Алтай – кладовая Сибири

© Виктор Евгеньевич Бабушкин, 2022

ISBN 978-5-0056-7274-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Бабушкин Виктор Евгеньевич. Родился в 1950 году. В 1975 году окончил Томский политехнический институт, геолог, Автор более 100 научных и научно-публицистических трудов, посвящённых проблемам геологии, экологии и истории, теологии, тайнам мироздания. Член Российского союза писателей. В настоящее время директор фирмы «ЭКОГЕО» Наукоград Бийск, занимается инженерно-геологическими и экологическими изысканиями.

Дорогие читатели, в этой работе, кратко, отражены характеристики практически всех основных месторождения полезных ископаемых Алтайского края и Республики Алтай. Рассмотрено их геологическое строение, приведены данные о запасах и ресурсах сырья. Рекомендуются способы их отработки. Приводятся данные о их принадлежности и о сегодняшнем состоянии. Даётся экономическая оценка, рассматриваются современные технологии комплексной переработки руд с целью полного извлечения полезных компонентов. Рассмотрены вопросы тектоники, сейсмичности и радиационной экологии Алтая. Эту монографию рекомендуется использовать, как пособие к курсам геологии и геоэкологии. Она будет полезна и интересна инвесторам, предпринимателям, преподавателям, студентам и учащимся старших классов, так же широкому кругу читателей.

Предисловие

За долги е годы работы на геологическом поприще мною были проделаны работы приведшие к новой оценки месторождений Алтая. Ещё во время первой производственной практики в Берёзовгеологии, при разведке гидротермального ураново молибденового месторождения в Горной Шории, мною был задан обратный азимут для бурения крутопадающих жил. В результате впервые были вскрыты рудные тела, мощностью по 15м.В дальнейшем разных открытий было много. В этом сборнике собраны мои основные опубликованные научныес статьи.

В недрах Алтайского края и Республики Алтай найдены и оценены запасы полезных ископаемых практически всех элементов таблицы Менделеева.

Добыча золото, по данным археологов, велась ещё в третьем тысячелетии до нашей эры. Следы золотодобычи в виде отвалов в поймах р. Лебедь, Бия, Садра, Чарыш, сохранились до сих пор. В золотоносных отложениях встречались крупные, до 2—3 кг. самородки. Проявления рассыпного золота известны по реке Ануй, Пыжа, Кокса и др.

С давних пор на Алтае велись разработки и железных руд. Многочисленные древние горные выработки со следами железоплавительного производства в виде кусков шлака, обломков руды были найдены археологами во многих местах Алтая. Поисками геологов выявлены и разведаны железорудные месторождения в Холзунском, Сайлюгемском, Тигирецком хребтах.

Есть на Алтае и месторождения легирующих металлов – марганца, вольфрама, молибдена, никеля, кобальта, титана.

Черепановское месторождение серебра в  Алтайского края, Змеиногорском районе

В равнинной части края много солёных озёр, служащих базой для химической промышленности. Мирабилит есть в Кучукском и Кулундинском озерах. Поваренная соль добывается в Бурлинском, Яровом озёрах. По запасам минеральных солей Алтаю принадлежит одно из первых мест в стране.

В крае есть и минеральное строительное сырье (известняк, мрамор, песчаник, гипс и др.), широко используемое в практике.

Обелиск из Пуштулимского мрамора. Аллея геологов возле 1го корпуса ТПУ, г. Томск. Выпускница 1975 года Татьяна Богоявленская. Фото автора.

Горючих ископаемых на Алтае немного. Выходы каменного угля известны в Курайской степи, бурого в Солтонском районе.

Встречаются и источники минеральных вод. Это – термальные, Джумалинские источники.

Аржан, Чаганзунский. Интересен так же так называемый «Шоферский ключик», воды которого содержат медь. Близ устья реки Чулышман находится источник «Серный Аржан» с высоким содержанием сероводорода.

Характеристика месторождений полезных ископаемых Алтайского края

Кумирское месторождение скандия находится в приустьевой части р. Осиновка, при её впадении в реку Кумир в Чарышском районе Алтайского края, разведано «Берёзовгеология» (Коляда, 1990, Котельников, 1990).

