ПРОБЛЕМЫ МИНЕРАГЕНИИ РОССИИ

Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых

источников высокоглиноземистого сырья (минералы группы

силлиманиты и пирофиллита, каолины, золы и др. – МГС)

В. А. Коротеев1 (руководитель проекта), А. Н. Савичев1, В. А. Перепелицын1, Е. И.

Сорока1, Д. В. Коротеев1, В. В. Зайков1, В. В. Масленников2, И. В. Синяковская2, Г. Г.

Лепезин3, С. А. Каргополов3, Ю. Л. Войтеховский4, Ю. Н. Нерадовский4, В. В. Щипцов5, А. С. Заверткин5, В. Н. Сазонов1, В. Н. Огородников1 1 - ИГГ УрО РАН 2 - ИМин УрО РАН 3 - ОИГМ СО РАН 4 - ИГ КолНЦ РАН 5 - ИГ КарНЦ РАН В результате проведения работ по программе впервые выделены две группы (формации) продуктивных метаморфогенно-метасоматических пород, обогащенных высоко-глиноземистыми минералами группы кианита (кианит, силлиманит, андалузит):

стратифицированные горизонты в толще плагиогнейсов раннего архея и протерозоя – глиноземистая формация щитов и древних платформ (метаморфогенный, метаморфогенно-метасоматический, кейвский тип); нестратифицированные метасоматические породы, слагающие внутренние и внешние части шовных зон полифациальных метаморфических комплексов андалузит-силлиманитового и кианитсиллиманитового термодинамических типов, образующихся по разновозрастным, обычно пелитовым породам – глиноземистая формация фанерозойских складчатых поясов (гидротермально-метасоматический, уральский тип).

С учетом всей совокупности имеющихся и полученных исполнителями программы данных, обоснована принципиальная возможность освоения месторождений МГС России и создания на их базе промышленных производств концентратов, а затем и промышленных производств высокоглиноземистых огнеупоров, силумина, алюминия.

Объявленные цели проекта Основной целью работ по программе является придание импульса к развитию новой отрасли разработки и получению широкого ряда высокотехнологичных продуктов:

вовлечение МГС в производство высокоглинозёмистых огнеупоров с целью последующего их использования в металлургической промышленности, создание на основе МГС крупномасштабного производства алюминия, полностью свободного от внешней сырьевой зависимости.

Программой на три года планировалось выполнить следующий объём работ:

1. обобщить данные по месторождениям и рудопроявлениям МГС России, провести их типизацию с учётом минералогического и химического состава руд и возможных технологий обогащения; разработать рекомендации по дополнительной оценке и наращиванию запасов конкретных месторождений;

В. А. Коротеев и др.

2. отобрать представительные пробы из доступных месторождений с типовым составом руд для проведения на них исследований по технологии рудоподготовки и обогащению;

3. изучить химический, минералогический и гранулометрический состав руд;

4. подобрать оптимальный режим рудоподготовки;

5. создать в лабораторных условиях технологию безотходного обогащения;

6. наработать крупнообъёмные партии концентратов МГС, кварца, слюды, рутила;

7. выполнить эксперименты по кинетике муллитизации андалузита, силлиманита и кианита с привлечением и без привлечения катализаторов;

8. определить огнеупорные характеристики концентратов минералов группы силлиманита и получить лабораторные образцы огнеупорной продукции;

9. провести эксперименты по электротермии на концентратах андалузита, силлиманита и кианита;

10. выполнить технико-экономический анализ с учётом затрат на добычу руд открытым способом (по существующим аналогам), на производство андалузитовых, силлиманитовых и кианитовых концентратов с извлечением и без извлечения попутных продуктов, а также на получение из них огнеупорной продукции, силумина и алюминия.

11. дать рекомендации по очередности и последовательности ввода в эксплуатацию месторождений МГС России.

Полученные за отчетный период важнейшие результаты и их актуальность Важной областью применения высокоглиноземистого сырья является производство высокоогнеупорных материалов. Согласно классификации огнеупорных изделий (ГОСТ 4385-48), высокоглиноземистыми огнеупорными материалами называются изделия, изготовленные из минералов или искусственных материалов с высоким содержанием глинозема (бокситы, диаспор, минералы группы силлиманита (МГС), технический глинозем, корунд). Содержание Al2O3 в этих изделиях превышает 45% и доходит до 100%.

Широкий интерес к высокоглиноземистым огнеупорным материалам объясняется их ценными техническими свойствами, наиболее важным из которых является высокая температура сохранения строительной прочности, значительно более высокая, чем у шамота и обычных магнезитовых изделий. Их характеризует высокая огнеупорность (1750–2000°), хорошая термостойкость и постоянство объема при высоких температурах (1500–1600°). Формованные и неформованные огнеупоры нашли широкое применение при кладке доменных печей, воздухонагревателей, мартеновских печей, стен бассейна стекловаренных печей и других элементов промышленных печей, где требуется применение огнеупоров высокого качества. В настоящее время российские потребители применяют дорогостоящие огнеупоры отечественного производства с использованием электрокорунда, карбида кремния и циркона.

