Современное состояние и перспективы недропользования на Южном Урале

А. И. Левит

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

Оценка потенциальных запасов рудного и нерудного сырья является одним из важных элементов экономического развития Челябинской области — одной из старейших горнорудных областей России. Полезные ископаемые, минеральное сырье добывают здесь уже более 300 лет. Из сотен отработанных малых, средних и даже крупных месторождений мы знаем лишь единицы. Многие богатейшие месторождения черных и цветных металлов выработаны полностью (Магнитогорское месторождение скарново-магнетитовых руд, и Карабашское медно-цинковое, богатые золотые прииски Кочкаря, большая часть никелевых руд Уфалейской группы и мн. др.).

Однако и сегодня область обладает большим потенциалом горнорудного сырья. Во второй половине XX в. уральскими, в том числе и челябинскими, геологами на территории области разведано и оценено около 300 месторождений полезных ископаемых, в числе которых железо и титан, медь и цинк, никель и кобальт, коренное и рассыпное золото, редкие металлы (тантало-ниобаты, бериллий, циркон), а также такие ценнейшие нерудные материалы, как магнезиты, графит, вермикулит, каолиновые глины, гранулированный кварц, огнеупорные глины, флюсы для металлургии (известняки, доломиты), сырье для цементной промышленности (мергели, известняки), облицовочное сырье, широкий спектр строительных материалов. В недрах области сохраняются значительные запасы энергетических бурых углей — около 550 млн тонн. Следует заметить, что ряд месторождений, отрабатываемых на территории области, является сырьевой базой предприятий Башкортостана, Оренбургской и Свердловской областей.

Область занимает ведущее место в России по добыче магнезитов (Саткин-ское месторождение), формовочных песков (Кичигинское месторождение), облицовочных материалов (Коелгинское и ряд других), кристаллического графита (Тайгинское месторождение).

В связи с истощением запасов ряда ведущих месторождений черных и цветных металлов, экономической и структурной перестройкой, ослаблением контроля за эксплуатацией недр, в последнее 10-летие возникло множество проблем, отражающихся и на экологии области. Главные из них: выдача лицензий лицам, организациям, некомпетентным ни в геологии, ни в горнорудном производстве; увеличение количества предприятий, занятых отработкой небольших месторождений, часто без официального оформления горного отвода, что зачастую приводит к порче пахотных земель и значительных площадей леса; увеличение количества промышленных свалок отходов и их ежегодное значительное пополнение. Сегодня в области насчитывается 37 шлаконакопителей (хвостохранилищ), 122 отвала горных пород и золоотвалов, 13 нарушенных территорий — карьеров, шахтных полей, суммарной площадью, более 100 тыс. га. В отвалах накоплено свыше 2,76 млрд м3 отходов, в том числе 69,4 тыс. т хвостов обогащения. В сумме нарушенные горными выработками и отвалами горного производства земли составляют 29,3 тыс. га.

Сделав общий обзор проблем, связанных с недропользованием на территории Южного Урала, мы хотели бы подробнее остановиться на отдельных группах минерального сырья, обеспечивающих нашу промышленность.

РУДЫ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

На балансе государства учтены запасы по 24 месторождениям железных руд. Суммарные запасы на 1. 01. 2006 г. составляют примерно 1,2 млрд т, из которых 83 % приходится на бедные руды Бакальского месторождения (сидериты-карбонаты железа) со средним содержанием железа 32 %. Остальное приходиться на богатые магнетитовые руды, добываемые пока лишь на одном месторождении — Малый Куйбас, обеспеченном запасами примерно на 20 лет.

Огромные запасы комплексных, железо-титан-ванадиевых руд сосредоточены в Суроямском пироксенитовом массиве, близ Нязепетровска, где, по предварительным подсчетам, находится от 7 до 9 млрд т, однако, разведка и эксплуатация этого месторождения требует серьезных финансовых вложений и глубокой экологической экспертизы.