Рудные тепа образуют гнёзда и линзы (крутопадающие): биотит-флюоритовых и магнетит-биотитовых метасоматитов, а также брекчий на флюорит-биотитовом, флюоритовым и кварц~серицит-сульфидном цементе по вулканогенным и осадочным породам девона. Установлено ранее, как радиоактивная аномалия,

Содержание: скандия 0003 – 0,2б2%, урана – 0,0188%, тория 0,0094%, ниобия 0,0058%; рубидия 0,026%, иттрия 0,0185%. х

Запасы. (С) + ресурсы (Р) скандий 284,б тонны при содержании 0,164% (минерал – тортвейтит), иттрий 320,6 тонн при содержании 0,0185%, рубидий 450,7 т при содержании 0 026%, уран – 382;I т – 0,0188%, торий – 162,2 т – 0,0094%. 2 1

По результатам поисково-оценочных работ подсчитаны запасы скандия категории С в количестве 28 т при среднем его содержании в руде 214 г/т. Оценены запасы сопутствующих компонентов: иттрия, ниобия, рубидия, урана и тория. Способ отработки – открытый. Геологической службой края проводятся геолого-маркетинговые исследования с целью привлечения инвесторов для разработки месторождения. [4]. 2

Наиболее богатый скандием минерал – тортвейтит – один из редчайших минералов. Самые значительные месторождения тортвейтита расположены на юге Норвегии и на Мадагаскаре. Насколько «богаты» эти месторождения, можно судить по таким цифрам: за 40 с лишним лет, с 1911 но 1952 гг., на норвежских рудниках было добыто всего 23 кг тортвейтита. Правда, в последующее десятилетие в связи с повышенным интересом к скандию многих отраслей науки и промышленности добыча тортвейтита была предельно увеличена и в сумме достигла 50 кг. Немногим чаще встречаются и другие богатые скандием минералы – стерреттит, кольбекит, больцит.

Следует отметить значительные ресурсы скандия в золе каменных углей и проблему разработки технологии извлечения скандия при переработке углей на искусственное жидкое топливо.

При развитии технологии скандия стоит учесть, что важнейшим вопросом его получения является полное извлечение из перерабатываемых руд с применением большого количества кислоты и по мере развития металлургии руд – носителей скандия, его ежегодный объём добычи будет возрастать.

В 1988 году производство оксида скандия в мире составило:

Китай – 50—60 кг/год.

Франция – 100 кг/год.

Норвегия – 120 кг/год.

США – 500 кг/год.

Япония – более 30 кг/год.

Казахстан – более 700 кг/год.

Украина – более 610 кг/год.

Россия – более 958 кг/год.

Необходимо учесть колоссальные ресурсы скандия в России и бывшем Советском Союзе (данные по добыче весьма разрозненны, но объёмы добычи по оценкам независимых специалистов равны или превышают официальную мировую добычу). В целом по оценкам независимых специалистов в настоящее время, основными продуцентами скандия (оксида скандия) являются Россия, Китай, Украина и Казахстан. Публикуемые в печати добываемые объёмы скандия и/оксида скандия в США, Японии, Франции, это в большей степени вторичный металл и металл закупленный на мировом рынке. В определенной степени в ближайшие годы ожидается значительный объём поступлений скандиевого сырья из Австралии, Канады, Бразилии.. [6].

Следует также отметить, что запасы редкоземельного сырья в Монголии, содержащего скандий, это также перспективный источник скандия для скандиевой промышленности и развития металлургии скандия.

Скандий смело можно назвать металлом XXI века и прогнозировать резкий рост его добычи, рост цен и спрос в связи с переработкой огромного количества каменных углей (особенно переработка каменных углей России), на жидкое топливо. К сожалению, очень высокие цены на скандий будут сохраняться довольно долго (последние пять лет цены на металлический скандий на мировом рынке колеблются от 12 до 20 тыс. дол. за один кг (время от времени наблюдаются резкие скачки цен на скандий и его оксид, мало объяснимые с точки зрения специалистов, так например в 1991 году по данным Горного бюро США, оксид скандия оценивался в 3500 дол/кг (99,9%), 10 000 дол/кг (99,999%), металлический порошок крупностью 250 мкм (дистиллят 99,9%) – 296 000 дол/кг, куски дендритов (99,9%) – 248 000 дол/кг), в зависимости от чистоты металла, а оксид скандия в среднем 3500 дол/кг. Их снижение (порядка уровня цен на чистый бериллий) произойдёт по мере насыщения промышленности и разработки технологий утилизации скандия уже в середине и во второй половине XXI столетия.

