Марганцеві ресурси України: техногенні накопичувачі та технології їх переробки

Галузевий огляд і результати технологічних досліджень НВФ «Магнітні та гідравлічні технології» (МГТ)

Автор: Артур Рудицький, директор ТОВ НВФ «Магнітні та гідравлічні технології»

Україна має значну сировинну базу марганцю, сформовану насамперед родовищами Нікопольського марганцеворудного басейну та Велико-Токмацького району. Поряд із природними рудами промисловий інтерес становлять багаторічні накопичення відходів видобування та збагачення – марганцевмісні шлами, хвости й проміжні продукти. Їх переробка вже була предметом промислових проєктів, однак ефективність кожного нового об’єкта залежить від властивостей сировини, придатної технології та вимог до готового концентрату.

У статті розглянуто сучасний стан марганцевої галузі України, походження й особливості техногенних накопичувачів, практичний досвід їх освоєння, а також результати досліджень МГТ із сухої магнітної сепарації. Основне завдання – визначити, які вихідні дані й технічні рішення потрібні для обґрунтованого переходу від наявності техногенних запасів до виробництва товарної продукції.

Сировинна база та стан марганцевої промисловості України

Ресурси та їх облік

Світовий ринок марганцю переважно пов’язаний із виробництвом сталі та феросплавів. Марганець застосовують як розкиснювач і легувальний компонент; зростає значення також хімічного й акумуляторного напрямів. Водночас для українських марганцевих руд і більшості техногенних шламів основними масовими напрямами збуту залишаються металургійні переділи, насамперед агломераційне та феросплавне виробництво. Можливість виходу на більш спеціалізовані ринки потребує окремого підтвердження якості та складу продукту.

За оцінкою Геологічної служби США – United States Geological Survey (USGS), світовий видобуток марганцевої руди у 2025 році в перерахунку на вміст металу становив приблизно 20,0 млн т Mn [1]. У державних матеріалах України наведено оцінки запасів як за масою руди, так і в перерахунку на вміст марганцю; вони відрізняються за об’єктами, категоріями та методикою обліку. У повідомленні Державної служби геології та надр України (Держгеонадра) за 2019 рік сукупні балансові запаси руд Нікопольського, Федорівського та Велико-Токмацького родовищ оцінювалися приблизно у 2,37 млрд т руди [2]. У сучасному інвестиційному атласі Держгеонадр наведено іншу оцінку – близько 140 млн т вміщеного Mn [20]. Ці показники стосуються різних баз обліку й безпосередньо не зіставляються.

Основний район видобування – Нікопольський марганцеворудний басейн, до якого традиційно належать Покровська та Марганецька групи. За даними Ініціативи прозорості видобувних галузей (ІПВГ; міжнародна назва – EITI, Extractive Industries Transparency Initiative), середня потужність рудного горизонту становить близько 1,5–2,0 м, глибина залягання змінюється від 10 до 140 м, найчастіше 40–75 м [3]. Поряд із Нікопольським басейном у державному обліку фігурують Федорівське та Велико-Токмацьке родовища. За мінералогічним складом розрізняють оксидні, карбонатні та змішані руди; їх співвідношення істотно впливає на придатність гравітаційного, флотаційного, магнітного й комбінованого збагачення.

Виробництво та стан підприємств

Як зіставну довоєнну базу можна використати 2020 рік: за даними ІПВГ, видобуток марганцевих руд становив 3 849,5 тис. т, із них 2 316,4 тис. т – Покровським ГЗК, 1 222,0 тис. т – Марганецьким ГЗК і 311,1 тис. т – ТОВ «Ландшафт», яке розробляло шламосховище імені Максимова [3]. Останній показник важливий тим, що розробка техногенної сировини вже відображалася в галузевій статистиці як самостійний вид видобування.

Після зупинення основних потужностей у 2023 році структура пропозиції змінилася. Національний звіт ІПВГ за 2023 рік фіксує відсутність експорту марганцевих руд і концентратів та імпорт 44,20 тис. т на суму 7,02 млн дол. США [4]. У 2025 році Покровський ГЗК виробив 63,9 тис. т концентрату й реалізував 25,4 тис. т; заявлений на 2026 рік орієнтир у 220 тис. т слід розглядати як план, а не як підтверджений фактичний випуск [5]. За інформацією, опублікованою на дату підготовки статті, відновлення галузі залишається нерівномірним.

