Козаренко А, Апатит-нефелінові родовища, Журнал «Географія» № 4
О.Є.КОЗАРЕНКО
У двадцяті роки ХХ ст. у Хибінах було відкрито величезні родовища апатиту, названого відомим геологом А.E. Ферсман каменем родючості, тому що з цього мінералу отримують фосфорні добрива.
Спекотним заполярним літом 1926 р. геолог О.М. Лабунцов зі своїми супутниками вивчав у Хібінах геологічну будову південних схилів Расвумчорра (на схід від нинішнього Кіровська). Сіра одноманітність скель місцями пожвавлювалася блідо-жовтими плямами лишайників. Раптом серед розвалів брудно-сірих нефелінових сієнітів гостре око геолога помітило світлі, зеленувато-жовті брили. То був апатит. Так було відкрито велике розвумчорське родовище апатит-нефелінових руд, хоча окремі знахідки апатиту в Хібінах відомі з 1923 р.
Хібіни та Ловозерські тундри1 вважаються найбільшим у світі (2000 км2) масивом нефелінових сієнітів (хібініти, луяврити, уртити та ін). Хібінська частина масиву є конічною інтрузією хібінітів, уртитів та інших порід, що поширюються на глибину 7 км. Нові дані дозволяють припустити, що Хібінський та Ловозерський масиви виникли з одного магмопроводу. Хібінський лужний масив сформувався близько 360 млн. років тому.
Рудник Центральний прорізав схил гори і вийшов у долину річки. Вуоннеміок
Фото К.С. Лазаревича. 1995 р.
В даний час функціонують наступні рудники: Кіровський (родовища Кукісвумчорр та Юкспор), Расвумчоррський (родовища Апатитовий цирк і плато Расвумчорр), Центральний (плато Расвумчорр) та Східний (родовища Коашва та Ньоркпахк). У 1963 р. потужність першої апатит-нефелінової збагачувальної фабрики (АНОФ-1) подвоїлася. У тому ж році було пущено першу чергу нової фабрики — АНОФ-2; в 1984 р. побудовано останнюгірничо-збагачувальна фабрика АНОФ-3 - обидві за межами гірського масиву, на Прихибінській рівнині. Наразі розташована в Кіровську АНОФ-1, яка давно вже морально і фізично застаріла, не працює. Основне виробництво сконцентровано на АНОФ-2. АНОФ-3 з 1997 р. простояла у законсервованому стані та почала працювати лише у 2000 р., щомісяця виробляючи 200 тис. т апатитового концентрату. Найближчими роками передбачається запровадити сезонний режим роботи фабрики для економії електроенергії та тепла. АНОФ-3 працюватиме влітку, коли зростає попит на її продукцію.
Максимального обсягу виробництва було досягнуто 1989 р.: видобуто 60 млн т руди, отримано близько 20 млн т апатитового концентрату. Обсяг виробництва апатитового концентрату після промислового спаду 90-х років поступово нарощується: 1998 р. він становив 8 млн т, 1999 р. — 9 млн т, а нефелінового концентрату — 858 тис. т. Видобуток апатит-нефелінової руди становить близько 24 млн т. Близько 40% апатитового концентрату експортується.
Нефеліновий концентрат одержують з відходів лише на АНОФ-3.
Частка хібінських родовищ у структурі світових запасів апатитових руд становить близько 30%. На цей час докладно вивчено дев'ять родовищ апатит-нефелінових руд. Шість родовищ – Кукісвумчоррське, Юкспорське, Апатитовий цирк, плато Расвумчорр, Коашва та Ньоркпахк – експлуатуються ВАТ «Апатит» згідно з ліцензією на право користування надрами. Родовища Куельпор, Партомчорр та Оленячий струмок детально розвідані, але поки що не розробляються.
Родовища апатит-нефелінових руд пов'язані з комплексом гірських порід йоліт-уртитової серії. Ійоліти (від Ійо - шведської назви села у Фінляндії, де вперше були вивчені ці породи) - гірські породи, що складаються переважно знефеліну та егірину. Уртити (Луявр-Урт - саамська назва Ловозерських тундр) складаються майже повністю з мінералу нефеліну. Рудна речовина (апатит) локалізувалася в магматичних камерах в результаті кристалізаційної диференціації магми, що ймовірно надходила з верхньої мантії.
Потужність рудних апатитових тіл становить приблизно 150 м на Кукісвумчоррському родовищі, 90 м - на Юкспорському, 80 м - в Апатитовому цирку, 100 м - на плато Расвумчорр, близько 60 м - у Коашві та Ньоркпахці. Рудні тіла мають форму пластово-лінзоподібних покладів. Руди представлені різними різновидами: плямистими, плямисто-смужчастими, брекчієподібними та іншими.
