Перспективная оценка месторождений алунитов в Амурской области (на примере Буриндинского проявления)

Дальний Восток является в России регионом наиболее уникального развития алунитового оруденения, в пределах которого выявлено более 100 месторождений и проявлений. Наиболее широко алунитоносность развита и изучена в процессе выполнения геологоразведочных работ и выполнения химико-технологического опробования в Хабаровском крае в пределах Нижне- и Средне-Амурской частей Сихотэ-Алинского вулканического пояса (месторождения Гряда Каменистая, Искинское, Круглый Камень, Шелеховское с суммарными запасами более 800 млн т и другие). Наиболее крупные прогнозные ресурсы алунитовых руд (около 6 млрд т) сосредоточены в Охотском районе Хабаровского края в двух месторождениях (м. Наледное, пр. Рамочное) в составе вторичных кварцитов Хакаринской впадины. Промышленное использование алунитов Нижнеамурских месторождений ввиду географической отдаленности и экономической неосвоенности района требует значительных вложений на развитие социальной и промышленной инфраструктур, что в настоящее время не планируется, хотя геолого-поисковый и химико-технологический материал по этим месторождениям накоплен весьма значительный [2].

В настоящей работе обобщен материал по алунитопроявлениям Амурской области, выявленным в процессе выполнения геологосъёмочных работ. Буриндинское и Дульнейское проявления более детально оценивались с точки зрения возможной золотоносности вторичных кварцитов. Вместе с тем вулканогенные образования Талдин-ского комплекса, с которыми генетически связаны алунитопроявления, имеют довольно широкое площадное развитие, что не исключает выявления промышленных объектов алунитовых руд.

С целью определения геолого-экономической модели возможного промышленного месторождения алунитов в географо-экономических условиях Сковородинского района Амурской области выполнены технико-экономические расчеты на базе имеющихся данных по известным алу-нитопроявлениям.

Алунитовые руды, применявшиеся с древних времен для получения квасцов, являются перспективным источником природного алюминийсодержащего сырья для производства глинозема. В нашей стране наряду с производством глинозема из низкокремнистых бокситов по способу Байера осуществляется производство алюминия из высококремнистых бокситов по способу спекания, а также за счет комплексной переработки восстановительно-щелочным способом нефелиновых и алунитовых руд. На базе алунитовой руды Заглик-ского месторождения в Азербайджане действует Кировобадский алюминиевый завод, где впервые в мире осуществляется комплексная переработка алунитового сырья с получением глинозема, серной кислоты и сульфата калия с извлечением оксида ванадия и использованием алунитового шлама для производства строительных материалов. Получением попутных продуктов – серной кислоты 2 т и высокоценного удобрения сульфата калия – 1 т на 1 т глинозема обеспечивается высокая экономическая эффективность комплексной переработки алунитового сырья.

Алунитовые руды – это гидротермально-метасоматические образования, генетически связанные со вторичными кварцитами, содержащими минерал алунит KAl3(SO4)2(OH)6 в количествах не менее 20–30%. Руды с содержанием алунита до 45–50% могут рассматриваться как сырье для непосредственной технологической переработки (Загликское месторождение), руды с меньшими концентрациями целесообразно подвергнуть технологическому обогащению. Наличие в алунитах кроме глинозема (до 37%) повышенных концентраций серного ангидрида (до 38%), окиси калия (до 13%) и других полезных компонентов, технологическая возможность их достаточно высокой извлекаемости позволяют рекомендовать этот вид сырья как комплексный при организации безотходного производства.

Получение глинозема и других сопутствующих продуктов из алунитового сырья – энергоемкий, технически и технологически сложный и дорогостоящий процесс, требующий создания производственного комплекса, включающего строительство обогатительной фабрики, глиноземного завода, электростанции и других промышленных объектов. Кроме того, для организации технологического процесса обогащения необходима постав- ка в значительных объёмах серы, известняков, щелочей и других материалов, что приводит также к удорожанию производства. В связи с вышеизложенным промышленное использование алунитовых руд может быть экономически оправданным при производстве глинозема и других продуктов в объемах, удовлетворяющих потребности областей и краев Дальневосточного экономического района (ДВЭР).

Согласно долгосрочным планам развития народного хозяйства ДВЭР потребности в алюминии определены в 300 тыс. т (или 600 тыс. т глинозема), что в настоящей работе принималось при расчете годовой производительности промышленного объекта в регионе. Ценными сопутствующими промпродуктами при переработке алунитов являются также сульфаты калия – бесхлорные калийные удобрения, серная кислота, потребности в которых в недостаточной степени удовлетворяются за счет ввоза из европейской части России: крупнотоннажные отходы – белитовые шламы могут найти широкое применение в цементном и строительном производстве.

