По запасам железных руд СССР занимает первое место в мире. В Советском Союзе находится около 54% мирового запаса разведанных железных руд. Основными месторождениями в СССР являются следующие.
Юг и Центр СССР
Руды Криворожского месторождения отличаются высоким содержанием железа и незначительным количеством вредных примесей: 0,04 - 0,08% S и 0,03 - 0,06% Р. Криворожский бассейн имеет очень большие залежи так называемых кварцитов, которые содержат около 35% железа и примерно такое же количество пустой породы в виде кремнезема (SiO 2).
Керченское месторождение представлено в основном] бурыми железняками, которые содержат до 4,6% марганца, до 1% фосфора (иногда и выше) и сравнительно мало железа - до 39%.
Тульское и Липецкое месторождения представлены бурыми железняками. В руде Тульского месторождения содержание железа доходит до 45%, а в липецкой руде - до 47%. В тульской руде больше содержится фосфора (около 0,44%).
Белгородский железорудный район включает пять месторождений. Отдельные месторождения этого района богаты магнититовыми кварцитами. Здесь встречаются также и богатые руды, в которых содержание железа достигает 61%.
Курская магнитная аномалия (КМА) - месторождение, содержащее богатые гематиты (содержащие железа 54,8 - 61,4%) и бедные кварциты. Месторождение очень крупное и перспективное.
Месторождения Северо-Запада
В этом районе насчитывается семь месторождений железных руд. Наиболее крупными являются Оленегорское и Ено-Ковдорское, руды которых служат железорудной базой Череповецкого металлургического завода. В основном руды Оленегорского месторождения представлены магнетитами и гематитами. Среднее содержание железа в этих рудах составляет около 31%. Пустая порода руд этого месторождения такая же, как и в Криворожском месторождении. Особенностями химического состава железных руд Ено-Ковдорского месторождения являются высокое содержание в них фосфора и повышенная основность пустой породы. Среднее содержание железа по этому месторождению 30%.
Месторождение железных руд Кавказа и Закавказья
Железнорудной базой Закавказского металлургического завода является Дашкесанское месторождение. Руды этого месторождения содержат до 14% извести (СаО) и до 1,2% магнезии (MgO). По содержанию железа они относятся к бедным, так как содержание его не превышает 39%.
Месторождения железных руд Урала
К крупнейшим месторождениям этого района относятся Магнитогорское (руду используют Магнитогорский металлургический комбинат), Тагило-Кушвинское (Кушвинский и Ново-Тагильский металлургический заводы) и Бакальское (Челябинский металлургический завод).
Основная масса магнитного железняка Магнитогорского месторождения состоит из руд двух типов: магнитита и мартита. Магнититы этого месторождения сернистые. Содержание серы в отдельных гнездах достигают 4%, а железа 59%. Мартиты содержат серы значительно меньше (до 0,16%) при среднем содержании железа 62% (до 65%). Пустая порода этих руд состоит из кремнезема, глинозема, извести и магнезии. Основная пустая порода - глинозем.
Тагило-кушвинские магнитные железняки (горы Благодать, Высокая и Лебяжья) содержат до 62% железа; в отдельных местах его содержание снижается до 30 - 32%. Пустая порода этих руд состоит из кремнезема и глинозема. Руда - сернистая и фосфористая, на отдельных участках содержание серы достигает 1,5%, а фосфора 1,2%. В отдельных участках руда относительно чиста по фосфору. Гороблагодатская руда содержит медь. При добыче руды разделяют на маломедистую, содержащую до 0,2% меди, и медистую - до 0,7%. Кусковатые обогащенные руды используют для доменной плавки в сыром виде, а пылеватые - после обогащения и агломерации.
Бурые железняки Бакальского месторождения можно считать чистыми по сере и фосфору. Среднее содержание железа в рудах этого месторождения составляет 48 - 50%.
Железные руды Сибири и Дальнего Востока
Месторождения этого района можно разделить на несколько групп:
Горная Шория, где в рудах содержится 42 - 55% железа, и Хакассия (в руде содержится до 46% железа). Эти месторождения являются сырьевой базой Кузнецкого металлургического комбината.
Белорецкая, Инская (на Алтае), Аузасская и Алатау-Алталыцкая группы, руды которых станут сырьевой базой Западно-Сибирского металлургического завода.
Ангаро-Питская и Ангаро-Илимская группы с Нижне-Ангарским, Коршуновским, Рудногорским и другими месторождениями будут основными базами новых металлургических заводов - Красноярского и Прибайкальского.
Гаринская и Кимпанская группы (Дальний Восток), Приаргунский район Читинской области и Алданская группа в Якутской АССР.
Пустая порода месторождений Сибири и Дальнего Востока представлена в основном в виде окиси кальция (СаО), что не вызывает затруднений при доменной плавке. Богатые руды этого района содержат от 50 до 55%, а бедные 33 - 45% железа.
Месторождения Казахской ССР
По территориальному признаку железорудные ресурсы Казахской ССР разделяют на три района: Центрально-Казахстанский, Приаральский и Кустанайский. Последний железорудный район является также базой Магнитогорского металлургического комбината и Барнаульского завода в Западной Сибири. Этот район представлен магнититовыми рудами (45 - 59%) Соколовского, Сарбайского, Качарского, Куржункульского и других месторождений; бурыми железняками (37 - 42%) Аятского, Лисаковского и Кировского месторождений.
