Хибины — драгоценность России, клад природных богатств нашей страны. Еще сто лет назад это место было признано уникальным и отечественным и мировым сообществом. Но не все очевидное становится реальным. Сокровища Хибин подчас заканчивают свой жизненный цикл на свалках…

О Хибинах

Историю Хибин можно и нужно рассматривать как совокупность открытия и признания этого горного массива как природной зоны с уникальной биосферой, так и заглядывая в недра — ведь Хибинские сокровища большей частью являются масштабными месторождениями полезных ископаемых.
В октябре 1917 года Вениамин Петрович Семенов-Тян-Шанский сделал исторический доклад, который назывался «О типичных местностях, в которых необходимо организовать заповедники по образцу американских национальных парков».
В.П. Семенов-Тян-Шанский писал: «В русской Лапландии наиболее удобным и поучительным местом для создания национального парка является группа Хибинских гор, до 4 тысяч футов абсолютной высоты, близ озера Имандры, у подножия которых вьется Мурманская железная дорога».
С другой стороны академик Ферсман исследовал недра Хибин. Александр Евгеньевич Ферсман (1883–1945) — знаменитый минералог и геохимик (один из основателей этой науки), замечательный популяризатор (автор книг «Занимательная минералогия», «Путешествия за камнем», «Воспоминания о камне»). В его честь названы минералы ферсмит и ферсманит, открытые в Хибинах. И именно он открыл уникальные апатит-нефелиновые руды, из которых Россия, один из лидеров, производит удобрения и ряд других ценных продуктов.
Эти люди сделали Хибины настоящей «редкой землей», подобной которой на нашей планете нет.
Хибины — горный массив, находящийся за Полярным кругом на северо-западе России в центральной части Кольского полуострова. Высшая точка — 1200 м над уровнем моря, плато Юдычвумчорр. Массив разделен на несколько частей глубокими долинами. С востока и запада он окружен озерами Умбозеро и Имандра. Реки и озера относительно холодные и кристально чистые благодаря геологическому строению массива. Хибинский горный массив является популярным туристическим центром. В зимний период работает несколько горнолыжных комплексов, лыжные и снегоходные маршруты, проводятся национальные праздники и спортивные мероприятия. Летом развит пеший, водный, вело- и автотуризм, а также экологический и геологический туризм. Хибины являются туристическим брендом Кольского полуострова: до 90% туристов, приезжающих в Мурманскую область, направляются именно сюда.
В фауне наземных позвоночных Хибинского горного массива представлено 27 видов млекопитающих, 123 вида птиц, два вида пресмыкающихся, один вид земноводных. Здесь присутствуют практически все млекопитающие Мурманской области; множество видов птиц, за исключением приморских и некоторых залетных; все пресмыкающиеся и треть видов земноводных. Некоторые из них отнесены к охраняемым или находящимся на грани исчезновения.
Особую ценность представляет флора Хибинского горного массива. Представлены все растительные формации, начиная с высокоствольного хвойного леса у подножия и заканчивая тундровой высокогорной растительностью и голыми скалами на вершинах, где обычно держатся целое лето пятна снега. На территории Хибин найдено большое число видов, включенных в Красные книги разного ранга. Здесь произрастает более половины всех краснокнижных видов, известных на территории Мурманской области. Более того, около 50 видов обнаружено в Мурманской области только на этой территории.
А говорить о том, что Хибины являются одной из крупнейших сырьевых баз мира, вовсе не приходится…