Проявления алунитов Амурской области характеризуются более выгодным географо-экономическим положением, расположением вблизи от железной дороги, ЛЭП и других источников энергии и сырья. Кроме потребностей ДВЭР в глиноземе, в области развиты сельское хозяйство и другие местные отрасли промышленности, позволяющие найти применение и продуктам комплексной переработки алунитов. Область является основным поставщиком сои в крае и стране. Для ее выращивания требуется поставка больших количеств туков сернокислого калия, калийсодержащих комплексных удобрений. Поскольку на территории Дальнего Востока месторождений калийных солей недостаточно, в качестве возможного сырья их могут служить алуниты. Остаточные продукты переработки – белитовые шламы также могут найти широкое применение при производстве цемента и других строительных материалов.

Возможным преимуществом использования алунитов Амурской области может быть вариант их совместной переработки с щелочными породами – сынныритами Сакунского массива, расположенного в Читинской области, вблизи железной дороги, в 300 км от границы с Амурской областью. Проектный вариант комплексной переработки Закарпатских алунитов (Беганьское месторождение) с польским нефелиновым концентратом разработан Всероссийским алюминиево-магниевым институтом (ВАМИ). Основными исходными ма- териалами служат алунитовое сырье, сынныри-товый концентрат и известняк. Промышленными продуктами их переработки являются глинозем, получаемый из алунитового и сынныритового сырья в соотношениях 70 и 30%, а также серная кислота, сульфат калия, пентоксид ванадия и цемент. При этом способе переработки не требуется поставок остродефицитной калийной щелочи, обеспечивается комплексное использование алунитового и сынныритового концентратов.

Энергетическое и карбонатное сырье, необходимое для обеспечения глиноземного комплекса в Амурской области, предполагается получить на базе Тыгдинского месторождения бурых углей и известняков Чагоянского месторождения, сера может поставляться с Гаурдакского завода (Туркменистан). В варианте строительства глиноземного завода в пос. Сиваки учитывалось размещение его вблизи железной дороги, в 35 км от крупного разведанного месторождения бурых углей, на базе которого возможно строительство ТЭЦ и ЛЭП, в 147 км от Чагоянского месторождения известняков и цементного завода. Крупнотоннажные отходы при производстве глинозема – белитовый и алунитовый шламы могут являться дополнительным ценным сырьем для цементного производства, транспортировку которого возможно будет осуществлять по железной дороге Чагоян-Шима-новск-Сиваки.

Буриндинское и другие проявления Амурской области в отношении алунитоносности изучены недостаточно. Однако, основываясь на результатах химических анализов, вещественном составе руд, при допущении их аналогии с рудами известных нижнеамурских месторождений алунитов (Искинское, Шелеховское и др.) в настоящей работе условно в основу для технико-экономических расчетов модели месторождения положены данные, принятые в технико-экономическом совете для оценки алунитов Среднего Приамурья с введением поправочных коэффициентов.

Модель месторождения рассчитана в 2-х вариантах; первая – исходя из производительности глиноземного комплекса, обеспечивающей ДВЭР потребности в глиноземе; вторая – из расчета нормативных показателей рентабельного производства согласно установленным нормам (срока окупаемости, коэффициентов рентабельности и эффективности и пр.). Выполненная работа может иметь практическое значение при планировании основных направлений геологоразведочных и поисковых работ в области, выборе объектов для детальных исследований, дает представление о воз- можном комплексном использовании алунитовогс сырья в народном хозяйстве области.

В технологическом процессе используется алунитовая руда (в том числе и с низким – 30% и более содержанием алунита) в сыром виде, измельченная до крупности 0,5–1 мм. Двухстадийное выщелачивание вначале раствором калиевой щелочи, а затем раствором серной кислоты позволяет избирательно извлекать в раствор сульфат калия и сульфат алюминия. По разработкам ВАМИ для производства 1 т коагулянта (твердого, очищенного, 15% [Al2O3]) требуется 1,7 т руды с содержаниями алунита не ниже 35%. Исходя из потребностей ДВ в сернокислом алюминиевом коагулянте в количестве 30 тыс. т из расчета на 50 лет достаточны запасы алунитовой руды в 10– 15 т при среднем содержании алунита более 30%.

Алунитопроявления Амурской области выявлены в составе нижнемеловых вулканогенных образований базальт-дацитовой серии талданской свиты, имеющих довольно широкое развитие в пределах разнообразных по масштабам вулкано-тектонических структур. Генетически они связаны с гидротермально-измененными породами типа вторичных кварцитов, развитыми по эффу-зивам талданской свиты. Проявления алунитов были обнаружены в процессе выполнения среднемасштабных геологических съёмок и тематических работ.