По технологическим типам железные руды подразделяют на магнититы (19,0%), гематиты (1,9%), бурые железняки (77,3%), сидериты (0,1%) и гематитовые кварциты (1,7%), из которых 4,17 млн. т не требуют обогащения (55,9%).
Самым важным показателем качества железной руды является содержание в ней железа. Поэтому при металлургической оценке железных руд прежде всего обращают внимание на этот показатель, а также на состав пустой породы. Пустую породу, для которой отношение суммы оснований CaO+MgO к сумме кислот SiО2 + Аl 2 О 3 равно или близко к единице, называют самоплавкой.
На Урале известно более 75 больших и малых месторождений железных руд, общие балансовые запасы которых на 01.01.89 г. составляли 14,8 млрд. т, из них около 9,4 млрд. т разведанных запасов (по категориям А+В+С1). Часть открытых месторождений Урала еще недостаточно изучена и на балансе не состоит.
Наибольшая часть разведанных запасов (7,1 млрд. т) представлена комплексными титаномагнетитовыми рудами, которые сосредоточены на 4-х месторождениях, крупнейшими из них являются месторождения Качканарской группы с балансовыми запасами более 11,5 млрд. т. магнетитовые, мартитовые и полумартитовые руды на Урале сосредоточены на 19 месторождениях. Их балансовые запасы составляют 1,4 млрд. т. Около 48 месторождений представлено бурыми железняками с общими балансовыми запасами 0,4 млрд. т. Семь из этих месторождений с запасами 0,32 млрд. т представлено комплексными железохромоникелевыми бурыми железняками. Два небольших месторождения представлено магнетитовыми железистыми кварцитами и два – сидеритами, из которых Бакальское месторождение является крупнейшим с запасами более 1 млрд. т сидеритовых руд.
Большинство железорудных месторождений Урала давно и интенсивно эксплуатируется и в значительной мере уже выработано. Их остаточные запасы весьма ограничены.
Рассмотрим более детально важнейшие железорудные районы и месторождения Урала.
На северном Урале расположен Северо-Ивдельский железорудный район, включающий месторождения Северной и Лангуро-Самской групп, а также Масловское месторождение. Эти месторождения служили рудной базой Серовского металлургического завода, часть из них разрабатывалась открытым способом Полуночным и Марсятским рудоуправлениями. Месторождения представлены магнетитами, мартитами и бурыми железняками. Содержание железа изменяется в широких пределах, составляя 45-50 % для магнетитовых и мартитовых руд и 32-40 % для бурых железняков. Магнитные железняки содержат значительное количество (до 1,40 %) серы. Содержание фосфора не превышает 0,2 %. Магнетитовые руды подвергались магнитной сепарации, а бурые железняки – промывке. Мелкие фракции концентрата направляли на агломерационную фабрику Серовского металлургического завода, а кусковый концентрат непосредственно в доменную плавку. В настоящее время разработка этих месторождений не ведется.
Там же (в Серовском и Североуральском районах Свердловской области) расположена Богословская группа мелких месторождений (в нее входят Ауэрбаховский, Воронцовский, Покровский, Баяновский, Северо-Песчанский и другие рудники). месторождения также представлены магнетитовыми рудами, красными и бурыми железняками. Общие запасы указанных групп месторождений Северного Урала не превышают 250 млн. т.
Содержание железа в рудах месторождений Богословской группы также изменяется в широких пределах от 40 до 58 % для магнитных железняков и гематитовых руд и 32-40 % для бурых железняков. В рудах отмечается повышенное содержание меди, а в руде Ауэрбаховского месторождения – хрома. Содержание фосфора обычно не превышает 0,1 %, но некоторые из руд имеют повышенное содержание серы (до 3,8 %). Руды Богословской группы месторождений добываются в основном подземным способом (95 %), на их базе действуют две шахты: Песчанская и Первомайская. Введен в строй Северо-Песчанский ГОК производительностью 3,0 млн. т концентрата в год с содержанием железа 49-52 %, который поступает на Нижнетагильский металлургический комбинат и на завод им.Серова.
В этом же регионе открыто крупное Серовское месторождение комплексных бурых железняков, содержащих хром (1,5-2,0 %) и никель (около 0,5 %), в небольших количествах присутствует кобальт. Запасы руд по категориям В+С1+С2 оцениваются в 1 млрд. т, в том числе 940 млн. т бобово-конгломератовых и 60 млн. т охристых руд. Генетически месторождение относится к месторождениям коры выветривания. Бортовое содержание железа в бобово-конгломератовых рудах составляет 24 %, в охристых 45-47 %, пустая порода глиноземистая (отношение SiO2: Al2O3 составляет около 1).