Наявність значних запасів не гарантує автоматичного відновлення колишніх обсягів: виробництво залежить від енергопостачання, безпеки, логістики, роботи споживачів, якості концентрату та капітальних витрат. За цих умов техногенні накопичувачі заслуговують на окрему технологічну оцінку як додаткова, але не завжди дешевша сировинна база.

Техногенні накопичувачі та досвід їх промислового освоєння

Формування й особливості техногенної сировини

До шламонакопичувачів і хвостосховищ протягом десятиліть надходили тонкі класи, втрати діючих збагачувальних схем, некондиційні руди, промпродукти й технологічні скиди. Унаслідок цього вони відрізняються від первинного родовища не лише походженням, а й розподілом металу: у межах одного накопичувача вміст Mn, мінералогічний склад, гранулометрія, вологість і ступінь окиснення можуть суттєво змінюватися за площею та глибиною.

У публікації Держгеонадр 2019 року для шламосховища рудозбагачувальної фабрики імені Максимова наводилася оцінка запасів шламів близько 6,35 млн т [2]. Окремий документ державного обліку містить для цього об’єкта 6,042 млн т станом на 1 січня 2018 року, що вказує на потребу зіставлення відомостей за датами та категоріями запасів [22]. За повідомленням Держгеонадр від 30 грудня 2020 року прогнозні ресурси марганцевих шламів у місцях накопичення на території Нікопольського району становили близько 65 млн т [21]. Ці величини стосуються різних об’єктів, дат і контурів оцінювання та не повинні підсумовуватися. Для проєкту конкретного шламонакопичувача необхідно використовувати актуальні балансові дані, ліцензійні межі та результати репрезентативного випробування проб.

Промислові проєкти

Покровський ГЗК історично повертав частину власних шламів у технологічний переділ. У звітності підприємства за 2022 рік серед місць їх розміщення та поводження з ними названо накопичувачі Чкаловської збагачувальної фабрики й «Криві Луки» [7]. За галузевою інформацією, у грудні 2017 року на комбінаті було введено лінію дозбагачення шламів [8]. Отже, технологічна переробка накопичених продуктів не обмежується теоретичними пропозиціями: окремі рішення застосовувалися на діючих підприємствах.

Шламосховище імені Максимова розробляло ТОВ «Ландшафт» – самостійний надрокористувач, а не підрозділ Покровського ГЗК. Історію переходу прав за спеціальним дозволом № 4582 та судових спорів висвітлювало NADRA.info у жовтні 2026 року [9] (доки цей матеріал готувався до публікації, шламосховище знову перепродали – Ред.). Юридичні операції з дозволом свідчать про інтерес до об’єкта як до активу, однак самі по собі не підтверджують вилучення, якість товарного концентрату чи прибутковість переробки.

Наприкінці 2020 року ТОВ «МАКСІПРОМ ГРУП» представило фабрику переробки марганцевих шламів, побудовану на площах Марганецького ГЗК. У повідомленнях Дніпропетровського інвестиційного агентства та Інтерфакс-Україна наводилися проєктні показники до 5 млн т вихідних шламів і до 1 млн т готового концентрату на рік [10, 11]. Ці цифри характеризують заявлену потужність комплексу й не замінюють відомостей про фактичний річний випуск.

Для оцінювання розвитку цього напряму потрібно окремо враховувати дату спорудження, введення обладнання, підтверджені обсяги переробки, фактичні характеристики продукту та фінансові результати. Змішування цих показників призводить до завищеної оцінки готовності техногенного родовища до експлуатації.

Оцінка конкретного накопичувача

Основою проєкту має бути не одиничний середній аналіз, а технологічна модель накопичувача. Вона охоплює сіткове й пошарове випробування проб, визначення вологості за сезонами, розподілу Mn і шкідливих компонентів за класами крупності та мінералогічними асоціаціями, оцінювання частки тонких і ультратонких фракцій. Для неоднорідних об’єктів доцільно виділяти технологічні домени та перевіряти можливість усереднення сировини перед збагаченням.

