Минеральные ресурсы Кольского полуострова и Карелии, проблемы их комплексной переработки и экологии

А.Д. Маслов,

Горный институт КНЦ РАН

МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА И КАРЕЛИИ, ПРОБЛЕМЫ ИХ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И ЭКОЛОГИИ

На небольшой площади Кольского полуострова (100 тыс. км2) обнаружено три четверти всех химических элементов, известных на Земле. Ряд месторождений разнообразных руд по своему составу и запасам сырья являются уникальными. Это месторождения медно-никелевых, апа-тит-нефелиновых, железных, титановых, редко-металльных, эв-диалитовых, кианитовых руд, флогопита, вермикулита, керамического сырья, облицовочного камня. Большинство из руд комплексные, и в них входят от двух до четырех-шести ценных минералов, которые в свою очередь часто включают несколько ценных химических соединений.

В Карелии реальными источниками минерального сырья являются разведанные месторождения слюды, полевых шпатов, ванадия, драгоценных металлов, облицовочного камня, шунтитов, кианита, кварца, пирохлора, талька, графита, асбеста. Весьма важными и перспективными являются доразведка и освоение Аганозерского месторождения хромовых и Пудожгорского титаномаг-нетитовых руд.

Последние достижения в области геологии, добычи, обогащения, химико-металлургической переработки минерального сырья значительно изменили представление о его практической ценности. Некоторые разновидности руд, которые ранее считались непригодными для промышленного использования, перешли в разряд полезных ископаемых. Под таким углом зрения стали рассматриваться и огромные накопления хвостов и вскрышных пород действующих производств, которые превратились в техногенные месторождения.

Месторождения медно-никеле-

вых руд в настоящее время сосредоточены в Печенгском районе и являются основной действующей сырьевой базой никелевой промышленности Кольского полуострова. В основном богатые месторождения, например, в районе Мончегорска, полностью отработаны, в Печенгском районе их отработка заканчивается и в эксплуатации находятся месторождения с бедными рудами, в которых содержание никеля значительно ниже 1 %. Ловнозерское месторождение вкрапленных сульфидных медно-никелевых руд, расположенные в западной части полуострова, к югу от пос. Никель, находится в неосвоенном районе, имеет среднее содержание никеля в руде - 0.89 % и может рассматриваться пока как перспективная сырьевая база АО «ГМК Печенга-никель».

Еще недавно для обеспечения полной загрузки мощностей на комбинатах «Североникель» и «Печенганикель» осуществлялась переработка 1 млн. тонн привозной норильской руды с высоким содержанием серы, что привело к резкому ухудшению экологической обстановки не только в промышленных зонах указанных предприятий, но их отрицательное воздействие на окружающую среду распространилось далека за их пределами в других районах Мурманской области и сопредельных районах Скандинавии.

Основными проблемами на сегодня и на ближайшую перспективу на АО «ГМК Печенганикель» и АО «Комбинат Североникель» являются: принятие срочных мер по кардинальному улучшению экологической обстановки, ликвидация отставания в развитии собственной сырьевой базы, повышение

технологических показателей (извлечения металлов и др.) на обогатительных фабриках в условиях снижения качества добываемых руд и, наконец, более полное использование отходов производства, в первую очередь, переработка шлаков (доизвлечение кобальта, никеля, меди, железа, платиноидов, получение строительных материалов). Научная база для реализации этих работ в Кольском научном центре в основном создана.

Совершенно уникальными по своему минеральному и химическому составу, запасам являются месторождения редкометалльного сырья и циркония в центре Кольского полуострова (Ловозерские тундры). Действующий Ловозер-ский ГОК (АО «Севредмет») извлекает сырье (лопаритовый концентрат) для получения тантала, ниобия, редкоземельных металлов, а также стронция, тория, область применения которых очень широка - это электроника, химическое оборудование, оптика, квантовые генераторы, акустика, медицинская промышленность, легированные стали, сверхжаропрочные сплавы, сверхпроводники, атомная промышленность, катализаторы, металлургия, керамика, люминофоры, магниты, лазеры.

В Горном институте и Институте химии КНЦ РАН разработаны технологии переработки эв-диалитовых руд. Эвдиалитовый концентрат может рассматриваться как заменитель остродефицитного цирконового концентрата и для получения технической двуокиси циркония по азотнокислотной технологии, для получения стекловолокна, стеклопластиков. Глазурей, смазок для горячего прессования с целью улучшения ка-

чества поверхности отливок, модификаторов и легирующих добавок к ферросплавам, чугунам, сталям, порошковой проволоки, огнеупоров, цирконовых дубителей и др.