Буриндинское проявление алунитов расположено в Сковородинском районе Амурской области, вблизи разъезда Буринда ДВЖД (7418 км). Оно находится на пологом восточном склоне возвышенности с абсолютными отметками более 600 м, в самых верховьях р. Буринда-2, впадающей в р. Буринду. В экономическом отношении район в целом развит слабо. Население размещено главным образом вдоль железнодорожной магистрали. Наиболее крупным является пгт Магдагачи (более 10 тыс. чел.) с железнодорожной станцией и депо, аэропортом на линии Иркутск-Хабаровск. В поселке имеется несколько предприятий местной промышленности. Вдоль железной дороги проходит ЛЭП.

В геолого-структурном отношении проявление приурочено к Талдано-Худагачинской центрально-кольцевой структуре, размерами 15×15 км, в строении которой принимают участие вулканогенные (базальты, андезиты, дациты и их туфы), экструзивно-субвулканические (андезиты, дациты, эксплозивные брекчии) и интрузивные (гранодиориты, гранит-порфиры, монцониты, диоритовые порфириты) образования позднеме- лового возраста (талданский комплекс). В струк-турно-металлогеническом плане проявление локализовано в пределах рудного поля, входящего в состав Талданского золотоносного узла Гонжин-ской металлогенической зоны.

В границах рудоносного поля, приуроченного к палеовулкану центрального типа, широко развиты гидротермально измененные породы, пространственно связанные с экструзиями, субвулканическими интрузиями, эксплозивно-брекчиевыми телами, приуроченными к кольцевым разломам и другим тектоническим нарушениям.

По материалам предыдущих исследователей наземных геофизических работ, проведенных работниками Дальневосточного института минерального сырья (ДВИМС), выделены два пространственно связанных рудоносных блока – северо-западный площадью 0,46 км2 и юго-восточный – 0,33 км2 с расстояниями между ними 150×200 м, вмещающих залежи алунитов, размеры которых от 20×130 до 150×400 и 230×270 м. В составе вторичных кварцитов выделены моно-кварцитовая, диаспоровая, алунит-каолинитовая и моноалунитовая стадии, что учитывалось при подсчете ресурсов.

Алунитовые кварциты обладают порфиробластовой структурой и тонкозернистой основной массой. Порфиробласты сложены пустоватым и зернистым алунитом, диаспор встречается в виде рассеянной вкрапленности неправильных зерен. Содержание алунитов по химанализам 21 пробы варьируют от 15,6 до 89,4%, составляя в среднем 33,9%.

По материалам предыдущих исследователей, прогнозные ресурсы проявления по категории Р2 определены в 75,3 т руды, при средних содержаниях алунита в 33,9% ресурсы алунитовых руд составляют 25,5 т, при содержаниях глинозема в 37% ресурсы глинозема 9,45 т.

По представлениям В.И. Сухова, исходя из опыта разведки алунитоносных кварцитов, глубина выклинивания алунитовой фации в большинстве случаев колеблется от 300 до 500 м. Приняв для рассматриваемого массива размах алунитовой минерализации в 400 м и учтя глубину его эрозионного среза порядка 150–200 м, предполагается выклинивание алунитовых кварцитов на глубине 150–200 м от современной поверхности. При средних содержаниях алунита в пределах 33,9%, исключая ураганные содержания в жильных алунитах, ресурсы категории Р2 были оценены в 240 т руды. По данным электроразведки, проведенной работниками ДВИМСа в 1990 г., глубина развития вторичных кварцитов определена в 50–60 м, что, естественно, сказалось при определении ресурсов объекта.

Дульнейское проявление расположено по р. Дульней (правый приток р. Ольги). Оно приурочено к вторичным кварцитам по эффузивам тал-данской свиты. В структурно-металлогеническом отношении локализовано в пределах Дульнейской вулкано-тектонической депрессии, входящей, наряду с Буриндинским проявлением, в состав Тыгда-Магдагачинского золотоносного узла Гон-жинской металлогенической зоны. Дульнейская депрессия размерами 6×5 км расположена в пределах Мало-Ольгинского плагиогранит-порфиро-вого массива раннемелового возраста и приурочена к близширотной тектонической зоне.

В геологическом строении депрессии принимают участие вулканогенные образования ба-зальт-дацитовой серии талданской свиты и дацитовые экструзии. По эффузивам талданской свиты развиты гидротермально измененные породы типа вторичных кварцитов. Среди них в двух тектонических блоках – западном и восточном, представляющих участки Дульнейского проявления, выявлены алунитсодержащие кварциты. Западный блок полигонального очертания площадью до 2 км2 характеризуется развитием вторичных кварцитов на площади 1,3 км2 по экструзивным и покровным дацитам. По минеральному составу среди них выделяются алунитовая, алунит-диаспоровая, каолинитовая серицитовая и серицит-турмалиновая фации. Восточный блок по форме в плане близок к прямоугольной форме с размерами 1,7×0,7 км. Вторичные кварциты, в том числе и алунитсодержащие, развиты повсеместно.