Основные запасы железо-титан-ванадийсодержащих руд сосредоточены в Кусинской габбро-амфиболитовой интрузии (Медведевское, Копанское, Маткаль-ское месторождения). Однако переработка их связана с большими технологическими трудностями, энергетическими затратами. Целый ряд месторождений здесь уже отработан.

Основные запасы железа и титана в ильменитовых рудах Медведевского месторождения сосредоточены в одном рудном теле (83 %). При средних содержаниях закиси железа — 14,9 % и окиси титана — 7,2 % запасы по всем трем категориям (В + С1+ С2) определены в 427,9 млн т, в том числе двуокиси титана (30,2 млн т). На Копанском месторождении запасы титаномагнетитовых и ильменитовых руд оцениваются почти в 850 млн т. и, по мнению некоторых исследователей, могут быть увеличены в несколько раз. Железная руда содержит: магнетита —18,5 %, окиси титана 6,4-9,4 %, окиси ванадия — 0,26 %.

Исследования руд, проведенные институтом металлургии УроРАН в конце 80-х годов прошлого века, показали, что при гидрометаллургическом обогащении коллективного концентрата, включающего глубокую металлизацию рудоугольных окатышей экологическая оценка технологии пока невозможна. Вполне вероятно, что за прошедшие годы появились какие-то новые технологии по переработке, обогащению подобного типа руд и складывающаяся на рынках коньюктура подтолкнет решение данной проблемы.

Запасов хромитовых и марганцевых руд на территории области нет. В настоящее время ЧЭМК завозит необходимое ему сырье с месторождений, расположенных за пределами области (Полярный Урал).

Несмотря на рост добычи железных руд (примерно 19-20 % по сравнению с

2004 г.), в последние годы в область для нужд черной металлургии завозится около 25 млн т железной руды из различных областей России.

РУДЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

На балансе государства учтены запасы медно-цинковых (колчеданных) руд 11 месторождений, большая часть которых сосредоточена в Верхнеуральском районе. Из существовавших здесь 9 месторождений полностью обработано месторождение «Имени ХІХ Партсъезда». Суммарные запасы известных месторождений оцениваются в 100 млн т руды (2,8 млн т меди).

Основным потребителем сырья на территории области является Карабаш-ский медеплавильный комбинат (ЗАО «Карабашнефть»). Обогащение руд, добываемых в Верхнеуральском районе (Узельгинское, Талганское, Молодежное ме-

сторождения) производится в Учалах (Башкортостан), а Александринского месторождения (Нагайбакский район) — на собственной обогатительной фабрике.

Как известно, руды колчеданных месторождений являются комплексными. В них, наряду с основными компонентами: медью, цинком, серой, присутствуют и такие элементы, как золото, серебро, селен, теллур, галлий, свинец, ртуть, а местами и платиноиды (осмий). Важнейшей эколого-экономической проблемой при отработке колчеданных руд является комплексное и возможно более полное извлечение всех металлов, стоящих на балансе государства.

В настоящее время наибольшие потери горной массы и полезных компонентов отмечаются на стадиях обогащения и пирометаллургической плавки (20 % и более). При дальнейших переделах потери основных (строго учитываемых) и попутных компонентов существенно снижаются. По средним многолетним показателям сквозное извлечение полученных компонентов из колчеданных руд Южного Урала (данные «Унипромедь» 1990 г.) является следующим: медь — 83 %, по цинк — 78,6 %, сера — 67 %, золото — 72,9 %, серебро — 75,5 %, кадмий — 56,7 %, индий — 20,6 %, галлий — 0,49 %. По части попутных элементов, учтенных балансом, не имеется даже ориентировочных сведений о сквозных показателях извлечения.

Ожидаемые потери минерального сырья при полной отработке всех запасов известных на сегодня месторождений при существующих технологиях переработки руд могут составить: меди — 243,8 тыс. т.; цинка — 535,0 тыс. т.; серы — 9870 тыс. т; золота — 34,6 т.; серебра — 764,4 т; редких и рассеянных элементов — 24,5 тыс. т (данные взяты из работы [2]).