«Редкоземельный Клондайк» России

После баснословно вызывающего поведения Китая, чья экономическая политика в области добычи, выделения и экспорта редкоземельных элементов чуть не поставила на колени весь мир, сделавшая его зависимой от промышленности Поднебесной, в отечественной прессе появилось множество статей на тему возможностей России в возрождении собственных редкоземельных мощностей. Богатейший месторождениями Кольский полуостров был назван не иначе как «редкоземельным Клондайком».
Более двух третей российских балансовых запасов редкоземельных металлов сосредоточены на Кольском полуострове; здесь же находятся и все разрабатываемые месторождения: уникальная Хибинская группа апатит-нефелиновых месторождений, на долю которой приходится 42,2% балансовых запасов страны, и крупное Ловозерское титан-ниобий-тантал-редкоземельное месторождение в дифференцированном массиве нефелиновых сиенитов, заключающее 25,4% запасов редких земель. Часто суммарная цифра балансовых запасов доходит до двух третей или даже до 85%. Уникальность этого места вызывает уважение, но не обошлось и без ложки дегтя: среднее содержание редких земель в этих рудах не превышает и процента.
Месторождения Хибинской группы разрабатываются на апатитовое сырье, содержание РЗМ в их рудах невелико, всего около 0,4% редких земель. Извлеченное из недр этих объектов редкоземельное сырье складируется в хвостохранилищах обогатительных фабрик в виде отходов производства фосфорных удобрений — фосфогипса. В лопаритовых рудах Ловозерского месторождения содержание редких земель, относящихся преимущественно к цериевой группе, существенно выше — 1,12%; это единственный в стране объект, где ведется их извлечение попутно с титаном, танталом и ниобием, но объемы производства смешны, их не хватает на собственные нужды промышленности, да и идут они в основном на экспорт.
Подчас производство редкоземельных металлов из такого сырья является низкорентабельным и неокупаемым, но это вопрос скорее к отечественной науке, которая, обладая колоссальным потенциалом в области геологии, горном и добывающем деле, пока не оправилась после распада СССР.
На территории Кольского полуострова находится также эвдиалитовое месторождение, богатое особо ценными редкоземельными металлами: иттриевой подгруппой. Технологии переработки сырья, получения эвдиалитового концентрата, извлечения из него ценных компонентов существуют не только на бумаге.
Апатит, добываемый в огромных объемах, имеет преимущество перед лопаритом по составу и содержанию более ценных иттрия, средних и тяжелых редких земель (см. табл). По материалам Государственного комитета по запасам, утверждены запасы по промышленным категориям преобладающей части отечественных балансов, связанных с хибинским апатитом, в %: по иттрию и РЗМ — 40,5; по стронцию — 99,8; по фтору — 82,4. Все перечисленные полезные компоненты (кроме фтора) постановлением Правительства РФ за № 50-р от 16.01.96 г. отнесены к дефицитным видам стратегического сырья.
За почти 80-летний период освоения хибинских недр извлечено 1 млрд. 550 млн. т руды (примерно половина промышленных запасов), выработано 620 млн. т апатитового концентрата. Но при таком уровне добычи не извлечено в промышленном масштабе ни одной тонны РЗМ. То есть практически списано с баланса не менее 6 млн. т ценнейших металлов и около 20 млн. т стронция, что составляет трехкратный мировой баланс этого стратегического металла! Для экономики России, таким образом, были потеряны десятки миллиардов долларов, выброшенные практически на свалку — в отвалы фосфогипса в Приволжье, в подмосковном Воскресенске. Эти рукотворные горы, похожие на заснеженные холмы, стали частью урбанистических пейзажей, целые драгоценные горы никому не нужных отходов.
Одни только Хибины с их апатит-нефелиновыми рудами и отходами их добычи способны обеспечить Россию редкими землями на долгое время. Стоит только захотеть…