У мінералогічному відношенні апатит-нефелінові руди Хібін складаються з шести головних мінералів: апатиту, нефеліну, польового шпату, титаномагнетиту, сфену та піроксену.
Можливості приросту запасів апатит-нефелінових руд в родовищах, що експлуатуються, шляхом їх подальшої розвідки в даний час вичерпані. Нарощування виробництва апатитового концентрату можливе лише за рахунок дорозвідки нових родовищ, що знаходяться в резерві, та розробки глибоких горизонтів родовищ, що експлуатуються. При рівнях щорічного видобутку в 25—30 млн т родовища, що експлуатуються, можуть розроблятися не менше 100 років.
Про комплексне використання апатит-нефелінових руд говорив ще А.Є. Ферсман. З апатит-нефелінових руд в об'єднанні «Апатит» можуть одержувати апатитовий, титано-магнетитовий, егіриновий, сфеновий та нефеліновий концентрати. Вже 50-ті роки нефеліновий концентрат став використовуватися для глинозему Пикалевским глиноземним комбінатом і Волховским алюмінієвим заводом. Спочатку використовував глинозем з нефелінового концентрату Кандалакшський алюмінієвий завод, а пізніше він перейшов надешевша сировина з бокситів.
Нефеліновий концентрат на Пікалевському комбінаті спекали з вапняком та отримували з 1 т нефеліну 250 кг глинозему, 180 кг кальцинованої соди, 80 кг поташу, 2,6 т портландцементу та метал галій. Наразі глинозем з нефелінового концентрату не виробляється, тому що при отриманні 1 т глинозему принагідно виходить близько 10 т портландцементу, який зараз не знаходить збуту в Україні. У центральній лабораторії об'єднання «Апатит» на дослідній установці відпрацьовано нову технологію переробки нефелінового концентрату, при якій одержують глинозем, соду, поташ, калієву та натрієву селітри, аморфний кремнезем.
Нефеліновий концентрат у вигляді котунів може повністю замінювати в металургійному виробництві плавиковий шпат (флюорит). Нефелінові котуни на відміну від флюориту не є носіями фтору - небезпечного забруднювача навколишнього середовища. Промислові випробування проводились на Оскольському електрометалургійному комбінаті та на деяких українських підприємствах. Нефеліновий концентрат також використовується у виробництві скловати та керамічних виробів.
Сфеновий концентрат можна використовувати для одержання пігменту. Егіриновий концентрат в даний час отримують на дослідно-промисловій установці продукту нефелінової флотації в кількості 3 т на добу. Цей концентрат застосовується при виготовленні скломастила для трубопрокатного виробництва на Волзькому трубному заводі. Можливе застосування егіринового концентрату для отримання чорного скла, глазурі для кераміки.
Апатитовий концентрат надходить до Череповця та Воскресенська, а також експортується за кордон, в основному до Нідерландів, ФРН, Скандинавських країн, Індонезії, України, Білоукраїнсії та Литви. Розвинені країни закуповують хібінський апатитовий концентратне так для отримання фосфорних добрив, як для вилучення з нього рідкісноземельних металів: ніобію, лантану, церію, самарію, неодиму та багатьох інших. Підприємства нашої країни поки що не мають таких технологій.
Видобуток та збагачення апатит-нефелінової руди призводить до техногенних змін навколишнього середовища. Розробка руди відкритим способом більшості родовищ порушує природний ландшафт. При цьому виникають великі антропогенні осипи та великі кар'єри. картина Кіровського копальні вражає уяву. Величезна гора майже наполовину зруйнована, наче велетень відкусив частину її схилу. Гігантські уступи копалень Расвумчорра і Східного добре помітні здалеку. На плато Расвумчорр (Центральна копальня) — яма глибиною в сотні метрів, краї якої вже прорізали схили плато. У кар'єрах під час роботи гірничої техніки та автотранспорту накопичуються шкідливі вихлопні гази.
Забруднювальна дія проявляється у надходженні стічних вод апатит-нефелінових збагачувальних фабрик у водойми. Води, що відціджуються з пульпи хвостосховища поблизу АНОФ-2 у відгородженій дамбі затоці, містять суспензії та розчинні речовини і просочуються в озеро Імандра, забруднюючи його. З хвостосховищ здувається пил, що переноситься вітрами на відстань до 6 км. Пил осідає на поверхні рослин, забиваючи продихи листя і хвої, що призводить до їх пригнічення. З іншого боку, осідання пилу на поверхні ґрунтів покращує їх властивості, тому що мінеральні частинки пилу полегшують аерацію верхніх, відорфованих горизонтів ґрунтів, знижують кислотність та постачають поживні речовини (фосфор та мікроелементи). У Полярному альпійському ботанічному саду Кольської філії РАН проводяться роботи з підбору трав для висіву на хвостосховищах, щоб припинити видування пилу з їхповерхні.