Одним из самых негативных явлений, связанный с отработкой, обогащением и первичной переработкой руд Карабашского колчеданного месторождения, открытого еще во второй половине XIX в. и разрабатываемого до 1993 г., явилось образование Карабашской техногенной системы. Складированные на территории города шлаки — около 30 млн т, отстойники, отходы обогащения руд, сброшенные в р. Сак-Элга, связанное с металлургическим процессом интенсивное загрязнение атмосферы и почв городской территории обусловили предание этому поселению статуса «Город экологического бедствия». Вся территория Карабаша (8 км2) и сегодня нуждается в серьезной экологической реабилитации.

Добычу медно-цинковых (колчеданных) руд в области ведут:

- ОАО «Узельгинский рудник», обеспеченное запасами на 35 лет;

- ОАО «Александринская горнорудная компания», обеспеченное запасами на 3-4 года;

- ТОО «Русский рудник», обеспеченное запасами на 10 лет (Маукское месторождение).

Узельгинские руды поступают на обогащение на Учалинскую обогатительную фабрику; руды Александринского месторождения обогащаются на месте, что даёт значительную выгоду и предприятию и району. Что касается Маукского месторождения, то оно только готовится к отработке. Бедные руды его предполагается обогащать методом кучного выщелачивания, с помощью химреагентов, что, несомненно, должно вызвать повышенное внимание экологических служб.

Область достаточно плотно опоискована, и можно утверждать, что открытие новых колчеданных месторождений до глубин 500 м на территории Южного Урала крайне сомнительно. За последние десятилетия челябинскими геологами открыто несколько месторождений нового для Урала генетического типа это «мед-

но-порфировые» или медно-молибденовые руды с очень небольшим содержанием полезных компонентов, но очень значительными запасами. Челябинская область обладает 56 % всех ресурсов медно-порфировых руд России.

Большие перспективы по добыче вкрапленных медно-молибденовых (золо-то-содержащих) руд имеются на юге области в Варненском и Карталинском районах, где открыты Мехеевское и Новониколаевское месторождения. Аналогичные месторождения открыты и вблизи Челябинска: Биргильдинское и Томинское. Отработка их связана с большими технологическими трудностями и экологическими проблемами.

В настоящее время на Михеевском месторождении в Варненском районе поставлены на баланс государства 1,5 млн т меди. Предполагается отработка первичных вкрапленных медно-молибденовых руд обычным карьерным способом с последующим обогащением; окисленные руды верхней части месторождения предполагается отрабатывать способом выщелачивания (выщелачивание — экстракция — электролиз). При этом извлечение меди составит 71,5 %. Руды месторождения являются комплексными. Помимо меди и молибдена практический интерес представляют золото, серебро и рений.

Применение новейшей технологии извлечения полезных компонентов несомненно вызовет проблемы экологического характера: как то, складирование огромных масс отходов (из каждой тонны добытой рудной массы в отходы пойдет 99 %), устройство отстойников для отработанных химреагентов, и их дальнейшая утилизация.

В Сосновском районе нашей области выявлено аналогичное месторождение медно-молибденовых руд, названное Томинским, площадь его составляет 1,3 х 1,8 км. По запасам меди оно, по предварительным подсчетам, относится к средним (1-5 млн т). Остальные два месторождения такого же генетического типа: Новониколаевское в Карталинском районе и Биргильдинское под Челябинском находятся в стадии оценки.

Освоение совершенного нового генетического типа месторождений, несомненно, будет сопряжено с целым рядом проблем экологического характера, что должно быть учтено в программах экологически устойчивого развития.

