Font Size

Cpanel

Современные тенденции и проблемы освоения медно-порфировых месторождений Российской Федерации

Медь является одним из основных металлов, на которых во многом держится современная цивилизация. По объему производства и потребления в мире медь уступает только алюминию, занимая второе место в производстве цветных металлов (алюминий, медь, свинец, цинк, никель). Мировая база запасов меди оценивается специалистами примерно в 610 млн т. Ресурсы меди по континентам распределены неравномерно.

В авторской статье рассмотрены геолого-экономические аспекты освоения медно-порфировых месторождений в Российской федерации. Также названы социальные и экологические последствия введения в разработку месторождений медной руды и тенденции развития освоения таких месторождений.

Введение

Медно-порфировые месторождения являются основным поставщиком меди и молибдена на мировых рынках. Этот промышленный тип месторождений составляет основу добывающей промышленности Канады, Перу, Чили, Аргентины, Австралии и ряда других стран. Медно-порфировые месторождения содержат в себе не только запасы меди, молибдена и попутных компонентов, но и включают иногда значительные содержания золота и серебра, что создает экономически выгодную платформу для их эксплуатации. Поиск и разведка таких месторождений, создание на базе медно-порфировых месторождений долгосрочных, крупных горных предприятий является одной из самых перспективных и приоритетных задач для добывающей промышленности России.

Месторождения и проявления меди чрезвычайно распространены в земной коре, имеют различное происхождение и образованы в разнообразных геолого-тектонических обстановках. Среди них можно выделить не менее шести геолого-промышленных типов. Около 90% мировых запасов и добычи меди приходится на четыре сульфида – халькопирит, борнит, халькозин, кубанит. [1]

Основными промышленными типами медных месторождений являются следующие:

● медно-порфировый (золото-медно-порфировый, молибден-золото-порфировый и медно-порфировый подтипы);

● стратиформный (в медистых песчаниках и сланцах);

● колчеданный (медно-колчеданный, медно-цинково-колчеданный и колчеданно-полиметаллический подтипы);

● сульфидный медно-никелевый (и близкий к нему малосульфидный медь- и никельсодержащий платиноидный);

● гидротермально-метасоматический;

● скарновый.

Для каждого из типов месторождений характерны свои промышленные (по набору основных и важнейших попутных компонентов) и минеральные типы руд, отличающиеся по содержанию меди и технологическим свойствам.

Потенциальное количество медной руды, как и прочих полезных ископаемых, находится на дне океанов и морей в виде скопления круглых камней, в которых находится примерно 0,5% меди.

Известно почти 250 минералов меди, однако лишь 20 из них применяются в промышленности. К основным медным рудам, в том числе находящимся на морском дне, относятся:

● халькозин - Cu2S, который содержит 79,8% меди;

● халькопирит - CuFeS2, в котором присутствует 30% меди. Эта руда составляет почти 50% всех месторождений меди;

● борнит - Cu5FeS4, содержит от 52 до 65% меди;

● ковеллин – CuS, содержит 64% меди;

● малахит Cu2(CO3)(OH)2;

● азурит Cu3(CO3)2(OH)2;

● куприт Cu2O.

Россия является крупным поставщиком меди и медной продукции на мировой рынок и занимает четвертое место в мире по количеству запасов меди, уступая только Чили, Перу и Австралии. В недрах РФ выявленных ресурсов 98 млн. т металла, в том числе 69,6 млн т запасов категорий А+В+С1 (рисунок 1).

Подавляющая их часть, а именно 58 млн т, заключена в разрабатываемых и осваиваемых объектах. По этому показателю Россия также уступает только Чили, Перу и Австралии. Качество таких руд отечественных месторождений меди в целом соответствует зарубежным аналогам.