Алюмосиликатные минералы состава Al2SiO5 являются эффективным видом огнеупорного сырья. Они объединены в МГС – кианит (дистен), андалузит, силлиманит, и относятся к метаморфогенно-метасоматическому генетическому типу. Различия в величинах энтропии и свободной энергии трех полиморфных модификаций минералов группы силлиманита (МГС) очень невелики. В атмосферных условиях при нагревании до высоких температур в МГС происходит перестройка кристаллической решетки с образованием одного и того же минерала – муллита и кремнеземистого стекла. Объемные изменения при нагревании МГС различны, что и определяет выбор этих материалов для различных видов огнеупоров. Например, для кианита необходим предварительный обжиг с целью снижения его объемного расширения в набивных массах, а для андалузита предварительный обжиг нежелателен. Кианит превращается в муллит при 1350°С с Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … увеличением объема на 18%, объем андалузита при 1380°С увеличивается на 8%, а силлиманит 1550°С – на 7%. Наиболее плотная упаковка атомов наблюдается в кристаллической решетке кианита, значительно меньшая – в решетке силлиманита и наименее плотная – в решетке андалузита. Среди МГС кианит наименее стабильный, самый мягкий и наиболее анизотропный. Муллит обладает высокими огнеупорностью и температурой деформации под нагрузкой, устойчив к тепловым ударам благодаря низкому температурному коэффициенту линейного расширения, устойчив к химическому и абразивному воздействию.

Поставленные перед участниками проекта задачи по Уральской его части выполнены на высоком научном уровне.

Минерально-сырьевая база МГС России и конъюнктура на рынке На территории России выявлено и разведано большое количество месторождений разнообразных глиноземистых руд. В природе МГС встречаются чаще всего в кристаллических сланцах, гнейсах и других метаморфических и метасоматических породах.

Ниже приводится краткая характеристика МГС и муллита.

Силлиманит – высокотемпературная полиморфная модификация Al2SiO (Al2O[SiO4]) – встречается в регионально и термально метаморфизованных первично глинистых породах высоких ступеней метаморфизма; обычно образует тонкие призматические кристаллы или волокна. Минерал был назван в 1824 г. в честь профессора Бенджамина Силлимана из Нью-Хавена, Коннектикут. Название «фибролит», обычно применяемое как синоним термина «силлиманит», обязано волокнистому габитусу этой разновидности. Состав силлиманита исключительно постоянен и почти точно соответствует формуле Al2SiO5, содержит 62,9% Al2O3 и 37,1% SiO2, имеет ромбическую сингонию, призматического или игольчатого (фибролит) облика, белого, серого, бурого или зеленоватого цвета, обладает совершенной спайностью по (010), твердостью 6–7, удельный вес 3,23–3,24 г/см3. Показатели преломления: Np = 1,654–1,661; Ng = 1,673– 1,683; Nm = 1,658–1,662; Ng-Np = 0,020–0,022; +2V = 21–30°.

Андалузит обычно образуется на низкой и средней ступени метаморфизма глиноземистых осадков. Свое название минерал получил от Андалузии (Испания), где он впервые был обнаружен.

Андалузит имеет аналогичный силлиманиту состав и формулу, ромбическую сингонию, образует столбчатые кристаллы, имеющие совершенную спайность по {100}, хорошую спайность по {110}, твердость 6,5–7,5, удельный вес 3,12–3,16 г/см3. Показатели преломления Np = 1,629–1,640; Ng = 1,638–1,650; Nm = 1,633–1,644; Ng-Np = 0,009–0,011;

–2V = 73–86°. Цвет кристаллов в породах серый, бурый, розовый, в оторочках кварцевых жил – красно-коричневый, фиолетово-коричневый.

Кианит – минерал метаморфических пород, обычно встречается в гнейсах и сланцах в районах высокобарического метаморфизма. Название «кианит» происходит от греческого kianos – темно-голубое вещество, и связано с обычным голубым цветом этого минерала.

Синоним «дистен» (от греческого dis и sthenos, т. е. две прочности) был предложен Гаюи в связи с тем, что кианит имеет различную твердость в двух различных направлениях.

Кианит имеет аналогичный силлиманиту состав и формулу, но имеет триклинную сингонию, представлен призматическими, пластинчатыми, реже игольчатыми кристаллами, имеющими совершенную спайность по {100} и {110}, по {001} развита отдельность. Показатели преломления: Np = 1,712–1,718; Ng = 1,727–1,734; Nm = 1,721– 1,723; Ng-Np = 0,012–0,016; –2V = 82–83°. Цвет кристаллов серый, синий, зеленый.

