Как пустить в дело рудные объекты Западно-Сибирского железорудного пояса?
Я полагаю, что придёт со временем опять пора искать способы прямого получения железа и стали из руд, минуя чугун.
(Д. И. Менделеев)
Работая четыре года над грантом РФФИ по технологии извлечения редких земель из железных руд, группа исследователей Томского политехнического университета подготовила монографию «Западно-Сибирский железорудный пояс: проблемы и перспективы», в которой, в частности, отвечает на вопрос, почему богатейшие запасы сырья до сих пор не вовлечены в хозяйственный оборот.
Проблема с железными рудами стоит ещё пока не так остро, чтобы скрести по сусекам. В среднем к началу века обеспеченность мировыми запасами железных руд составила 150–200 лет. Однако для некоторых стран она едва достигает 5–10 лет. Поэтому, по мнению авторов монографии, уже сегодня необходимо задумываться о новой сырьевой базе чёрной металлургии, о переходе на новые современные и более дешёвые технологии добычи железа. Таким резервом являются осадочные месторождения железа и, в частности, крупнейшие из них, находящиеся в пределах Западно-Сибирского железорудного пояса, которые способны удовлетворять потребности в железе, фосфоре, ванадии, редких земляхи других ценных компонентов на протяжении столетий.
Примечательно, что несмотря на почти 80-летнюю историю исследований этих руд до сегодняшнего дня ни один грамм запасов железа из этих мест не стоит на балансе МПР РФ. Тому есть много объективных и субъективных причин.
Используя богатейший материал предшественников и свои наблюдения, авторы пришли к следующим выводам. Железные руды Западно-Сибирского пояса являются комплексными, так как они обогащены не только железом, ванадием, фосфором, благородными металлами, но и редкими землями в околопромышленных концентрациях, что значительно увеличивает их ценность, но и затрудняет добычу. Основным минералом – концентратором редких земель – является редкоземельный фосфат, открытый исследователями МИСИС, который относится к группе монацита, его осадочного аналога – куларита.
Также авторами монографии подтверждена точка зрения представителей СО РАН об афациальности руд и высказано предположение о катагенно-эксфильтрационной природе их происхождения. Источником железа могли стать эксгаляции базальтоидов Уренгой-Колтогорского рифта и его сателлитов.
Используя богатый материал предшественников, авторы рассматривают варианты отработки рудных залежей, в том числе карьерный, а также методы скважинной гидродобычи. Инновационным является предложенный здесь способ скважинного подземного выщелачивания, успешно применяемый на урановорудных объектах, а также на месторождениях полиметаллов и золота.
Следует отметить, что постановка вопроса о возможности использования метода ПВ для разработки месторождений Западно-Сибирского железорудного бассейна не нова и обсуждалась ещё в 1976 году Д. А. Вогманом и другими исследователями. Но подземное выщелачивание, применяемое при добыче урана, золота и некоторых других элементов, представлялась неприемлемой для таких полезных ископаемых, как железо, и других, требующих громадных объёмов продуктивных растворов (соответственно минеральных кислот), специальных методов выделения железа из растворов и решения ещё целого ряда технологических вопросов.
Авторами рассматривается возможность комплексного использования территории, основанная на благоприятном сочетании природных ресурсов (руды, торфа, хлоридных рассолов), что позволяет решать проблемы, казалось бы, не решаемые (освоение болот Западной Сибири, добыча железа, фосфора, ванадия, алюминия, редких земель, получение электроэнергии). Пространственное совпадение двух уникальных бассейнов, а именно железорудного и торфяного, способствует созданию единой технологической цепочки, которая позволяет в больших масштабах отрабатывать два типа месторождений, ранее относимых к забалансовым, отработка которых с современных экономических позиций считалась нерентабельной.
В монографии утверждается, что стоимость полученной продукции при соответствующей технологической проработке процессов будет заметно меньше, чем при шахтном или карьерном способе добычи, сопоставимой с таковой, достигнутой на урановых месторождениях гидрогенного типа. Применение этого метода позволяет последовательно наращивать добычу железа от килограммов до тысяч и миллионов тонн с постепенным увеличением капиталовложений и с одновременным наращиванием добычи и переработки торфа. Такой метод освоения позволяет по мере накопления опыта вовлекать всё новые полигоны с наименьшими затратами.
Предложенная принципиальная технологическая схема позволяет добиться следующих результатов:
- добывать железо, ванадий, фосфор и, возможно, алюминий и редкие земли;
- железо может быть получено внедоменным методом восстановления в виде нового технологического продукта – железного порошка, необходимого для широкого внедрения в жизнь прогрессивных методов порошковой металлургии. Часть железного порошка можно подвергать электрометаллургическому переделу с получением высококачественных ванадиевых сталей и феррованадия. Железный порошок может быть самостоятельным объектом экспорта. При необходимости можно получать смесь торфяного полукокса с окислами железа для доменной плавки;
- получать большие количества горючих газов, которые удовлетворят не только внутренние потребности добывающей промышленности, но и могут быть использованы для газоснабжения или электроснабжения близлежащих городов;
- возможен выпуск широкой гаммы химических продуктов, получаемых в качестве попутных компонентов при термической переработке торфа и торфорудных концентратов, в основном за счёт торфяных смол;
- в отличие от других видов горных работ в результате разработки месторождений по предлагаемой схеме заболоченный, непригодный для жизни ландшафт превращается в культурный с сельхозугодьями, лесами, озёрами и так далее.
Квинтэссенцией работы стало рассмотрение методик извлечения металлов, а также предложенные методы попутного извлечения редких земель. Затронуты и геоэкологические проблемы.
Авторы убеждены: время Западно-Сибирского железорудного пояса не за горами.
Автор: Юрий Дольд-Михайлик