Месторождение еще слабо разведано и изучено, особенно в отношении технологии подготовки руд к плавке и самой плавки. Наиболее вероятным и эффективным способом их обогащения является пирометаллургический метод. Этот метод заключается в том, что в процессе восстановительного обжига руды значительная часть железа переходит в металлическое состояние. Последующая магнитная сепарация обоженного продукта позволяет получать концентрат, содержащий 81,2-81,5 % железа, в том числе 77,3-79,7 % железа металлического при высокой степени его извлечения. Около 75 % хрома переходит в хвосты, из которых его можно извлекать другими методами. Никель на 77-82,5 % переходит в концентрат. Однако это технология относительно дорогая. Окончательного решения по использованию руд этого месторождения пока нет.
В северо-восточной части Свердловской области находится Алапаевская группа небольших месторождений, представляющих рудную базу Алапаевского и Верхне-Синячихинского металлургических заводов. Руды представлены бурыми железняками со средним содержанием железа для различных месторождений в пределах 38-41 % , чистыми по сере (в среднем 0,02 %). Содержание фосфора не превышает 0,1 %. В пустой породе преобладают кремнезем и глинозем. Балансовые запасы руд этой группы составляли около 58,6 млн. т. В настоящее время добыча руд не ведется.
Тагило-Кушвинский железорудный район включает в себя 11 относительно небольших месторождений (Высокогорское, Лебяжинское, Гороблагодатское и др.). Общие балансовые запасы руд этого района составляют около 1,09 млрд. т. Месторождения этого района относятся к месторождениям скарнового типа, представлены преимущественно магнетитовыми и в меньшей степени полумартитовыми и мартитовыми рудами. Незначительное распространение имеют бурые железняки. Среднее содержание железа по типам руд и месторождениям колеблется в широких пределах (от 32 до 55 %).
Богатые окисленные руды используются после дробления, грохочения, а глинистые и валунчатые руды подвергаются еще и промывке. В результате обогащения окисленных руд получают кусковую мартеновскую и доменную руду, а также мелочь для агломерации. Бедные магнетитовые руды, отличающиеся высоким содержанием серы (0,4-1,8 %), обогащаются сухой и мокрой магнитной сепарацией. Полученные концентраты поступают на агломерацию. Химический состав руд и концентратов представлен в приложении 1.
Как для магнетитовых, так и для богатых мартитовых руд характерно повышенное содержание марганца (0,24-2,0 %) и глинозема (2,3-6,0 %). Соотношение содержания кремнезема и глинозема меньше двух. Для высокогорских руд характерно повышенное содержание меди (0,08-0,12 %). Разработка руд на месторождениях этого района ведется открытым и подземным способами.
В Тагило-Кушвинском районе находится также Волковское месторождение комплексных железованадиевомедных и фосфорных руд. В среднем они содержат (в %): Fe 18,0; Cu 0,8; P2O5 5,57; V 0,26; SiO2 35,4; CaO 12,8; Al2O3 12,4. Месторождение разрабатывается красноуральским медеплавильным комбинатом с начала 80-х годов. Объём добычи в 1990 г. составил 1428 тыс. т. Технологическая схема обогащения этих руд на обогатительной фабрике комбината представляет прямую селективную флотацию с выделением сначала медного, а затем апатитового концентратов. Из хвостов апатитовой флотации методом магнитной сепарации выделяется железованадиевый концентрат.
В зависимости от исходного содержания меди и режима обогащения выход концентрата медной флотации изменяется от 0,57 до 9,6 % при содержании в нём меди от 5,05 до 20,83 %. Извлечение меди составляет 52,3-96,2 %.
Содержание P2O5 в апатитовом концентрате изменяется в пределах 30,6-37,6 %, а извлечение его – 59,8-73,4 %. В результате магнитной сепарации хвостов апатитовой флотации получается концентрат, содержащий 59,0-61,6 % железа, при извлечении его 55,1-75,4 %. Содержание V2O5 в концентрате составляет 1,0-1,12 % при извлечении 65,3-79,2 %. Выход железо-ванадиевого концентрата составляет 15,30-27,10 %.
Качканарский железорудный район представлен двумя крупными месторождениями комплексных титаномагнетитовых руд: Гусевогорским и собственно Качканарским. Балансовые запасы руд этих месторождений составляют 11,54 млрд. т, из них 6,85 млрд. т – разведанных. По своему генетизу эти месторождения относятся к магматическому типу. Руды бедные, вкрапленные, содержание железа в них составляет 16-17 %. Основными железорудными минералами в них являются магнетит и ильменит. В малых количествах присутствует гематит. Ильменит образует тончайшие включения в магнетите. Содержание диоксида титана в руде составляет 1,0-1,3 %. Кроме железа и титана в рудах присутствует ванадий (около 0,14 % V2O5). Положительным является высокая основность (до 0,6-0,7) пустой породы. Руды чистые по сере и фосфору.
На базе Гусевогорского месторождения с 1963 года действует Качканарский горно-обогатительный комбинат производительностью по сырой руде 45 млн. т. Добыча руды ведется открытым способом. Руда легко обогащается методом магнитной сепарации с получением концентрата, содержащего 62-63 % железа и 0,60 % V2O5. Из полученного концентрата на комбинате производят агломерат и окатыши, которые отправляются на Нижнетагильский металлургический комбинат для выплавки ванадиевого чугуна. Шлак, образующийся при кислородно-конверторной переработке этого чугуна, используется для производства феррованадия. По такой схеме осуществляется комплексное использование железорудного сырья, добываемого на этом месторождении. Извлечение железа в концентрат при этом составляет около 66 %, ванадия 75,5 %. Однако, сквозное извлечение ванадия в конечные продукты – феррованадий и сталь – значительно ниже (30-32 %). Поэтому в настоящее время предлагается и разрабатывается другая технология комплексной переработки этих руд, включающая производство металлизованных окатышей и выплавку непосредственно из них стали. При этом потери ванадия снизятся до 15-20 %.
