Металлы, 2024, № 3

Р Е Д А К Ц И О Н Н А Я   К О Л Л Е Г И Я
Главный редактор акад. РАН К.В. ГРИГОРОВИЧ, ИМЕТ РАН (металлургия, металловедение),
акад. РАН О.А. БАННЫХ, ИМЕТ РАН (председатель редакционного совета, металловедение, термическая обработка сплавов),
докт.техн.наук М.В. КОСТИНА, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, металловедение, термическая обработка сплавов),
докт.техн.наук В.С. ЮСУПОВ, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, пластическая деформация металлических материалов),
канд.техн.наук О.А. КОМОЛОВА, ИМЕТ РАН (отв. секретарь, металлургия, математическое моделирование),
член-корр. РАН М.И. АЛЫМОВ, ИСМАН РАН (порошковая металлургия, наноматериалы),
докт.техн.наук, проф. С.Я. БЕЦОФЕН, МАИ (металловедение, физика металлов),
докт.техн.наук В.М. БЛИНОВ, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка черных металлов),
докт.техн.наук Е.В. БОГАТЫРЕВА, НИТУ МИСиС (цветная металлургия, гидрометаллургия),
докт.физ.-мат.наук, проф. Г.Г. БОНДАРЕНКО, НИУ ВШЭ (физика металлов, материалы для атомной энергетики),
докт.техн.наук, проф. С.В. ДОБАТКИН, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка цветных металлов),
докт.техн.наук А.В. ДУБ, АО «Наука и инновации» (материаловедение, обработка металлов давлением),
докт.техн.наук, проф. Е.Е. ЗОРИН, МПУ (методы неразрушающего контроля),
докт.техн.наук, проф. А.А. КАЗАКОВ, СПбПУ им. Петра Великого (металловедение, термическая обработка сплавов),
член-корр. РАН М.И. КАРПОВ, ИФТТ (физика металлов, пластическая деформация),
член-корр. РАН А.Г. КОЛМАКОВ, ИМЕТ РАН (материаловедение, физика металлов),
акад. РАН Л.И. ЛЕОНТЬЕВ, ИМЕТ РАН (металлургия),
докт.физ.-мат.наук, проф. А.Е. ЛИГАЧЕВ, ИОФ РАН им. А.Н. Прохорова (металловедение, термическая обработка сплавов),
докт.хим.наук А.Г. ПАДАЛКО, ИМЕТ РАН (физикохимия баротермической обработки материалов),
докт.техн.наук К.Б. ПОВАРОВА, ИМЕТ РАН (сплавы тугоплавких металлов, интерметаллические соединения),
акад. РАН А.И. РУДСКОЙ, СПбПУ (аддитивные технологии, обработка металлов давлением),
докт.техн.наук, проф. С.В. СКВОРЦОВА, МАИ (металловедение, термическая обработка сплавов),
докт.техн.наук, проф. Е.И. ХЛУСОВА, ГНЦ ФГУП ЦНИИ «Прометей» (металловедение, термическая обработка сплавов),
докт.техн.наук, проф. В.Ф. ШАМРАЙ, ИМЕТ РАН (кристаллохимия),
докт.техн.наук А.Е. ШЕЛЕСТ, ИМЕТ РАН (обработка металлов давлением)
Зав. редакцией  Л.А.Левченкова
Почтовый адрес редакции журнала „Металлы“:
119334, Москва, Ленинский проспект, 49
Тел. 8 (499) 135-96-78
E-mail: eliz@imet.ac.ru   www.imet.ac.ru/metally

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ (ФГБУН)
ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ им. А.А. БАЙКОВА РАН
М Е Т А Л Л Ы
Журнал основан
в январе 1959 года.
Выходит 6 раз в год
Москва • „ЭЛИЗ“
№3
МАЙ—ИЮНЬ • 2024
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Садыхов Г.Б., Анисонян К.Г., Заблоцкая Ю.В., Гончаров К.В., Копьев Д.Ю., Олюнина Т.В., Тужилин А.С., Балмаев Б.Г. Особенности титанового 
сырья России и перспективы его использования 
для производства титана и его пигментного диоксида............................................................. 3
Костина М.В., Кудряшов А.Э., Спицина И.В., Федорцов Р.С., Костина В.С. Исследование влияния горячей прокатки и температуры нагрева 
под закалку на структуру и твердость сталей 
Fe-13%Cr, легированных азотом, ванадием, 
ниобием .
.................................................... 21
Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А., Михайлова 
А.Б., Демин К.Ю., Румянцев Б.А. Исследование структуры и микротвердости плазменного 
покрытия из аустенитной стали после фрикционной обработки..............................................32
Костина В.С., Костина М.В., Кудряшов А.Э., Шибаева Т.В., Спицина И.В. Структура и коррозионное поведение сварных соединений литой 
Cr-Ni-Mo-N-стали, полученных сваркой с низкой 
погонной энергией с использованием  высокоазотистой сварочной проволоки.