Скандий моноизотопный элемент и на 100% состоит из атомов скандий-45.

Порядка 80 кг скандия (в составе Sc2O3) в год используется для производства осветительных элементов высокой интенсивности. Иодид скандия добавляется в ртутно-газовые лампы, производящие очень правдоподобные источники искусственного света, близкого к солнечному, которые обеспечивают хорошую цветопередачу при съёмке на телекамеру.

Оксид скандия (температура плавления 2450° C) имеет важнейшую роль, в производстве супер-ЭВМ (ферриты с малой индукцией).

Главным по объёму применением скандия является его применение в алюминиево-скандиевых сплавах, применяемых в аэрокосмической промышленности, спортивной экипировке (мотоциклы, бейсбольные биты и т. п.) – везде, где требуется высокопрочные материалы. В сплаве с алюминием скандий обеспечивает дополнительную прочность и ковкость. Предел прочности на разрыв у чистого скандия около 400 Мпа (40 кг/мм), у титана, например 250—350 Мпа, а у нелегированного иттрия 300 Мпа. Применение скандиевых сплавов в авиации и ракетостроении позволит значительно снизить стоимость перевозок и резко повысить надежность эксплуатируемых систем, в то же время при снижении цен на скандий и его применение для производства автомобильных двигателей так же значительно увеличит их ресурс и частично КПД. Очень важно и то обстоятельство что скандий упрочняет алюминиевые сплавы легированные гафнием. Важной и практически не изученной областью применения скандия является то обстоятельство что подобно легированию иттрием алюминия, легирование чистого алюминия скандием так же повышает электропроводность проводов и эффект резкого упрочнения имеет большие перспективы для применения такого сплава для транспортировки электроэнергии (ЛЭП). Сплавы скандия наиболее перспективные материалы в производстве управляемых снарядов. Ряд специальных сплавов скандия композитов на скандиевой связке весьма перспективен в области конструирования скелета киборгов. В последние годы важная роль скандия (и от части иттрия и лютеция) выявилась в производстве некоторых по составу суперпрочных мартенситностареющих сталей, некоторые образцы которых показали прочность свыше 700 кг/мм (свыше 7000 Мпа)!

Скандий используется для получения сверхтвёрдых материалов. Так, например, легирование карбида титана карбидом скандия весьма резко поднимает микротвёрдость (в 2 раза), что делает этот новый материал четвёртым по твёрдости после алмаза (около 98,7 – 120 ГПа), нитрида бора (боразона), (около 77—87 ГПа), сплава бор-углерод-кремний (около 68—77 ГПа), и существенно больше, чем у карбида бора (43,2 – 52 ГПа), карбида кремния (37 ГПа), микротвёрдость сплава карбида скандия и карбида титана, около 53,4 ГПа (у карбида титана например 29,5 ГПа). Особенно интересны сплавы скандия с бериллием, обладающие уникальными характеристиками по прочности и жаростойкости.

Так, например, бериллид скандия (1 атом скандия и 13 атомов бериллия) обладает наивысшим благоприятным сочетанием плотности, прочности и высокой температуры плавления, и может явится лучшим материалом для строительства аэрокосмической техники, превосходя в этом отношении лучшие сплавы из известных человечеству на основе титана, и ряд композиционных материалов (в том числе ряд материалов на основе нитей углерода и бора).

В атомной промышленности с успехом применяется гидрид – и дейтерид скандия – прекрасный замедлитель нейтронов, и мишень (бустер) в мощных и компактных нейтронных генераторах.

