Текст: Гелий Мелентьев, ФГБУН «Объединенный институт высоких температур (ОИВТ) РАН»
Александр Самонов, ФГБУН «Институт геологии рудных месторождений (ИГЕМ) РАН»

В этом году в Министерстве природы и экологии России состоялся аукцион на право недропользования участка Буранный, разведанного в пределах суперкрупного Томторского месторождения железорудно-алюмофосфатно-редкометалльного сырья, аномально обогащенного РЗМ и не имеющего аналогов в мире. «Редкие земли» публикует последние материалы, посвященные Томтору.

Разработкой месторождения, согласно результатам аукциона, с 2015 года займется госкорпорация «Ростехнологии» с частными соинвесторами — Группой ИСТ Александра Несиса, «РТ-Глобальные ресурсы» и предприятием ООО «ТриАркМайнинг». Кроме того, СП соинвесторов планирует вовлечение в промышленную переработку приобретенного ими монацитового концентрата, складированного в объемах >80 тыс. т под Красноуфимском на Урале. Однако это техногенное сырье отличается от томторского высокой радиоактивностью за счет тория, который пока не находит применения в системе «Росатома», а также преимущественно церий-лантановой минимально ликвидной специализацией. С этих позиций монацитом должен заниматься «Росатом», который пока ориентируется на попутное извлечение редких и редкоземельных металлов при переработке уранового сырья. Какие-либо геолого-экономические оценки ожидаемых результатов планируемых работ представляются преждевременными, так как многие условия и параметры до составления ТЭО промышленного освоения этих объектов остаются неизвестными. Согласно прогнозам различных специалистов, производство РЗМ в России должно составить от 5–7 до 10–15 тыс. т/год, что может служить ориентиром для их потенциальных производителей. Прогнозные ресурсы Томтора, расположенного на северо-западе Республики Саха-Якутия, в 250 км от южного побережья моря Лаптевых, оцениваются в 154 млн т руды, а разведанные запасы уч. Буранный составляют от них всего 8%. Согласно результатам разведки, в различных видах томторских руд установлено содержание промышленно-ценных полезных компонентов.
Руды Томтора представляют собой коры выветривания карбонатитов в центральной части кольцевого расслоенного интрузива ультраосновных — щелочно-карбонатитовых — пород. Высокая степень естественной дезинтеграции и обогащенности Fe, Al, P, Ti редкими и редкоземельными металлами позволяет рассматривать их как природные минеральные концентраты. При этом, однако, следует иметь в виду значительную концентрацию части особо ценных компонентов в глинистых составляющих каолинит-крандаллитовых руд и их фракций, обогащенных пирохлором и монацитом, что наиболее характерно для скандия, а также в охристых железистых рудах с устойчиво высоким содержанием ниобия.
Наряду с уникально богатыми содержанием редких и редкоземельных металлов, включая Nb, Y и Sc в переотложенных корах выветривания уч. Буранный площадью 12,4 км2 при средней мощности ~10 м, обращают на себя внимание два фактора, осложняющих его промышленное освоение:1) весьма неравномерное, участками контрастное, пространственное распределение руд в объеме месторождения и соответственно уровней концентрации в них полезных компонентов и 2) тонкодисперсный характер их глинистой матрицы, затрудняющий выделение мономинеральных фракций и составление поминеральных балансов распределения редких и редкоземельных металлов, а также лимитируемых с технологических позиций компонентов, включая торий (0,15%) и уран (0,005%).
Первый из выделенных нами факторов ориентирует на решение вопроса о способах отработки уч. Буранный как в целом, так и в пределах поверхностной плащеобразной залежи богатых редкометалльно-редкоземельных руд: валовой, требующей усреднения их состава, или селективной, предусматривающей отдельную выемку обособлений богатых и рядовых редкометалльно-редкоземельных, а также подстилающих их редкометалльно-железистых и фосфатно-железистых руд в пределах залежи глубиной до 300 м. Очевидно, что различия в их локализации и специфике состава предполагают применение разных технологических схем переработки.
Второй фактор, оказавшийся недоизученным на стадии разведки, определенно свидетельствует о неприменимости к данному виду сырья традиционных методов физико-механического обогащения. В свое время это было продемонстрировано длительной, более чем полувековой и полной драматизма, историей попыток промышленного освоения руд коры выветривания на карбонатитах Белозимского месторождения. Очевидно, что подобные тонкодисперсные руды могут перерабатываться преимущественно физико-химическими методами — гидро- и пирохимическими, что в производственных условиях требует разработки обогатительно-передельных схем и установок.