........................43
Меркушкин Е.А., Мамчиц К.А. Исследование структуры,
 механических и коррозионных свойств 
разработанной азотистой безникелевой аустенитной стали 20Х15АГ10М2.............................53
Касимцев А.В., Юдин С.Н., Володько С.С. Тугоплавкие интерметаллиды молибдена, ниобия, 
хрома — основа новых жаропрочных композитов (обзор)................................................60
Молоканов В.В., Алпатов А.А., Крутилин А.В., 
Палий Н.А., Каплан М.А., Чуева Т.Р., Умнов 
П.П. Механические свойства и структура литых 
стержней из Со-сплава 84КХСР, полученных 
зонной плавкой при разных режимах охлаждения стержня.
...................................................76
Боровицкая И.В., Пименов В.Н., Масляев С.А., 
Демина Е.В., Демин А.С., Морозов Е.В., Епифанов Н.А., Михайлова А.Б.,  Латышев С.В., 
Бондаренко Г.Г., Матвеев Е.В., Гайдар А.И. 
Изменение структуры и микротвердости тантала 
в условиях импульсных пучково-плазменных 
воздействий различной интенсивности.
..............82
Фролова С.А., Соболь О.В., Покинтелица Е.А., Савенков Н.В. Влияние критического перегрева 
расплавов на вид кристаллизации.....................94
©	 Российская академия наук,
	
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки (ФГБУН)
	
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. 2024 г.
©	 ООО НПП „ЭЛИЗ“. 2024 г.

М Е Т А Л Л Ы ,  №3 • 2 0 2 4
c. 3—20
DOI: 10.31857/S0869573324030320
УДК 622.349.4
Посвящается 100-летию со дня рождения
докт. техн. наук профессора Резниченко
Владлена Алексеевича, который с 1957 по 2006 г.г.
руководил лабораторией «Проблем металлургии
комплексных руд имени академика
И.П. Бардина» ИМЕТ РАН
В.А. Резниченко
(1924—2010)
ОСОБЕННОСТИ ТИТАНОВОГО СЫРЬЯ РОССИИ
И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТИТАНА И ЕГО ПИГМЕНТНОГО ДИОКСИДА
©2024 г.      Г.Б. Садыхов, К.Г. Анисонян, Ю.В. Заблоцкая, К.В. Гончаров, Д.Ю. Копьев,
Т.В. Олюнина, А.С. Тужилин, Б.Г. Балмаев
ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН,
Москва
E-mail: Sadykhov@imet.ac.ru
Поступила в редакцию 31 октября 2023 г.
После доработки 30 ноября 2023 г. принята к публикации 21 февраля 2024 г.
Приведен анализ характерных особенностей титанового сырья России, отмечены важные исторические аспекты создания титановой промышленности в СССР и развития научных исследований, направленных на решение сырьевой проблемы для дальнейшего развития титановой промышленности страны. На основе результатов многолетних исследований в ИМЕТ РАН месторождения титансодержащих руд России подразделены на четыре промышленных типа: редкометальные титансодержащие, комплексные железо-титан-ванадиевые (титаномагнетитовые), титан-цирконовые пески (циркон-рутил-ильменитовые россыпи) и собственно титановые (лейкоксеновые
песчаники Тимана). Описаны руды каждого типа месторождений и обоснованы возможные пути
их использования.
Ключевые слова: титановые месторождения; титаномагнетиты; циркон-рутилильменитовые россыпи; лейкоксеновые песчаники; ильменит; перовскит; лопарит; титановые
шлаки; искусственный рутил; производство титана; производство пигментного TiO2;
синтетический волластонит; прокаленный кварцевый песок; хлорный способ; сернокислотный
способ; магниетермический способ; промышленные типы титансодержащих месторождений.
Потребители титанового сырья — производства пигментного диоксида титана, металлического титана, ферротитана и электродная
промышленность. Более 90% добываемого в
мире титанового сырья используется для
получения пигментного диоксида титана. По
данным U.S. Geological Survey [1, 2] совокупные мировые мощности по производству
диоксида титана составляют 9,4 млн. т. Мировыми лидерами являются Китай (5 млн. т,
53%), США (1,37 млн. т, 15%) и Германия
(472 тыс. т, 5%). В России производство этого продукта составляет примерно 55 тыс. т
(около 0,6%).
В 2022 г. мировое производство титановой губки составляло ~260 тыс. т. По сравнению с 2021 г. оно выросло на 20 тыс. т
(8%). Основные производители металличес3

ское россыпное циркон-рутил-ильменитовое
месторождение (позже Малышевское) в
Днепропетровской области. Из-за простоты
добычи и переработки при достаточно высоком содержании диоксида титана (более
53%), а также благодаря развитой транспортной инфраструктуре и имеющейся кадровой базе эти месторождения стали основным
источником сырья для титановой промышленности в СССР [5].