Якість концентрату та технологічні обмеження

Товарна придатність марганцевого концентрату визначається не лише вмістом Mn. Для агломераційного та феросплавного виробництва мають значення вміст фосфору, кремнезему, заліза й сірки, вологість, крупність, фізичний стан матеріалу та стабільність окремих партій. Тому результат лабораторної сепарації потрібно оцінювати одночасно за вилученням марганцю та відповідністю специфікації конкретного споживача.

Як галузевий орієнтир нижче наведено окремі показники технічних умов Покровського ГЗК [12]. Вони характеризують певну номенклатуру продукції підприємства, а не універсальний міжнародний стандарт.

Вміст 33–36% Mn у магнітному продукті зіставний із рівнем вмісту металу в оксидних концентратах нижчих сортів (для II сорту в наведених технічних умовах – не менше ніж 34% Mn). Проте відповідність лише за вмістом марганцю не дає підстав вважати лабораторний продукт готовим товарним концентратом. Необхідні повний хімічний і гранулометричний аналіз, підтвердження вологості, репрезентативна партія та випробування у споживача.

Мінералогія має першочергове значення. Для оксидних, карбонатних і змішаних руд відрізняються магнітна сприйнятливість марганцевих фаз, контраст із пустою породою та ступінь розкриття. Для техногенних шламів до цього додаються вторинні зміни під час зберігання, агломерація тонких частинок і наявність механічних домішок. Ці властивості визначають вибір схеми та межу ефективності окремого апарата.

Технології збагачення марганцевих шламів

Історичні збагачувальні схеми

Класичні фабрики Нікопольського басейну поєднували промивання й класифікацію з відсаджуванням, магнітним розділенням і флотацією тонких класів. Дані довідника «Збагачувальні фабрики» 1974 року є історичним порівняльним матеріалом: вони не описують сучасний стан підприємств, але показують, чому технологічні операції розділяли за крупністю та як змінювався матеріальний баланс [13].

Історична практика показує, що спосіб вилучення крупного розкритого зерна не можна автоматично переносити на тонкозернисті шлами. Зменшення крупності ускладнює розділення мінеральних зростків, змінює гідродинамічну поведінку частинок і збільшує навантаження на операції згущення, зневоднення та водообігу. Для тонких класів у низці схем використовували флотацію; для магнітної сепарації застосовували мокрі валкові електромагнітні апарати, зокрема серії 4ЭВМ-38/250.

Аналогічний принцип прив’язки технології до сировини застосовувався на Чіатурському марганцеворудному комплексі в Грузії, де робота збагачувальних фабрик була пов’язана зі складом місцевої руди та металургійним переділом Зестафоні. Історичні дані містять приклади роздільного отримання оксидного й карбонатного продуктів, однак не можуть слугувати універсальною схемою для українських накопичувачів [13].

Суха, мокра та комбінована схеми

Мокра переробка дає змогу здійснювати класифікацію та розділення тонких частинок без попереднього сушіння вихідного шламу. Її технологічна інфраструктура охоплює оборотну воду, насосне господарство, згущення, фільтрацію та поводження з вологими хвостами. Суха схема усуває частину цих операцій, але потребує контрольованої вологості живлення, стабільного дозування, ефективного розділення за крупністю та розвиненої аспірації. За значної частки ультратонких частинок або частинок, схильних до злипання, сухий процес може виявитися технологічно чи економічно недоцільним.

Комбіновану схему доцільно розглядати як один із варіантів: порівняно крупні класи можуть перероблятися за сухою технологією, а тонкі й ультратонкі – за спеціально обраним маршрутом, якщо це підтверджено випробуваннями. Межі крупності, вологості та магнітної індукції не можна призначати лише за аналогами – їх визначають на конкретних пробах з оцінюванням якості продуктів і загальних технологічних витрат.

Дослідження МГТ із сухої магнітної сепарації

Напрям робіт і принцип бар’єрного розділення

Науково-виробнича фірма «Магнітні та гідравлічні технології» (МГТ) розробляє методи магнітного збагачення марганцевих руд і відходів із 1990-х років. Дослідження були спрямовані на встановлення умов, за яких частину мокрих магнітних операцій можна замінити сухими зі збереженням прийнятного вилучення та необхідної якості продукту. Вивчалися збагачуваність різних проб, вплив крупності й індукції, навантаження на робочу зону та необхідність перечищення [14, 15, 16].

