Принята следующая градация месторождений циркония и гафния по запасам в них диоксида циркония (млн т): мелкие – 0,01 – 0,1; средние – 0,1 – 1,0; крупные –   1–10; уникальные более 10.

Рудные пески олигоцен-миоцена, единственно разрабатывающегося на территории СНГ титан-цирконового россыпного месторождения (Малышевское, Украина), являются тонкомелкозернистыми, глинистыми, частично сцементированными, поэтому требуют дробления и обесшламливания. Содержание в них рудных минералов составляет (кг/м³): циркона 8, ильменита 36, рутила 14, монацита 2. Преобладающий размер зёрен рудных минералов – сотые доли миллиметра.

Ванадий

Ванадий – элемент первой подгруппы V группы четвёртого периода системы      Д. И. Менделеева. Атомный номер ванадия 23, атомная масса 50,9415, радиус атома 0,134 нм. Ионные радиусы: V²⁺ – 0,072; V³⁺ – 0,065; V⁴⁺ – 0,061; V⁵⁺ – 0,040 нм.

Ванадий относится к переходным элементам, специфика строения атома которых приводит к сходству их физических и химических свойств, а также способствует их совместному нахождению во многих природных соединениях.

В соединениях валентность ванадия 2, 3, 4 и 5. При низких степенях окисления ванадий выступает как катион, в пятивалентной форме в зависимости от рН является анионом или катионом. Многочисленны соли, в состав которых входит оксид пятивалентного ванадия. Они соответствуют мета-HVO₃, пиро-H₄V₂O₇, орто-H₃VO₄ и декаванадиевой – H₆V₁₀O₂₈ кислотам. Ванадаты щелочных металлов и метаванадаты кальция и аммония хорошо растворяются в воде.

У ванадия на разных стадиях природных процессов проявляются литофильные, сидерофильные и халькофильные свойства. В эндогенных процессах у ванадия преобладают литофильные и в меньшей степени сидерофильные свойства, что приводит к широкому его рассеянию в породообразующих (главным образом железомагнезиальных) минералах. Халькофильные свойства ванадия проявляются преимущественно в гидротермальных процессах. В экзогенных условиях у ванадия иногда проявляются органогенные свойства.

В магматических образованиях известны соединения только V³⁺. В экзогенных процессах (экзогенные – геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в самых верхних слоях земной коры) существенное влияние оказывает  переменная валентность ванадия и склонность к образованию комплексных соединений, в виде которых возможна миграция ванадия в водной среде. В поверхностных условиях, а также в некоторых гидротермальных растворах наиболее устойчивы валентные состояния V⁴⁺ и V⁵⁺.

Существенную роль в миграции ванадия в минерализованных водах и гидротермальных растворах играет устойчивость многих его комплексных соединений. Характерна особенность ванадия осаждаться на различных геохимических барьерах. Существенное значение для его осаждения имеет органическое вещество. Ванадий тесно связан с фосфатами, в которых легко замещает P₂O₅.

Относится к широко распространённым элементам. Характерная особенность ванадия – широкое рассеяние в горных породах. Это свойство в значительной степени определяется его геохимическим сродством с железом (особенно с Fe³⁺) и в меньшей степени с Mn и Al.

Мировые запасы ванадия в рудах в основном сосредоточены в титаномагнетитовых месторождениях. Подтверждённые запасы в зарубежных странах составляют 10,15 млн т V₂O₅. Из них 52,2 % находится в ЮАР, 25,6 % – в Китае, 6,5 % – в Австралии, 4,8 % – в Новой Зеландии, 1,6 % – в Венесуэле и 9,3 % в других странах. Общие запасы V₂O₅ за рубежом достигают 47,6 млн т. Запасы ванадия в РФ сопоставимы с его запасами в ЮАР. В основном учтённые запасы ванадия РФ сосредоточены в титаномагнетитовых рудах магматогенных месторождений Урала (Гусевогорское, Первоуральское, Волковское). Некоторая часть ванадия заключена в бокситах Архангельской области (Иксинское), в Коми АССР (Вежаю-Ворыквинское, Верхне-Щугорское и Восточное), на Урале (Красная Шапочка, Черемуховское, Ново-Калинское, Тотинское), в Красноярском крае (Чадобецкая группа). Однако запасы ванадия в бокситах России, по сравнению с титаномагнетитовыми рудами, малы (около 5 – 6 % от общих запасов).

За рубежом производится свыше 28 тыс. т ванадия в год. С учётом масштаба производства подтверждённых запасов ванадия за рубежом хватит на 100 лет. В РФ эксплуатируемые ванадийсодержащие месторождения обеспечены запасами на 125 лет.