Диборид скандия (температура плавления 2250° C) применяется в качестве компонента жаропрочных сплавов, а так же как материал катодов электронных приборов. В атомной промышленности находит применение бериллид скандия в качестве отражателя нейтронов, и в частности этот материал, равно как и бериллид иттрия предложен в качестве отражателя нейтронов в конструкции атомной бомбы.

Важную роль оксид скандия может сыграть в медицине (высококачественные зубные протезы).

Высокотемпературной сверхпроводимости, при производстве лазерных материалов (ГСГГ). Галлий-скандий-гадолиниевый гранат при легировании его ионами хрома и неодима позволил получить 4,5% КПД и рекордные параметры в частотном режиме генерации сверхкоротких импульсов, что даёт весьма оптимистичные предпосылки для создания сверхмощных лазерных систем для получения термоядерных микровзрывов уже на основе чистого дейтерия (инерциальный синтез) уже в самом ближайшем будущем. Так, например ожидается что в ближайшие 10—13 лет лазерные материалы на основе ГСГГ и боратов скандия займут ведущую роль в разработке и оснащении лазерными системами активной обороны для самолётов и вертолётов в развитых странах, и параллельно с этим развитие крупной термоядерной энергетики с привлечением гелия-3 (добываемого на Луне), в смесях с гелием-3 лазерный термоядерный микровзрыв уже получен.

Применение скандия в виде микролегирующей примеси оказывает значительное влияние на ряд практически важных сплавов, так например прибавление 0,4% скандия к сплавам алюминий-магний повышает временное сопротивление на разрыв, на 35%, а предел текучести на 65—84%, и при этом относительное удлинение остаётся на уровне 20—27%. Добавка 0,3—0,67% к хрому, повышает его устойчивость к окислению, вплоть до температуры 1290° C, и аналогичное но ещё более ярко выраженное действие оказывает на жаростойкие сплавы типа «нихром» и в этой области применение скандия куда как эффективнее иттрия. Оксид скандия обладает рядом преимуществ для производства высокотемпературной керамики перед другими оксидами, так прочность оксида скандия при нагревании возрастает и достигает максимума при 1030° C, в то же время оксид скандия обладает минимальной теплопроводностью и высочайшей стойкостью к термоудару. Скандат иттрия это один из лучших материалов для конструкций работающих при высоких температурах. Определённое количество оксида скандия постоянно расходуется для производства германатных стёкол для оптоэлектроники.

Скандий-галлиевая связка является одним из лучших металлических клеев и специальных покрытий.

Оксид скандия в сплаве с оксидом гольмия используется в производстве фотопреобразователей на основе кремния в качестве покрытия. Это покрытие имеет широкую область прозрачности (400—930 нм), и снижает спектральный коэффициент отражения света от кремния до 1—4%, и при его применении у такого модифицированного фотоэлемента увеличивается ток короткого замыкания на 35—70%, что в свою очередь позволяет увеличить выходную мощность фотопреобразователей в 1,4 раза.

Хромит скандия используется как один из лучших и наиболее долговечных материалов для изготовления электродов МГД-генераторов, к основной керамической массе добавляют предварительно окисленный хром и спекают, что придаёт материалу повышенную прочность и электропроводность. Наряду с диоксидом циркония как электродным материалом для МГД-генераторов, хромит скандия обладает более высокой стойкостью к эрозии соединениями цезия (используемого в качестве плазмообразующей добавки).

Скандий широко применяется для производства многослойных рентгеновских зеркал (композиции: скандий-вольфрам, скандий-хром, скандий-молибден). Теллурид скандия очень перспективный материал для производства термоэлементов (высокая термо-э.д.с, 255 мкВ/К и малая плотность и высокая прочность).

В последние годы значительный интерес для авиакосмической и атомной техники приобрели тугоплавкие сплавы (интерметаллические соединения) скандия с рением (температура плавления до 2575° C), рутением (температура плавления до 1840° C), железом (температура плавления до 1600° C), (жаропрочность, умеренная плотность и др).