Муллит (преимущественно продукт обжига) имеет формулу 3Al2O3 ·2SiO2 и состав 71,8% Al2O3 + 28,2% SiO2, ромбическую сингонию, призматические или игольчатые, спутано-волокнистые кристаллы, агрегаты, похожие на силлиманит. Уд. вес. 3,15 г/см3, показатели преломления Np = 1,642; Ng = 1,654.

Высокоглиноземистые концентраты МГС могут быть получены как путем обогащения метаморфических кварц-глиноземистых пород, так и в виде побочных продуктов при разработке россыпей, содержащих эти минералы. Данный минерал прочно занял нишу на мировом рынке благодаря тому, что он не имеет конкурентов по своей степени расширения, хотя по химическому составу не отличается от группы силлиманитовых минералов.

По запасам и ресурсам руд МГС Россия занимает первое место в мире (табл. 1).

Табл. 1. Разведанные запасы и прогнозные ресурсы руд, минералов группы силлиманита (Al2SiO5), глинозема и алюминия в России, тыс. т Разведанные запасы руд стран с наиболее крупной ресурсной базой, таких как ЮАР, США, Индии и Франции, совокупно составляют всего 450 млн. тонн.

Производители концентратов: ЮАР, США, Индия, Франция, Бразилия, Швеция, Испания.

Суммарный объем получаемой ими продукции составляет 700–750 тыс. т в год. В России запасы составляют 4 млрд. тонн, а прогнозные ресурсы достигают 19 млрд. т. В 30–60-ые годы прошлого столетия были разведаны месторождения в Мурманской области, Республике Карелия, Сибири и на Урале. Так запасы на некоторых месторождениях минералов группы силлиманита (в млн. т.): Кейвы (более 1000); Хизоваара (25);

Китойское (150); Базыбайское (280); на Урале – Уфимское (15); Борисовское (2,7).

Несмотря на это, подготовленность этих месторождений к промышленному освоению очень слабая.

На территории бывшего СССР Украина – единственная страна, где производится кианит – силлиманитовый концентрат, а потребителем является Запорожский алюминиевый завод.

В нашей стране концентраты МГС не производят, хотя потребности в них только в огнеупорной отрасли составляют 300 тыс. т в год.

Мировое рудничное производство кианита, андалузита и силлиманита по состоянию на 2002 г. оценивалось в 355 тыс. т в год. Основными продуцентами являются ЮАР, США, Франция, Индия, а также Китай, Австралия, Бразилия, Испания, Зимбабве и др. За период 1998–2002 гг. рудничное производство сырья в США оставалось стабильным на уровне 90 тыс. т в год, во Франции увеличилось с 45 до 65 тыс. т, в Индии – с 14 до 20 тыс. т, в прочих странах в сумме – с 8 до 10–11 тыс. т. Вместе с тем в 1,5 раза с 250 до 170 тыс. т сократилась добыча андалузитовых руд в ЮАР.

Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … Кианит – это прекрасный огнеупор. За рубежом 85 процентов его добываемого объема используют в огнеупорном производстве. В настоящее время широкое применение находят оксинитридные соединения на основе системы металл–кремний–алюминий – кислород–азот (сиалоны). Например, в Японии, Франции, Швеции из оксинитридов готовят изложницы, фильеры, чехлы для термопар, футеруют ковши, печи и т.д. Изделия из них характеризуются высокой огнеупорностью (в зависимости от составов твердых растворов от 1900 до 2500оС), стойкостью к термоудару, низкими коэффициентами термического расширения и высокой механической прочностью. Кроме того, они химически инертны к восстановительной атмосфере и предотвращают взаимодействие металлов с кислородсодержащими соединениями технологической оснастки окружения.

Производство высокоглиноземистых огнеупоров занимает ведущее место в структуре потребления металлургических производств развитых стран. По составу они подразделяются на муллито-кремнеземистые, муллитовые и муллито-корундовые с огнеупорностью 1750–1850, 1800–1900 и 1850–1950°С. Их получают из МГС.

Анализ метаморфических глиноземных формаций, выполненных В. К. Головенком в плане выяснения их структурно-стратиграфического положения, свидетельствует об исключительно широком распространении этих формаций в докембрии.

В результате проведения работ по программе № 24 были выделены две группы (формации) продуктивных метаморфогенно-метасоматических пород, обогащенных высоко-глиноземистыми минералами группы кианита (кианит, силлиманит, андалузит):

- стратифицированные горизонты в толще плагиогнейсов раннего архея и протерозоя – глиноземистая формация щитов и древних платформ (метаморфогенный, метаморфогенно-метасоматический, кейвский тип);

- нестратифицированные метасоматические породы, слагающие внутренние и внешние части шовных зон полифациальных метаморфических комплексов андалузитсиллиманитового и кианит-силлиманитового термодинамических типов, образующихся по разновозрастным, обычно пелитовым породам – глиноземистая формация фанерозойских складчатых поясов (гидротермально-метасоматический, уральский тип).