С этих позиций рекомендации владельцам лицензий на недропользование, то есть промышленное освоение месторождения уч. Буранный Томторского массива, сводятся к следующим ресурсно-техно-экологическим направлениям разрабатываемой, программы НИОКР:
1) составление программы, предусматривающей возможности комплексного доизучения месторождения (уч. Буранный и др.) с учетом специфики состава руд, их различий и пространственной локализации, вариантов горной добычи и переработки, а также обеспеченности энергоресурсами и логистическими возможностями;
2) организация и проведение малообъемного опробования и минералого-геохимического картирования рудных участков (Буранного и др.) с выделением, оконтуриванием, комплексным изучением и оценкой поликомпонентного состава различных типов руд;
3) экспериментально-технологические изыскания инновационных способов извлечения из рудного сырья максимально возможного комплекса полезных компонентов и устранения лимитируемых с технологических и экологических позиций;
4) оценка геоэкологических последствий горной добычи и переработки томторского сырья с учетом техногеохимического воздействия на криолитозону, гидроэкосистему и среду обитания;
5) создание собственной лабораторной технолого-аналитической базы ООО «ТриАрк Майнинг» в Москве;
6) научно-методическое сопровождение доразведки, технологических испытаний и технико-экономических обоснований оптимальных схем комплексной переработки и использования томторского сырья;
7) кадровое обеспечение технолого-аналитической лаборатории и исполнителей НИОКР.
Очевидно, что к выполнению программы НИОКР должны быть привлечены как разведчики месторождения, так и химики-технологи, обеспечивающие подготовку запасов к утверждению в ГКЗ, а также новые соисполнители, имеющие опыт изучения и оценки редкоземельно-редкометалльных месторождений на стадии их эксплуатации и решения задач повышения эффективности и геоэкологической безопасности горно-обогатительных производств. В настоящее время, с учетом кадровых потерь в условиях 25-летнего периода, наиболее целесообразным представляется формирование творческого коллектива («команды») соисполнителей различных специализаций из московских и сибирских институтов РАН и МПР РФ.
Наиболее ответственными разделами в перечне НИОКР представляются картировочно-оценочный с оконтуриванием типов руд, геоэкологический — применительно к разработке месторождения в условиях сезонной обводненности криолитозоны и важнейший — экспериментально-технологический. Гидрометаллургическая технология переработки высококомплексного томторского сырья, разработанная на стадии ГРР в ВИМСе (Москва) и ИХХТ СО РАН (Красноярск) применительно к условиям Железногорского горно-химического комбината, вызывает много вопросов. Эта технология предусматривает щелочное вскрытие с выводом фосфора, последующее кислотное разложение остатка с попутным удалением радионуклидов и последовательное получение 10 товарных редкометалльных и редкоземельных продуктов. Однако возникают вопросы о представительности исходного рудного материала, о возможностях его предварительного обогащения (например, удаления глинистых и магнитных фракций), о способах разделения и формах выделения особо ценных компонентов, объемах твердых (0,5 т на 1 т руды) и жидких отходов. Исключительно важными представляются возможности организации переработки тех или иных разновидностей руды на месте, что ориентирует на разработки обогатительно-передельных схем, термо- и пирохимических способов селективного обогащения и комбинирования их с гидрохимическими в лабораторных условиях, на пилотных и опытно-промышленных установках.
В связи с этим принципиально важным является вопрос о форме товарного ниобиевого продукта: если гидрометаллургическая схема позволяет получать пентоксид ниобия, производимый из ловозерского лопарита, то пирохимическая технология ликвационной плавки рудной шихты с добавками флюсов позволяет получать феррониобий, что в свое время было доказано на примере фосфатно-ниобиевой коры выветривания карбонатитов Белозимского месторождения.
В настоящее время в ОИВТ РАН по Программе президиума РАН №27 успешно выполняются экспериментально-технологические НИР по разработке технологии ликвационной плавки редкометалльно-редкоземельных руд уч. Буранный: получено расслоение расплава флюсованной рудной шихты на две и три несмешивающиеся жидкие фазы, в которых избирательно концентрируются ниобий и редкие земли, осуществлено выделение последних в самостоятельные технологические минеральные фазы, оседающие в придонной части тиглей, и т.д. Эта инновационная разработка является естественным продолжением всестороннего обоснования с 2007–2009 годов перспектив первоочередного промышленного освоения Томтора коллективом авторов из ОИВТ, ИГЕМ и ИГИМ СО РАН (см. публикации в журналах «Химия и Бизнес», «Цветные металлы», «Оборонный комплекс — народному хозяйству России» и «Эко», сборниках докладов на трех редкоземельных конференциях и др.). Результаты этих НИР позволяют создать принципиально новую и короткую обогатительно-передельную технологию эффективной переработки высококомплексного томторского сырья, включающую варианты получения части редкоземельно-редкометалльной продукции на месте, гибких модификаций технологической схемы применительно к различным типам руд и максимальную компактность оборудования и экологичность технологических процессов.