Важную роль в качестве огнеупорного материала специального назначения оксид скандия (температура плавления 2450° C) играет в производстве сталеразливочных стаканов для разливки высоколегированных сталей, по стойкости в потоке жидкого металла оксид скандия превосходит все известные и применяемые материалы (так, например наиболее устойчивая окись иттрия уступает в 8,5 раза оксиду скандия) и в этой области можно сказать незаменим. Его широкому применению препятствует лишь весьма высокая цена, и в известной степени альтернативным решением в этой области является применение скандатов иттрия армированных нитевидными кристаллами оксида алюминия для увеличения прочности), а также применение танталата скандия.

Оксид скандия применяется для производства фианитов, где он является самым лучшим стабилизатором.

Некоторое количество скандия расходуется для легирования жаростойких сплавов никеля с хромом и железом (нихромы и фехрали) для резкого увеличения срока службы при использовании в качестве нагревательной обмотки для печей сопротивления.

Борат скандия, равно как и борат иттрия применяется в радиоэлектронной промышленности в качестве матрицы для люминофоров.

Скандий и редкоземельные металлы это металлы будущего, в 21 веке наращивается выпуск электроники, а добыча редкоземельных металлов снижается, особенно в Китае.

Река Кумир в Чарышском районе Алтайского края

На территории края, при наличии разведанных запасов и значительного ресурсного потенциала различных видов полезных ископаемых, разрабатываются месторождения бурого угля, полиметаллических руд, коренного и россыпного золота, сульфата натрия, поваренной соли, природной соды, цементного сырья и общераспространенных полезных ископаемых. Готовятся к освоению Корбалихинское, Захаровское, Степное и Таловское месторождения полиметаллических руд, Белининское месторождение никель-кобальтовых руд, Новофирсовское золоторудное месторождение.

Добыча полезных ископаемых в Алтайском крае в 2011 году:

Уголь бурый – 6,8 тысяч тонн.

Медь – 10,77 тысяч тонн.

Свинец – 16,05 тысяч тонн.

Цинк – 27,72 тысяч тонн.

Золото – 1,58 тысяч тонн.

Серебро – 71,8 тысяч тонн.

Соль поваренная – 30,8 тысяч тонн.

Сульфат натрия – 840 тысяч тонн.

Сода – 15,5 тысяч тонн.

Цементное сырье (произведено 240 тысяч тонн цемента) – 929 тысяч тонн. [4].

В 2012 г. из месторождений твёрдых полезных ископаемых Алтайского края добыто:

– полиметаллические руды – 760,5 тыс. т, включая 8,8 тыс. т меди, 13,8 тыс. т цинка,

– тыс. т свинца, 602,0кг золота и 58,5 т серебра;

– рудное золото -1355,0 кг:

– россыпное золото – 68,2 кг;

– сульфат натрия -724,5 тыс. т;

– природная сода – 19,3 тыс. т;

– поваренная соль – 70,0 тыс. т;

– цементное сырьё – 390 тыс. т известняков и 35 тыс. т глин, произведено 260 тыс. т цемента. [4].

–

Освоение недр, согласно выданным в последнее время лицензиям, направлено в первую очередь на подготовку к промышленной эксплуатации месторождений наиболее перспективных полезных ископаемых, таких как полиметаллические руды, коренное золото, никель-кобальтовые руды.

В 2010 г. по результатам геологоразведочных работ, выполненных за счёт федерального бюджета, проведены аукционы и выданы лицензии на геологическое изучение и добычу на Шабуровский-Восточный участок (бурый уголь), Уксунайский участок (золотоносные коры выветривания), Курьинский участок (коренное золото), на центральную часть Бащелакского золоторудного узла (коренное золото), хвостохранилище Змеиногорской золотоизвлекательной фабрики (техногенное золото).

Промышленное освоение указанных объектов обеспечит дальнейший подъём горнорудной промышленности, а также ускорение социально-экономического развития Алтайского края. Следует отметить, что на сегодняшний день практически исчерпаны возможности по предложению в достаточной степени подготовленных проведёнными геологоразведочными работами участков недр для лицензирования.