В 40-х годах прошлого века Челябинская область была едва ли ни единственным производителем никель-кобальтовых руд. Добыча их велась на знаменитом Уфалейском месторождении силикатного никеля, начиная с 1912 г. И сегодня добыча этих руд продолжается как на севере области, в районе Уфалейской группы месторождений, так и на юге, в Агаповском районе, где в 70-х годах геологом Ю.Н. Замигой было открыто Сахаринское месторождение. Суммарная добыча на

2005 г. не превышала в общем 100 тыс. т. Вся руда Сахаринского месторождения отправляется в Оренбургскую область на Орско-Халиловский комбинат. Отвалы остаются на территории Челябинской области. Уфалейский никелиевый комбинат плавит как свои руды, так и руды, поступающие из Свердловской области.

Добыча редких металлов (тантал-ниобиевых руд) в районе Вишневогорска в настоящее время не ведется. Здесь продолжается интенсивная добыча полевошпатового сырья из пегматитов, карьерным способом.

Добыча коренного золота в области ведется как шахтным (Кочкарское месторождение), так и открытым способом: месторождения Светлинское, Южный Курасан, Березняковское. Рассыпное золото продолжает разрабатываться в южной части Миасса (Миасский пруд) и на севере Брединского района. Ведется от-

работка мелких россыпей гидравлическим способом (Зайцевская россыпь в степной зоне и ряд других). По имеющимся данным, основной объем получаемого в области золота приходится на комплексные, в основном колчеданные, месторождения — 73 %; 21 % получаемого золота приходится на собственно рудные месторождения и 6 % — на россыпные. Во всех случаях интенсивно уничтожаются окружающие ландшафты. Образующиеся отходы, в экологическим смысле, опасности не представляют.

В Челябинской области сохраняются значительные перспективы открытия новых золоторудных залежей. Примером этого можно считать недавнее открытие Березняковского золоторудного месторождения нового типа (Сосновский район).

НЕРУДНОЕ СЫРЬЁ

Кроме рудного сырья, в области ведется интенсивная добыча нерудных полезных ископаемых. Это, прежде всего, магнезиты Сатки — единственное месторождение России; крупнокристаллический графит Тайгинского месторождения близ Кыштыма; Потанинское месторождение вермикулита близ Вишневогорска; месторождения каолиновых глин «Журавлиный Лог» близ Пласта; месторождения пьезооптического сырья Южное в Нагайбакском районе и Светлинское в Пластовском, а также месторождения талька, флюсовых известняков и доломитов, мергелей для цементного производства; десятков месторождений стройматериалов, огнеупорных глин, бутового камня и т. д.

Магнезиты. Месторождение расположено в западной части области. Запасы его на сегодня составляют примерно 200 млн т. Сырьё отличается весьма хорошим качеством. Содержание М§0 варьирует в рудах от 39 % до 46 %. Обеспеченность действующего комбината сырьём составляет 30-35 лет.

Графит. Добыча кристаллического графита производится на Тайгинском месторождении близ Кыштыма с 40-х годов прошлого века. Разведанных запасов хватит ещё на 35-40 лет. Всего на территории Челябинской области учтено более 40 месторождений и проявлений графита.

Вермикулит. Карьерная добыча слюды идёт на Потанинском месторождении, где запасы вермикулита составляют 1,5 млн.т. Вся перспективная полоса протягивается с юга на север почти на 20 км. Запасы вермикулита здесь оцениваются более чем в 20 млн т, что выводит месторождение в разряд крупнейших.

Тальк. Основные запасы талькового сырья сосредоточены в районе Миасса. Обеспеченность предприятий этого вида сырьём составляет не менее 100 лет.

Каолин. Каолиновые глины добываются в области из многих месторождений, крупнейшими из которых являлись Кыштымское и Еленинское. В последние годы введено в состав действующих месторождение Журавлиный Лог, отличающееся хорошим качеством глины. Запасы этого месторождения превышают 7 млн т. Используется каолин как в пределах области, так и во многих других областях страны.

Уголь. Продолжается добыча угля из двух шахт Челябинского БУБ и Коркинского угольного разреза. Здесь ежегодно добывается около 3 млн т энергетических углей, с зольностью 32 %. Таким образом, в отвалы угольных предприятий ежегодно добавляется около 100 тыс. т нетоксичных отходов.

