Минералы бериллия
Среди широкого разнообразия минералов бериллия (более 100) к главным промышленно ценным относятся: берилл Be³Al²Si⁶O¹⁸ (12–14% BeO), бертрандит Be⁴Si²O⁷(OH)² (40–45% BeO) и феканит Be²SiO⁴ (42–45% BeO). Концентрация бериллия в рудах соответствующих месторождений варьирует от 0,03–0,05% до 1,5–2% BeO и обусловлена процессами редкометального рудообразования в остаточных производных дифференциации гранитных магм — пегматитах грейзенах и продуктах взаимодействия фторидной парогазовой фазы (флюида) и ее конденсата с вмещающими породами, что характерно и для вулканогенных аналогов гранитных магм — риолитов.


1. Кристалл изумруда. 2. Аквамарин

Типы бериллиевых руд
Традиционно эксплуатируемое в России месторождение бериллиевого сырья Изумрудные копи представлено флогопит-маргарит-берилловыми рудами плагиоклазитов. Их эксплуатация осуществляется Малышевским рудоуправлением, специализирующимся на выпуске драгоценного кристаллосырья — изумрудов и сопутствующих александритов. Попутно в советское время производился берилловый концентрат (содержание BeO в исходной руде составляет около 0,14%). Кроме того, берилл (с танталоколумбитом) извлекался из пегматитов соседних месторождений (Квартальное, Липовый Лог), характеризующихся Ta-Nb-Be специализацией. Попутные берилловые концентраты выпускались также Забайкальским ГОКом, специализированным на производстве литиевой продукции (сподуменовый концентрат), и Белогорским ГОКом (Восточный Казахстан), производившим танталовый концентрат.
Однако с открытием и вводом в эксплуатацию в Забайкалье Ермаковского месторождения уникально богатых бертрандит-фенакит-флюоритовых руд (1,3% BeO), а также в связи с истощением запасов пегматитового сырья в нашей стране редкометальные пегматиты перестали служить источником бериллия. В то же время суммарные запасы бериллия в разведанных, но не освоенных месторождениях литиевых и комплексных редкометальных пегматитов России при содержаниях 0,03–0,05% BeO значительно превосходят оставшиеся запасы Ермаковского месторождения, связанного со щелочными гранитами, и, тем более, — всех остальных типов бериллиевого сырья.
Эта ситуация характерна и для зарубежных источников бериллия, сосредоточенного до 50% в месторождениях редкометальных гранитных пегматитов при добыче из них 30–35% BeO относительно других типов сырья. Ведущим типом бериллиевого сырья в мире являются бертрандит-аргиллитовые руды месторождения Спер-Маунтин (США, шт. Юта), связанные с фтористыми риолитами. Компания Brush Wellman Inc. (BWI), эксплуатирующая это месторождение в режиме полного технологического цикла, включая производство оксидов и металлического бериллия (в порошке и слитках), сплавы Be-Cu, Al-Be, Be-Ni, керамику и композиты, является крупнейшим в мире (60%) производителем бериллиевой продукции. Кроме того, США импортируют и перерабатывают берилловые концентраты из Китая и Бразилии. Максимальные объемы потребления бериллия были достигнуты в США (200–300 т/год) и Японии (75–90 т/год).