Для дальнейшего развития работ по комплексному использованию железо-титанового сырья в соответствии с Постановлением
Президиума АН СССР № 35 § 302 П12C от
11 мая 1951 г. в ИМЕТ АН СССР под руководством акад. Э.В. Брицке была организована лаборатория №1, которая в 1953 г. получила название «Сырьё», а впоследствии
именовалась «Лаборатория проблем металлургии комплексных руд имени акад. И.П.
Бардина». После смерти Э.В. Брицке во главе лаборатории стал его ученик — докт. техн.
наук Тагиров Керим Хасанович. После смерти К.Х. Тагирова руководителем лаборатории в 1957 г. был назначен В.А. Резниченко1, он возглавлял ее до 2006 г.
В созданной в 1951 г. акад. Э.В. Брицке
в ИМЕТ АН СССР лаборатории №1 были
начаты систематические исследования по
электроплавке титаномагнетитовых и ильменитовых концентратов с получением ванадиевого чугуна и высокотитанистого шлака,
пригодного для производства пигментного
TiO2 сернокислотным способом. В лаборатории были организованы отдельные научные
группы для выполнения исследований по
сернокислотному разложению титановых
шлаков, по хлорированию титанового сырья,
по получению металлического титана магниетермическим способом и электролизом [3,
7—11].
кого титана — Китай (150 тыс. т), Япония
(50 тыс. т), Россия (25 тыс. т), Казахстан (16
тыс. т) и Саудовская Аравия (11 тыс. т).
Сырьевая проблема титана в СССР остро
возникла после войны в конце 1940-х годов,
что было связано с развитием авиакосмической, военной и химической промышленности. В 1947 г. мировая добыча важнейшего
титанового сырья — ильменита составляла
600 тыс. т, в СССР единственным его месторождением были кусинские титаномагнетиты (Юж. Урал). Из-за ограниченности запасов ильменитов Кусинского месторождения
необходимо было разработать технологию
извлечения титана из других титансодержащих руд. В СССР к таким сырьевым источникам относились в первую очередь мелкокристаллические титаномагнетиты Пудожгорского месторождения в Карелии. Для извлечения из них титана требовалось освоение электроплавки титаномагнетитового концентрата с получением ванадиевого чугуна
и титанового шлака, пригодного для получения диоксида титана сернокислотным способом [3, 4].
В 1950 г. под руководством академиков
И.П. Бардина и Э.В. Брицке бригадами сотрудников ИМЕТ АН СССР и ЦНИИЧермета на Кузнецком металлургическом комбинате им. И.В. Сталина были проведены промышленные испытания по электроплавке
титаномагнетитов Пудожгорского месторождения с получением ванадиевого чугуна и
титанового шлака. В работе непосредственно участвовали канд. техн. наук. К.Х. Тагиров и аспирант В.А. Резниченко (руководитель акад. Э.В. Брицке). Петрографические
исследования шлаков выполняла канд. геол.минер. наук А.В. Руднева. Результаты этих
испытаний представлены в работах [3, 4].
Работы по извлечению ванадия из ванадиевого чугуна осуществлялись на Чусовском
металлургическом заводе. Лабораторные
испытания по сернокислотному разложению
титанистых шлаков успешно проведены в
ГИПИ-4 МХП и ВИМС.
Наилучшим сырьем для получения титана является рутил, но его запасы в стране
были весьма ограниченны. Результатом широких геологоразведочных работ в 1950-х годах в СССР стало открытие крупных ильменитовых месторождений: Иршанское и Лемненское россыпные ильменитовые месторождения в Житомирской области и Самоткан1Так как статья посвящается 100-летию со дня
рождения докт. техн. наук В.А. Резниченко, приведем
краткую справку о начале его трудовой деятельности.
Резниченко Владлен Алексеевич в 1949 г. окончил Московский Ордена Трудового Красного знамени Институт стали им. И.В. Сталина (МИСиС) с дипломным
проектом мартеновского цеха в условиях завода «Азовсталь». В 1950—1952 г.г. он был аспирантом акад.
Э.В. Брицке и в 1952 г. защитил кандидатскую диссертацию по теме «Процессы восстановления и шлакообразования при плавке пудожгорских титаномагнетитов», а в 1965 г. — докторскую диссертацию по теме
«Исследования по электротермии ильменитовых и титаномагнетитовых руд» [6].
4
„Металлы“. № 3. 2024 г.

В соответствие постановлению Совета
министров СССР «О мерах по развитию производства титана» в марте 1954 г. государство мобилизовало на выполнение этой задачи большие силы. В кратчайшие сроки
отраслевым министерствам надлежало развернуть научно-исследовательские и опытные работы по технологии производства титана и обеспечить прирост объемов добычи
титановых руд, а также создать мощные проектные и строительные организации [5].
На Днепровском заводе ферросплавов под
руководством сотрудников ЦНИИЧермета и
ИМЕТ АН СССР в 1954 г. был выплавлен
большой объем богатых титановых шлаков,
содержащих ~80% ТiO2. Введение в металлургическую технологию титана таких шлаков оказало значительное влияние на экономику титановой промышленности [12].