В настоящее время государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учтено 171 коренное месторождение меди, в том числе 100 существенно медных и 71 комплексных медьсодержащих; на 12 из них определены только забалансовые запасы. В распределенном фонде недр учитывается 112 объектов, в том числе с забалансовыми запасами. Из нелицензированых 59 месторождений почти все мелкие по масштабу, за исключением трех средних: Кизил-Дере в Республике Дагестан, Комсомольского в Оренбургской области и Култуминского в Забайкальском крае. В целом по качеству руд объекты нераспределенного фонда сопоставимы с разведываемыми, но уступают разрабатываемым и осваиваемым месторождениям. [2].

0705pic1

Источник: http://mining-prom.ru [3]

Рис. 1. Распределение ресурсов меди в мире

Медно-порфировый тип месторождений

Медно-порфировые месторождения являются одними из ведущих промышленных типов медного и медно-молибденового оруденения. Эти месторождения весьма актуальны в ключевых вопросах теории рудообразования, в первую очередь, проблем взаимосвязи оруденения с магматизмом, определения источников вещества, транспортирующих агентов и энергии рудогенерирующего вещества. Системы медно-порфировых месторождений обычно приурочены к линейным поясам, реже обнаруживаются в очевидной изоляции.

Большинство месторождений медно-порфирового типа располагаются в пределах трех планетарных металлогенических поясов – Тихоокеанского, Средиземноморско-Азиатского и Казахстанско-Монгольского, где концентрируются также меднорудные объекты иных промышленно генетических типов.

Медно-порфировые провинции независимо от времени формирования, связаны с андезитоидными и базальтоидными вулканоплутоническими поясами.

Андезитоидные вулканоплутонические пояса по палеотектонической позиции принадлежат к окраинно-континентальным геоструктурам, а базальтоидные по своей геотектонической позиции входят в океанические геоструктуры, а по палеотектонической позиции отвечают барьерным зонам островодужных геоструктур. Этот тип провинций имеет ведущее геолого-экономическое значение.

А.И. Кривцовым в качестве первого типа медно-порфировых провинций выделены как раз андезитоидные вулканоплутонические пояса, отвечающие по обстановке и условиям формирования как мезозойско-кайнозойским, так и палеозойским окраинно-континентальным геоструктурам. [4,5]

Базальтоидные вулканоплутонические пояса, несущие оруденение медно-порфирового типа, входят в первично океанические геоструктуры, а по палеотектонической позиции отвечают барьерным зонам островодужных геоструктур, формирующихся на поздних стадиях развития. Главной особенностью подобных поясов является их развитие на океаническом субстрате при подчиненной роли либо даже отсутствии континентальной коры. [6]

Как пример, в соответствии с классификацией А.И. Кривцова, Уральская медно-порфировая провинция относится к базальтоидному вулканоплутоническому поясу.

Не все медно-порфировые месторождения похожи друг на друга и нет единой модели для всех месторождений. Порфировые месторождения юго-запада США, Канады, Южной Америки, юго-западной окраины Тихоокеанского кольца, восточной Европы и центральной Азии свидетельствуют о разнообразии тектонических и структурных позиций, химизме первичных магм, глубине становления рудоносных интрузивов, соотношения насыщения водой и т.д. [7]

Несмотря на то, что имеется много характеристик, которые являются типичными для медно-порфировых систем и которые привели к множеству обобщений и построению эмпирических моделей условий образования, сопутствующая обстановка формирования руд и влияние ее на особенности образующихся порфировых месторождений изучено недостаточно. Таким образом, очевидно, что есть необходимость продолжать изучение в пределах этого типа месторождений. Существует широкое многообразие медно-порфировых месторождений и, при этом, каждое месторождение необходимо рассматривать как индивидуальный случай.

В отличие от сырьевой базы меди зарубежных стран, базирующейся в основном на медно-порфировых объектах, в отечественной минерально-сырьевой базы доминируют месторождения сульфидного медно-никелевого, стратиформного и колчеданного геолого-промышленных типов. В России до 2015 года доля медно-порфировых месторождений в балансе медных руд составляла лишь несколько процентов. Только в 2015 году благодаря постановке на Государственный учет крупнейшего в России медно-порфирового месторождения Малмыжское в Хабаровском крае, содержащего более 5 млн т. меди, доля запасов меди в объектах медно-порфирового типа превысила их долю в колчеданных месторождениях, достигнув 17% от суммарных запасов страны. Руды месторождения бедные, в среднем они содержат 0,41% меди.