Волшебник нефелинового города

На тему Хибин и их богатств мы рассуждали вместе с уникальным человеком-фонтаном, которого мы, будучи студентами, называли, разумеется, за глаза (собственно, только сегодня он об этом и узнает) волшебником нефелинового города, — Борисом Степановичем Лисюком. Мы обсудили потенциал Хибин и то, как этот потенциал игнорируется в наше время: это был многочасовой разговор…
Борис Степанович родился в 1934 году и до сих пор, чему можно позавидовать и восторгаться, излучает небывалый энтузиазм и желание заниматься любимым делом — он занимается комплексной технологией переработки рудных месторождений Хибин. Приведем немного сухих биографических фактов.
В 1957 году Лисюк окончил Московский горный институт по специальности «Разработка рудных месторождений подземным способом» и был направлен на комбинат «Апатит». Работал на подземном руднике, руководил строительством высокогорного карьера и был главным диспетчером комбината. На этой должности, по определению, должен был знать все цеха и службы комбината, в первую очередь апатито-нефелиновую обогатительную фабрику, где и в совершенстве изучил технологию производства нефелинового концентрата.
После защиты кандидатской диссертации работал главным горняком Союзгорхимпрома Минхимпрома СССР, где познакомился с проблемой комплексной переработки апатит-нефелиновых руд. В 1975 году принимал участие в работе совместной комиссии Минхимпрома и Минцветмета по вопросу обеспечения Пикалевского глиноземного завода качественным нефелиновым концентратом. В последующие годы многократно бывал на этом заводе, что позволило достаточно глубоко изучить используемый на нем щелочной метод переработки нефелинового концентрата (технологию спекания нефелина с известняком).
С 1981 года работал в Государственном институте горнохимического сырья, где участвовал в исследованиях по решению проблемы технологии переработки и использования хибинского нефелина с привлечением зарубежных фирм.
В 1985 году по рекомендации В.Е. Коваля (заместителя Министра Минудобрений) был принят на должность главного специалиста в Госплан СССР в Кольскую межведомственную территориальную комиссию в Мурманске. Был ответственным исполнителем по проблеме комплексного использования апатит-нефелиновых руд и переработки нефелина. В процессе работы установил контакты практически со всеми исследователями и проектировщиками, связанными в той или иной степени с хибинским нефелином, ознакомился с большинством НИИ и проектных институтов по этому направлению и посетил многие предприятия, перерабатывающие хибинский нефелин. Был одним из инициаторов и участником подготовки доклада по новым направлениям использования нефелина, разработанного специалистами Госплана СССР, Госкомитета по науке и технике с привлечением заинтересованных научно-исследовательских и проектных институтов страны.
Курировал проект создания новой азотно-кислотной технологии переработки хвостов апатитовой флотации с использованием плазмотронов, к сожалению, этот проект был закрыт с началом перестройки.
С 1989 года работал в Торгово-промышленной палате СССР и ТПП РФ, где участвовал в разработке международной программы «Кольский проект», включающей крупный раздел «Хибинский нефелин».
После выхода на пенсию привлекался в качестве эксперта по хибинскому нефелину различными структурами, в том числе «Фосагро» и «Северо-западной фосфорной компанией».
В последние годы принимал участие в разработке новой ресурсо- и энергосберегающей технологии кислотной переработки нефелина с повторным использованием применяемых реагентов Менделеевском университете. Полученные результаты позволили сформулировать принципиально новый подход к использованию продуктов переработки хибинского нефелина. Кроме производства алюминия, эти продукты будут эффективно использованы для получения бетонов нового поколения (прочных и сверхпрочных бетонов), а также шлакощелочных бетонов, характеризующихся высокой прочностью, долговечностью, морозостойкостью и допускающих их укладку при сильных морозах.

Феномен — «хибинский нефелин»

В настоящее время в современной отечественной, как и во всей мировой горнодобывающей промышленности, имеет место серьезное сокращение, а часто и полная отработка, запасов месторождений с высококачественной рудой. Эти месторождения часто расположены в легкодоступных или промышленно развитых регионах и обладают благоприятными горнотехническими условиями.. Освоение новых месторождений, нередко с более низким качеством полезных ископаемых и расположенных, как правило, в труднодоступных и неосвоенных районах, требует крупных капиталовложений и занимает достаточно длительное время до начала ввода в эксплуатацию новых горно-обогатительных комбинатов.
Одним из немногих, если не единственным исключением из горнопромышленной практики является ситуация, сложившаяся с хибинским нефелином. Хибинский нефелин — это, прежде всего, минерально-сырьевой материал, получаемый попутно при производстве апатитового концентрата из апатито-нефелиновой руды (АНР). Отходы этого производства — хвосты апатитовой флотации ХАФ (точнее, техногенные нефелиновые пески — ТНП), на 60% состоящие из нефелина, на выходе из апатито-нефелиновой обогатительной фабрики (АНОФ) имеют практически нулевую стоимость.