Также была проделана большая работа по
совершенствованию технологии и аппаратуры магниетермического процесса восстановления тетрахлорида титана. Созданы аппараты восстановления и вакуумной сепарации
высокой цикловой производительности. Магниетермический способ производства металлического титана был принят при проектировании всех титановых заводов Советского
Союза [12].
В 1956 г. началось получение ильменитовых концентратов на Иршанском ГОКе.
Ильменит этого месторождения отличается
слабой лейкоксенизацией и низким содержанием примеси хрома, что делает его качественным сырьем также и для производства пигментного диоксида титана сернокислотным способом. Руды Малышевского месторождения перерабатывались на Верхнеднепровском горно-металлургическом комбинате (ВДГМК) с начала 1960-х гг. с получением ильменитового, рутилового, а также
цирконового концентратов [13].
В 1957 г. в строй введен Днепровский
титаномагниевый завод (ДТМЗ) [12], с этого
времени начинается промышленное производство титана в СССР. В 1959 г. запущена
первая очередь Березниковского титаномагниевого завода (БТМЗ, с 1963 БТМК), а в
1965 г. — первая очередь Усть-Каменогорского титаномагниевого комбината (УКТМК).
В 1969 г. на УКТМК была достигнута проектная мощность титанового и магниевого
производства. В 1965 г. Советский Союз по
производству титана вышел на одно из первых мест в мире [12]. Рост производства титановой губки за период с 1961 по 1965 г.
увеличился в три раза. В центрах производства титановой губки были организованы Украинский и Березниковский филиалы, курировавшие вопросы производства на местах.
Производство диоксида титана началось
в 1966 г. на сумском химическом комбинате «Сумыхимпром», а в конце 1969 г. — на
комбинате «Крымский Титан» [14]. Производственные мощности сумского комбината
составляли около 45 тыс. т/год, а комбината
«Крымский Титан» — около 110 тыс. т/год.
В качестве сырья оба комбината использовали ильменитовый концентрат Иршанского месторождения. В табл. 1 приведены объемы производства диоксида титана на этих
заводах в период 2006—2012 гг. [15].
В 1964—1965 гг. в ИМЕТ АН СССР проведены опытно-промышленные испытания
по плавке ильменитовых концентратов и
укрупненные лабораторные испытания по
бесфлюсовой плавке титаномагнетитовых
концентратов на высокопроцентный титановый шлак [9]. Эти исследования показали
высокие технико-экономические показатели
двустадийной плавки по схеме вращающаяся печь—электропечь.
В 1966 г. в соответствие Постановлению
Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике (от 26 ноября 1966 г., № 361) организована Временная
научно-техническая комиссия для разработки предложений по развитию сырьевой базы
и производства титана с сопутствующими
элементами и пигментного диоксида титана
Таблица 1
Производство диоксида титана, тыс. т/год, на Украине в период 2006—2012 гг.
К
т
а
н
и
б
м
о
.
г
6
0
0
2
.
г
7
0
0
2
.
г
8
0
0
2
.
г
9
0
0
2
.
г
0
1
0
2
.
г
1
1
0
2
.
г
2
1
0
2
К
«
»
н
а
т
и
Т
й
и
к
с
м
ы
р
9
,
6
8
5
,
8
8
3
,
0
9
5
,
6
8
7
,
5
0
1
1
,
8
0
1
3
,
6
0
1
»
м
о
р
п
м
и
х
ы
м
у
С
«
8
,
3
4
0
,
2
4
7
,
5
3
1
,
9
1
2
,
9
2
0
,
5
4
3
,
9
3
о
г
е
с
В
7
,
0
3
1
5
,
0
3
1
9
,
5
2
1
6
,
5
0
1
9
,
4
3
1
1
,
3
5
1
6
,
5
4
1
5
„Металлы“. № 3. 2024 г.

кая оценка титаномагнетитовых концентратов почти всех месторождений Советского
Союза [3, 9, 11]. Изучены процессы восстановления и бесфлюсовой электроплавки концентратов с получением ванадиевого чугуна
и титановых шлаков. Изучение вскрываемости в серной кислоте и других технологических свойств полученных титановых шлаков проводили в Челябинском филиале Государственного института минеральных пигментов. Исследования показали, что замена
ильменитовых концентратов титановыми
шлаками имеет важные преимущества. Незначительное содержание железа в шлаке
позволяет сократить удельный расход серной кислоты, исключить стадии восстановления и кристаллизации железного купороса и упростить технологическую схему.
Однако титановые шлаки, полученные из
титаномагнетитовых концентратов, из-за высокого содержания примесных компонентов,
особенно хромофорных (оксиды хрома, ванадия и марганца), и низкого содержания TiO2
(60%) не соответствовали современным требованиям производства пигментного диоксида титана. Помимо этого при бесфлюсовой
плавке титаномагнетитовых концентратов
извлечение ванадия в чугун резко снижается (с 80—84 до 60—65%), что существенно
ухудшает технико-экономические показатели процесса. Для устранения указанных недостатков и решения проблемы использования титаномагнетитов в качестве комплексного железо-титан-ванадиевого сырья требовалась разработка нового подхода, который
позволил бы извлекать ванадий из титанистого шлака и получать высокотитановый
продукт с высокими технико-экономическими показателями.