У бар’єрному магнітному сепараторі МГТ матеріал проходить крізь робочу зону з неоднорідним магнітним полем, яке формують магнітна система та бар’єрна матриця. Розділення визначається магнітною сприйнятливістю та ступенем розкриття мінералів, розміром частинок, параметрами поля й механікою проходження матеріалу через робочу зону. Для слабомагнітних компонентів важлива не лише величина індукції, а й її просторовий градієнт; сама лише величина поля не дає змоги порівнювати селективність різних конструкцій сепараторів.

У раніше опублікованому прикладі випробувань марганцевої руди МГТ було отримано магнітний продукт із вмістом 41,0% Mn за виходу 77,7% і розрахункового вилучення 96,2%; вміст SiO₂ у продукті становив 12,1% [14]. Ці показники стосуються певного вихідного матеріалу й не повинні переноситися на шлами іншої мінералогії.

Фракційні дослідження 2014 року

У матеріалах МГТ 2014 року наведено графіки магнітного фракціонування двох проб за послідовної зміни струму сепаратора. Вони дають змогу побачити, що вихід магнітних фракцій і вміст Mn змінюються залежно від режиму розділення, причому характер залежностей для проб різниться. Такі графіки корисні для пошуку діапазону робочих налаштувань і вирішення питання про розділення матеріалу на самостійні фракційні потоки.

Вихідні графіки не супроводжуються повним протоколом відбору проб, виходів усіх фракцій і режимів випробувань. Тому їх використано як ілюстрацію характеру магнітного фракціонування.

Випробування марганцевих шламів 2018 року

У 2018 році МГТ дослідила суху пробу марганцевих шламів. За вихідним звітом у загальній масі було 5,9% класу +3 мм і 94,1% класу −3 мм. Для класу −3 мм під час розрахунку технологічних показників приймався вихідний вміст 19,85% Mn. Проте результати аналізів окремих гранулометричних класів із вихідної таблиці не дають цього середнього значення за зважуванням на виходи; тому дані про вміст Mn у цих класах тут не відтворюються до звіряння з лабораторним журналом [15].

Випробування охоплювали попередню барабанну магнітну операцію та подальше розділення на бар’єрному магнітному сепараторі БСТ «Туркенич». Зазор бар’єрної матриці становив 13 мм; перевірені значення магнітної індукції – 0,7; 0,8; 0,9 і 1,1 Тл. Наведені нижче масові виходи стосуються об’єднаного магнітного продукту схеми, а не лише продукту бар’єрного апарата. Продуктивність промислової лінії оцінювалася на проєктній стадії й не є результатом її тривалої промислової експлуатації [15, 16].

Примітка. Вилучення та розрахунковий вміст Mn у залишку визначено за єдиною базою: вихідний вміст α = 19,85% Mn, β – вміст Mn у магнітному продукті, γ – масовий вихід об’єднаного магнітного продукту. Формули: ε = γβ/α; θ = (α − γβ)/(1 − γ), де γ та ε – у частках одиниці.

За 0,8 Тл отримано найбільший вміст Mn в об’єднаному магнітному продукті в цій серії – 35,50% за виходу 48,3% і розрахункового вилучення 86,4%. Підвищення індукції до 1,1 Тл супроводжувалося збільшенням виходу магнітного продукту до 58,1% і розрахункового вилучення приблизно до 97,0%, але зниженням вмісту Mn до 33,15%. У цьому досліді максимальний вміст металу та максимальне вилучення не досягалися одночасно.

Випробування підтверджують збагачуваність конкретної проби за сухою магнітною схемою. Вони не дають підстав автоматично прогнозувати такі самі показники для інших накопичувачів або визнавати продукт товарним без визначення хімічного складу за всіма нормованими компонентами. Для промислового оцінювання потрібні репрезентативні проби, балансові випробування за класами крупності та перевірка стабільності показників за зміни властивостей живлення.