Следует также отметить, что доля запасов меди, связанных с медно-порфировыми объектами, в России ежегодно увеличивается. Крупное медно-порфировое месторождение Песчанка, заключающее более 3,7 млн т меди, находится в Чукотском автономном округе, в пределах Баимской рудной зоны. Среднее содержание меди в его рудах является самым высоким среди российских порфировых объектов – 0,83%, руды содержат в промышленных концентрациях золото и серебро. Чукотский АО обладает самым высоким в стране потенциалом наращивания запасов меди – его прогнозные ресурсы категории Р1, большей частью локализованные в пределах Баимской рудной зоны, превышают 5,95 млн т. Еще полмиллиона тонн прогнозных ресурсов категории Р1 локализовано в медно-порфировых проявлениях Моренной площади в центральной части Чукотского автономного округа.

В Амурской области разведывается мелкое Иканское месторождение с еще более бедными медно-порфировыми рудами (0,27% меди). Прогнозные ресурсы Дальневосточного региона относятся к категориям P2 и P3.

Проблемы освоения

Во всем мире по всем видам полезных ископаемых проявляется тенденция к исчерпанию запасов наиболее доступных месторождений, богатых и легкообогатимых руд, вместо которых вводятся в эксплуатацию месторождения относительно бедных и труднообогатимых руд. В целом, нетрадиционные типы руд и месторождений, разработка которых ранее считалась экономически нерентабельной, становятся все более востребованными.

При сравнительно низких содержаниях меди (до 0,5%) в медно-порфировых месторождениях попутно добывается золото, молибден, серебро, рений и другие полезные компоненты. При достаточных технологических, трудовых и финансовых затратах, эксплуатация месторождений такого типа может быть экономически весьма целесообразной, а значительные запасы руд этих объектов с применением высоко технологичных горнодобывающих и обогатительных работ определит их лидирующее положение в мировой минерально-сырьевой базе.

Большие запасы меди, молибдена и попутных элементов, экономически выгодные показатели эксплуатации, благодаря возможности создания на базе основных месторождений и рудопроявлений медно-порфирового типа, выявленных на территории Российской Федерации, крупных и долгодействующих горнорудных предприятий все больше привлекают внимание российских компаний к медно-порфировому типу месторождений. А непрерывный процесс совершенствования технологий извлечения из руды полезных компонентов и попутных элементов позволяет вовлекать в эксплуатацию все более бедные руды, с минимальным содержанием меди 0,25%.

Однако экономические, социальные и экологические последствия введения в разработку такого типа месторождений медной руды предугадать сложно. На Урале, где сконцентрирована огромная часть запасов меди, почти два десятка крупных городов, жизнь жителей которых связана почти исключительно с работой медных горно-металлургических комплексов, наряду с экономическим вопросом развития регионов следует решать вопросы экологических последствий деятельности металлургического производства.

Кроме того, характерные физические и химические свойства медно-порфировых руд, их достаточно высокая крепость, низкое содержание основного металла и ряд других особенностей требуют применения новейших технологий добычи, обогащения и последующей переработки. Этот процесс подразумевает ведение эффективной добычи порфировых руд с максимальным извлечением полезного компонента, а также поиск новых способов дробления и измельчения руд, создание новых технологий обогащения бедных по основному компоненту медно-порфировых руд, содержащих в значительных количествах смешанные типы руд. Разумеется, решение этих задач было бы невозможно без изучения и использования передового мирового опыта в области техники и технологии добычи и обогащения.