Ищете, где купить трубу стальную диаметром от 10 до 1420 мм? Компания «Верна-СК» представляет весь спектр продукции для Ваших нужд.
В Свердловской области находится также Первоуральское месторождение титаномагнетитов с балансовыми запасами 126 млн. т. Генетически оно также относится к магматическому типу. Содержание железа в исходной руде составляет 14-16 %. Руда содержит титан и ванадий, чистая по фосфору (0,22 %) и сере (0,21 %). Разработку месторождения ведет Первоуральское рудоуправление, добывающее 3,5 млн. т сырой руды в год. После обогащения сухой магнитной сепарацией получают кусковый концентрат, содержащий 35,7 % железа, 3,6 % TiO2 и 0,49 % V2O5. Концентрат поступает на Чусовской металлургический завод.
Группа месторождений (Кусинское, Копанское, Медведевское) титаномагнетитовых руд с общими балансовыми запасами около 170 млн. т расположено в Кусинском районе Челябинской области. Руды содержат 36-45 % железа, в них присутствуют титан и ванадий. Эти месторождения предназначались для выплавки ванадиевого чугуна на Чусовском металлургическом заводе. Кусинское месторождение до последнего времени разрабатывалось Златоустовским рудоуправлением. Руда обогащалась мокрой магнитной сепарацией. Из концентрата на Кусинской агломерационной фабрике получали агломерат с содержанием железа около 58 %, диоксида титана 5,0 % и пентаоксида ванадия 0,84 %.
В связи с развитием производства ванадийсодержащих окатышей и агломерата на Качканарском ГОКе, которыми снабжаются НТМК и Чусовской металлургический завод, эксплуатация Кусинского месторождения прекращена, и разработка других месторождений этой группы в обозримой перспективе не предусматривается.
Бакальский железорудный район расположен в 200 км от г. Челябинска на западном склоне южного Урала. На бакальском рудном поле разведано до 20 железорудных месторождений с суммарными балансовыми запасами около 1,06 млрд. т, из них разведанные запасы составляют 669 млн. т. Эти месторождения являются гидротермальными. Рудные тела бакальских месторождений находятся в виде пластообразных залежей линзовидных, гнездообразных и жильных образований. Длина пластообразных залежей до 3 км, ширина до 1 км, мощность до 80 м. Однако преобладают мелкие рудные тела, приуроченные к разрывным нарушениям. Глубина залегания рудных тел от 100 до 500 м. В зоне окисления, которая опускается на глубину 60-120 м от поверхности рудного тела, сидериты превращены в бурый железняк. Между этими горизонтами встречаются полуокисленные сидериты. Основным железосодержащим минералом сидеритовых руд бакальских месторождений является сидероплезит, представляющий собой изоморфную смесь углекислых солей железа, магния и марганца.
Бакальские сидериты характеризуются сравнительно невысоким содержанием железа (30-35 %), которое за счёт удаления диоксида углерода при диссоциации карбонатов в процессе их нагревания (при обжиге или плавке) возрастает до 44-48 %, с повышенным содержанием оксида магния, чистотой по фосфору. Содержание серы в них крайне непостоянно, изменяется без всякой закономерности (от 0,03 до 1,0 % и выше). В качестве полезной примеси сидериты Бакала содержат от 1,0 до 2,0 % оксида марганца. Бурые железняки содержат около 50 % железа, 0,1-0,2 % серы, 0,02-0,03 % фосфора. Запасы бурых железняков составляли около 50 млн. т и к настоящему времени практически исчерпаны.
Бакальские месторождения являются основной рудной базой Челябинского металлургического комбината, Сатнинского и Ашинского заводов. Месторождения разрабатываются открытым и подземным способами Бакальским рудоуправлением. Основная масса добываемой руды (около 4,5 млн.т) – сидериты. Добытую руду дробят, сортируют с выделением кусковой фракции (60-10 мм) и мелочи (10-0 мм). Кусковая фракция бурых железняков направляется в доменную плавку. Кусковый сидерит подвергают обжигу в шахтных печах. Обожженный сидерит, обладая магнитными свойствами, подвергается магнитной сепарации. Полученный концентрат поступает на указанные заводы Урала, Карагандинский металлургический комбинат и другие предприятия. Смесь мелких фракций сидерита и бурых железняков подвергается агломерации на местной аглофабрике. Агломерат идет в доменный цех АО “Мечел”. Химический состав руды месторождений Бакальского района и продуктов их подготовки представлен в приложении 1.
Ахтенское месторождение расположено в Кусинском районе Челябинской области и является дополнительной базой Челябинского металлургического комбината. Запасы его составляют около 50 млн. т. Руды представлены бурыми железняками и сидеритами. По качеству они сходны с бакальскими рудами. Добываются только бурые железняки с содержанием железа около 43 % при 0,07 % серы и 0,06 % фосфора.
