Создание минерально-сырьевого центра титанового и циркониевого сырья на территории Центральной России



Обладая большими запасами стратегического титанового и циркониевого сырья, Россия не разрабатывает собственные месторождения и вынуждена импортировать концентраты для отечественной промышленности. При этом только в пределах наиболее освоенного Центрального региона России имеются промышленные запасы и прогнозные ресурсы, способные обеспечить сегодняшние и потенциальные потребности России титаном и цирконием на десятки лет. По своим технолого-минералогическим и геолого-структурным свойствам эти месторождения являются аналогами успешно разрабатываемых зарубежных месторождений, а расположение в освоенных районах с развитой коммуникационно-транспортной инфраструктурой позволяет считать их наиболее рентабельными первоочередными объектами для отработки. Все это делает возможным создание на базе россыпных титано-циркониевых месторождений Центральной России (Центрального, Лукояновского и Унечского) минерально-сырьевого центра, способного обеспечить импортонезависимость российской промышленности в области этих стратегических металлов.

Уровень технологического развития страны во многом определяется объемом производства и потребления изделий и продукции из титана и циркония. Уникальные свойства титана — легкость, прочность и коррозионная стойкость определяют высокую эффективность его использования в оборонной и авиакосмической промышленности, в кораблестроении (при строительстве подводных лодок и элитных яхт), медицине и многих других областях. В виде оксида TiO₂ он используется при производстве высококачественной бумаги, пластмассы, лаков, красок и коррозионно стойких защитных покрытий. Высокая начальная стоимость изделий и продуктов из титана сдерживает его широкое потребление, но его использование впоследствии окупается эффективностью и долгим сроком службы.

Наша страна производит 30 % металлического титана и продукции из него, и уверенно занимает по этому показателю первое место в мире. Этого хватает для обеспечения собственных потребностей и для поставки на экспорт — 40 % деталей Boeing и 60 % Airbus производится у нас на уральских заводах корпорации ВСМПО-АВИСМА. Но основная часть титанового сырья (90–95 %) в виде диоксида титана идет на производство высококачественных коррозионно стойких титановых белил, бумаги и пластмассы. Потребности России в пигментном диоксиде титана удовлетворяются частично продукцией компании ООО «Титановые инвестиции», выпускающей ее на заводе по производству диоксида титана в г. Армянске (Республика Крым).

Благодаря своим уникальным свойствам — нейтронной прозрачности (крайне низкое сечение поглощения нейтронов), прочности и высокой коррозионной стойкости — цирконий незаменимый конструкционный материал для производства топливно-выделительных элементов атомных реакторов электростанций и ядерных установок морского флота. Также цирконий используется для производства легированных сталей, огнеупоров, керамики и электродов.

Производство металлического циркония осуществляется на Чепетском механическом заводе ОАО «ТВЭЛ», входящем в состав госкорпорации «Росатом» в г. Глазове (Удмуртия). Ежегодное производство составляет около 3 тыс.т/год металлического циркония и его сплавов, а также циркониевой продукции, порошков и керамики из диоксида циркония. Россия является третьим мировым производителем изделий из циркония и его сплавов и занимает 18 % мирового рынка циркониевого проката.

Имея лидирующие позиции по производству металлического титана и циркония, Россия серьезно отстает по добыче сырья этих металлов. По запасам этих полезных ископаемых мы занимаем второе место по титану после Китая и четвертое место по цирконию после Австралии, Индии и ЮАР. При этом Россия производит только 0,4 % титанового и 0,5 % циркониевого концентратов [1], поэтому сырье для обеспечения своей титановой и циркониевой промышленности Россия вынуждена импортировать. В 2015 г. в страну ввезено 312,22 тыс. т ильменитовых (в том числе около 10 тыс. т рутиловых) концентратов, главным образом, из Украины (279,04 тыс. т), а также из Австралии (32,31 тыс. т), Таиланда, Сенегала, ЮАР, Сьерра-Леоне, Индии и Вьетнама. По сравнению с 2014 г. импорт титановых концентратов вырос почти в 2,5 раза. Кроме того, для нужд российской промышленности из-за рубежа было ввезено 6,5 тыс. т цирконового концентрата, в том числе 3,5 тыс. т из Украины, 2,1 тыс. т из Нидерландов [2].

В незначительном количестве титановое сырье производится на опытно-промышленном производстве на Туганском ГОКе (Томская обл.), на Ловозерском ГОКе (Мурманская обл.) в составе лопаритового концентрата, который перерабатывается, в основном, на редкие металлы на Соликамском магниевом заводе. Природный оксид циркония (минерал бадделеит), добываемый на Ковдорском ГОКе, практически полностью экспортируется.