Говоря о современном состоянии недр Южного Урала, мы должны констатировать тот факт, что они достаточно хорошо изучены в масштабе 1 : 200000, а

отдельные, наиболее перспективные площади, — в масштабе 1 : 50000. Собственно геологические данные подкреплены данными геофизики и геохимии. На всю территорию области составлены прогнозные металлогенические карты, где отражены площади с ресурсами основных металлических полезных ископаемых (медь, цинк, железо, золото, титан, никель, вода). Таким образом, перспективы открытия новых месторождений могут быть связаны или с нетрадиционными видами сырья, или с резким прорывом о технологиях обогащения, которые позволят ввести в эксплуатацию ранее известные месторождения бедных руд и даже отвалы, отдельных отработанных месторождений.

Вполне вероятно, что на востоке области крупные месторождения сырья могут быть открыты на глубинах более 400-500 м.

Что касается отработанных на территории области многочисленных рудных месторождений, то в экологическом смысле они не представляют какой-либо угрозы. Этого нельзя сказать об отработанных шахтных полях, где возможны крупные просадки, провалы. Слежение за этими полями — одна из насущных задач мониторинга геологической среды.

ВТОРИЧНОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ

Суммарный ежегодный объем горной массы, вынимаемой из недр области, приближается к 90 млн т. Известно, что в 2004 г. в области образовано 76,6 млн т отходов 5 класса. Очевидно, что подавляющая масса их приходится на отходы горного производства, из них утилизировано около 40 %, т. е. 30,6 млн т. Около 40 млн т прибавилось в отвалах месторождений.

На сегодня в области насчитывается примерно 50 крупных хранилищ отходов горнорудного производства, занимающих площадь более чем 14 тыс. га. Более 80 % всей массы отходов располагается в северной части области (к северу от широты Верхнеуральск — Троицк), что объясняется особенностями геологического строения, металлогении Южного Урала. К югу от указанной широты размещаются только отходы Магнитогорского месторождения и скарно-магне-титовые месторождения М. Куйбаса; Сахаринского кобальт-никелевого месторождения; Александринского колчеданного месторождения, а также ряда месторождений неметаллов, в том числе Лисьегорского — флюсовых доломитов, Янгельского — цементного сырья, Полоцкого — облицовочного белого мрамора.

Все хранилища отходов (отвалы, вскрышных и вмещающих пород, забалансовые руды, отходы обогащения) представляют собой значительный дополнительный источник минерального сырья. Из части отходов возможно извлечение металлов, в том числе благородных. Какая-то часть (кварциты Бакальского месторождения) могут быть использованы в качестве добавок при плавке металла. Большая часть вскрышных рудовмещающих пород должна быть использована в качестве строительного и бутового камня.

Среди всех разновидностей вскрышных и вмещающих пород и части отходов обогащения можно выделить несколько групп, близких по химическому составу:

- кремневое сырье: кварциты, кварцито-песчаники, пески, граниты;

- карбонатное сырье: известняки, мраморы, доломиты, магнезиты;

- алюмосиликатное сырье: глины, алевролиты, глинистые сланцы, аргиллиты;

- углеродсодержащие глинистые породы: алевролиты, аргиллиты, черные сланцы.

Отвальные породы первой группы сосредоточены, главным образом, на территории месторождений Бакала, Кыштыма, Тайгинки, по своим физикохимическим характеристикам они пригодны для использования, прежде всего, в качестве стройкамня.

Отвальные породы второй группы сосредоточены, в основном, в отвалах Сатки, Магнитогорского месторождения, отработанного Медведевского месторождения. Частично из карбонатного сырья сложены отвалы ЮБРа (Межевой Лог, Айлино). Карбонатное сырье в целом имеет широкий спектр применения, прежде всего, в строительстве.

Алюмосиликатные породы (глинистые породы и их производные) сосредоточены, в основном, в отвалах шахт, карьеров Челябинского буроугольного бассейна. Здесь сосредоточено более 1,5 млрд м3 пород, физико-механические свойства которых не позволяют использовать их в каком-либо технологическом процессе. Они занимают огромные площади и создают в некоторых местах «лунный ландшафт», могут быть использованы только для рекультивации земель.