С изложенных позиций очевидно, что руды уч. Буранный могут стать промышленными источниками получения не только коллективных концентратов и индивидуальных РЗМ, но и иттрия, скандия и других редких металлов, а также их сплавов — FeNb для черной металлургии (трубы для нефтегазопроводов и др.), скандия — для алюминиевой и др., фосфатных продуктов и т.д. Это обусловливает инвестиционную привлекательность Томторского проекта перспективами продолжения и развития ГРР на остальной части массива, где выделены еще два участка — Северный и Южный, подобных Буранному, и привлечение соответствующих соинвесторов — например, ОАО «Северсталь», «РУСАЛ», «Акрон» и др. Тем более что не только ресурсные, но и энергетические и логистические компоненты инфраструктурного обеспечения новой заполярной кладовой сомнений не вызывают.
Сравнительно с Ловозерским месторождением Томтор обладает целым рядом преимуществ, которые необходимо учитывать на инновационном этапе освоения северных территорий и тем более объектов стратегического значения: 1) возможности открытой добычи сырья вместо подземной; 2) его дезинтегрированное состояние и обогащенность высоколиквидными полезными компонентами (руды как природные концентраты); 3) возможности прямых переделов на месте с применением ликвационной плавки и получением сплава FeNb, фосфатного продукта, выделения иттриевых лантаноидов, иттрия, скандия; 4) более низкое содержание в сырье лимитируемых с технологических и экологических позиций компонентов — естественных радионуклидов, фтора и других.
Комплексное освоение Томтора, превосходящего по ресурсам, качеству и разнообразию минерального сырья зарубежные аналоги (Араша в Бразилии и др.), может сыграть роль «спускового механизма» в создании на северо-западе Саха-Якутии нового горно-химико-металлургического комплекса, подобного Кольскому или Норильскому.



ФОТО: во время пресс-конференции Временно исполняющего обязанности главы республики Саха- Якутия Егора Афанасьевича Борисова (июнь, 2014)

Гелий Мелентьев: Егор Афанасьевич, существуют ли планы в правительстве Республики Саха-Якутия по программно-целевому освоению месторождений, примыкающих к Северному морскому пути? Дело в том, что береговое базирование для развития любого флота, морских коммуникаций имеет первостепенное значение. Второй мой вопрос относится непосредственно к освоению высококомплексного Томторского месторождения, содержащего редкие земли. Там мы можем производить и феррониобий для труб большого диаметра, что очень важно сейчас для нового направления нефтегазовой энергетики в юго-восточном направлении. Существуют ли планы по активизации усилий правительства Якутии в отношении координации совместных действий научных и производственных организаций Сибири, юга Сибири (Красноярск, Томск) и Москвы?
Егор Борисов: Мы занимаемся более десяти лет комплексным подходом, и для того чтобы наши решения, наши программы были более реальными, мы также принимаем программно-целевой бюджет. Поэтому сегодня, когда с нами встречаются специалисты, они понимают, что в республике любой проект, который включен в программу, имеет финансовую основу. Для нас это очень важный момент. Что касается северных территорий, я скажу, что всего около 10% их изучены в геологическом плане. Остальные — нет. Но при этих 10% утвержденные запасы составляют 3 с лишним трлн долларов — это во-первых. Во-вторых, по северным территориям к Арктической зоне у нас прогнозы очень хорошие по углеводородному сырью и по твердым полезным ископаемым (уголь и т.д.). Поэтому что сегодня происходит? Я обратился к Владимиру Владимировичу Путину организовать с учетом важности субъекта, с учетом огромных прогнозных запасов по полезным ископаемым комплексную экспедицию по изучению Якутии именно силами Академии наук РФ. Я очень благодарен президенту, потому что он поддержал эту идею. И дал поручение президенту российской Академии наук Владимиру Фортову. Сейчас Академия наук занимается подготовкой предложений по данному вопросу, в нем будут заложены темы, которые вы сейчас озвучили. В начале XX века, в 20-е годы, была организована первая экспедиция Академии наук СССР, которая комплексно изучала Якутию. На базе той научной основы осваивается в начале XXI века Якутия. Мы хотим организовать вторую научную экспедицию, чтобы определить базу XXI века. Такая сегодня стоит задача.