Типичным примером глиноземистой (кианитовой) формации щитов и древних платформ (метаморфогенный, кейвский тип) являются кейвские кианитовые месторождения, которые по своим масштабам несравнимы ни с одним из других известных в мире месторождений высокоглиноземистого сырья, и по геологическим запасам превосходят все другие месторождения вместе взятые. Запасы кианитовых руд в Кейвах сосредоточены на наиболее крупных месторождениях – Воргельурта, Тавурта, Безымянное, Большой Ров, Ягельурта, Кайнурта, Червурта, Восточная Шуурурта, Шуурурта, Манюк и др (рис. 1). Они связаны с кианитовыми сланцами нижнего продуктивного пласта пачки Б свиты кейв неоархея. Характерной особенностью пород является темно-серый цвет, общая повышенная концентрация кианита и многообразие форм его развития. По составу и морфологическим типам кианита среди этих сланцев выделяются параморфические (с параморфозами кианита по хиастолиту), конкреционные, агрегатно-волокнистые (сноповидные, волокнистые, радиальноволокнистые), радиально-лучистые, призматически-зернистые, порфиробластические кианитовые и ставролито-кианитовые сланцы.

Общая протяженность выходов на поверхность продуктивного пласта кианитовых сланцев в северном и южном крыльях Кейвского синклинория достигает 420 км. В наиболее перспективных участках (общей протяженностью 37 км) мощность продуктивного пласта возрастает до 60–80 м, одновременно повышается содержание кианита в рудах до 35–40%. Такие зоны и приняты за месторождения.

Рис. 1. Распределение главных месторождений кианита и силлиманита на Кейвах. По [Бельков, 1963; Войтеховский, 2010]:

а – типы руд в кианитовых и ставролито-кианитовых сланцах пачки Б: волокнистоигольчатые (1), параморфические (2), крупно-конкреционные (3); б – месторождения кианита; в – месторождения силлиманита.

Месторождения: 1 – Воргельурта; 2 – Тавурта; 3 – Тяпш-Манюку; 4 – Червурта; 5 – Большой Ров; 6 – Безымянная; 7 – Кырпурта; 8 – Ягельурта; 9 – Шуурурта; 10 – Восточная Шуурурта; 11 – Кайнурта; 12 – Нусса; 13 – Манюк.

В пределах российской части Фенноскандинавского (Балтийского) щита на территории Республики Карелия известны комплексные месторождения и проявления формации регионально-метаморфических андалузитовых и кианитовых гнейсов и сланцев и ассоциирующих с ними алюмокремниевых метасоматитов, связанных со стратифицированными осадочно-вулканогенными толщами мезо-, неоархея и палеопротерозоя (рис. 2).

В Карелии продуктивные кианитовые руды сформированы в пределах Хизоваарской структуры архейского Северо-Карельского зеленокаменного пояса. К потенциальному и оцененному объекту относятся шесть залежей кианит-серициткварцевых, кианит-кварцевых сланцев и кианитовых кварцитов метаморфогеннометасоматического типа месторождения «Южная линза». Общая вытянутость этих залежей в северо-восточном – восточном направлении составляет расстояние до 900– м при мощности 80–100 м. Руды содержат 50–80% кварц, 10–49 кианит, рудные – 0–15%, второстепенные минералы – серицит, плагиоклаз. Как правило, линзообразные тела подобного типа находятся в ассоциации с игольчатыми кианитовыми рудами в пространственном положении.

Наибольшее распространение на Урале имеют месторождения кианита.

Месторождения андалузита, силлиманита представляют исключительно минералогический интерес.

Древнейшие на Урале, архейские и протерозойские супракрустальные образования, аналогичные структурам Карелии, Кольского полуострова, картируются в Тараташском (тараташский комплекс), Сысертско-Ильменогорском (шумихинская и селянкинская свиты), Уфалейском (уфалейская свита) метаморфических комплексах.

В пределах Сысертско-Ильменогорской кварц-мусковит-графитовой минерагенической зоны известны два перспективных графит-мусковит-кианитовых рудных поля – Абросовское и Шумихинское. Поля расположены на крыльях Шумихинской купольной структуры и характеризуются приуроченностью к глубокометаморфизованным образованиям архейской шумихинской свиты (метаморфогенный, кейвский тип). Продуктивные отложения представлены графитсодержащими, кианитсодержащими, графит-кианитсодержащими гнейсами, Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … переслаивающимися между собой и образующими линзовидные тела длиной по простиранию до 1,7 км, при общей протяженности продуктивных толщ до 17 км и ширине до 3 км. Наряду с этим на крыльях структуры, в шовных зонах широко проявлен в киагнитсодержащих гнейсах кианит-мусковит-кварцевый метасоматоз, приводящий к относительному обогащению гнейсов глиноземом (гидротермально-метасоматический, уральский тип).

