Геологическое строение, минеральный состав и эколого-экономические аспекты освоения трубки Архангельская (месторождение алмазов им. М.В. Ломоносова)

Четвертое защищаемое положение.

Определение физико-химических особенностей состава сапонита из трубки Архангельская и проведение экспериментального изучения возможностей использования сапонита в различных областях народного хозяйства позволили предложить способ его применения (сырьё для производства керамических и прессованных стеновых материалов, стеклокристаллических материалов, керамзита и пористых наполнителей бетона, высокотемпературной керамики, железорудных окатышей, а также сорбентов и катализаторов). В результате рекомендовано комплексное освоение минеральных ресурсов, с извлечением из руды алмазов и сапонита из хвостов обогащения кимберлитовых пород, позволяющее повысить рентабельность отработки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова и снизить степень негативного воздействия на окружающую среду при его отработке.

Последствия первого серьезного вторжения геологами в природную среду района исследований в 80-е годы прошлого столетия сохранились до сих пор в виде заброшенных поселков, техногенных свалок, а местами и разлагающимися остатками вырубленной древесины. Меньше всего пострадали участки земель лесного фонда временно изымавшиеся для технологических проездов и бурения скважин - они, как правило, заросли молодняком леса и не особо выделяются на общем фоне. В последние годы, с целью оценки и минимизации техногенного воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду осуществляется перманентный мониторинг на лицензионных площадях недропользователей, в том числе с участием автора данной работы. Это позволяет фиксировать экологическую обстановку и заблаговременно принимать необходимые меры. В этой связи способы утилизации отходов алмазодобывающей приобретают особую актуальность, так как одновременно будут решаться вопросы снижения экологической нагрузки при отработке месторождений и повышения рентабельности ГОКа [2].

Комплексное изучение минерального и химического состава кимберлитовых руд месторождения им. М.В. Ломоносова и шламовых отходов, лабораторные эксперименты по возможным способам их утилизации указывают на перспективность применения хвостов обогащения кимберлитовых пород с высоким содержанием магнезиальных глин (прежде всего сапонита) для производства керамических и прессованных стеновых материалов, стеклокристаллических материалов, керамзита и пористых наполнителей бетона, железорудных окатышей, а также сорбентов и катализаторов [3]. Области их применения (см. рис. 6) могут быть существенно расширены в будущем (кормовые добавки, буровые и тампонажные порошки, фармацевтическая промышленность и др.).

Хвосты обогащения кимберлитов, как это было показано выше, в большей своей массе представлены растворенным в воде сапонитом, образуя суспензию (гель) или, в меньшем объеме, текучими глинами.

Проведенные лабораторные испытания на получение из отходов алмазодобычи из трубки Архангельская керамического кирпича с различным соотношением в шихте шламовых отходов и песчано-алевролитовых перекрывающего и вмещающего кимберлиты комплекса пород показали, что из смеси определенного состава возможно изготовление керамического кирпича методом пластического формования. Показатели пластичности, усадки, плотности, прочности на сжигание, водопоглощения, морозостойкости, чувствительности к сушке отвечают стандартам ГОСТ, предъявляемым к данным строительным материалам.

При прессовании шламовых отходов была показана возможность получения стеновых материалов при сравнительно низких условиях прессования (до 200 кг/см²). Полученные материалы имеют высокую прочность, морозостойкость и могут применяться для проведения строительных работ. Использование вскрышных пород для производства строительных материалов возможно также с применением портландцемента в качестве вяжущего.

Результаты исследований возможности производства стеклокристаллических материалов показали, что полученные изделия из отходов обогащения кимберлитовых трубок месторождения им. М.В. Ломоносова (плитки размером 120х120х10 мм) обладают красивым узором, высокой прочностью, хорошо поддаются обработке (распиловке и полировке). Эти и другие свойства плиток (плотность, истираемость, предел прочности, водопоглощение) определяют возможность и экономическую эффективность производства данного вида строительных материалов.

Проведенные эксперименты позволили выявить возможность производства керамзита и пористых заполнителей бетона из отходов алмазодобывающей промышленности месторождения им. М.В. Ломоносова. В результате исследований получены следующие материалы: керамзит, керамзитный гравий, аглопорит, аглопоритовый гравий.

Предварительные расчеты, основанные на лабораторных экспериментах, показывают, что при производстве строительных материалов утилизация шламовых отходов и вскрышных пород возможна в соотношении 5:2 (табл. 2).