В связи с этим в период 1990—2000 гг. в
ИМЕТ РАН под руководством докт. техн.
наук В.А. Резниченко проводились многосторонние фундаментальные исследования на
высокотитанистых титаномагнетитовых концентратах разных месторождений, и была
разработана принципиально новая технология их комплексной переработки с получением качественной стали, искусственного
рутила и пентаоксида ванадия [18—26]. Согласно разработанной схеме титаномагнетитовые концентраты подвергали двустадийной
плавке с получением металлического продукта, содержащего 0,2—0,3% V, и титанованадиевого шлака, содержащего 2—8%
на периоды 1971—1975 и 1976—1980 гг. под
председательством акад. Н.П. Сажина. Заместителем председателя был назначен заведующий лабораторией №1 ИМЕТ АН СССР,
докт. техн. наук В.А. Резниченко.
Коллектив лаборатории №1 под руководством докт. техн. наук В.А. Резниченко и
его заместителя канд. техн. наук И.А. Карязина в период с ее основания и до 1980 г.
принимал активное участие в создании и
развитии производства металлического титана на Запорожском (ЗТМК (ранее ДТМЗ)),
Березниковском (БТМК) и Усть-Каменогорском (УКТМК) титаномагниевых комбинатах, а также производства пигментного TiO2
на комбинатах «Крымский Титан» и «Сумыхимпром» [16, 17]. За промышленную реализацию разработанных технических решений в 1981 г. докт. техн. наук В.А. Резниченко и канд. техн. наук И.А. Карязину в
составе авторского коллектива (из организаций Института титана Минцветмета СССР,
ЗТМК, БТМК, УКТМК и др.) была присуждена Государственная премия СССР.
В работе [17] отмечено, что в период с
1957 по 1978 гг. совместными усилиями специалистов ИМЕТ АН СССР, Института титана, ЗТМК и БТМК выполнен большой объем
научных исследований, опытно-промышленных испытаний и проектно-конструкторских
работ по созданию и внедрению в широком
масштабе эффективной технологии производства высокотитановых шлаков, а также конструкции электропечных агрегатов.
Внедрение в титановой промышленности
СССР высокоэффективного технологического процесса получения титановых шлаков в
закрытых руднотермических печах новой
конструкции мощностью 5000 (ЗТМК) и
14000 кВА (БТМК) позволило увеличить:
выпуск шлака соответственно в 3,6 и 6,8 раза,
производительность печей в 2,4 и 2,6 раза,
извлечение титана из сырья на 1,92 и
10,83%, а также снизить расход: электроэнергии на 54,0 и 49,3%, графитированных
электродов на 57,7 и 55,9%. Общий годовой экономический эффект от внедрения составил 8 млн. 400 тыс. руб.
Исследования по использованию высокотитанистых титаномагнетитов в качестве
комплексного железо-титан-ванадиевого
сырья. В период 1960—2000 гг. лабораторией №1 под руководством докт. техн. наук
В.А. Резниченко выполнена металлургичес6
„Металлы“. № 3. 2024 г.

а)
б)
20 мкм
20 мкм
Фиг. 1. Микроструктуры титанованадиевых шлаков: а — аносовитовый тип; б — аносовит-шпинелидный тип. Белые длинные кристаллы — аносовит; серые кубические кристаллы — шпинель; темносерая связка — силикатное стекло
V2O5. Было изучено распределение ванадия
между металлической и шлаковой фазами в
зависимости от состава титаномагнетитового концентрата. Исследованы фазовый состав
шлаков, межфазное распределение титана,
ванадия и других элементов в шлаках, процессы окислительного обжига шлаков с целью перевода ванадия в растворимую форму
для последующего селективного его извлечения, автоклавная обработка титансодержащих остатков (после извлечения ванадия)
растворами серной и соляной кислот для
получения богатых по титану продуктов —
синтетического рутила и синтетического анатаза. Было показано, что поведение ванадия
при окислительном обжиге определяется
фазовым составом шлака и распределением ванадия между этими фазами. Установлены температурные области разрушения
ванадийсодержащих фаз с переходом ванадия в растворимую форму при окислительном обжиге шлаков. В результате разработан новый процесс извлечения ванадия из
титановых шлаков с высокими показателями. Исследовано поведение шлаковых фаз
при автоклавном выщелачивании с использованием растворов соляной и серной кислот, разработаны новые процессы получения
синтетического рутила, содержащего >90%
TiO2, и синтетического анатаза. Если первый
представляет собой высококачественное сырье для производств титана и пигментного
диоксида титана хлорным способом, то второй — универсальное титановое сырье как
для сернокислотного производства пигментного диоксида, так и для производства тетрахлорида титана.