Широко развиты на Урале месторождения глиноземистой формации складчатых областей (гидротермально-метасоматический, уральский тип), представленный зонами и линзами метасоматических кианитовых кварцитов, реже силлиманитовых кварцитов, залегающих в шовных зонах, секущих силлиманит(кианит)-содержащих гнейсы Адамовского, Кочкарского, Мурзинско-Адуйского, Уфалейского, Сысертского метаморфических комплексов.

Метасоматические кианитовые кварциты представляют собой плотные породы, разбитые трещинами отдельности на крупные блоки. Кианит распределяется в кварцитах неравномерно: от единичных зерен до 40–50%. В зонах высокой концентрации кианита последний кристаллизуется в виде радиально-лучистых агрегатов светло-голубой окраски.

Кианит образует радиально-лучистые агрегаты в кварците, в котором по границам зерен наблюдаются скопления пылевидного магнетита, реже появляются зерна рутила, пирита, гематита.

В Кочкарском метаморфическом комплексе локализовано одно из самых крупных на Урале проявлений этого типа – Борисовское месторождение кианитовых кварцитов.

Месторождение представляет собой небольшую меридиональную гряду, известную под названием «Борисовских сопок», длиной около 5–6 км и шириной 0,5–1,0 км. Борисовское месторождение кианита входит в группу месторождений Урала, разведанных на глиноземистое сырье.

Метасоматические кианитовые кварциты, развитые в Борисовской шовной зоне, с востока ограничивающей Кочкарский метаморфический комплекс, образуют развернутую метасоматическую колонку кислотного выщелачивания в породах метаморфизованных в условиях амфиболитовой фации.

Распределение кианита в рудных телах настолько неравномерное, что не только опробование, но и простой осмотр выработок выявляет в их стенках отдельные линзы и пласты кианитовых кварцитов, переполненные кристаллами кианита, содержание которых в этих обогащенных участках доходит до 40%, тогда как в непосредственной близости от них находятся участки с сильно пониженным содержанием кианита или даже совсем без него.

На территории Борисовских сопок размещается Андрее-Юльевский участок техногенных золоторудных россыпей, он расположен в 6 км юго-восточнее дер.

Борисовки. По последней отработке россыпей была установлена принципиальная возможность получения концентратов кианита и кварцевого песка из отвалов, оставшихся после старательской отработки золота (рис. 3). После неоднократного перемыва при добыче золота произошло естественное обогащение песков кварцевым материалом, кианитом и другими полезными компонентами. Концентраты кианита из АндрееЮльевской и Еленинской россыпей были изучены в ЦНИИолово (г. Новосибирск).

Исследования последних лет показали, что организовать крупномасштабное производство концентратов кианита (силлиманита) в короткие сроки невозможно, но с использованием результатов предыдущих работ вполне реально в течение 2–3 лет освоить месторождение с производительностью добычи кианитового концентрата 30–50 тыс. тонн в год. Наиболее благоприятными в этом отношении являются месторождения кианита Урала. Их преимущества: инфраструктура региона развита; месторождения (Абрамовское, Карабашское, Борисовское и др.) находятся недалеко от железных дорог; потребители местные (Магнитогорский, Челябинский, Нижнетагильский металлургические комбинаты, Первоуральский, Богдановичский и Сухоложский огнеупорные, Богословский и УральВ. А. Коротеев и др.

Рис. 2. Размещение кианитовых и андалузитовых руд на территории Карелии:

1 – палеозой (известняки, доломиты, песчаники, пески и глины девона и карбона);

Нео- и мезопротерозой:

2 – венд (песчаники, алевролиты, глины, конгломераты, гравелиты – валдайская серия);

3 – рифей (конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты, аргиллиты, туфопесчаники, диабазовые, базальтовые туффиты и туфы – салминская свита);

4 – вепсий (конгломераты, кварцито-песчаники – петрозаводская, шокшинская и др.

свиты). Палеопротерозой:

5 – калевий, людиковий, ятулий (кварцевые конгломераты, аркозы, кварцито-песчаники, кварциты, доломиты, шунгиты, вулканиты, диабазы, туфы, туффиты, пикриты и другие вулканогенно-осадочные породы, сланцы, гнейсы, амфиболиты сортавальской, ладожской, сегозерской, онежской и др. серий и свит, малые интрузии разного состава; 6 – сумий, сариолий (конгломераты, аркозы, сланцы, доломиты, диабазы, туфы, туфопесчаники, туфобрекчии, кварцевые порфиры, кератофиры и пр. большезерской, тунгудско-надвоицкой и др. серий и малые интрузии разного состава).