Теченское месторождение магнетитовых руд с разведанными запасами около 60 млн. т расположено в 60 км от Челябинского металлургического комбината и является его дополнительной рудной базой. Относится оно к типу скарновых месторождений. Среднее содержание железа в руде составляет 35,4 %, серы – 1,17 %, фосфора – 0,07 %. Обогащение этих руд мокрой магнитной сепарацией при измельчении до 0,2-0 мм позволяет получать концентрат с содержанием железа до 55 %. В настоящее время месторождение не разрабатывается.
Магнитогорское месторождение относится к типу скарновых месторождений. Руды горы магнитной являются рудной базой Магнитогорского металлургического комбината. Они представлены двумя основными разновидностями: сульфидными (или первичными) и окисленными. Кроме этих двух типов коренных руд на месторождении выделялось небольшое количество россыпных руд и бурых железняков. В сульфидных рудах основными железорудными минералами являются магнетит и пирит (содержание серы в них до 4 %). Окисленные и россыпные руды представлены мартитом, а бурые железняки – лимонитом. Содержание железа в рудах изменяется в широких пределах: 38-60 % для магнетитовых (сульфидных) и 52-58 % для мартитовых руд. Содержание фосфора в магнитогорских рудах не превышает 0,1 %, составляя в среднем 0,04-0,05 %. Пустая порода этих руд характеризуются повышенной основностью, составляющей около 0,3 для окисленных руд и 0,5 для сульфидных.
Богатые окисленные руды (с содержанием железа выше 48 %) подвергают дроблению и сортировке. Бедные окисленные и россыпные руды обогащают гравитационным методом (промывка, отсадка) с применением магнитной сепарации. Для богатых сульфидных руд применяют сухую магнитную сепарацию; для бедных сульфидных руд – сухую и мокрую магнитную сепарацию. Химический состав исходных руд и концентратов представлен в приложении 1. Мелочь концентратов окисленных и россыпных руд и все концентраты сульфидных руд подвергают агломерации на 4-х аглофабриках ММк.
В настоящее время балансовые запасы руд горы Магнитной, интенсивно разрабатываемой с 1932 г., в значительной мере исчерпаны и на 01.01.89 г. составляли 85 млн. т, что приводит к постепенному сокращению объёма добычи. Для компенсации этого сокращения начата разработка небольшого месторождения Малый Куйбас, расположенного в непосредственной близости от г. Магнитогорска. руды магнетитовые и гематитовые с содержанием железа 40-60 % и фосфора 0,03-0,06 %. В магнетитовых рудах содержится 1,8-2,0 % серы, а в гематитовых – 0,07 %. При обогащении получают концентрат, содержащий 65 % железа. Разработку ведут открытым способом. Общие балансовые запасы месторождений Магнитогорского железорудного района составляли в начале разработки около 0,45 млрд. т.
Зигазино-Комаровский железорудный район расположен в Белорецком районе Башкортостана и представляет собой группу из 19 мелких месторождений бурых железняков (плотные бурые, охристо-бурые и охристо-глинистые) и, отчасти, сидеритовых руд осадочного происхождения. Общие балансовые запасы руд этих месторождений, которые являются железорудной базой Белорецкого металлургического комбината, составляют (на 01.01.89 г.) 80,2 млн. т. Часть месторождений (Туканское и Западно-Майгашлинское) разрабатывается открытым способом. Объём добычи составляет около 0,5 млн. т руды в год. Среднее содержание железа в добываемой руде составляет 41-43 %. Руды чистые по содержанию серы (0,03 %) и фосфора (0,06-0,07 %). В основном разрабатывают кусковые бурые железняки, для подготовки к плавке их подвергают дроблению, промывке и сортировке на Туканской и Западно-Майгашлинской дробильно-обогатительных фабриках. Содержание железа в мытой руде – 47,0-47,5 %.
Орско-Халиловский железорудный район включает в себя 6 месторождений бурых железняков осадочного происхождения, содержащих никель (0,4-0,7 %) и хром (1,60-2,5 %). Общие балансовые запасы руд месторождений района составляли на 01.01.89 г. 312,2 млн. т, наиболее крупными из них являются Аккермановское и Ново-Киевское месторождения. Среднее содержание железа по месторождениям изменяется в пределах 31,5-39,5 %. Руды содержат 0,03-0,06 % серы и 0,15-0,26 % фосфора.
Руды этого района являются сырьевой базой АО “Носта” (Орско-Халиловского металлургического комбината), которое проектировалось на производство природнолегированного металла. По первоначальному проекту ново-киевская руда с содержанием железа 38-39 %, добываемая открытым способом, должна подвергаться дроблению и сортировке с выделением кусковой доменной руды крупностью 120-6 мм и мелочи 6-0 мм для агломерации. Аккермановская руда, добываемая также открытым способом, содержание железа в которой – 31,5-32,5 %, должна проходить подготовку по более сложной схеме, включающей дробление её до крупности 75-0 мм и грохочение на классы 75-10 и 10-0 мм. Первый класс (с содержанием железа 38 %) является готовым продуктом для доменной плавки, а мелочь 10-0 мм предназначалась для обжигмагнитного обогащения с получением концентрата (45,5 % железа). Полученный концентрат совместно с мелочью ново-киевской руды должен подвергаться агломерации на аглофабрике комбината.