3. Розовый берилл — воробьевит. 4. Берилл

Перспективы российского бериллия
В нашей стране есть ряд возможностей для расширения минерально-сырьевой базы бериллия: 1) возобновление добычи фенакит-бертрандит-флюоритового сырья на Ермаковском месторождении; 2) развитие поисково-оценочных работ в районе Малышевского рудоуправления и в субмеридиональной зоне (10–15 км) вдоль контакта Адуйского массива гранитоидов; 3) доразведка и вовлечение в промышленное освоение флюорит-берилловых руд соседнего Боевского месторождения; 4) организация поисково-оценочных работ на бериллий в районах локализации редкометальных месторождений щелочногранитной формации, в первую очередь — оценки на глубину Снежного месторождения в Республике Бурятия на границе с Иркутской областью и Республикой Тыва, представленного зонами богатых руд (0,9% BeO); 5) вовлечение в промышленное использование техногенных образований, накопленных в районах эксплуатации вышеуказанных месторождений бериллийсодержащих руд, включая техногенное месторождение литиево-слюдистого фторидно-карбонатного сырья оловорудного Ярославского ГОКа в Приморье. Очевидна также возможность попутного получения берилловых концентратов по мере ввода в эксплуатацию пегматитовых месторождений литиевого сырья.
Сложнее задача глубокой химико-металлургической переработки бериллиевого сырья, которая в СССР осуществлялась на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ) в Усть-Каменогорске. Ее решение предусматривалось федеральной целевой программой «ЛИБТОН» Росатома (1996), которая по совокупности причин осталась нереализованной в 1990-е годы. Предпринимаемые в настоящее время попытки ее реанимировать на базе приостановленных, дезинтегрированных и частично утраченных мощностей бывшего Забайкальского ГОКа в поселке Первомайский с использованием остаточных руд и техногенных ресурсов с недопустимо низкими содержаниями редких металлов, нерешенными технологическими задачами их извлечения и потребительского спроса по-прежнему представляются нереальными.


Ювелирное изделие с ограненным изумрудом (250 карат). Фото Н. Рахманова

Свойства и применение
Бериллий, благодаря оптимальному сочетанию физических, химических и механических свойств, используется в современном мире как «космический» металл — один из самых легких, прочных, тугоплавких, коррозионностойких и сохраняющих размерность при температурных колебаниях. Для бериллия характерны: высокая теплопроводность и теплоемкость — в 2,5 раза большая, чем у алюминия, и в 8 раз большая, чем у стали; модуль упругости — в 2 раза выше, чем у стали, и в 2,5 раза выше, чем у титана. В авиационной и ракетно-космической технике используются облегченные конструкции из бериллиевых материалов. Заметно расширяется использование бериллиевых сплавов — от традиционного производства наиболее известных бериллиевых бронз — медно-бериллиевых (от 0,2 до 2% Be) и алюминий-бериллиевых (до 68% Be) — до создания фирмой BWI уникального сплава Alloy 390ТМ для мобильных телефонов. В атомной технике бериллий используется как замедлитель нейтронов и как один из лучших материалов для оболочек ТВЭЛов (BeO и Be-Mg сплавы), а также в качестве компонента ядерного горючего и керамической облицовки ядерных реакторов. По статистике, в сплавах используется 75–80% бериллия. На долю оксида приходится около 15% и металла — 10%.
В последнее время развивается новое направление использования бериллия в космосе: в НАСА создается главное 18-сегментное зеркало из бериллия для космического телескопа James Webb (JWST), диаметр которого втрое больше стеклянного в телескопе Hubble (Хаббл) при меньшем весе. Это позволит наблюдать более тусклые (в 400 раз) объекты.


Подземная добыча руды с изумрудами и бериллом. Фото Н. Рахманова

Потребности
В США специалистами прогнозируется устойчивое обеспечение возрастающих потребностей в бериллии за счет разведки и разработки новых участков вблизи эксплуатируемого месторождения Спер-Маунтин на площади более 30 км². Тем более что в начале 2000-х годов в США осуществлялись продажи стратегических запасов бериллиевого сырья, лигатур и металла, что является дополнительным свидетельством производственных возможностей их восполнения. В настоящее время только США и Китай могут развивать производства бериллия полного технологического цикла.
Потребности России в бериллии частично (в пределах 1,5–2 т/год) удовлетворяются за счет импорта из Казахстана продукции УМЗ. В перспективе на 2020 год ежегодные потребности оцениваются на уровне 70 т/год (в СССР они составляли порядка 100 т/год) при условии роста его использования высокотехнологичными производствами (авиационная и ракетно-космическая техника, ОПК, атомная отрасль, коммуникации и др.). Поэтому необходимо государственное решение бериллиевой проблемы как за счет мобилизации собственных ресурсов, так и за счет привлечения сырья из стран ЕвразЭС, включая организацию совместных производств на УМЗ и увеличение импорта из зарубежных стран как сырья, так и конечной бериллиевой металлопродукции.