Лінія переробки марганцевих шламів МГТ

На підставі досліджень було розроблено технологічний ланцюг апаратів сухого збагачення марганцевих шламів. У ньому бар’єрну магнітну сепарацію розглянуто не як окремий вузол, а як частину комплексу підготовки сировини, отримання концентрату та поводження з хвостами [15, 17]. Проєктна схема передбачає приймання й дозування матеріалу, захисне та контрольне грохочення, сушіння, транспортування, послідовні магнітні операції, аспірацію і видачу продуктів.

Вихідний шлам після захисного колосникового грохочення (1) надходить до приймального бункера (2), звідки живильником (3) спрямовується до сушильного агрегата (5), що працює з теплогенератором (4). Пилогазовий потік сушильного вузла проходить систему циклонів (6) і димосос (7). Після сушіння контрольний віброгрохот (8) відділяє клас +3 мм, а підрешітний продукт елеватором (9) подається на барабанний (10) і бар’єрний (11) ступені магнітної сепарації. Шнекові транспортери (12) відводять продукти розділення у відповідні потоки; концентрат надходить до бункера (13), звідки може фасуватися в м’які контейнери (14) з контролем маси (15). Окрема аспіраційна гілка включає циклони (16) та вентилятор (17); хвости виводяться конвеєрами (19). Керування передбачено з пульта (18).

Проєктний технологічний режим передбачав зниження вологості перед сухою сепарацією до 1%. Ця умова є вимогою схеми, а не універсальною межею для всіх видів марганцевих шламів. Склад апаратів і числові параметри мають коригуватися за даними конкретного об’єкта.

У вихідному проєкті наведено орієнтовну витрату скрапленого газу. Витрата палива має визначатися за фактичною початковою та кінцевою вологістю, масовим навантаженням, характеристиками сушарки, ККД теплогенератора й режимом аспірації.

Окремо слід уточнювати розподіл магнітних продуктів між скальпувальною барабанною та високоінтенсивною бар’єрною сепарацією. Наявність сильномагнітної фракції сама по собі не означає, що її потрібно автоматично змішувати з товарним концентратом: рішення залежить від вмісту Mn, Fe, P та інших компонентів кожної фракції. За потреби до схеми включають роздільне виведення, перечищення або повернення проміжного продукту.

Наведена схема є результатом інженерної розробки МГТ на основі лабораторних досліджень.

Умови промислового застосування та перспективи

Техногенні марганцеві накопичувачі можуть стати додатковим джерелом сировини для діючих або новостворюваних переробних потужностей. Проте їх освоєння не можна оцінювати лише за загальним тоннажем відходів і середнім вмістом Mn. Передпроєктне рішення має спиратися на геологічну й технологічну модель накопичувача, випробування на збагачуваність, специфікацію кінцевого споживача та розрахунок повної вартості переділу.

Практична послідовність підготовки проєкту охоплює репрезентативне випробування проб; гранулометричний і мінералогічний аналіз з оцінюванням розподілу Mn за фракціями; порівняльні випробування сухих, мокрих і комбінованих схем; виготовлення й випробування репрезентативної партії концентрату; вибір обладнання; тепломасообмінний, водний і матеріальний баланси; техніко-економічне порівняння варіантів. За наявності значної частки ультратонких класів окремо оцінюється доцільність виділення спеціальної гілки переробки.

Для європейських ринків перспективи пов’язані не лише з первинними рудами. Регламент ЄС 2024/1252 включає марганець до переліку критичних видів сировини, а марганець акумуляторної якості – до переліку стратегічних [18]. Партнерство ЄС та України у сфері сировини й акумуляторів охоплює ланцюги первинної та вторинної сировини [19]. Проте отримання металургійного марганцевого концентрату саме по собі не означає відповідності вимогам акумуляторної хімії: для цього потрібні подальші стадії очищення та хімічної переробки, які не розглядалися в наведених випробуваннях МГТ.

Висновки

Україна має значну марганцеву сировинну базу, а історичні шламосховища й хвостонакопичувачі формують додатковий техногенний ресурс. Їх промислове освоєння підтверджується окремими прикладами видобування та переробки, однак проєктні потужності підприємств, фактичний випуск та економічну результативність необхідно розрізняти.