В результате этих исследований титанованадиевые шлаки, полученные из высокотитанистых титаномагнетитов, были разделены по технологическим свойствам на два
типа (фиг. 1): аносовитового и аносовит-шпинелидного (на основе Mg-Al-шпинели).
Исследования показали, что ванадий и
титан распределяются между выявленными
фазами, но преимущественно концентрируются в аносовите. Аносовитовые шлаки получаются из титаномагнетитовых концентратов с низким содержанием оксидов магния и алюминия, а аносовит-шпинелидные,
наоборот, — из концентратов с повышенным
содержанием этих компонентов. К первой
группе можно отнести титаномагнетитовые
концентраты Пудожгорского (Карелия), Хибинского (Кольский п-ов), Медведевского (Челябинская обл.), Харловского (Горный Алтай),
7
„Металлы“. № 3. 2024 г.

титана. Поэтому крупные предприятия по
производству пигментного диоксида титана
(комбинат «Крымский Титан») и металлического титана (БТМК) работают на импортном
сырье.
В начале 90-х годов ХХ в. СССР был самым крупным производителем титана в
мире. На предприятиях страны в год выпускалось около 90 тыс. т титановой губки и 100
тыс. т слитков, что в полтора раза больше, чем
производилось на всех предприятиях США,
Европы и Японии, вместе взятых [5].
После 1992 г. на БТМК (с 1998 г. корпорация «ВСМПО-АВИСМА») производство
титановой губки резко сократилось. Объемы
производства титановой губки на БТМК в
сравнении с другими производителями титана в СНГ в период 1992—2005 г.г. приведены в табл. 2 [5]. По данным [30] в 2020 г. на
предприятии АВИСМА произведено 25,5 тыс. т
титановой продукции. В 2021 г. объем производства титана снизился еще на 10—12%.
В последнее время из-за сильного изменения политических и экономических отношений между странами в мире вопрос обеспечения отечественных предприятий титановым сырьем стал крайне актуальным. Для
решения проблемы создания надежной базы
титанового сырья в России необходим взвешенный и объективный подход к выбору
месторождений, наиболее перспективных для
освоения.
По результатам многолетних детальных
исследований вещественного состава и технологических свойств титансодержащих руд
и концентратов, проведенных в ИМЕТ РАН,
месторождения титансодержащих руд России предложено разделить на четыре промышленных типа: титансодержащие редкометальные; комплексные железо-титан-ванадиевые (титаномагнетитовые); титан-цирконовые (пески); собственно титановые.
Кокшаровского (Приморский край) и Рейдовского (о. Итуруп) месторождений, а ко второй группе – концентраты большинства остальных титаномагнетитовых и ильмениттитаномагнетитовых месторождений (Гремяха-Вырмес на Кольском п-ове, Куранахского и Большой-Сейим в Амурской обл., Халактырского в Камчатском крае и т.д.).
Для каждой группы шлаков были определены оптимальные условия селективного
извлечения ванадия и получения богатого
титанового сырья.
Выполненные исследования позволили
оценить высокотитанистые титаномагнетиты
по новому принципу, что очень важно для
предварительного определения качества и
технологических свойств каждого титаномагнетитового концентрата при его металлургической переработке в качестве комплексного железо-титан-ванадиевого сырья. Научные основы этих разработок, в которых принимали участие В.А. Резниченко и А.А.
Морозов, в 2000 г. были удостоены Государственной премии России.
Сырьевые проблемы производства титана и пигментного TiO2 в России после распада СССР. После распада Советского Союза
разрабатываемые титановые месторождения
перешли к Украине. Российская Федерация
осталась без собственных разработанных
минерально-сырьевых источников титана,
хотя страна обладает весьма крупными запасами и прогнозными ресурсами титанового сырья, занимая по этому показателю одно
из первых мест в мире [3, 26—29]. Это связано с тем, что руды почти всех титановых
месторождений России по технологическим
свойствам не отвечают требованиям, предъявляемым к сырью для переработки известными методами обогащения с получением
качественного титанового сырья для производства пигментного TiO2 и металлического
Таблица 2
Производство титановой губки, тыс. т/год, в странах СНГ и мире в период 1992—2005 гг.
а
н
а
р
т
С
.
г
2
9
9
1
.
г
3
9
9
1
.
г
4
9
9
1
.
г
5
9
9
1
.
г
6
9
9
1
.
г
7
9
9
1
.
г
8
9
9
1
.
г
9
9
9
1
.
г
3
0
0
2
.
г
4
0
0
2
.