Так, вопрос о разработке Михеевского и Томинского месторождений начал активно обсуждаться еще в конце прошлого века. Но даже 10 лет назад разработка месторождений такого типа на Южном Урале считалась возможной лишь гипотетически. Ведь отличительной особенностью медно-порфировых руд этих месторождений является низкое содержание полезных компонентов. Если в местных медно-колчеданных рудах содержание меди составляет от 1,5 до 3,5%, то в медно-порфировой руде оно не превышает и половины процента. Это меньше, чем даже в отвальных шлаках большинства действующих медеплавильных производств при использовании традиционных пирометаллургических технологий и сопоставимо с содержанием металла в хвостах обогатительных фабрик.

Кроме того, при разработке уральских медно-порфировых руд изначально трудно рассчитывать на приемлемое (для попутного извлечения) содержание золота, серебра, молибдена и других ценных металлов. А значит, извлечение сопутствующих металлов в перспективе может стать еще одним свидетельством эффективности проекта и внедряемых технологий. Среднее содержание молибдена в руде Михеевского месторождения составляет 30 г/т, золота - 0,14 г/т, серебра - 1,23 г/т. При таких низких концентрациях эти металлы в России (и в мире), как правило, не извлекают. Эксплуатационные запасы Михеевского и Томинского месторождений, которые осваивает составляют в общей сложности почти 800 млн т.

Тенденции развития

На сегодняшний день разведка и постановка на баланс медно-порфировых месторождений в России, в частности на Урале, а также перспектива существенного прироста запасов в ближайшие годы, позволили приступить к их непосредственному освоению.

Если еще до 2003 г. медно-порфировые месторождения на Урале находились на стадии разведки и подсчета запасов, то после 2007 г. за счет дополнительно проведенных геологоразведочных и исследовательских работ, были уточнены запасы месторождений и существенно приросли объемы товарной руды и меди.

Основную тройку по добыче и переработке медной руды компаний составляют: «ГМК «Норильский никель», «ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» и «ЗАО «Русская медная компания».

Лидером по добыче меди в России традиционно является вертикально-интегрированная компания ОАО «ГМК «Норильский никель», которая в 2014 г. извлекла из недр 443,2 тыс. т металла на месторождениях Норильского рудного района в Красноярском крае и 20,7 тыс. т – на объектах Печенгской группы в Мурманской области.

В сумме компания обеспечила 52,3% добычи меди страны. Общий объем добычи по меди в 2015 году составил 502,6 тыс. т, на 2017 год добыча планируется в объеме 377-387 тыс. т, на 2018-2020 гг. - в объеме 400-420 тыс. т. Компания добытые руды перерабатывает на своих обогатительных фабриках, после чего полученные концентраты поступают на металлургические предприятия в Норильском рудном районе и Мурманской области, выпускающие рафинированную медь. Часть богатых руд месторождений Норильского района направляется в плавку без предварительного обогащения. Еще почти 35% российской меди (306,2 тыс. т) добыто в 2014 г. предприятиями, входящими в состав вертикально-интегрированного холдинга ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (ОАО «УГМК»).

Добыча производилась на месторождениях Южного и Среднего Урала, а также Алтая и Северного Кавказа, в том числе 8,9 тыс. т меди – на техногенном месторождении Шлакоотвал медеплавильного производства СУМЗ в Свердловской области. Медные концентраты, полученные в результате переработки добытых руд на обогатительных фабриках ОАО «УГМК», поступают в плавку, а затем на рафинировочный завод «Уралэлектромедь» в Свердловской области, где производится рафинированная медь, медная катанка, а также медные порошки.