Основна технологічна складність полягає в неоднорідності техногенного матеріалу: його мінералогія, розподіл Mn за крупністю, вологість і вміст домішок визначають як вилучення, так і якість готового продукту. Універсальної схеми переробки для всіх накопичувачів немає. Вибір між сухою, мокрою та комбінованою схемами має здійснюватися за результатами випробувань і порівняльного розрахунку повної собівартості.

Дослідження МГТ показали можливість підвищення вмісту Mn у дослідженій пробі класу −3 мм із прийнятого вихідного значення 19,85% до 33–35,5% в об’єднаному магнітному продукті за зміни магнітної індукції. У зоні вищої індукції вилучення зростало, але вміст Mn у концентраті зменшувався. Ці результати характеризують збагачуваність конкретної сировини й не замінюють перевірки повного хімічного складу продукту та його відповідності вимогам споживача.

Проєктна лінія МГТ об’єднує сушіння, класифікацію, магнітну сепарацію та поводження з продуктами в єдиний технологічний ланцюг. Її цільові показники потребують підтвердження дослідно-промисловими випробуваннями на репрезентативній сировині. Отже, перспективи переробки марганцевих шламів пов’язані не з перенесенням готової схеми на будь-який накопичувач, а з послідовним переходом від вивчення складу й збагачуваності до обґрунтованої конфігурації промислового виробництва.

Джерела та авторські матеріали

[1]  USGS (Геологічна служба США). Mineral Commodity Summaries 2026: Manganese. Видання 2026 року.

[2]  Держгеонадра. «Сировина для електрокарів: якими запасами кольорових металів володіє Україна?». 27.03.2019.

[3]  ІПВГ України / EITI. «Руди марганцю»: ресурсна база та видобування у 2020 році.

[4]  ІПВГ України. Національний звіт за 2023 рік, розділ 5.5.4 «Експорт та імпорт руд марганцю».

[5]  «Про вплив на довкілля». № 7 (281), 06.02.2026. Виробництво Покровського ГЗК у 2025 році, план на 2026 рік.

[6]  Велика українська енциклопедія. «Марганцеві руди».

[7]  Покровський ГЗК. Звіт про управління за 2022 рік (звіт підприємства, PDF).

[8]  GMK Center. Профіль Покровського ГЗК; відомості про лінію дозбагачення шламів.

[9]  NADRA.info. «Відчужили по-шахрайськи? Перепродаж шламосховища марганцевих руд можуть скасувати». 20.10.2026.

[10]  Дніпропетровське інвестиційне агентство. «На площах МГЗК побудували фабрику переробки шламів марганцевої руди». 30.12.2020.

[11]  Інтерфакс-Україна. «Максипром груп … побудувала фабрику переробки шламів марганцевої руди». 29.12.2020.

[12]  Покровський ГЗК. «Готова продукція»: ТУ на марганцеві концентрати й агломерат.

[13]  Довідник зі збагачення руд. Т. 3: «Обогатительные фабрики». М.: Недра, 1974. Розділ про марганцеві фабрики (друковане видання).

[14]  МГТ. «Збагачення марганцевих руд і хвостів»: результати випробувань, фотографії продуктів.

[15]  МГТ. «Технологія, ланцюг апаратів лінії збагачення марганцевих шламів методом сухої магнітної сепарації». 2018 (авторський технічний звіт; не опублікований у мережі).

[16]  МГТ. Схема збагачення шламів за 0,7–1,1 Тл. 2018 (архівний документ).

[17]  МГТ. Схема ланцюга апаратів і специфікація обладнання лінії сухого збагачення. 2018 (проєктна документація).

[18]  Регламент (ЄС) 2024/1252 щодо критичної сировини (Critical Raw Materials Act).

[19]  Європейська комісія. «EU and Ukraine kick-start strategic partnership on raw materials». 13.07.2021.

[20]  Держгеонадра. Інвестиційний атлас надрокористувача: стратегічні та критичні мінерали (оцінка вміщеного Mn).

[21]  Держгеонадра. «Заява щодо придбання спецдозволу на Покровську ділянку». 30.12.2020 (прогнозні ресурси шламів).

[22]  Держгеонадра. «Облік запасів шламів руд марганцю … Шламосховище РЗФ ім. Максимова» (дані станом на 01.01.2018).