Архей:

7 – породные Чупинского парагнейсового комплекса комплексы Беломорского подвижного пояса (гнейсы, амфиболиты, мигматиты, гранито-гнейсы беломорской серии и ее аналогов, малые интрузии разного состава и возраста;

8 – лопий (гнейсы, амфиболиты, железистые кварциты, графитистые сланцы, вулканиты разного состава гимольской, парандовской, тикшозерской и др. серий нео- и мезоархея и малые интрузии разного состава);

Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … 9 – нерасчлененные, преимущественно гранитоидные породы и мигматиты архея с ядрами континентальной коры;

10 – палеопротерозойские интрузии (граниты, гранодиориты, основные, ультраосновные породы);

11 – неоархейские интрузии гранитов и гранитоидов;

12 – разрывные нарушения различного возраста, определяющие блоковое строение региона;

13 – область проявления кианитовых руд беломорского подвижного пояса;

14 – область проявления андалузитовых руд Свекофенноской складчатой мезоструктуры;

15 – месторождения кианита Хизоваарского рудного поля (1) (Южная линза, Северная линза, Восточная линза);

16 – проявления кианитовых руд: 2 – Высота-181; 3 – Фукситовый участок; 4 – Магнетитовая Варака; 5 – Кислячиха; 6 – Еловый наволок; 7 – Тербеостров; 8 – Солохина Луда; 9 – Удинское; 10 – Кузостровское.

Рис. 3. Техногенные отвалы песков, содержащих концентрат кианита. Еленовская россыпь Андрее-Юльевского прииска.

ский алюминиевые заводы); имеются обогатительные фабрики (Асбестовская, Кыштымская, Тайгинская и др.), мощности которых незагружены; потребности в кианитовых концентратах в десятки раз превышают ожидаемые производственные возможности; руды имеют предельно простой минералогический состав и на их базе можно создать безотходное производство концентратов с выделением в качестве товарных продуктов кианита, кварца, слюды, рутила и золота. Ресурсы сырья достаточны для крупномасштабного производства концентратов; на базе кианита и кварца в дальнейшем можно организовать обжиговое, огнеупорное, керамическое, силуминовое, алюминиевое, стекольное и другие предприятия.

В настоящее время разрабатывается пилотный проект под руководством академика РАН В. А. Коротеева по отработке техногенных песков Андрее-Юльевской россыпи, которая расположена в 3-х км от дер. Борисовки и в 18 км к югу от г. Пласт. Проведены геофизические работы на Андрее-Юльевском участке с целью выделения и прослеживания погребенных техногенных образований, картирования рельефа коренных пород, определения мощности рыхлых отложений и их расчленения. По материалам геофизических работ проведено бурение и опробование песков, разрабатывается схема обогащения. Готовится отчет с подсчетом запасов, который позволит начать промышленную отработку кианитового концентрата.

В ВОСТИО под руководством В. А. Перепелицина были проведены лабораторные огнеупорные исследования кианитовых концентратов. Получены огнеупорные характеристики концентратов и приготовленных из них изделий, разработана технология производства высокоглиноземистых огнеупоров. На основании приведенных исследований сделано следующее заключение: кианитовые концентраты АндрееЮльевских россыпей являются перспективным минеральным сырьем для производства качественных муллито-кремнеземистых огнеупорных материалов и изделий.

На территории Забайкалья в Байкало-Патомской складчатой области установлено два месторождения и около 20 проявлений силлиманитовых и кианитовых пород, руд. К числу крупных и детально изученных месторождений относятся Кяхтинское и Тымбинское. Кяхтинское месторождение расположено к северо-западу от г. Кяхты. Район месторождения почти целиком сложен породами боргойской свиты. Метаморфические породы являются наиболее древними образованиями и играют большую роль в геологическом строении района. Они состоят из различных по составу пара- и ортогнейсов, кварцитов и кристаллических сланцев, среди которых широко развиты силлиманитсодержащие разности, являющиеся полезным ископаемым. Породы этой толщи относятся к хангар-ульскому комплексу протерозоя.

Кяхтинское рудное поле представляет собой целую серию месторождений, пространственно связанных с основными структурами района. Силлиманит-кварцевые руды серовато-белые. Содержание силлиманита в этих породах зачастую равно 25–35%, но наблюдаются и значительные колебания его (от 3–5 до 50–70%). Силлиманит в большинстве случаев представлен тонкопризматическими кристаллами (длиной 2–5 мм, иногда 1–1,5 см), располагающимися порознь или группирующимися в сноповидные и параллельнопризматические агрегаты, приуроченные к контактам между кварцевыми зернами.

В пределах Алданского щита известно около трех десятков проявлений, характеризующих обширные площади силлиманитизированных образований архея и раннего протерозоя.