Алунитовые и диаспор-алунитовые ме-тасоматиты в западном блоке образуют субмеридиональное линзовидное тело, наибольшие размеры которого на современном эрозионном срезе 1,3×0,4 км; в восточном блоке они слагают удлиненные в близширотном направлении тела с тектоническими ограничениями длиной до 1 км, шириной выхода от 150 до 350 м. При средних содержаниях алунита в 28% запасы алунитовых руд – 33 т, глинозема – 37%, ресурсы глинозема 12,23 млн т.

Все фации кварцитов существенно обогащены золотом, содержания которого составляют (мг/т) в монокварцевой – 32,4, серицитовой – 4,3, каолинитовой – 74,3 и алунитовой – 16,0. По данным В.И. Сухова (1975), положительно оцениваются перспективы выявления золоторудных тел в западном и восточном блоках под «шапкой» вто- ричных кварцитов. В пределах поля вторичных кварцитов пройдены 4 линии канав. В 7 штуфных пробах содержание алунитов колеблется от 20,72 до 34,44%. В руслах рр. Дульней, М. Дульней, М. Дулини отмечается присутствие золота. По мнению А.П. Сорокина, участок заслуживает детального изучения.

Выполненными технико-экономическими расчетами модели промышленного месторождения (на примере Буриндинского проявления) установлено, что для Сковородинского района Амурской области отработка месторождения может быть рентабельной с ресурсами более 300 млн т алунитовых руд, со средними содержаниями не менее 34% алунитов, 12,5% глинозема. При этом учитывалось обеспечение глиноземного производства в основном за счет местных сырьевых ресурсов: известняк – м. Чагоянское, бурый уголь – м. Тыгдинское. Поставка сынныритового концентрата предполагается с п. Таксимо (м. Са-кунское), серы – с Гаурдакского серного завода (Туркменистан); размещение производственного комплекса (карьер, обогатительная фабрика, глиноземный завод, ТЭЦ) – в непосредственной близости от железной дороги.

Поскольку технологических исследований по обогащению и переработке алунитовых руд проявлений Амурской области не проводилось, в работе по аналогии с известными месторождениями рассмотрены восстановительно-щелочной метод обогащения, а также вариант комплексной переработки алунитов в едином технологическом цикле с сынныритами, имеющий ряд преимуществ по сравнению с раздельной их переработкой, заключающихся в следующем:

• 1)    Гидрооксид алюминия на образовании товарного глинозема поступает как из алунитового, так и сынныритового концентратов в количественных соотношениях примерно 70 и 30%.

• 2)    Исключается необходимость поставки каустической щелочи из западных районов страны. Щелочь из сынныритовой ветви поступает для компенсации потерь в технологическом цикле алунитовой ветви.

• 3)    При производстве глинозема из алунитового сырья по восстановительно-щелочному способу при переработке бокситов по способу Байера в алюминатных растворах накапливается V₂О₅,

содержащийся в алюминиевых рудах. На ряде глиноземных заводов из алюминатных растворов осуществляется извлечение соединений ванадия, имеющих применение в текстильной промышленности в качестве протрав при крашении тканей, в сельском хозяйстве – растворимые соли мышьяко-вистованадиевой кислоты в качестве фунгисидов и инсектисидов, в стекольной и керамической промышленности для окраски в качестве проявителя.

• 4)    ВАМИ разработан способ получения сернокислого алюминия из алунитовой пыли глиноземного производства на базе алунитовой руды. При этом удельный расход серной кислоты снижается по сравнению с использованием каолина на одну треть и нефелина – в два раза.

• 5)    При промышленном использовании алунитового сырья пустая порода, входящая в его состав и состоящая из кремнезема, оксида железа и других примесей, выделяется в виде нерастворимого остатка – шлама и удаляется в отвал. Удельное количество шлама составляет 3–4 т на I т глинозема, в том числе 60–70% песковой и 40–30% илистой фракции. С целью повышения комплексности использования сырья и охраны окружающей среды путем сокращения шламовых отвалов проводятся испытания по их использованию для производства различных строительных материалов.

• 6)    Комплексная переработка алунитового и сынныритового сырья является безотходным производством с получением глинозема, серной кислоты и сульфата калия, оксида ванадия; остаточные продукты – шламы могут найти широкое применение для производства цемента и других строительных материалов.

Для более обоснованной оценки промышленного значения алунитов Амурской области рекомендуется постановка разведочных работ на выявленных объектах промышленного значения, выполнение по намеченной схеме технико-экономических расчетов в современных ценах с учетом изменения инфраструктурных условий.