Однако эта схема не была реализована. В настоящее время эксплуатируется только Ново-Киевское месторождение, кусковая руда которого поступает для выплавки природнолегированного чугуна на одной из доменных печей ОХМК. Остальное производство чугуна на комбинате базируется на привозном сырье.
Рассмотрев характеристики основных месторождений Урала, отметим, что для развития черной металлургии этого региона кроме местных железных руд используют железорудные материалы, завозимые из других районов страны, в частности с ГОКов КМА, северо-запада страны и Казахстана.
“А те заводы у таких построены добрых руд, каких во всей вселенной лучше быть невозможно; а при них такие воды, леса, земли, хлеба, житности всякие, что ни в чём скудности быть не мочно”
Петр I Великий, 1724 год.
У каждого города есть своя “точка отсчёта”, конкретное место, с которого он шагнул в Историю. Для Нижнего Тагила это, несомненно, Высокогорский железный рудник, открытый в 1696 году. Руда была “доброй” (“среди горы пуповина чистого магнита”), место для заводского производства “угожее” – “реки и лесу предостаточно”. Так всё “сошлось”, и определилась судьба тагильского края.
Богатейшему железорудному месторождению исполняется в этом году 310 лет.
Гора Высокая, представляя уникальное по своим запасам и качеству руд месторождение магнитного железняка, в XVIII веке сыграла важную роль в развитии горнозаводской промышленности Урала, отечественной металлургии и в судьбе нашей Родины. Это вызывает огромный интерес к истории открытия месторождения горы Высокой, людям, связанным с ним. Дальнейшее освоение богатых железных руд горы Высокой было подчинено развитию горнозаводского дела на Урале и необходимостью в снабжении рудным сырьем заводов Нижнетагильской части, а также Невьянских и Ревдинских заводов.
Многие геологи, работавшие на Урале, установили, что горы состоят из отложений преимущественно палеозойского возраста. В осевой, водораздельной части хребта почти повсеместно были встречены кристаллические сланцы; на западном склоне осадочные породы девона, карбона и перми; на восточном -изверженные, в частности, диабазы и граниты. В связи с этим и типы месторождений полезных ископаемых на том и на другом склонах оказались различными. На западном доминируют месторождения осадочного типа, на восточном- так или иначе связанные с изверженными горными породами.
В основных чертах была исследована геологическая история Урала. Территория Урала - крупное звено Урало-Монгольского геосинклинального пояса. Его складчатые структуры протягиваются с севера на юг, охватывая горный Урал, Зауралье, сопредельную часть Западно-Сибирской низменности. К югу от Аральского моря они отклоняются на восток, переходя в структуры Тянь-Шаня. На западе Урал отделяется системой прогибов от Русской и Тимано-Печорской плит. Фундамент этих плит продолжается на глубине, по меньшей мере до Главного Уральского глубинного разлома, разделяющего внешнюю зону Западного склона и внутреннюю зону Восточного склона Урала. Территория Урала - крупное звено Урало-Монгольского геосинклинального пояса. Его складчатые структуры протягиваются с севера на юг, охватывая горный Урал, Зауралье, сопредельную часть Западно-Сибирской низменности. К югу от Аральского моря они отклоняются на восток, переходя в структуры Тянь-Шаня. На западе Урал отделяется системой прогибов от Русской и Тимано-Печорской плит. Фундамент этих плит продолжается на глубине, по меньшей мере до Главного Уральского глубинного разлома, разделяющего внешнюю зону Западного склона и внутреннюю зону Восточного склона Урала.
Палеозойские отложения западного склона Урала представлены мелководно-морфологическими, шельфовыми, карбонатными и вулканогенно-осадочными породами ордовика-перми, которые к востоку переходят в более глубоководные кремнисто-глинистые отложения континентального склона и подножия. Все эти образования интенсивно дислоцированы, нарушены надвигами. Местами на них залегают в тектонических покровах породы, перемещенные из зоны восточного склона.
Область восточного склона Урала, отделяющаяся от области западного склона зоной Главного Уральского геологического разлома, объединяет две главные группы геолого-структурных зон: Тагильско-Магнитогорскую, сложенную в основном палеозойскими вулканогенно-осадочными, базит-гипербазитовыми и гранитоидными комплексами, и Урало-Тобольскую, состоящую из крупных выступов докембрийских метаморфитов с палеозойским чехлом и разделяющих их, сравнительно узких зон, сложенных палеозойскими образованиями, аналогичными породам Тагильско-Магнитогорской зоны.
В Тагильско-Магнитогорской зоне отмечается увеличение мощности коры. Выпадает или переработан гранитогнейсовый слой. В поверхности Мохоровичича фиксируются углубления, с которыми совпадают увеличенные мощности переходной от коры к мантии зоны.
Тагильская зона достигает наибольшей широты 80-100км на широте Карпинска значительно сужается в районе Первоуральска -до 5км.
Выполнена вулканогенными и осадочными породами раннего палеозоя: туфами, порфиритами, песчаниками, известняками.