Воробьёв Виктор Иванович — российский исследователь-минералог, в память о котором названа розовая разновидность прозрачного берилла

Рекомендации
Вышеизложенные данные о ресурсах бериллия и перспективах расширения минерально-сырьевой базы этого стратегически важного редкого металла позволяют рекомендовать составление на федеральном уровне целевой программы возрождения и развития в России соответствующих производств полного технологического цикла и поэтапного создания государственного резерва конечной бериллиевой продукции, в том числе за счет импорта. Очевидно, что эта программа должна предусматривать целевое планирование поисково-оценочных работ на фторидно-бериллиевые разновидности сырья прежде всего в районах локализации рудопроявлений флюорита, ассоциирующих с редкими металлами, оловом и вольфрамом.
Среди таких объектов одним из наиболее доступных и перспективных представляется Боевско-Бектемировская зона в Каслинском районе Урала, которая простирается в северо-западном направлении на 50 км и включает как выходы лейкократовых гранитов, так и участки локализации грейзеновых флюоритовых и флюорит-бериллиевых руд. Разведка Боевского месторождения завершилась еще в 1965 году утверждением в ГКЗ СССР запасов бериллия как основного компонента и флюорита как попутного. Месторождение оценено как крупное с запасами (категории В+С¹) флюорита 1,92 млн тонн при среднем содержании 75%. Руды с промышленными содержаниями прослежены по простиранию на 1300 метров и по падению — на 700 м при мощности до 20–100 м на глубине 250 м. Забалансовые запасы флюорита составляют 890 тыс. тонн со средним содержанием 10%. В центральной части прослеженной рудной зоны выделена зона флюоритовых грейзенов со средними содержаниями 0,33% BeO и 20% флюорита. В 2000 году В.Я. Левин, С.И. Мормиль, М.С. Рапопорт и др. в монографии «Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала» (2000. Кн. 2. С. 110–112) подтвердили перспективность Боевского месторождения для промышленного освоения. Тем более что металлургические предприятия Европейской части России испытывают потребность во флюорите, который в Кольский регион завозится из Забайкалья. С этих позиций заслуживают комплексной переоценки и перспективы Питкярантского рудного узла в Карелии на северном побережье Ладожского озера, где также выявлены редкометально-оловорудно-флюоритовые руды, в том числе разведаны участки, обогащенные бериллием. Технологические затруднения с обогащением этих руд, обусловившие неосвоенность этого высококомплексного объекта в советский период, к настоящему времени не могут считаться определяющими и ориентируют на его геологическое и технологическое доизучение в целях оценки инвестиционной привлекательности в условиях дефицита бериллия, олова и флюорита.
На Урале заслуживает внимания также оценка Б.М. Шаргородским перспективности на флюорит ряда районов Челябинской области с прогнозными ресурсами (Р³) в 3–10 млн тонн и Республики Башкортостан, где известно Суранское месторождение, на котором еще в 1996 году была организована опытно-промышленная добыча плавикового шпата.
Как уже отмечалось в предыдущих публикациях журнала, в Правительственной программе № 328 от 15 апреля 2014 года «по непонятным причинам выпали такие важные редкие элементы, как литий и бериллий». Как следствие — отсутствие госзаказа на воссоздание производства бериллиевой продукции для ОПК и космических проектов и финансирования в необходимых объемах.