Одна из причин такой ситуации состоит в том, что основная часть государственных балансовых запасов сосредоточена в крупных, но малорентабельных месторождениях находящихся в труднодоступных удаленных районах с неразвитой инфраструктурой, со сложными технологическими свойствами руд, аналоги которых нигде в мире не разрабатываются [3, 1]. При этом основную часть сырья мы закупаем в Украине, которая еще с советских времен разрабатывает Самотканское (Малышевское) цирконий-титановое месторождение.

В сложившейся ситуации, учитывая внешнеполитическую обстановку, обеспечение России собственными источниками титанового и циркониевого (и не только!) сырья становится задачей не только экономической: осуществление импортонезависимости страны — важнейшая политическая задача.

Для решения этой задачи нет необходимости проводить дорогостоящие поисковые и геологоразведочные работы: достаточно выбрать из стоящих на балансе месторождений наиболее рентабельные, технологически простые и пространственно доступные, находящиеся в районах с развитой коммуникационно-транспортной инфраструктурой, в максимальной близости от потенциальных потребителей сырья.

Всем этим условиям отвечают цирконий-титановые россыпные месторождения, расположенные на европейской территории России — Центральное в Тамбовской области, Лукояновское в Нижегородской и Унечское (Новозыбковское) — в Брянской, на базе которых предлагается создание минерально-сырьевого центра Центральной России (МСЦ ЦР) по титановому и циркониевому сырью. По своим вещественно-генетическим особенностям эти месторождения являются аналогом Самотканской россыпи, которая успешно разрабатывается в Украине уже более полувека.

В рамках Стратегии пространственного развития Российской Федерации на период до 2025 года (Распоряжение Правительства РФ от 13.02.2019 N 207-р) приоритетным является развитие «перспективных центров экономического роста». К таким центрам относятся и «минерально-сырьевые центры» (МСЦ) — территории одного или нескольких муниципальных образований, в пределах которых расположена совокупность разрабатываемых и планируемых к освоению месторождений и перспективных площадей, связанных общей существующей и планируемой инфраструктурой.

Стратегией предполагается обеспечить формирование и развитие МСЦ путем содействия созданию и развитию транспортной, энергетической и иной инфраструктуры, обеспечивающей формирование МСЦ, в пределах которых залегают крупные и уникальные запасы высоколиквидных и (или) дефицитных полезных ископаемых, внутреннее потребление которых в значительной степени обеспечивается импортом, а также существует долгосрочный мировой и (или) внутренний спрос на соответствующий вид полезного ископаемого. Нижегородская, Тамбовская и Брянская области входят в перечень перспективных центров экономического роста.

Оптимальный критерии организации МСЦ должны удовлетворять следующим условиям:

− наличие рентабельных и технологически доступных месторождений, способных обеспечить текущие и потенциальные потребности страны на десятки лет;

− наличие коммуникационно-транспортной инфраструктуры (железные и автомобильные дороги, линии электроснабжения), обеспечивающей строительство, обслуживание обогатительных комплексов и вывоз товарной продукции; наличие кадрового технического и рабочего обеспечения;

− благоприятное расположение месторождений и горно-обогатительных комбинатов к предприятиям по переработке концентратов и получению товарной продукции;

− решение экологических вопросов функционирования горнодобывающего и обогатительного комбината.

Ресурсная база МСЦ ЦР

На территории центрального региона России расположены ископаемые комплексные редкометалльно-титановые («титано-циркониевые») россыпи, к которым относятся месторождения Центральное в Тамбовской, Лукояновское в Нижегородской и Новозыбковское в Брянской области (рис.1).

Рис. 1. Расположение основных титано-циркониевых россыпных месторождений Центрального региона. 1 — Центральное, Тамбовская обл.; 2 — Лукояновское, Нижегородская обл.; 3 — Унечское (Новозыбковское), Брянская обл.

Центральное является крупнейшим месторождением такого типа в России по запасам сырья. Лукояновское циркон-рутил-ильменитовое месторождение (Итмановская россыпь) самое богатое из российских россыпных объектов и второе в мире после австралийской россыпи Атлас-буна Нарринг по содержанию циркона (19,7 кг/м³) [4, 5].

По своему составу, технологическим свойствам и условиям залегания эти месторождения являются аналогами Самотканской россыпи Украины [6], и могут быть отработаны с использованием хорошо известных и давно применяемых технологий механического гравитационного обогащения. Часть запасов (30–40 %) может отрабатываться открытым способом с последующей рекультивацией карьеров, остальные — с использованием метода скважинной гидродобычи.