Видобуток і переробка апатиту
К.С. Лазаревич
Комбайн переміщає руду штольнею. Рудник ім. С.М. Кірова
Руду видобувають у відкритий спосіб і під землею. Для підземного видобутку проходять горизонтальні гірничі виробки - штольні. Але в Хибінах шахтарям, які працюють під землею, доводиться не спускатися до штольня, а підніматися. Велика платформа – кліть – рухається паралельно схилу гори, вона підвозить гірників на потрібний рівень. Штольні, розташовані на цьому рівні, називають за їх абсолютною відміткою; так, 570-й горизонт знаходиться на 570 м вище за рівень моря.
Головних небезпек, які чатують на шахтарів-кутників, тут немає. Покрівля гірничих виробок міцна, обвали рідкісні. Магматичні породи не газоносні, вибухи метану виключені. Але все ж у виробках ставлять дерев'яні кріплення, тому що породи тріщинуваті, а застосування вибухівки при гірничих роботах збільшує тріщини, розхитує блоки гірських порід.
Наприкінці штольні (у вибої) пробурюють свердловини невеликого діаметра – шпури. Шпур може бути спрямований вниз, убік (горизонтальний шпур), вгору (повстає). У кожен шпур закладають вибухівку і, вилучивши всіх людей, виробляють вибух. Про найпотужніші вибухи попереджають навіть населення прилеглих селищ.
А після вибуху обирають із вибою руду. При цьому буває, що від основної маси породи відвалюються шматки занадто великі, щоб можна було їх транспортувати. У такому шматку (негабаритному) роблять шпур і розбивають брилу несильним вибухом.
На добуванні руди із вибою працюють гірські комбайни.
Серйозна небезпека для гірників – пил. Якщо не застосовувати захисні засоби, вона осідає в легенях, викликаючи тяжку хворобу — силікоз. Тому обов'язковому застосуванню респіраторів приділяють нарудниках та на збагачувальних фабриках велика увага, а в міській системі охорони здоров'я працює протисиликозна служба.
Відкритий видобуток ведуть у кар'єрах. Якщо руда залягає з поверхні, прямо з поверхні можна вести і видобуток (гірники завжди говорять видобуток). Якщо ж рудне тіло перекрите іншими породами — розкривом, потрібно ці породи спочатку видалити, тобто зробити розкришні роботи. Кар'єр - це або ступінь на схилі гори, або велика, глибиною іноді в сотні метрів, яма зі схилами у вигляді величезних сходів, якими можуть їздити (і їздять у великій кількості) самоскиди.
Іноді кар'єр, зроблений у вигляді зниження на плоскій вершині гори, розширюючись, дістається її схилу і прорізає його, відкриваючись у сусідню долину.
Відокремлюють руду від дна та стін кар'єру теж вибухами, але зазвичай набагато потужнішими, ніж при підземному видобутку. Негабаритні брили, як і під час підземної розробки, дроблять малопотужними вибухами.
На Центральній копальні на плато Расвумчорр (гірники незмінно говорять рудник) пройдено кілька шахт — рудоспусків. Самоскиди скидають у них руду, вона падає у рудовозні вагони поїзда, що стоїть у тунелі, що прорізає всю гору. Щоб у вагони не потрапляли негабаритні брили, в рудоспуску встановлено щось на зразок решета — скріплені під прямим кутом один до одного сталеві балки, в комірки між якими можуть провалюватися каміння — великі, але не надто; пристрій носить промовисту назву гуркіт. Неважко здогадатися, що рудовозні вагони мають бути досить міцними.
На потягах руду везуть на збагачувальну фабрику. Розвантаження відбувається просто: вагони самоперекидаються. Руду додатково дроблять і розмелюють на порошок. Знову пил; цього разу вона у великій кількості викидається через трубизаводи з гарячим повітрям. Коли працювала в місті АНОФ-1, діти в навколишніх будинках хворіли на силікоз; місто зітхнуло з полегшенням, коли фабрику закрили. АНОФ-2 і АНОФ-3 розмістили з розумом, далеко від житлових масивів, врахували напрями переважних вітрів, тому життя ці фабрики не псують.
Змелену руду змішують із водою; в ній розчинені речовини, завдяки яким одні мінерали, що входять до складу руди, змочуються і залишаються у зваженому стані (осісти вони не встигають), інші - корисний компонент руди - не змочуються, завдяки поверхневому натягу рідини прилипають до повітряних бульбашок і спливають. Такий спосіб збагачення називається флотацією (франц. flottation, англ. floatation - плавання на поверхні води). У концентраті міститься близько 40% P2O5.