В Восточно-Саянской складчатой области наибольший интерес для промышленного освоения представляют Китойское и Базыбайское месторождения силлиманитовых сланцев, сложенных гнейсами и кристаллическими сланцами китойской свиты архея и базыбайской свиты нижнего протерозоя соответственно. Технологические исследования руд Китойского месторождения проводились в Иргиредмете и Институте огнеупоров. Опытные плавки таких концентратов показали, что количество вредных примесей в силумине достигает 3,7%. К основному недостатку концентратов относятся высокие содержания в них суммы Fe2O3 + TiO2. Это позволяет получить из китойских силлиманитовых руд огнеупоры только 2-го сорта.

В пределах Кузнецкого Алатау и Горной Шории в Алтае-Саянской складчатой области установлено 19 проявлений андалузитовых, кордиерит-андалузитовых, хлоритоид-андалузитовых, кианит-андалузитовых и силлиманитовых пород и руд.

Типичными представителями подавляющего большинства проявлений могут служить Безымянное проявление рутил-хиастолитовых руд и Амарское проявление хлоритоидандалузитовых руд.

Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … Степень новизны полученных результатов Полученные результаты являются оригинальными, особенно в части подходов к решению задачи по получению кианитовых концентратов из техногенных песков, содержащих кианит, пирофиллитового сырья, а также обоснованность предложений их использования в промышленности.

Сопоставление полученных результатов с мировым уровнем В зарубежной практике нам неизвестны подобного рода исследования высокоглинозёмистых минеральных объектов природного и техногенного характера.

Методы и подходы, используемые в ходе выполнения проекта Использованы как классические методы крупномасштабного геологического картирования, применяемого на стадии проведения поисковых и оценочных работ техногенных россыпей и геологических объектов со всем комплексом геофизических, горно-разведочных, топографо-геодезических, маркшейдерских работ и лабораторных исследований, так и разработанные новые технологические схемы обогащения кианитовых песков, а также разработанные для них схемы минералогического анализа.

Список патентов, основных научных работ, докладов, публичных выступлений, выполненных в ходе выполнения проекта Доклады I. Всероссийское совещание «Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала», Геологический институт КНЦ РАН, Апатиты, 15 ноября 2010 г.

1. Войтеховский Ю. Л., ГИ КНЦ РАН. Открытие совещания.

2. Акад. Коротеев В. А., ИГГ УрО РАН. Программа 23 Президиума РАН: цели, задачи, предварительные результаты.

3. Войтеховский Ю. Л., ГИ КНЦ РАН. Кианитовые сланцы Б. Кейв – стратегический ресурс России.

4. Щипцов В. В., Гаранджа А. В. ИГ Кар НЦ РАН. Кианиты Карелии: История исследований и геолого-экономическая оценка рудного потенциала.

5. Акад. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Савичев А. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А., ИГГ УрО РАН. Уральские месторождения кианита – перспективная база производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия.

6. Нерадовский Ю. Н., Войтеховский Ю. Л., ГИ КНЦ РАН. Новые данные по минералогии кианитовых и ставролитовых сланцев Кейв.

7. Гершенкоп А. Ш., Мухина Т. М., Марчевская В. В., ГоИ КНЦ РАН. Данные по предконцентрации кианитовых руд кейвских месторождений.

8. Бубнова Т. П., Скамницкая Л. С., ИГ Кар НЦ. Обзор методов и результатов обогащения кианитовых руд Хизоваарского рудного поля, Карелия.

9. Гришин Н. Н., Белогурова О. А., Нерадовский Ю. Н., Войтеховский Ю. Л., Калинников В. Т., ИХТРЭМС КНЦ РАН, ГИ КНЦ РАН. Карботермическое восстановление кианита и ставролита с получением высокоглиноземистых II. Доклады на научных молодежных школах «Металлогения древних и современных 1. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Савичев А. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А., Коротеев Д. В. Минералы группы силлиманита – перспективная база производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия // Металлогения древних и современных океанов – 2010: мат-лы 16 научной молодежной школы, Миасс, 2010. С. 6–13.

2. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Поленов Ю. А., Сазонов В. Н., Савичев А. Н., Коротеев Д. В. Уральские месторождения кианита и их перспективы использования // Металлогения древних и современных океанов – 2011: мат-лы 17 научной молодежной школы, Миасс, 2011. С. 7–14. Награжден дипломом.

III. Рабочая встреча координатора Программы президиума РАН № 23 академика Д. В.

Рундквиста с руководителями проектов институтов Уральского отделения РАН. 1– 10 июня 2010 г., Уфа–Миасс–Екатеринбург.

1. Акад. Коротеев В. А. Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников высокоглиноземистого сырья (минералы группы силлиманита и пирофиллита, каолины, золы и др.) IV. IV Уральский горно-промышленный форум, 12–14 октября 2011 г., Екатеринбург.

1. Акад. Коротеев В. А. Перспективы создания в России промышленных производств, огнеупоров силумина и алюминия на базе минералов группы силлиманита. Награжден дипломом.