Доминирующее положение апатитового концентрата, получаемого из апатит-нефелиновых руд Хибин и апатит-магнетитовых руд Ковдора в обеспечении предприятий минеральных удобрений фосфорным сырьем сохранилось и сегодня и останется таковым в перспективе. Это объясняется высокими технологическими свойствами и качеством концентратов, особенно хибинского, и соответственно хорошими техникоэкономическими показателями их переработки.

За годы интенсивной эксплуатации хибинских месторождений, когда добыча руды в отдельные годы приближалась к 60 млн тонн, закономерно снизилось и содержание в ней апатита. Если в начале эксплуатации (1930 г.) содержание Р2О5 превышало 30 %, то в 1990-1994 гг. оно часто составляло 8-13 %, то есть находилось на уровне бортового содержания. За эти годы в отвалы отправлены сотни миллионов кубометров вскрышных пород, около 650 млн тонн хвостов фабрик. Поскольку, кроме апатита, в рудах содержатся такие ценные минералы, как нефелин, сфен, титаномагнетит, необходимость их комплексного использования очевидна, о чем говорилось многими авторами еще с времен А.Е. Ферсмана. Несмотря на десяток разработанных технологий и экономических расчетов комплексного использования хибинских руд, по-настоящему эта проблема в полном объеме до сих пор не нашла должного разрешения. Из всех минералов только незначительная доля нефелина, около 1 млн тонн, извлекается на АНОФ-П, хотя мощности этого цеха в свое время были построены на 4 млн тонн. Увеличение извлечения нефелина из хвостов открывает дорогу для использования ти-таномагнетита и сфена, который в настоящее время извлекается в не-

134

значительных количествах для производства титановых белил, утяжелителей.

Темпы рота объемов производства апатитового концентрата вместе с проблемой комплексного использования апатит-

нефелиновых руд, еще недавно «неисчерпаемых» месторождений Хибин действительно уникальны своей бесхозяйственной, необдуманной эксплуатацией, которая начала особенно бурно расти с кампанией «химизации» сельского хозяйства. И это тогда, когда потери фосфора в процессе нашей «передовой» технологии от добычи, производства минудобрений, их транспортировки к полю и внесению в почву в среднем составляют 20 %, а в отдельных случаях 40 %. В результате такой деятельности уже сегодня обогатительные фабрики ОАО «Апатит» не загружены рудой, а «неиссякаемые» до недавнего времени запасы апатита могут быть полностью исчерпаны всего лишь через 40 лет при значительном снижении объемов производства. Вот так «рационально» был использован истинно бесценный дар природы.

Упущено время и возможности и поэтому проект глиноземноцементного комплекса, который еще 10-15 лет назад мог быть реальным, сегодня просто неосуществим. До сих пор не принято окончательное обоснованное решение о строительстве завода по производству минудобрений.

Организация промышленного производства апатитового концентрата на АО «Ковдорский ГОК» является хорошим примером по-хозяйски разумного подхода к комплексному использованию минерального сырья. Сегодня там извлекается около 80 % апатита из хвостов магнитной сепарации ОФ, получается бадделеитовый концентрат, разработана и проверена в опытно-промышленных условиях технология получения форстеритового, карбонатного и флого-питового продуктов, плавленых фосфорно-магниевых удобрений.

В области комплексного ис-

пользования своего сырья Ков-дорский ГОК занимает ведущее место среди других предприятий Кольского полуострова. Здесь создана реальная база для организации безотходной технологии переработки апатит-магнетитовых, маложелезистых апатит-силикат-ных, апатит-карбонатных, апатит-штаффелитовых и др. руд, продукция которых может найти применение при производстве удобрений, огнеупорных материалов, керамики и др.

На Кольском полуострове сосредоточены значительные запасы железных руд. Наиболее крупные месторождения эксплуатируются ОАО «Оленегорский ГОК» («Олкон») и ОАО «Ковдорский ГОК».

Концентрат из руд Оленегорского месторождения содержит мало примесей серы и фосфора, что позволяет получать из него высококачественные чугуны и стали, пригоден для производства суперконцентратов, которые могут конкурировать на мировом рынке, хотя в последнее время при переработке руды нижних горизонтов появились проблемы, связанные с увеличением примесей серы.