Таблица 2. Возможность использования отходов алмазодобывающей промышленности для производства строительных и других материалов.
Вид материала	Количество получаемого материала	Расход
		Отходы обогащения	Вскрышные породы
Керамические стеновые материалы	50 млн шт.	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн
Прессованные стеновые материалы	50 млн шт.	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн
Каменное литье	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн	-
Пористые наполнители	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн	-
Сырье для производства железнорудных окатышей	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн	-
Адсорбенты	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн	-
Буровые и тампонажные растворы	100 тыс. тонн	100 тыс. тонн	-

Следует отметить, что сырье, аналогичное по химическому и минеральному составу отходам алмазодобывающей промышленности в производстве строительных материалов не применялось. Приведенные технологии переработки отходов алмазодобывающей промышленности защищены Патентом РФ [1].

Важным является то, что породы месторождения им. М.В. Ломоносова, в отличие от кимберлитов других провинций Мира, характеризуются крайне низкими содержаниями серы, фосфора, циркония, стронция, мышьяка, радиоактивных элементов и других вредных компонентов, что положительно влияет на расширение областей их применения в народном хозяйстве, в том числе и в тех отраслях, в которых к материалам предъявляются повышенные требования.

Утилизация отходов алмазодобывающей промышленности позволит снизить экологическую нагрузку на окружающую среду и повысить рентабельность отработки месторождения им. М.В. Ломоносова при подходе к оценке экономических показателей эксплуатации месторождения как к комплексному месторождению алмазов и остродефицитных высокомагнезиальных глин. Отметим, что последние уже сейчас рассматриваются как сырье ХХI века, и его поиски ведутся даже в странах Западной Европы, в пределах которой закрыты практически все рудники на черные, цветные и благородные металлы в силу чрезвычайно жестких требований к инженерно-геологическим и экологическим условиям эксплуатации месторождений. Следует также отметить, что месторождения глинистых минералов, связанные с интрузивными проявлениями успешно эксплуатируются в Европе (Radojevic, 1999).

Таким образом, геологические, минералого-петрографические особенности щелочных ультраосновных пород трубки Архангельская и результаты экспериментального изучения отходов их обогащения свидетельствуют о целесообразности комплексного подхода к освоению этого месторождения, так как хвосты обогащения кимберлитовых пород трубки представляют собой техногенное месторождение высокомагнезиальных глин, которые могут быть использованы для производства широкого ассортимента промышленных материалов. В результате возможна переоценка стоимости руд месторождения им. М.В. Ломоносова при рассмотрении их как комплексного источника сырья: алмазов и магнезиальных глин, что приведет, в конечном итоге, к повышению эффективности эксплуатации этих месторождений не только за счет повышения стоимости полезных компонентов, но и за счет снижения стоимости затрат на строительство и поддержание безопасности хвостохранилищ. В результате изучения минерального состава пород трубки Архангельская для кратерной и жерловой частей диатремы в пределах контура проектируемого карьера была определена концентрация в них сапонита и расчетным путем установлено, что при отработке трубки Архангельская до глубины 450 м от поверхности будет извлечено из недр около 68 млн тонн сапонита. Площадь территории, на которой планируется построить основное хвостохранилище Ломоносовского ГОКа при добыче алмазов из трубок Архангельская и им. Карпинского-1, с учетом дренажных сооружений оценивается в 9,6 км2, а объем заполнения хвостохранилища в течение 20 лет эксплуатации рассчитан на 116 млн м³ отвальных продуктов обогащения. Очевидно, что за счет вывода из хвостохранилища только сапонита трубки Архангельская площадь изымаемых земель лесного фонда может быть сокращена более чем на 1/3.

Небезынтересно отметить, что средняя стоимость 1 карата архангельских алмазов находится на уровне 50 долларов США, а рыночная стоимость одной тонны сапонита достигает 200 долларов США. При определенной рыночной стоимости сапонита несложно спрогнозировать валовую прибыль от использования хвостов обогащения кимберлитов в качестве источника сырья для получения сапонита

В дальнейшем потребуется проведение промышленных испытаний отходов алмазодобычи по использованию для получения наиболее ценных материалов, оценка экономической эффективности максимальной утилизации отходов алмазодобычи и ее роли в обосновании комплексного подхода к освоению месторождения им. М.В. Ломоносова (стоимость сырья, энергозатраты, стоимость добавок, объемы, цена конечного продукта и др.), маркетинговые исследования потребности в получаемых перспективных материалах и продуктах на российском (в том числе и в Архангельской области) и зарубежных рынках.

Следовательно, четвертое защищаемое положение также считаем обоснованным.