Полевошпатовое, алюмосиликатное сырье, сосредоточенное близ Вишнево-горска необходимо рассматривать, как дополнительный источник для производства керамики.

Углеродосодержащие глинистые породы существуют в больших или меньших количествах как в угольных отвалах, так и отвалах Бакальского РУ. Содержание углерода в них обычно колеблется в пределах 3-7 %. Нередко отмечаются примеси пятиокиси фосфора от 0,1 % до 2-3 %. Необходимо петрохимическое, физико-химическое изучение этого вида сырья; проведение геолого-разведочных работы по его размещению и оценке.

Подводя итоги, необходимо сказать, что в создаваемой Концепции экологически устойчивого развития области должно быть отражено следующее:

• Несмотря на более чем трехвековую эксплуатацию минеральных ресурсов Южного Урала, недра его все еще перспективны в плане открытия новых месторождений черных, цветных, редких и благородных металлов, а также неметаллов, строительного и других видов сырья. Горнодобывающая промышленность Урала будет развиваться еще как минимум 100-150 лет.

• Существующие горнопромышленные предприятия должны в полном объеме и комплексно отработать имеющиеся запасы полезных ископаемых.

• Введение в строй новых месторождений должно быть регламентировано законодательно и базироваться только на данных Государственной экологоэкономической экспертизы с участием представителей Общественной палаты. Упор должен быть сделан только на крупные стратегически важные месторождения.

• Выдача лицензий на разведку и разработку месторождений должна осуществляться только в тех случаях, когда организация, участвующая в конкурсе, содержит в штате квалифицированных геологов.

• Отработка всех видов минерального сырья должна осуществляться на всех стадиях под строгим контролем за комплексным и более полным извлечением полезных компонентов; технологией складирования, хранения отходов; учетом, инвентаризацией использованных горных выработок.

• Принятие законодательных актов, инструкций, ужесточающих выдачу лицензий на отработку месторождений, разрешение на горные отводы, разведку и эксплуатацию любых месторождений.

• Необходимо также законодательно закрепить положение о том, что основные материалы по отработанным месторождениям: коллекции руд, минералов и вмещающих горных пород; основные материалы горно-добывающей промышленности должны сдаваться в Государственные хранилища и храниться вечно.

Проблема вторичного минерального сырья на территории области она должна решаться по нескольким направлениям:

• Создание кадастра вторичных скоплений минерального сырья, его качества, запасов; на основе систематизации и пересмотра всех имеющихся материалов.

• Создание набора технологий по его обогащению, применению.

• Проведение оценочных геолого-разведочных работ на крупнейших отвалах вскрышных и вмещающих пород.

• Осуществление действенного литогеомониторинга добычи и жесткого технологического и экологического контроля на всех стадиях переработки минерального сырья.

• Осуществление экологического мониторинга хранилищ и отвалов (в том числе терриконов Копейска).

• Поэтапное осуществление переработки и утилизации минеральных отходов, рекультивация земель.

• Законодательное запрещение разработки на территории области новых месторождений строительных, дорожных и т. д. материалов, если таковые имеются в хранилищах и отвалах горнорудных предприятий.

Список литературы

1. Нестеренко В. С. Техногенные ресурсы Челябинской области (потенциальные резервы минерального сырья в отходах) / В. С. Нестеренко, А. И. Левит // Проблемы экологии Южного Урала. 1995. № 2. С. 20-24.

2. Нестеренко В.С. Минерально-сырьевая база индустрии Челябинской области по состоянию на 01.01.1990 г. : перспективы развития, резервы сырья в отходах горно-добывающих и металлургических предприятий: Отчет по теме № 5290 Уральского отдела ВНИИР / В. С. Нестеренко, А. И. Левит. Челябинск; Мытищи, 1990. 240 с.