г
5
0
0
2
Г
Н
С
в
о
г
е
с
В
4
,
2
6
3
,
8
3
0
2
5
,
4
2
4
,
1
2
3
,
6
3
9
,
5
3
7
,
1
3
3
,
2
4
7
,
9
4
4
5
я
и
с
с
о
Р
4
,
3
3
3
,
3
2
0
1
7
,
4
1
3
,
9
2
,
3
2
9
,
1
2
2
,
6
1
3
2
6
2
7
2
К
н
а
т
с
х
а
з
а
7
1
5
1
0
1
8
,
9
1
,
2
1
1
,
3
1
8
,
2
1
3
1
5
,
2
1
5
,
6
1
9
1
а
н
и
а
р
к
У
2
1
6
5
—
—
—
2
,
1
5
,
2
8
,
6
2
,
7
8
е
р
и
м
в
о
г
е
с
В
1
,
4
9
7
6
7
,
6
4
5
,
2
5
3
,
6
5
8
,
0
7
5
,
0
7
6
,
0
6
3
,
5
6
8
7
5
,
2
0
1
8
„Металлы“. № 3. 2024 г.

тропечи с получением малофосфористого
ниобиевого чугуна и титанового шлака, содержащего 35—40% TiO2. Титановые шлаки, содержащие оксиды РЗМ, сначала подвергают разложению азотной кислотой с получением Ca(NO3)2 (удобрение для сельского
хозяйства) и титанового концентрата, из которого в ходе дальнейшего хлорирования
получают TiCl4 и плав оксидов РЗМ.
Из ниобиевого чугуна после продувки в
конвертере получают продукт для производства качественной стали и ниобиевого шлака. Последний перерабатывается химическими способами с извлечением ниобия и тантала.
Опытно-промышленные испытания по
электроплавке коллективного африкандского
агломерата были проведены в печи мощностью 4,5 мВА на комбинате «Североникель»
бригадой сотрудников ИМЕТ АН СССР под
руководством докт. техн. наук В.А. Резниченко. Основной задачей этих испытаний
была разработка технологии руднотермической электроплавки африкандских концентратов с получением чугуна и шлака с максимальным содержанием ниобия в чугуне
и титана в шлаке.
Опытные испытания по продувке ниобиевого чугуна выполнены на конвертерной
установке Новотульского металлургического завода (НТМЗ — ПАО «Тулачермет) в конце 1950-х годов под руководством акад. И.П.
Бардина. Исполнителями работы была бригада научных сотрудников и инженеров, руководимая В.А. Резниченко. Полученные
ниобиевые шлаки содержали 9—10% Nb2O5.
Титановый шлак, полученный при электроплавке агломерата, был подвергнут хлорированию в расплаве солей на СМЗ, а также
переработан в укрупненно-лабораторном
масштабе по азотнокислотной схеме с получением TiO2 и извлечением РЗМ [3].
Большой объем исследований по гидрометаллургической переработке перовскитового концентрата проведен в Кольском научном центре РАН [33—36]. Перовскитовый
концентрат обладает высокой радиоактивностью из-за повышенного содержания в нем
тория (0,14% ThO2). Поэтому при наличии
другого вида титанового сырья в стране перовскитовый концентрат не имеет перспективы использования для производства металлического титана и пигментного TiO2. Данный концентрат в ограниченном количестве
Месторождения 
титансодержащих
редкометальных руд. К месторождениям
руд этого типа относятся Ловозерское и Африкандское в Мурманской области. При обогащении руд Ловозерского месторождения
получается лопаритовый концентрат, а из руд
Африкандского месторождения — перовскитовый и титаномагнетитовый концентраты.
Лопаритовый концентрат имеет следующий химический состав, %: Nb2O5 7,3—8,7;
ТiO2 39,0—40,4; Та2O5 0,6—0,7; TR2O3 30,5—
36,0; SrO 1,0—3,0; ThO2 0,5—0,7. В качестве
богатого редкометального сырья он ограниченно перерабатывается на СМЗ (Соликамский магниевый завод) хлорным способом
с попутным получением тетрахлорида титана (в пересчете на TiO2 около 3 тыс. т/год),
который используется для производства титановой губки магниетермическим способом
[31, 32].
Способ обогащения перовскито-титаномагнетитовых руд Африкандского месторождения разработан специалистами Механобра, ЦНИИЧермета и Кольского научного центра РАН [3]. Перовскитовый концентрат содержит 49—50% TiO2, 2% Nb и Ta (суммарно) и 7,08% оксидов РЗМ. Общие запасы
руды оцениваются в 626 млн. т, в том числе
диоксида титана 52 млн. т; РЗМ 863 тыс. т;
оксидов тантала и ниобия 303 тыс. т.
В 1950—1960 гг. сотрудниками ИМЕТ АН
СССР и Уральского филиала АН СССР проведены совместные исследования в ходе полупромышленной электроплавки коллективного концентрата и смеси перовскитового и
титаномагнетитового концентратов (в соотношении 40:60) для получения ниобиевого
чугуна и титанового шлака [3, 7].
Идея извлечения ниобия из рудного сырья в чугун путем восстановительной плавки и последующей окислительной продувки
чугуна с переводом ниобия в шлак принадлежит академикам И.П. Бардину, Э.В. Брицке и докт. техн. наук К.Х. Тагирову [3, 7].