В процентном соотношении россыпные объекты МСЦ ЦР составляют только небольшую часть от балансовых запасов России (табл.1) — 1.1 % по титану и около 10 % по цирконию. Но даже в таком объеме они способны обеспечить сегодняшние потребности России на десятки (по титану) и сотни (по цирконию) лет. Потенциальный рост потребностей может быть компенсирован дополнительными геологоразведочными работами и постановкой на баланс прогнозных ресурсов наиболее достоверной категории Р₁, которые на порядок превышают балансовые запасы.

Таблица 1

Балансовые запасы месторождений МСЦ ЦР

Месторождение	Запасы (тыс.т.)/ содержания кг/м3		Попутные компоненты
	Титан (TiO2)	Цирконий (ZrO2)
Центральное	6396 / 24,1	830,2 / 3,12	Глауконит, фосфориты
Лукояновское	166 / 5,52	388,9 / 12,9	Хромиты
Унечское	237 / 8,8	27,6 / 1,71	Фосфориты
ВСЕГО	6799	1246
Доля в балансовых запасах России	1.1 %	10 %
Потребности России на 2018 г.	200	7
Обеспеченность (лет)	34	178

Кроме этого, на территории юго-восточной части Воронежской области выделен Павловский россыпной район. Это россыпепроявление не разведано и не стоит на гос.балансе, но его суммарные прогнозные ресурсы TiO₂ составляют по категории Р₂ 33,2 млн.т [7]. По своему составу и характеристикам полезного компонента Павловские россыпи являются близким аналогом Иршанского месторождения Украины, ильменитовые концентраты которого служат сырьем для завода «Крымский титан» ООО «Титановые инвестиции», (г. Армянск, Республика Крым). Предприятие производит около 120 тыс.т. пигментного диоксида титана и является основным производителем этого продукта в России.

Таким образом, указанные месторождения могут стать основой для создания единого МСЦ ЦР, который в состоянии закрыть потребности России в титановом и циркониевом сырье на обозримое будущее.

Наличие коммуникационно-транспортной инфраструктуры икадрового обеспечения

Указанные месторождения расположены в хорошо освоенных районах, имеющих развитую коммуникационно-транспортную инфраструктуру с достаточно густой и протяженной сетью железных и автомобильных дорог с твердым покрытием, развитыми энергосетями и среднеразвитой заселенностью (рис. 2, 3, 4).

Рис. 2. Плотность железнодорожных путей Центрального федерального округа (по областям) и Нижегородской области. 1 — месторождения и районы: 1 — Центральное, 2 — Лукояновское, 3 — Унечское, 4 — Павловский россыпной район. 2–4 — плотность ж/д путей, км / 10000 км²: 2 — более 400, 3–300–400, 4–200–300, 5 — менее 200

Рис. 3. Плотность автомобильных дорог Центрального федерального округа (по областям) и Нижегородской области. 1 — месторождения (см. рис.2), 2–4 — плотность автодорог с твердым покрытием, км / 1000 км²: 2 — более 600, 3–400–600, 4–200–400, 5 — менее 200

Рис. 4. Плотность населения Центрального федерального округа (по областям) и Нижегородской области. 1 — месторождения (см. рис.2), 2–4 — плотность населения, чел./ км²: 2 — более 400 (Москва и Московская обл.), 3–40–60, 4–20–40, 5 — менее 20

Помимо общей площадной обеспеченности транспортными коммуникациями, месторождения расположены в непосредственной близости от железных и автомобильных дорог.

Наиболее детально разведанный участок Восточный месторождения Центральное расположен на восточной окраине с. Никольское в 60 км от Тамбова и в 16 км от районного центра Рассказово. Непосредственно к южной части примыкает автомобильная дорога Р208 Тамбов — Пенза и железная дорога Москва-Саратов (пл. 533 км).

Центр Брянской области, в 120 км от которого на юго-запад расположено Унечское месторождение — крупный железнодорожный узел, где формируются составы семи направлений, а через район месторождения проходят две железнодорожные магистрали: Санкт-Петербург–Орша и Москва–Гомель с выходом на Брест, Варшаву, Берлин, которая пересекает россыпное поле. Непосредственно через месторождение проходит автомобильная магистраль Брянск–Гомель, проложена сеть местных дорог с покрытием. Весьма благоприятен для строительства путей подвоза добываемого сырья к магистральным линиям и рельеф местности — слабоволнистая равнина. Еще один плюс — нет больших рек. Таким образом, с точки зрения транспортной доступности Унечское месторождение исключительно выгодно.