Известно значительное число собственных минералов ванадия, и количество их ежегодно пополняется. Большая часть из них содержит группы (VO₄) и классифицируется как ванадаты природные. Кроме того, часть минералов ванадия относится к оксидам, силикатам и сульфидам. Среди довольно многочисленной группы ванадиевых минералов только немногие имеют практическое значение. Главные из них: корвусит, ванадинит, карнотит, тюямунит, деклуазит, роскоэлит, патронит, моттрамит, а также ванадийсодержащий титаномагнетит. Подавляющее число собственных минералов ванадия встречается в экзогенных образованиях, где некоторые из них иногда образуют значительные скопления. В эндогенных образованиях установлено около 25 ванадиевых минералов, главным образом оксидов (щербинаит, кульсонит, монтрозеит, ноланит и др.). Однако все они имеют ограниченное распространение и не являются предметом самостоятельной добычи. В минералах эндогенных образований содержится, как правило, V³⁺, в экзогенных – V⁴⁺ и V⁵⁺.

По сравнению с собственными минералами ванадия, минералы, содержащие этот элемент в виде примеси (0,001 – 1 %, иногда больше), распространены довольно широко. Основные промышленные запасы ванадия сосредоточены именно в них. Наибольшую практическую значимость среди минералов-носителей ванадия играют оксиды, в особенности титаномагнетит, магнетит, ильменит. В титаномагнетите может содержаться до 4,9 % V, но обычно содержание ванадия в нём не превышает   1 %. Титаномагнетит, как правило, не является мономинеральным образованием, а состоит из нескольких минералов: магнетита (матрица) – 0,67 мас. % V и 0,72 мас. % Ti, ильменита, ульвошпинели, шпинели (включения в матрице). В качестве второй минеральной фазы, образующей пластинчатые обособления в магнетите, (0,14 % V и 30,72 % Ti) – преобладает ильменит. Как видно, ванадий в основном концентрируется в магнетите.

С внедрением новейших способов производства ванадий начинают извлекать из различных типов сырья, и у титаномагнетита появляются минералы-конкуренты (слюды и др.).

Наиболее крупные скопления ванадиевых руд, которые характеризуются относительно несложной переработкой и благоприятными горно-геологическими условиями, относятся к магматическому типу. Главным промышленным минералом в них является ванадийсодержащий титаномагнетит. Такие месторождения известны как в РФ, так и за рубежом. В настоящее время около 80 % ванадия в зарубежных странах получают из этих руд. В России они являются основой сырьевой базы ванадия (~ 97 % всех запасов).

В будущем существенную роль смогут играть ванадиеносные слюдистые метасоматиты (Карелия). Они характеризуются значительными масштабами оруднения при достаточно высоком содержании ванадия (1 – 6 % V).

Процессы выветривания приводят к накоплению V-содержащих минералов (титаномагнетит, магнетит, ильменит) в россыпных месторождениях (Н. Зеландия, Австралия, Индия, Россия – в частности, на Курильских островах).

Перспективны для получения ванадия осадочные месторождения. Среди них выделяется высокосернистая ванадийсодержащая нефть (0,02 – 0,03 % V) Волго-Уральского и Тимано-Печерского районов и некоторых других. Запасы ванадия в такой нефти в РФ не менее 1 млн т. Практический интерес могут представлять битумы. Содержание ванадия в битумах Оренбургской области 0,3 % (Ивановское месторождение и др.). Практическое значение может иметь попутное извлечение ванадия из бокситов, где он постоянно содержится в виде примеси (0,01 – 0,3 %).

Градация промышленных месторождений ванадия по его запасам (т) следующая: особо крупные – миллионы, крупные – сотни тысяч, средние – десятки тысяч, мелкие – тысячи. В РФ наиболее крупные запасы ванадия сосредоточены в титаномагнетитовых рудах Гусевогорского месторождения на Урале (8 млн т V₂O₅), которое является главным его сырьевым источником.

Ниже приведен состав некоторых промышленно важных минералов ванадия.

Ванадинит. Pb₅(VO₄)₃Cl. Теоретическое содержание V – 10,8 %.

Деклуазит. Pb(Zn,Cu)VO₄OH – 12,5 %V.

Роскоэлит – ванадиевая слюда. – KV₂(AlSi₃O₁₀)·(OH,F)₂, до 24 % V.

Карнотит – K₂(UO₂)₂(VO₄)₂·3H₂O, (~ 11 % V).

Тюямунит – Ca(UO₂)₂(VO₄)₂·8H₂O, (~ 10 % V) – первый минерал, содержащий уран, найденный на территории СССР.

Реже встречаются сульфидные минералы, например, патронит VS₂  (28,9 % V).

Распределение общих запасов ванадия по странам по состоянию на 1994 г. представлено в табл. 27.

Таблица 27