Значительно больше сложностей в обеспечении высокого качества железного концентрата на Ковдоре, что обусловлено нахождением в рудах минералов, содержащих фосфор, серу и др., и затрудняют его сбыт за рубеж по высоким ценам.

Сырьевая база титана, и прежде всего, месторождения перов-скито-титаномагнетитовых руд расположены в юго-западной части полуострова (по. Африканда). Каждый концентрат - комплексное сырье, из которого можно получать, кроме основных компонентов: диоксида титана и железа, ряд редких и редкоземельных элементов.

Перовскитовый концентрат может быть использован для производства ферросплавов, флюсов при производстве сварочных работ, пигментной двуокиси титана. При химической переработке пе-ровскитовый концентрат может

ГИАБ

дать все содержащиеся в нем компоненты: двуокись титана, пяти-окись ниобия и тантала, редкие земли. Титаномагнетитовый концентрат содержит легирующие компоненты для производства легированных чугунов и сталей.

Месторождение детально разведано, имеет весь комплекс сооружений с необходимыми вспомогательными службами, но на стадии освоения было заброшено, несмотря на идеальное географическое расположение и уже имеющуюся развитую инфраструктуру.

Запасы вермикулита (93 % общесоюзных), флогопита, мусковита, полевошпатового сырья (37 % общесоюзных) не только крупнейшие в стране, но и в мире. Все эти месторождения детально разведаны, на их базе работали предприятия «Ковдорслюда» и «Ка-релслюда», области применения их продукции самые разнообразные - это электротехническая, электронная, фарфорофаянсовая промышленности, машиностроение, металлургия, стройматериалы, пигменты и др. Имеется возможность удовлетворить практически полностью потребность в этих минералах не только в стране, но и зарубежных потребителей.

Кольский полуостров и Карелия располагают также значительными запасами природных облицовочных материалов.

Краткое перечисление разрабатываемых сегодня месторождений не исчерпывает всего богатства недр на Кольском полуострове и в Карелии. Нельзя не сказать об уникальных залежах таких минералов, как кианит (Кейвские тундры), хромит (районы Апатитов и Мончегорска), оливиниты (Ков-дорский район), платиноиды (Панские тундры), а также уже упоминавшиеся апатит, ильменит, титаномагнетит в Кольском районе, апатит у Хабозера и другие. Все они разведаны, разработаны технологии обогащения и переработки и ждут своего часа.

За многие годы эксплуатации перечисленных месторождений

7 і 1999

минерального сырья предприятия совместно с учеными Горного института КНЦ РАН в содружестве с другими научно-исследовательскими организациями внедрили крупные научные разработки, связанные с увеличением полноты извлечения полезных минералов, повторным использованием вод в технологических процессах, улучшением санитарного состояния воздушной и водной среды как на промплощадках, так и в прилегающих, особенно жилых зонах.

Несколько примеров. а) За счет совершенствования технологической схемы и реагентного режима улучшены качество и извлечение никеля на ОФ-1 ОА «ГМК Печен-ганикель», повышено извлечение лопарита на 5-7 % на Умбозер-ской ОФ АО «Севредмет», улучшено качество апатитового концентрата, извлечение пятиокиси фосфора и бадделеита на ОАО «Ковдорский ГОК», выполнен проект обогатительной фабрики по переработке отвалов ОАО «Ка-релслюда» и извлечению в качественный концентрат мелкоразмерной слюды и др. б) Но, пожалуй, наиболее важными и сложными с научной точки зрения, а также их практической реализации были проблемы перевода крупнейшей в мире второй апатит-нефелиновой обогатительной фабрики (АНОФ-2) объединения «Апатит» на оборотное водоснабжение. За годы интенсивного наращивания мощностей по переработке руды и выпуску апатитового концентрата к 1977 году в крупнейшем водоеме Кольского полуострова озере Имандра, служащего питьевым источником крупных городов и районов и рыбного промысла, сложилась критическая обстановка; значительная часть его акватории оказалась загрязнена сбросными водами хвостохрани-лищ, содержащих флотореагенты, соли металлов и шламы. Только своевременный перевод вначале АНОФ-2, а затем и АНОФ-3 на оборотное водоснабжение, начиная с 1978 года, резко улучшил ситуацию и предотвратил, без

преувеличения можно сказать, экологическую катастрофу со всеми социальными и экономическими последствиями для Мурманской области и целой отрасли по производству минеральных удобрений, и следующими из этого последствиями в сельском хозяйстве, агропромышленном комплексе всей страны.