В предыдущие годы неподалеку от Унечи и в регионе в целом были созданы крупные предприятия различных отраслей. Это создает благоприятные условия как с точки зрения наличия квалифицированной рабочей силы самых разных специальностей, инженерно-технических, управленческих кадров, так и возможностей организации ремонта добывающей техники, изготовления нестандартного технологического оборудования и т. п. [8].

Лукояновское месторождение расположено на границе Гагинского и Лукояновского районов Нижегородской области в 180 км на юг от областного центра. Наиболее богатый и разведанный участок Итмановский находится в 20 км от железнодорожной станции Лукоянов. Непосредственно через южную часть россыпи проходит автодорога с твердым покрытием Лукоянов–Гагино–Салганы–Уразовка 22 ОП РЗ 22К-0072. В перспективе для эксплуатации месторождения возможно строительство железнодорожной ветки Лукоянов–Итманово протяженностью 20 км.

Таким образом, основные месторождения МСЦ ЦР расположены в хорошо освоенных районах с развитой инфраструктурой, коммуникациями, транспортными сетями и наличием рабочей силы.

Близость кпотребителям ипереработчикам титанового ициркониевого сырья

Основными потребителями титановых (ильменитовых, рутиловых и лейкоксеновых) и циркониевых концентратов и их переработчиками является ограниченный круг предприятий:

− Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» (Свердловская обл.);

− Березниковский титано-магниевый комбинат ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», (Пермский край);

− «Соликамский магниевый завод» (Пермский край);

− Чепецкий механический завод ОАО «ТВЭЛ» госкорпорации «Росатом» (Республика Удмуртия);

− завод «Крымский титан» ООО «Титановые инвестиции», (г. Армянск, Республика Крым).

Кроме этого, имеется ряд предприятий, которые перерабатывают отходы крупных производителей, производят изделия из титана и циркония, огнеупоры, строительные материалы, электроды и т. д. Они расположены в центральном регионе России, на Урале и в Ленинградской области (рис.5).

Основные поставки сырья осуществляются из-за рубежа, при этом логистические затраты составляют существенную долю общей стоимости концентратов. На настоящий момент наиболее важным является политический аспект — в сложившейся политической обстановке для сохранения суверенитета и экономической безопасности России необходимо обеспечить себя собственными источниками стратегически важных металлов.

По своему положению среди других сырьевых центров МСЦ ЦР является наиболее оптимальным с логистической точки зрения для обеспечения российских производств титановым и циркониевым сырьем.

Рис. 5. Основные производители (потенциальные) и потребители титанового и циркониевого сырья МСЦ ЦР. 1 — месторождения титано-циркониевого сырья; 2 — основные производители титановой и циркониевой продукции; 3–5 — направления поставки сырья: 3 — основные, 4 — дополнительные, 5 — предлагаемые за счет создания МСЦ ЦР; 6 — действующие железные дороги; 7 — проектируемые железные дороги, 8 — границы МСЦ ЦР.

Месторождения: 1 — Центральное (Тамбовская обл.), 2 — Лукояновское (Нижегородская обл.), 3 — Унечское (Брянская обл.), 4 — Павловское (Воронежская обл.), 5 — Ловозерское, 13 — Ковдорское.

Потребители сырья и полуфабрикатов: 6 — Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» (Свердловская обл.), 7 — Березниковский титано-магниевый комбинат ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», (Пермский край), 8 — ОАО «Соликамский магниевый завод» (Пермский край), 9 — Чепецкий механический завод ОАО «ТВЭЛ» госкорпорации «Росатом» (Республика Удмуртия), 10 — предприятия Центрального региона России (ООО «Щербинский завод электроплавленных огнеупоров», ОАО «Подольскогнеупор», ОАО «Всероссийский институт легких сплавов», ООО «Ступинская металлургическая компания, АО «Металлургический завод «Электросталь»», ООО «Зубцовский машиностроительный завод», ООО «Мегаметалл»); 11 — ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров»; 12 — ООО «Титановые инвестиции», (г. Армянск, Республика Крым); 14 — Южно-Уральский комплекс (ООО «Управляющая Компания «Уральский Завод Инструментов и Материалов»», ЗАО «Абразивы Урала», ОАО «Ключевский ферросплавный завод»).

Экологические аспекты отработки месторождений

Очень важна экологическая часть такого проекта. В новейшей истории России неоднократно зарегистрированы случаи, когда горнодобывающие, и даже геологоразведочные работы были приостановлены из-за экологических протестов местного населения (Еланское медно-никелевое месторождение в Воронежской области, Бешпагирское в Ставропольском крае и ряд других объектов).