Б.С. Лисюк: Думается, аналогов такому расточительству в мире нет…
Минерал нефелин на 96–98% состоит из ценных и полезных элементов и, так же как и ХАФ, не имеет в своем составе вредных, радиоактивных и ядовитых компонентов.
Что касается ТНП, то они являются, во-первых, ресурсосберегающим сырьем, так как представляют собой технологические отходы. Во-вторых, являются энергосберегающим материалом, поскольку в процессе обогащения руд подвергались энергозатратным процессам дробления в дробилках и тонкому измельчению в шаровых мельницах. Благодаря этому ТНП приобретают высокую степень готовности к химической переработке. ТНП также характеризуются уникальными технологическими свойствами, позволяющими безо всякой активации легко взаимодействовать с различными кислотами, в том числе разбавленными.
Отдельно следует отметить, что ХАФ (ТНП), как наиболее доступные формы нефелина, готовые к быстрому технологическому использованию, находятся в промышленно развитом регионе с развитой инфраструктурой, гарантированным энерго-обеспечением и транспортными связями и вблизи двух городов. Кроме того они расположены в 200 км от незамерзающего морского порта, что в перспективе безусловно упростит организацию экспорта как хибинского нефелина, так и продуктов его переработки.



Б.С. Лисюк: Удивительно, но так случилось, что это ценнейшее минеральное сырье уже более 80 лет оказалось практически никому не нужным в нашей стране ни при плановой экономике, ни при переходе к рыночной. И, что особенно кажется странным, не было желающих объективно разобраться в истинных причинах практической невостребованности этого минерала.
Между тем значительная часть продуктов, которые могут быть получены при переработке хибинского нефелина, безусловно будет востребована сырьевыми рынками. К их числу следует отнести: аморфный кремнезем, в том числе в виде микросилики и наносилики, а также силикагеля; металлургический глинозем и аморфный черновой гидроксид алюминия, кальцинированную соду, поташ, натриевую и калиевую селитры, натриевая и калиевую щелочи, галлий, цемент, модификаторы для получения сверхпрочных бетонов, отдельные составные части шихты для шлакощелочных бетонов и ряд других продуктов.
Сегодня можно однозначно признать, что для поиска методов эффективной переработки хибинского нефелина с получением востребованных рынком товарных продуктов должен быть найден нестандартный (нетрадиционный) подход и обязательно должны быть использованы результаты последних достижений отечественной и зарубежной науки и техники. И такой подход найден в Мембранном центре при РХТУ им. Д.И. Менделеева. Во-первых, во главу угла был поставлен кремнезем, которого в хибинском нефелине содержится 42%, (а глинозема только 32%). А во-вторых, пирометаллургический процесс в кислотных технологиях был заменен энергосберегающим — гидрометаллургическим.
В решении проблемы эффективного использования хибинского нефелина целесообразно различать два уровня: глобальный и локальный. Целью первого (с учетом удобно расположенных и легкодоступных запасов нефелина, которых должно хватить на сотни лет) является организация крупного научно-производственного центра (безусловно, с привлечением зарубежных банков и компаний) по созданию новых технологий и переработке хибинского нефелина на продукты, требуемые мировым сырьевым рынком. Но для этого нужна серьезная подготовка.
Что касается локального подхода к решению проблемы эффективного использования хибинских нефелинов, то результаты исследований, полученные в Мембранном центре при РХТУ им. Д.И. Менделеева, открывают новые направления и перспективы.



На ближайшие годы планируется реализовать программу интенсивного освоения российской Арктики. Речь идет об обустройстве Государственной границы в бассейне Северного Ледовитого океана, организации добычи полезных ископаемых на шельфе и побережье, включая сооружение бетонных нефтяных и газовых платформ, а также реконструкцию существующих и строительстве новых портов по трассе Северного морского пути (СМП). Все это будет связано с громадными объемами строительных работ, проводимых в суровых условиях. Главные требования, предъявляемые к бетонам, которые будут использоваться в Арктике, должны включать в себя высокую прочность и морозостойкость, долговечность, стойкость к воздействию морской воды, а также возможность укладки при низких температурах. Этим требованиям в наибольшей мере соответствуют шлакощелочные бетоны.