Безусловно, на всех действующих горно-обогатительных, горнометаллургических предприятиях, не смотря на многолетний период их работы, осталось много серьезных проблем, требующих больших финансовых, материальных затрат и времени.

Это объясняется, прежде всего, отсутствием единой политики в рациональном природопользовании при освоении недр, ведомственным, а зачастую - даже субъективным подходом к важному государственному делу. Последний вывод хорошо иллюстрируется длительной борьбой двух мнений по поводу производства глинозема и алюминия либо из хибинских нефелинов, либо из импортных гвинейских бокситов, когда победили сторонники последнего, в результате чего было сорвано выполнение постановления ЦК КПСС и СМ СССР № 617 от 1965 года и практически похоронено комплексное использование апатит-нефелиновых руд, строительство и реконструкция нескольких глиноземных заводов в России (Пикалевский, Ульяновский, Михайловский и др.), но зато потрачено огромное количество валютных средств за покупку бокситов не лучшего качества, строительства порта на Черном море и рудовозов.

Негативное влияние на развитие горной, химической и металлургической промышленности на Кольском полуострове с учетом экологических проблем оказал тезис о неисчерпаемости наших недр. И опять сравнение удельного веса металлов получаемого из вторичного сырья, энергетические, капитальные и др. затраты с аналогичными показателями в развитых зарубежных странах далеко

133 3

не в нашу пользу.

Своеобразно и отношение к окружающей легко ранимой природе Севера со стороны отраслевых министерств и проектировщиков: считалось, что практическое отсутствие сельхозугодий и промышленных лесных массивов, слабая заселенность, пустынный край позволяют беспрепятственно наращивать производственные мощности без всякого учета экологических особенностей Мурманской области.

В первую очередь накопившиеся проблемы связаны с охраной окружающей среды (ГМК «Печенганикель» и «Североникель», АО «Апатит»), рациональным комплексным использованием сырья, применением малоотходных, ресурсосберегающих технологий, организацией новых производств, использованием техногенных месторождений. Сегодня уже нет недостатка в научных разработках, отсутствие которых основательно сдерживали бы реализацию указанных проблем (хотя научнотехнических прогресс не может и не будет стоять на месте, естественно, исследования будут продолжаться и продолжаются). Сегодня практическое решение указанных проблем зависит в основном от устойчивой работы предприятий и состояния их экономики. К сожалению, ни одно из предприятий Мурманской области, как и практически все народное хозяйство, по известным причинам, устойчиво не работает, финансовое положение их крайне неудовлетворительное, поэтому научные разработки остаются часто невостребованными, не оплачиваются, а проблемы рационального использования минеральных ресурсов и связанные с ними экологические проблемы остаются не решенными и, более того, накапливаются.

Резко снизились объемы производства. Так, на АО «Апатит» только за 3-4 года выпуск апатитового концентрата снизился с 19.320 млн. тонн (1990 г.) до 6.0 млн. тонн в 1995 г. Наш прогноз

134

показывает, что без срочных инвестиций в развитие рудной базы, для стабилизации и сохранения уровня производства 1994 года, а также для его последующего наращивания, через считанные годы объем производства Р2О5 упадет ниже 2 млн. тонн, что составляет лишь 20-30 % потребности сельского хозяйства России. Это может привести практически к полной остановке АО «Апатит», потере основного реального источника фосфорного сырья в стране и прекращению производства фосфорсодержащих минеральных удобрений, без которых азотные и калийные применять невозможно.

Процессы развала единой экономической системы Союза привели к полной остановке АО «Севредмет» и разрушению ГОКа «Ковдорслюда». Запланированного увеличения производства лопа-ритового концентрата более, чем в 3 раза в 1997 году по сравнению с уровнем 1985 года, не произошло, а ГОК «Ковдорслюда» рассыпался на отдельные, так называемые «акционерные общества», не способные решить самостоятельно даже свои незначительные технические вопросы. Мурманская администрация и предприятия принимают все возможные меры по восстановлению производств.

