наВосточном склоне Северного Урала, где выделяется Северо-Уральскиймарганцеворудный бассейн. Он простирается на 300 км к северу от широты г.Серова вдоль западной границы мезозойско-кайнозойских отложений. В настоящеевремя этот бассейн обладает наибольшими запасами разведанных марганцевых руд итолько здесь осуществляется промышленная добыча марганцеворудного сырья наУрале. На площади Северо-Уральского марганцеворудного бассейна выявлены более15 промышленных месторождений, из которых 9 детально изучены: Березовское,Ново-Березовское, Южно-Березовское, Екатерининское, Марсятское, Юркинское,Лозьвинское, Ивдельское, Тыньинское; а одно месторождение -Полуночное — ужевыработано.
Марганцевыеруды Северо-Уральского бассейна залегают в виде пластов среди рыхлых иполусцементированных слоев глин, песков, галечников, алевролитов, песчаников. Ввосточной части бассейна рудные залежи имеют преимущественно субгоризонтальноезалегание, а в западной его части, вблизи разломов, смяты в складки иразорваны. Пласты марганцевых руд имеют протяженность с юга на север от 1,5 до 7,5км, при ширине 100-800 м и мощности 0,5-5,0 м. Они прослежены скважинами доглубины около 300 м. Первичные марганцевые руды имеют существенно карбонатныйсостав. Главными рудными минералами являются родохрозит и манганокальцит. Наверхних горизонтах месторождений под воздействием процессов выветриваниякарбонатные руды превращены в окисленные, состоящие из пиролюзита, псиломелана,манганита и песчано-глинистого материала. Содержание марганца в первичных рудахсоставляет 15-20%, а в окисленных 25-30%.
Однимиз более изученных объектов Северо-Уральского бассейна является Полуночноемарганцевое месторождение, расположенное в 23 км к северу от г.Ивделя.Месторождение открыто в 1920 г., а в 1942 г. начата его эксплуатация, котораяпродолжалась до 1965 г.
Руднаязалежь Полуночного месторождения залегает на размытой поверхности палеозойскихпорфиритов на палеогеновых кварц-глауконитовых песках. Она простирается на 1500м 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 рудахПолуночного месторождения среднее содержание составляет (%): марганца 20,7,железа – 3,6, фосфора – 0,19. В окисленных рудах содержание марганца болеевысокое – в среднем 27,5%.
Внастоящее время эксплуатируются Тыньинское, Ново-Березовское, Березовское иЮжно-Березовское месторождения. Общие разведанные запасы марганцевых рудСеверо-Уральского бассейна составляют 41,9 млн т (А.В.Сурганов и др., 1997).Объем добычи марганцевых руд пока небольшой, но, по расчетам проектныхинститутов, через 5 лет эксплуатации он может достичь 350 тыс. т в год.
Осадочныеместорождения марганца сформировались в прибрежных зонах древних морей. Привыветривании горных пород на прилегающей суше содержавшийся в них марганец растворялсяв воде и выносился реками и ручьями в море. Смешение сравнительно кислых вод,принесенных с суши, с морскими щелочными водами вызывало осаждение марганца вприбрежных зонах, достигая в благоприятных условиях промышленных концентраций.Высказано также мнение об эндогенных источниках марганца. Так, для Парнокскогоместорождения предполагается привнос марганца с больших глубин по разломам вземной коре, т.е. гидротермально-осадочный генезис части марганцевых руд(М.А.Шишкин, Н.Н.Герасимов, 1995).
Вулканогенныегидротермально-осадочные месторождения марганцевых руд распространены вТагило-Магнитогорской зоне, где в силурийском и девонском периодах, т.е.354–434 млн лет назад, происходил активный вулканизм преимущественно вподводно-морских условиях. Горячие воды, выделяющиеся из вулканов и окружающихих фумаролл, содержали марганец, кремний, железо и другие химические элементы.Эти элементы в виде карбонатных, силикатных и оксидных соединений осаждалисьвблизи вулканов на дне морских бассейнов, образуя местами промышленныекремнисто-марганцевые месторождения.
НаЮжном Урале, в основном на территории Баймакского, Абзелиловского и Учалинскогорайонов Республики Башкортостан, выявлены многочисленные кремнисто-марганцевыеместорождения, приуроченные к горизонту сургучно-красных бугулыгырских яшм идругим слоям кремнистых пород. Более значительными объектами такого типаявляются Файзуллинское, Янзигитовское, Алимбетовское, Ниазгуловское,Кусимовское, Кожаевское, Уразовское месторождения. Рудные тела этих месторожденийимеют форму пластов и линз, переслаивающихся с яшмами и алевролитами. Рудысложены родонитом, бустамитом, браунитом, псиломеланом, пиролюзитом, кварцем.Содержание марганца в кремнисто-марганцевых рудах составляет 10–25%, кремнезема20–50%. Добыча этих руд была начата еще в 1880 г. на Уразовском месторождениидля нужд Златоустовского и Белорецкого металлургических заводов. Позднее, всвязи со строительством Магнитогорского металлургического комбината, былиразведаны многие близрасположенные марганцевые месторождения. Во время ВеликойОтечественной войны они эксплуатировались, а руды поставлялись наМагнитогорский металлургический комбинат. Разведанные запасыкремнисто-марганцевых руд Южного Урала составляют 2,8 млн т. Однако в связи смалыми размерами месторождений и низким качеством руд в настоящее время они неэксплуатируются.
НаСреднем Урале вулканогенные гидротермально-осадочные марганцевые месторожденияизвестны в Нижнетагильском рудном районе. Здесь изучались Сапальское,Липовское, Казанское месторождения. Рудные тела этих месторождений залегаютобычно на границе известняков со сланцами и туфопесчаниками. Они имеют формунеправильных линз. В геологическом строении месторождений участвуютвулканические породы – трахиты и интрузивные породы – сиениты.
Сапальскоеместорождение, расположенное в 6 км к северу от г.Нижнего Тагила, открыто в1867 г. Руды этого месторождения состоят из гаусманита, браунита, псиломелана,родохрозита, манганокальцита. Содержание марганца в рудах составляет 30–42%. Кнастоящему времени оно выработано. Липовское и Казанское месторождения обладаютмалыми размерами и низким качеством руд. Присутствие на марганцевыхместорождениях Нижнетагильского района интрузивных пород позволяет предполагатьтакже гидротермальный генезис руд, связанный с внедрением сиенитов.
Небольшиеобъемы добычи марганцевых руд на месторождениях Северо-Уральского бассейна необеспечивают потребности Уральского экономического района. Новые промышленныеосадочные месторождения марганцевых руд могут быть выявлены в ордовикскихотложениях западного склона Северного и Приполярного Урала, враннекаменноугольных осадочных породах западного и восточного склонов ЮжногоУрала, в палеогеновых отложениях восточного склона Северного Урала. Обеспечениепотребностей Урала в марганцевых рудах за счет разработки Парнокскогоместорождения в Республике Коми, будет возможно после проведения железнойдороги в этот район.
5.Марганец – важный и,безусловно, необходимый элемент в жизни человека. Заменить его нечем. Сейчас вРоссии ощущается нехватка добычи марганца. Поэтому сегодня наиболее актуальны иразработка новых месторождений, даже подводных, и тщательное изучение свойствэтого металла и его соединений.
марганцевый руда
ЛИТЕРАТУРА
1. Большая Советская Энциклопедия.
2.Ахметов Н.С. Общая и неорганическаяхимия, М.-высшая школа, 1989
3.Сайт о планете Земля.
4. Сайт УралГеоСервис.