Иногда такие опасения имеют основания, но в большинстве случаев это происходит из-за некомпетентности и предвзятости экологических оценок последствий геологоразведочных и горнодобывающих работ. Многие местные жители по неведению (а некоторые и сознательно нагнетая обстановку) утверждают, что разработка таких месторождений поднимет радиационно-токсический фон и приведет к химическому и радиоактивному заражению территории.

Но рудные пески ископаемых россыпных титано-циркониевых месторождений состоят в основном из устойчивых нерадиоактивных минералов — кварца и полевого шпата. Рудные минералы ильменит, рутил и циркон — также безвредны. В незначительном количестве иногда присутствует радиоактивный минерал монацит, но его содержания не превышают естественного фона, который имеется всегда и везде. А, кроме того, эти минералы уже присутствуют в землях, на которых расположены поселки и поля, где текут грунтовые воды, питающие колодцы и скважины. В процессе отработки месторождения карьеры будут засыпаны теми же самыми песками, почвы рекультивированы, а тяжелые минералы (в том числе, и радиоактивные) извлечены и вывезены на переработку. На россыпных титано-циркониевых месторождениях в технологии обогащения руд и поручения промышленных концентратов используются только механические гравитационные процессы, химические реагенты не применяются.

Так что экологической опасности отработка месторождений МСЦ ЦР не несет. Негативные аспекты горнодобывающего и обогатительного производства могут быть компенсированы системой экозащитных мероприятий или сведены к минимуму.

Современные потребности России оцениваются в 200 тыс.т. по титану и 7 тыс.т. по цирконию. В перспективе к 2024 г ожидается рост потребления до 300 тыс.т. и 20 тыс.т. соответственно. Введение в эксплуатацию указанных месторождений Центральной России способно только за счет балансовых запасов категорий В+С₁+С₂ практически полностью покрыть существующие потребности России в титановом и циркониевом сырье на десятки лет (а с учетом прогнозных ресурсов — и потенциальный рост потребности в этом сырье), поэтому анализ перспектив и условий ввода в эксплуатацию этих месторождений и создание МСЦ ЦР является актуальной задачей.

Таким образом, создание на территории Центральной России единого МСЦ, ориентированного на проблему импортозамещения источников редкометалльно-титанового сырья для российской промышленности, является актуальной задачей [9]. Области России, где расположены россыпи Центральная, Лукояновская и Унечская, могут рассматриваться как единый потенциальный МСЦ, имеющий стратегическое значение.

Работа выполнена при финансовой поддержке Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество» 01/2019-И от 14.06.2019 «Геолого-экономические факторы развития транспортно-коммуникационных сетей Центральной России на основе оценки минерально-ресурсного потенциала и анализа распределения стратегически значимых полезных ископаемых».

Литература:

1. Государственный доклад «О состоянии и использовании Минерально-сырьевых ресурсов Российской федерации в 2016–2017 годах». — М.: ФГБУ ВИМС — Минерал-Инфо, 2018. 370 с.
2. Государственный доклад «О состоянии и использовании Минерально-сырьевых ресурсов Российской федерации в 2015 году». — М.: ФГБУ ВИМС — Минерал-Инфо, 2016. 341 с.
3. Государственный доклад «О состоянии и использовании Минерально-сырьевых ресурсов Российской федерации в 2013 году». — М.: Минерал-Инфо, 2014. 384 с.
4. Патык-Кара Н. Г. Минерагения россыпей: типы россыпных провинций. — М.: ИГЕМ РАН, 2008. 528 с.
5. Россыпные месторождения России и других стран СНГ / Под ред. Лаверова Н. П., Патык-Кара Н. Г. — М.: Научный мир, 1997.
6. Цымбал С. Н., Полканов Ю. А. Минералогия титано-циркониевых россыпей Украины. — Киев: Наукова думка, 1975. 248 с.
7. Савко А. Д., Дмитриев Д. А., Куролап С. А. и др. Основы оптимального использования минерально-сырьевой базы Центрально-Черноземного района / Труды научно-исследовательского института геологии Воронежского государственного университета. Вып. 103. — Воронеж: ВГУ, 2018. 92 с.
8. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Брянской области в 2002 г».. — Брянск, 2003. 157 с.
9. Лаломов А. В., Ремизова Л. И. Основные направления создания импортонезависимой титановой и циркониевой промышленности России // Россыпи и месторождения кор выветривания (РКВ-2015). Пермь: ПГНИУ, 2015. С. 129–131.