V. Доклады на мероприятиях Уральского отделения РАН 1. 2 доклада на Президиуме УрО РАН.

2. Доклад на общем собрании УрО РАН VI. Доклады на Уральских минералогических школах 2009, 2010 и 2011 гг.

VII. Активное участие в подготовке Программы 27.

Монографии 1. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А. Минерагения шовных зон Урала. Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 2010. 415 с.

2. Сорока Е. И. Высокоглиноземистые породы хребта Малдынырд (Приполярный Урал).

Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. 82 с.

3. Синяковская И. В., Зайков В. В. Пирофиллитовое сырье месторождения Куль-Юрт-Тау (Башкортостан). Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 154 с.

4. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Войтеховский Ю. Л., Поленов Ю. А., Савичев А. Н., Щипцов В. В., Сазонов В. Н., Коротеев Д. В. Небокситовое алюминиевое сырье России. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2011. 228 с.

5. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Войтеховский Ю. Л., Щипцов В. В., Поленов Ю. А., Савичев А. Н. Кианитовые руды России. Екатеринбург, ИГГ УрО РАН, 2012. 333 с.

Развитие минерально-сырьевой базы России: освоение новых источников … В журналах перечня ВАК 1. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А. Шовные зоны Урала как интегральные перспективные рудоносные тектонические структуры. // Геология рудных месторождений 2009, том 51, № 2.

2. Перепелицын В. А., Коротеев В. А., Рытвин В. М. и др. Высокоглиноземистое техногенное сырье // Новые огнеупоры. 2011. № 4. С. 5–16.

3. Перепелицын В. А., Коротеев В. А., Рытвин В. М. и др. Высокоглиноземистые вторичные минеральные ресурсы черной и цветной металлургии // Огнеупоры и техническая керамика. 2011. № 6. С. 42–50.

4. Перепелицын В. А., Коротеев В. А., Рытвин В. М. и др. Алюмосиликатное техногенное сырье // Огнеупоры и техническая керамика. 2011. № 4–5. С. 76–86.

В других изданиях 1. Перепелицын В. А., Коротеев В. А., Рытвин В. М., Григорьев В.Г. Минеральный состав и применение высокоглиноземистого техногенного сырья // Ежегодник-2010.

Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2011. С. 173–178.

2. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А., Савичев А. Н.

Геологические и физико-химические модели сопряженного формирования комплексного оруденения // Физико-химические факторы петро- и рудогенеза: новые рубежи. Материалы Всероссийской конференции. М.: ИГЕМ РАН, 2009. С. 207–210.

3. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А. Полигенность и полихронность вещественных комплексов шовных зон Урала// Петрогенезис и рудообразование, Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. С. 31–36.

4. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А., Савичев А. Н.

Минералы группы силлиманита – база промышленного производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия // Ежегодник-2009, ИгиГ УрО РАН Екатеринбург, 2010. С. 218–224.

5. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Савичев А. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А., Коротеев Д. В. Минералы группы силлиманита – перспективная база производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия // Металлогения древних и современных океанов – 2010, матер. 16 научной молодежной школы, Миасс, 2010. С.

6. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Савичев А. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А.

Уральские месторождения кианита – перспективная база производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия. «Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала». Всерос. Конф.

Кольского НЦ РАН. Апатиты, 2010. С. 15–22.

7. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Поленов Ю. А., Сазонов В. Н., Савичев А. Н., Коротеев Д. В. Уральские месторождения кианита и их перспективы использования // Металлогения древних и современных океанов – 2011, матер. 17 научной молодежной школы, Миасс, 2011. С. 7–14.

8. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Поленов Ю. А. Промышленно-генетические типы кианита на Урале //«Минералогия Урала-2011», Миасс: ИМ УрО РАН, 2011. С. 22–28.

9. Щипцов В. В., Гаранжа А. В. Кианиты Карелии: история исследований, геологоэкономическая оценка рудного потенциала //«Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала». Апатиты: ИГ КНЦ, 2010.

C. 46–53.

10. Войтеховский Ю. Л., Нерадовский Ю. Н., Савченко Е. Э. Минералы редких элементов в кианитовых сланцах месторождения Н. Шуурурта, Б. Кейвы, Кольский полуостров // «Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала». Апатиты: ИГ КНЦ, 2010. C. 4–9.

11. Нерадовский Ю. Н., Войтеховский Ю. Л., Савченко Е. Э. Находка цинксодержащего ставролита в Кейвах // «Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала». Апатиты: ИГ КНЦ, 2010. С. 26–28.

Статья подготовлена по результатам работ по проекту 1.1.1 Программы Президиума РАН №14-23-24 «Научные основы инновационных энергоресурсосберегающих экологически безопасных технологий оценки и освоения природных и техногенных ресурсов» (координаторы: ак. Леонтьев Л. И., ак. Рундквист Д. В.) 2009-2011 гг.