Б.С. Лисюк: Морозостойкость шлакощелочного бетона превышает в 2–3 раза морозостойкость бетона на портландцементе и составляет 1000 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
По данным профессора Л.И. Дворкина, сравнение затрат на производство шлакощелочных вяжущих марок 600–1200 и портландцемента марки 600 показывает, что у шлакощелочных вяжущих ниже: себестоимость в 1,7–1,9 раза, удельный расход топлива в 3–5 раз, электроэнергии в 2 раза, приведенные затраты — в 2–2,5 раза. По разработанной в Менделеевском университете усовершенствованной сернокислотной технологии подавляющая часть продуктов, полученных при переработке хибинского нефелина, с некоторыми добавками может быть использована для получения шлакощелочных бетонов (ШЩБ). Кроме того, аморфные кремнезем и гидроксид алюминия обладают высокими пуццолановыми свойствами, могут также быть использованы как эффективные добавки в портландцементные бетоны. В США в 60% бетонных смесей портландцемент дополнен или частично заменен такими добавками, как аморфный кремнезем, метакаолин (смесь аморфных кремнезема и гидроксида алюминия) и ряд других, в т. ч. нанокремнезем. Все это позволяет снизить стоимость бетона, не снижая его качества, и уменьшить существующий сегодня в России дефицит цемента. Но для того, чтобы от лабораторных обнадеживающих результатов перейти к промышленному производству представляется целесообразным на базе Мембранного центра при РХТУ им. Д.И. Менделеева создать комплексный научный центр по проблеме хибинских нефелинов с организацией подразделения опытно-промышленных установок. Что касается глобального подхода к проблеме хибинского нефелина, прежде всего надо отметить отсутствие и доктрины, и концепции, и тем более конкретных программ по рациональному использованию этого минерала. В результате в течение длительного времени в широких кругах производственников, ученых и управленцев существует негативно-безразличное отношение к нефелину и искаженное представление о том, что его переработка в современных условиях не может быть эффективной и рентабельной. Все это базируется на специально созданных мифах, невольных и сознательных заблуждениях и откровенных неправдах и, что самое главное, на отсутствии объективных оценок и независимых технико-экономических обоснований рационального использования нефелина и продуктов его переработки. Чтобы кардинально изменить отношение к хибинскому нефелину, нужна аналитическая записка, которая объективно рассмотрит состояние проблемы, причины, заведшие ее в тупик, и возможные перспективы. Здесь очень важно, чтобы эту работу выполняли специалисты, для которых интересы государства всегда стоят на первом месте. Представляется целесообразным, чтобы эта нелегкая, но крайне необходимая работа была организована под эгидой Российского географического общества или Минералогического общества.

Б.С. Лисюк: Академик Ферсман, первооткрыватель нефелина и апатита на Кольском полуострове, твердо верил в большое будущее хибинского нефелина — этого действительно удивительного минерала. Его мечтой была комплексная технология по переработке апатит-нефелиновых руд Хибинского месторождения.
О хибинском нефелине академик А.Е. Ферсман в 1932 г. писал: «В этом минерале, грандиозность запасов которого позволяет говорить практически о любых масштабах любого производства, начиная с металлического алюминия и кончая сырьем для дорог, мы наблюдаем редкое сочетание трех полезных веществ: щелочей, окиси алюминия и кремнезема в таких взаимоотношениях и в такой связи, которые позволяют легко отделять их один от другого или соединять попарно.
Анализ кристаллической решетки нефелина подсказал методы применения его в промышленности и дал возможность подойти к ряду таких интересных проблем, которые и не предполагались, когда полтора года тому назад несколько десятков химиков, технологов, геохимиков, минералогов и экономистов начинали коллективную работу.
Сейчас мы можем наметить свыше 20 производственных процессов, в которых нефелин может занять видное место. Значение его как сырья в различных случаях весьма различно, как различна и степень проработанности технологии и особенно опытно-заводских установок. Вероятно, будут различны и экономические и промышленные результаты, и в ряде случаев нефелин может быть и не займет того места, которого мы ждем; но наравне с этим намечаются и новые перспективы, и вопрос о нефелине разрастается из частного задания использования одного полезного ископаемого в целую научно-техническую проблему, в новый метод подхода к использованию природных силикатов».
Но мы уже знаем, что мечта Ферсмана пока не сбылась. Ведь так и выходит, что Хибины — уникальнейшее место, обладающее таким потенциалом, выраженным и в редких землях, и в нефелине, оценить который никто не может. Может быть, копят на «черный день»?

Текст: Михаил Бондарь
Фотографии предоставлены: RideThePlanet.ru