Породы часть метаморфизованы до стадии зеленых сланцев, вследствие чего в них широко распространены такие минералы, как хлорит и актинолит, придающие им зеленоватый оттенок. Это стало причиной того, что Тагильскую зону называют "зеленокаменной полосой Урала". С зонами магматизма связаны медно-колчеданные и магнетитовые месторождения.
Важным составным элементом этой мегазоны, как и других восточно-уральских мегазон, являются шовные зоны глубинных разломов с крупными телами ультраосновных и основных пород и с месторождениями платины, хлорита, асбеста и других полезных ископаемых. Тагильская зона включает Главный Уральский глубинный разлом с серией таких интрузий, известных под названием платиноносного пояса.
Формирование района примыкающего к Нижнему Тагилу, как и всего Среднего и Северного Урала было очень сложным. В его пределах неоднократно бушевали моря, временно уступавшие место суше, из трещинных вулканов на дне морей изливались базальты, на возникших вулканических островах, продолжавшие действовать вулканы, выбрасывали "палящие тучи", на месте морей возникали горные системы, предгорья которых вновь затапливались наступавшими морями. В довершение всего район испытал как минимум три оледенения.
Начать историю образования района видимо следует с ордовикского периода, начавшегося около полумиллиарда лет тому назад и продолжавшегося 60 млн. лет. К этому времени весь Средний Урал представлял собой море, в котором происходило образование пород, залегающих в настоящее время на широте Нижнего Тагила за Уральским Хребтом, и представленный глинистыми сланцами, песчаными известняками.
В начале ордовика в связи с проявлением внутриземных процессов происходит колебание дна моря (с 0 ,5-1 км. До 3-5 км.), в связи с чем образуется ряд субмеридиональных трещин-разломов, из которых под водой начинают изливаться базальтовые лавы, покрывающие на Урале площади в тысячи квадратных километров. Вдоль трещинных вулканов мощностью излившихся лав составляет первые километры. На удалении от действующих вулканов образуются осадочные породы, возникающие в связи с разрушением вулканических пород. К концу периода море значительно обмелело (до 1-2 км.). В связи с горообразовательными, в ряде мест Урала море несколько отступило, однако в районе Нижнего Тагила оно продолжало существовать, но в нем появляются вулканические острова.
В силурийском периоде, продолжавшемся около 30 млн. лет, в связи с продолжающейся вулканической деятельностью происходит дальнейшее обмеление морского бассейна. На подводных вулканах, прекративших свою деятельность, начинают образовываться коралловые рифы и острова типа атоллов. На дне морей близ вулканов действуют источники типа "черных курильщиков" из которых поступают растворы несущие медь, цинк, свинец и др. металлы. Попадая в морскую воду, являющуюся сильным электролитом, растворы коагулируют и все эти металлы выпадают в осадок, образуя полиметаллические сульфидные руды различного качества.
К середине силурийского периода на Среднем Урале сформировалась островная система, которая в районе Нижнего Тагила была представлена тремя прерывистыми, одна из которых совпадает в настоящее время с меридианом с. Балакино, вторая - с меридианом реки Катабы, третья - с меридианом с. Горбуново - г. Голый Камень. Во второй половине силурийского периода Средний Урал вновь испытывает погружение, в связи с чем на большей его части вновь открываются трещины, из которых изливаются базальтовые лавы, мощность которых в отдельных участках достигает 6 км. На широте Нижнего Тагила погружения были умеренными в связи с чем вулканическая деятельность носит не повсеместный характер. К восточной части района села Балакино, Ольховки преобладает вулканическая деятельность. На меридиане города в начале происходит образование мощной толщины (800м) высокогорских и гальянских известняков, а позднее накопление многокилометровой толщи лав и туфов, переслаивающихся с химического разложения лав и туфов базальтового состава в виде окисных и силикатных соединений железа. Этому способствуют также действующие на дне моря горячие источники, выносящие из базальтов в большом объеме железо.
К концу силура Средний Урал, в том числе район Нижнего Тагила ландшафтно представлял собой морской бассейн с большим количеством островов, разделенных небольшими проливами.
Образование крупных массивов пород, не излившихся на поверхность, а застывших на глубине обусловило возникновение мощных потоков поровых растворов вокруг таких массивов и над ними. Благодаря потокам поровых растворов за миллионы лет были перенесены и отложены в благоприятных условиях огромные массы железных и полиметаллических руд. При этом в одних случаях проходила концентрация рудного вещества, а в других рассеяние его. Концентрация руд и образование месторождений происходило только при наличии структурных ловушек.
Таким образом более 340 млн. лет тому назад были образованы все месторождения Тагильского района: Высокогорское, Лебяжинское, Естюнинское, им. 3 Интернационала и ряд более мелких месторождений железа и меди.
По мере роста поднятий гор происходило все более интенсивное разрушение их, врезание речных долин, расширение ущелий.
В последнее тысячелетие среди природных факторов воздействия на ландшафты района приобретает деятельность человека, начавшего около 300 лет назад с сооружения крупнейших на Урале водоемов площадью в несколько десятков километров и заканчивающего (в настоящее время) перемещение сотен миллионов тонн пород и руд с мест их векового залегания на другие участки в темпах не доступных природе.