Они исходили из возможности схожего поведения ниобия и ванадия при окислительной плавке чугунов, так как физико-химические свойства этих металлов близки между собой. Технологическая схема комплексного использования перовскито-титаномагнетитовых руд была предложена докт. техн.
наук К.Х. Тагировым. Согласно этой схеме
коллективный концентрат, агломерат или
брикеты с восстановителем плавятся в элек9
„Металлы“. № 3. 2024 г.

(30—50 тыс. т/год) может быть использован
для производства 2,0—3,0 тыс. т/год оксидов
РЗМ и около 0,6—1,0 тыс. т/год ниобия и
тантала (суммарно) с попутным получением
титановой продукции (до 14—23 тыс. т/год
по TiO2).
Месторождения комплексных железотитан-ванадиевых (титаномагнетитовых) руд. К месторождениям руд данного
типа относятся собственно титаномагнетитовые (Подлысанское, Чинейское, Пудожгорское и др.), ильменит-титаномагнетитовые
(Куранахское, Большой Сейим, Медведевское,
Копанское, Гремяха-Вырмес и др.) и апатиттитаномагнетитовые (Хибинское, Кручининское и др.) месторождения России, которые
расположены почти во всех регионах страны [3, 28]. На долю титаномагнетитовых месторождений приходится до 30% запасов
титана страны. При обогащении руд этих
месторождений могут быть получены либо
титаномагнетитовый концентрат, либо титаномагнетитовый и ильменитовый концентраты. Поэтому эти месторождения можно
разрабатывать только в случае использования и титаномагнетитового концентрата.
Необходимо отметить, что титаномагнетиты
являются главным сырьем ванадия, в них
сосредоточено около 90% его мировых запасов. Титаномагнетитовые концентраты перерабатываются как железо-ванадиевое сырье
с применением доменной плавки и электроплавки [3, 37, 38]. Доменная плавка применяется на предприятиях России (ЕВРАЗ
НТМК — Нижнетагильский металлургический комбинат) и Китая (Паньчжихуанский,
Мааньшаньский и Чэндэнский металлургические комбинаты), а электроплавка получила развитие на предприятиях Highveld Steel
and Vanadium Limited — «Highveld» (ЮАР)
и New Zealand Steel Limited — «New Zealand
Steel» (Новая Зеландия).
В этих промышленных способах переработки титаномагнетитов не предусматривается извлечение титана, т.е. он безвозвратно
теряется с отвальными шлаками. Только на
Паньчжихуанском металлургическом комбинате в год отправляют в отвалы в составе
шлака (3 млн. т) до 600—700 тыс. т TiO2.
В ЮАР в отвалах Витбанка накоплено около 50 млн. т титанистых шлаков, содержащих до 32% TiO2. Согласно проекту компании Nyanza Light Metals шлаковые отвалы
Витбанка могут обеспечивать сырьем производство пигментного TiO2 мощностью 50
тыс. т/год в течение 200 лет [39].
Проведенные в ИМЕТ РАН многосторонние фундаментальные исследования титаномагнетитовых концентратов разного типа
позволили разработать принципиально новую научно обоснованную технологическую
схему их эффективного комплексного использования как сырья для производства
качественной стали, пентаоксида ванадия и
синтетического рутила [26]. Данная технологическая схема — замкнутая по жидким
стокам и практически безотходная. Все операции схемы осуществляются на стандартном оборудовании.
Результаты проведенных исследований
могут быть использованы при необходимости существенного увеличения в России промышленных мощностей по производству ванадия по предложенной схеме на базе создания нового металлургического предприятия,
перерабатывающего высокотитанистые титаномагнетитовые концентраты в качестве комплексного железо-титан-ванадиевого сырья.
Однако наличие в стране крупного производства ванадия на базе низкотитанистых титаномагнетитов из месторождений Качканарской группы (ЕВРАЗ НТМК) является основным сдерживающим фактором освоения
месторождений высокотитанистых титаномагнетитов.
Компания ОАО «ЕВРАЗ» планирует увеличить производство ванадия более чем в 2
раза (с 13 до 32 тыс. т/год) из низкотитанистых руд Качканарского месторождения. С
этой целью начато строительство второго завода по производству пентоксида ванадия
(Узловая в Тульской области) из ванадиевых
шлаков, получаемых при конвертировании
ванадиевого чугуна на ЕВРАЗ НТМК [40].
Месторождения титан-цирконовых руд.
К этому типу относятся циркон-рутил-ильменитовые россыпные месторождения России: Центральное в Тамбовской области, Лукояновское в Нижегородской области, Бешпагирское в Ставропольском крае, Туганское
и Георгиевское в Томской области, Тарское
в Омской области, Ордынское в Новосибирской области и др. [26, 27]. На их долю приходится <3% разведанных запасов диоксида титана страны. Руды всех этих месторождений заражены хромом и другими нежелательными примесями, что не позволяет
получать качественные ильменитовые кон10
„Металлы“. № 3. 2024 г.