Значительную часть ценности недр Алтайского края традиционно составляют полиметаллические руды. 16 месторождений разведано в юго-западной части края (Российская часть Рудного Алтая). Балансовые запасы всех месторождений составляют 70 млн. т руды. Наиболее активными по причинам экономического характера в настоящее время считаются запасы десяти месторождений (Корбалихинского, Рубцовского, Зареченского, Среднего, Таловского, Степного, Захаровского, Юбилейного, Лазурского и Майского). Суммарные запасы этих месторождений 60,7 млн. т руды, содержащей 799 тыс. т меди, 1602 тыс. т свинца, 4806 тыс. т цинка, 40 т золота, 3543 т серебра. Отработка всех месторождений, за исключением Степного, будет вестись подземным способом.

На базе этих месторождений возможна организация добычи до 1,5 – 2,0 млн. т руды в год с выпуском в концентратах 200 – 250 тыс. т цинка, 30 – 35 тыс. т свинца и 16 – 20 тыс. т меди и свыше 500 кг золота. Прогнозные ресурсы в пределах известных рудных районов оцениваются более чем в 312 млн. т руды. Наличие значительных прогнозных ресурсов на флангах и глубоких горизонтах известных месторождений, а также хорошие перспективы открытия новых объектов в Рудном Алтае позволяют высоко оценивать возможность многократного наращивания запасов полиметаллических руд, что обеспечит не только компенсацию выбывающих в результате добычи запасов, но и расширенное их воспроизводство.

Добыча полиметаллических руд ведётся ОАО «Сибирь-Полиметаллы», владеющим лицензиями на разработку Рубцовского, Корбалихинского и Зареченского месторождений с суммарными запасами свыше 30 млн. т руды. Разрабатываются Рубцовское и Зареченское месторождения. На обоих месторождениях действуют обогатительные фабрики. На Рубцовском месторождении в 2010 г. добыто 291,0 тыс. т руды, на Зареченском – 109,0 тыс. т.

Для освоения Корбалихинского месторождения – самого крупного на территории края (запасы руды составляют 25 млн. т) – намечено построить рудник производительностью 400 тыс. т руды в год на юго-восточной залежи месторождения. Далее по мере отработки Рубцовского месторождения и юго-восточной залежи Корбалихинского месторождения, планируется строительство рудника на более глубокие горизонты. Начиная с 2015 года, предполагается добывать не менее 800 тыс. т руды в год. Срок эксплуатации Корбалихинского месторождения 25 – 30 лет.

В 2006 г. проведен аукцион и передано недропользователю (ООО «Косстоун») Захаровское месторождение. Намеченный согласно условиям лицензии на 2010 г. ввод в промышленную эксплуатацию горнодобывающего предприятия с проектной мощностью не менее 250 тыс. т руды не был осуществлён. В настоящее время завершена государственная экспертиза технического проекта на разработку месторождения.

В 2007 г. по результатам конкурса на Таловское и Степное месторождения лицензии выданы ОАО «Уралэлектромедь». На данных месторождениях в соответствии с условиями лицензии будет добываться ежегодно, соответственно, 400 и 600 тыс. т руды. Достижение проектной мощности предусмотрено на Таловском месторождении в 2016 году, на Степном – в 2014 году.

Дальнейшие перспективы промышленного освоения месторождений полиметаллических руд связаны со Средним, Юбилейным, Лазурским и Майским месторождениями. В 2011—12 г. Выставлено на лицензирование Юбилейного месторождения с проектной мощностью по руде 300 тыс. т в год и Золотушинское, инвесторов пока нет.

Главные перспективы развития золотодобычи связаны с крупной сырьевой базой собственно золоторудных месторождений, на которых возможна организация добычи золота в размере до 1,5 т в год. Освоение сдерживается низкой геологической изученностью и необходимостью крупных инвестиций. Суммарный потенциал золоторудной сырьевой базы, по авторским оценкам, составляет не менее 840 т прогнозных ресурсов, из которых 300 т прошли апробацию в головном отраслевом научно-исследовательском институте ЦНИГРИ.

В то же время разведаны и учтены государственным балансом по категориям С+С запасы лишь в количестве 8,1 т (4,3 т – на Мурзинском месторождении в Краснощёковском районе и 3,8 т – на Новофирсовском месторождении в Курьинском районе). 1 2