Насыщение зарубежного рынка никелем по демпинговым ценам (13.8 тыс. долларов/т на Лондонской бирже металлов в 1988 году и 3.7 тыс. долларов в 1998 году), прекращение поставок руды из Норильска не обещает благоприятных перспектив и для предприятий, перерабатывающих медноникелевые руды.

Не обошло стороной «обвальное» снижение производства и предприятия, перерабатывающие железорудное сырье - АО «Оленегорский ГОК» (АО «Олкон») и ОАО «Ковдорский ГОК». На первом объем добычи руды и выпуска железного концентрата снизились на 30 %, а на втором на 26 % и 24 % железного и на 30 % апатитового, правда, на 20 % вырос объем производства бадделеитового концен-

трата.

ОАО «Карелслюда» и АО «Карельский окатыш» снизили объемы производства слюды на 100 %, полевошпатового сырья на 60-70 %, кварца - на 100 %, железорудных окатышей на 15 %. По нашему глубокому убеждению в обстановке экономического кризиса необходимо выполнить переоценку внутреннего рынка и определить потребность в минеральном сырье всех отраслей промышленности России с учетом разумного экспорта в страны дальнего и ближнего зарубежья на ближайшие годы и на перспективу. На этой основе сделать переоценку запасов, определить оптимальный экономически обоснованный уровень добычи и переработки руд и концентратов с учетом сохранения минеральных ресурсов. Без этой работы, выполненной на добротной научной основе, трудно или практически невозможно не только планировать реализацию каких-либо разработок в области комплексного использования минерального сырья и экологии, но и просто конкретно рассматривать такие мероприятия. Такой подход нами применен к решению проблем Кольского горнопромышленного комплекса, он одобрен и рекомендован к использованию Отделением ГГГГН РАН в 1993 году, Администрацией Мурманской области и координационным Комитетом МСБ и Ассоциацией «Северо-запад» в 1997, 1998 годах.

Несмотря на исключительное богатство подземных кладовых Карелии и рядом расположенной Архангельской области не все они разведаны достаточно полно; отстает или совсем не проводилось технологическое изучение комплексного использования минерального сырья указанного региона. В связи с этим весьма своевременным является решение Международного совещания по «Проблемам комплексной переработки минерального сырья... » (Плаксинские чтения), состоявшегося в Петрозаводске 15-18 сентября 1998 г., о создании в Инсти-

ГИАБ

туте геологии Кар.НЦ РАН комплексной технологической лаборатории с целью усиления технологических исследований перспективной минерально-сырьевой базы в регионе.

Программы, в которых потребитель играет основную роль, должны быть разработаны для производителей цветной и черной металлургии, неметаллорудного сырья Мурманской области и Карелии. Все они носят стратегический характер, но в них особое место должно быть уделено повышению качества концентратов, конкурентоспособных на мировом рынке, полноте извлечения полез-

ных минералов из добываемых руд, переходу на безотходную технологию, сохранению запасов минерального сырья - национального богатства страны для будущих поколений, восстановлению экологического равновесия в зоне деятельности промышленных предприятий.

При подготовке доклада использованы материалы многочисленных публикаций ученых Горного института, Институтов химии и геологического КНЦ РАН, Ме-ханобра, ГИГХСа, ИПКОНа, Института геологии Кар.НЦ РАН, Мурмангеолкома, предприятий ГПК (В.А. Чантурия, О.С. Богда-

нова, Ю.И. Еропкина, Т.Б. Най-фонова, А.Ш. Гершенкопа, Т.П. Карасевой, В.К. Задорожного, Ю.З. Зиновьева, Т.П. Герман, В.А. Ивановой, Н.А. Чепкаленко, В.И. Белобородова, Е.Е. Каменевой, И.Б. Захаровой, А.И. Ракаева, А.Д. Маслова, В.Н. Лыгача, Л.Д. Ратобыльской, А.И. Косякова, Николаева, Д.Л. Мотова, В.В. Щепцо-ва, А.В. Булавина, А.В. Лебедева, Б.В. Афанасьева, А.Д. Демина, Н.И. Бичука, С.В. Жабина, Е.А. Кольцова, Г.А. Голованова, А.А. Петровского, А.М. Макарова, Н.Я. Васильевой, И.А. Блатова, В.П. Ляхова и других), которым автор приносит свою благодарность.

© А.Д. Маслов

7 $ 1999

133 5