Еще один значимый российский производитель меди – ЗАО «Русская медная компания» (ЗАО «РМК») – в 2014 г. увеличило добычу меди по сравнению с предыдущим годом на 70%, до 88,8 тыс. т., благодаря росту добычи металла на Михеевском медно-порфировом месторождении в Челябинской области. Предприятия ЗАО «РМК» эксплуатируют также медноколчеданные месторождения Республики Башкортостан и Оренбургской области. Одно из них, ОАО «Уралгидромедь», ведет добычу методом подземного выщелачивания на Гумешевском месторождении медистых глин в Свердловской области, перерабатывая растворы с помощью электролиза. В 2014 г. предприятием получено 1,5 тыс. т катодной меди. Руды остальных месторождений обогащаются по традиционной флотационной технологии с получением медных концентратов, которые направляются на металлургические предприятия ЗАО «РМК»: плавильный завод «Карабашмедь», Кыштымский медеэлектролитный завод в Челябинской области и Новгородский металлургический завод. Конечными продуктами предприятий являются рафинированная медь и медная катанка.

Конечно, полученный опыт в освоении медно-порфировых месторождений в России позволяет перейти к реализации поставленных экономических, технических и горно-обогатительных задач перед компаниями, а именно:

● увеличение мощности медных рудников;

● наращивание возможностей обогатительных фабрик с минимизацией нанесенного ущерба объектам инфраструктуры;

● повышение технологических показателей и качества производимого концентрата;

● минимизация экономических, социальных и экологических рисков.

Но несмотря на внушительные объемы по добыче руды и амбициозные планы на развитие цветной металлургии в России, времена легкодобывающей меди на Урале, берущие свое начало с XVIII века, заканчиваются, наступает период для освоения сложных месторождений, бедных на содержание металла. В такой ситуации внедрение инновационных технологий, новых методов извлечения и обогащения позволит продлить «медный век» Урала.

Наряду с этим, одной из важнейших задач перед всем горно-металлургическим комплексом в России стоит объединение отдельных предприятий и структур в производственных и экономических интересах.

Так, практическое значение Михеевского и Томинского месторождений, как горно-экономических проектов, выходит далеко за рамки производственных интересов одной ЗАО «РМК». Для долгосрочного существования и внедрения продуктов добычи в производство, медно-добывающие, перерабатывающие, обогащающие комплексы должны стать всероссийским полигоном по внедрению в широких промышленных масштабах технологий разработки и использования сложных и относительно бедных металлами медно-порфировых месторождений.

Значительное наращивание объемов производства меди позволит укрепить российскую позиции и на внешнем рынке, поскольку огромную часть своей продукции компании направляет на экспорт. И, если учесть ситуацию на мировом рынке меди, сейчас она складывается таким образом, что за последнюю пятилетку запасы меди на мировом рынке снизились до 315,125 тыс. т. [8]

Если рассматривать мировой рынок меди в дальнейшей перспективе, то есть основание предвидеть переходный период в определении лидирующих позиций стран, обладающих запасами и добывающих ценный металл – медь.

Литература

1. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых (медные руды). - М.: 2007.

2. Государственный доклад Министерства природных ресурсов и экологии РФ «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов РФ в 2015 году», 2016.

3. http://mining-prom.ru, 2017.

4. Кривцов А.И. Геологические основы прогнозирования и поисков медно-порфировых месторождений. – М.: 1983.

5. Алтушкин И.А., Левин В.В., Сизиков А.В., Король Ю.А. Опыт освоения месторождений медно-порфирового типа на Урале. – Екб. Горное дело, 2017.

6. Hedenquist J.W., and Richards J., 10/1998, The influence of geochemical techniques on the development of genetic models for porphyry copper deposits, Techniques in Hydrothermal Ore Deposits Geology, Society of Economic Geology Short Course, Toronto, Canada, 24-25 October, p. 235-256.

7. Аршамов Я.К. Сравнительная характеристика геологической сущности двух типов медно-порфировых месторождений. Горный журнал, г. Алматы, Республика Казахстан, 2015.

8. London Metal Exchange (LME)/ Лондонская биржа металлов, 2017.

А.С. Десяткин,

инженер-геофизик, начальник

отдела международных связей,

Л.Г. Гайсина,

инженер-геолог, главный специалист,

отдел углеводородного сырья,

ОАО «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ»,

г. Москва.