Бериллий в мире
Общие мировые выявленные запасы бериллия оцениваются на уровне 80 тыс. тонн. Из них примерно 65% приходятся на непегматитовые месторождения США (Голд-Хилл и Спер-Маунтин в штате Юта и месторождения полуострова Сьюард на Аляске).
По данным Геологической службы США (USGS), годовой объем добычи бериллия (в пересчете на металл) составляет около 300 тонн, что в денежном эквиваленте составляет примерно 158 млн долл.; ежегодный объем потребления — 420 тонн. Разница покрывается за счет созданного в СССР запаса сырья, перерабатываемого на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ) в Казахстане. На сегодняшний день в России бериллий не добывается. При этом годовой объем потребления этого металла оценивается в 25 тонн, 10 из которых приходится на предприятия КГ «Росатом».



Мировой рынок бериллия поделен между тремя основными производителями, имеющими полный цикл производства «от руды до сплавов»: Materion Corp. (США), АО «УМЗ» (Казахстан) и SKS (Китай).
Примерно 90% мирового производства бериллия приходится на Соединенные Штаты. На предприятии Materion Corp., расположенном в штате Юта, выпускается гидроксид бериллия. В качестве сырья используются импортные берилловые руды, а также местная бертрандитовая руда месторождения Спер-Маунтин. Последующая переработка с получением металлического бериллия, медно-бериллиевых сплавов и оксида Be происходит на предприятии корпорации в городе Элмор (шт. Огайо). Подтвержденные запасы Ве в бертрандитовых рудах Спер-Маунтин составляют около 15 тыс. тонн. В 2015 году из них было получено 205 тонн Ве. В период с 2005 по 2014 год добыча бериллия в США возрастала в среднем на 10% в год.



Ульбинский металлургический завод, входящий в структуру Казатомпрома, производит гидроксид бериллия из запасов бериллиевого концентрата, полученного при переработке руды Ермаковского месторождения еще в советское время. Объем конечной продукции — металлического Ве, керамики, содержащей оксид Ве, и медно-бериллиевых сплавов — составил около 90 тонн (в пересчете на металл). Запасы советского сырья на УМЗ в настоящее время подходят к концу, и предприятие предпринимает усилия по поиску новых источников бериллия, в том числе в России.
Китайская компания SKS — Shuikoushan Non-Ferrous Metals Group на предприятии в Сонбай (пров. Хунань) производит в год: 150 тонн оксида бериллия (35% Ве) и 1500 тонн медно-бериллиевых сплавов (около 4% Ве). Еще около 100 тонн оксида бериллия и 800 тонн сплавов ежегодно производятся на предприятии компании Fuyun Hengsheng Beryllium Industry в Синьцзян-Уйгурском автономном районе. Итого в 2015 году в Китае было произведено около 65 тонн бериллия в виде металла и Be-содержащих сплавов и керамики. Примерно 20 из них приходится на местные руды, а 45 тонн было завезено главным образом с Ульбинского комбината в Казахстане.



Перспективными месторождениями бериллия в России являются: Ермаковское, Малышевское, Завитинское. Ермаковское и Малышевское месторождения принадлежат недропользователям, Завитинское до сих пор находится в нераспределенном фонде.
В Советском Союзе бериллий добывался до 1989 года на фенакит-бертрандитовом Ермаковском месторождении (Республика Бурятия). Концентрат, получаемый на Забайкальском ГОКе, направлялся для дальнейшей переработки на Ульбинский завод в Казахстане.
После развала СССР кооперация с Казахстаном была прервана, а добыча и обогащение руды на ЗабГОКе остановлены. Ермаковское месторождение содержит 80% запасов бериллия России и является одним из лучших в мире по содержанию бериллия в руде (среднее содержание BeO — 1,19%) и флюорита (среднее содержание CaF² — 20%). К тому же в рудах отсутствует уран (руды нерадиоактивны). Месторождение детально разведано и значительная часть его запасов отработана в 1979–1989 годах.
Тем не менее на сегодняшний день в недрах еще сохранилось около 40% разведанных запасов. В случае возобновления добычи на Ермаковском месторождении производственная мощность предприятия может составить 25 тыс. тонн руды и 130 тонн гидроксида бериллия в год.

ТЕКСТ: Г.Б. Мелентьев, В.В. Стрекопытов