Понимание истории геологического развития Тагильского района различными исследователями характеризуется неодинаково. Еще больше различаются взгляды их на происхождение месторождений района. Все разнообразие точек зрения на происхождение можно свести к двум основным: контактово-метасоматической и вулканогенно-осадочной.
По контактово-метасоматической теории образование месторождений железных руд происходит на контакте гранитных и сиенитовых массивов с известняками. В результате нагрева пород до Тc°-800 градусов такие химические элементы как кальций, магний и железо становятся подвижными. Происходит встречная миграция их железа и магния из массива, а кальция из известняков с образованием в контакте железных руд и пироксен - гранатовых скарнов.
В соответствии со второй точкой зрения, получившей в последние годы больше признание «вулканогенно-осадочной», накопление высокожелезистых осадков происходит еще в морском бассейне у подножья вулканических построек в результате подводного разложения лав и туфов, а также функционирования на дне горячих источников, выносящих соли железа, кальция, магния, и других металлов. При этом высокожелезистые морские осадки чередуются с песками, гравелитами и галечниками, возникающими в результате разрушения прибоем вулканических построек, образующих острова. Подводные части вулканических построек обрастают коралловыми рифами, периодически разрушаемыми при извержениях, в связи с чем, возникают конгломераты с галькой известняка и вулканическим цементом.
У подножья вулканических построек накапливаются большие мощности конгломератов, гравелитов и песчаников, обогащенных гидроокислами железа. В результате больших гравитационных нагрузок за счет веса осадков, происходит превращение последних в скальную породу.
Вулканические процессы постепенно затухают, а на смену им приходят процессы формирования магматических пород на глубине с образованием крупных массивов расплавленных пород, имеющих в начале температуру более 1000 градусов. Как уже выше упоминалось над такими массами расплавленных пород возникают восходящие потоки поровых растворов, приводящих к перераспределению в пространстве окисных минералов железа. По известковистым конгломератам образуются скарны. При перераспределении железа в зависимости от геологической структуры участка происходит концентрация или распыление оруденения.
Таким образом, Тагильская зона выполнена вулканогенными и осадочными породами раннего палеозоя: туфами, порфиритами, песчаниками, известняками.
С зонами магматизма связаны медно-колчеданные и магнетитовые месторождения.
I. 2. История открытия месторождений
Первое упоминание об Урале встречается у Геродота в пятом веке до нашей эры, во втором веке до нашей эры у Птолемея эти горы названы Гиперборейскими, на его схеме впервые появилось изображение реки Лаик-Яик или Урал.
В 1581 году Иван Грозный посылает в Сибирь Ермака с дружиной вольных казаков. А в 1584 году он издает указ Каменных дел, призванный обобщить и учесть все известные и вновь открытые месторождения руд, драгоценных камней и металлов. В 1627 году в Москве был составлен "Большой чертеж", а к нему описание - "Книга к Большому чертежу", в которой был впервые описан бассейн реки Тагил: «А в реку Каму пала река Вишера, вытекла из Камени, из гор, от Печоры реки 20 верст. В Каму же пала река Чусовая, а в Чусовую в горах пала речка Серебряная. А от речки Серебряные потекла из горы река Талга в реку Туру».
В 60-70х годах семнадцатого века геолого-поисковые работы в этом районе вел Дмитрий Тумашев. Вполне вероятно, что Тумашев являлся первооткрывателем одного из крупнейших железорудных месторождений Урала - месторождения магнитного железняка на горе Высокой (в семнадцатом - восемнадцатом веке она называлась горой Магнитной). Открытие его принято датировать 1696 годом. Но архивные документы свидетельствуют, что приехавшие в 1697 году из Москвы апробировать это месторождение специалисты обнаружили старые ямы и при расспросе местного населения (манси) узнали, что ямы копали:". из Мурзинской слободы приезжаючи Серебренники Ивашко да Митька Тумашовы".
Вместе с тем известно, что еще в 1671 году по указанию тобольского воеводы Д. А, Тумашев возил людей на каменную гору у реки Выи. Взятые с горы образцы были увезены в Тобольск. Возможно, что первооткрыватель не придал значения этому месторождению. Ведь при тогдашнем кустарном способе выплавки руды изготовить металл из железняка было делом весьма нелегким. Если бы Тумашев серьезно оценил свое открытие и своевременно заявил о рудах горы Высокой, открытие этого месторождения могло бы стать наиболее важным из всех, сделанных им на Урале. К тому времени уже много было маленьких домниц, в которых местные жители плавили железо для изготовления кос, серпов, и других вещей, были и более древние домницы. Думается, что Тумашеву помогали местные жители и прежде всего крестьяне Мурзинской и Краснопольской слобод.
В 1700 году, едва закончив Азовский поход, Петр Первый начал Северную войну. Понимая, как необходим для ведения войны металл, Петр Первый образует Приказ рудокопных дел, призванный систематизировать знания о поисках и использовании минеральных ресурсов. Еще в августе 1698 года он поручил молодому энергичному Андрею Винеусу, начальнику Сибирского приказа, искать новые рудные месторождения для строительства железоделательных заводов на Урале. У А. А. Винеуса уже были донесения Верхотурского воеводы Дмитрия Протасьева: "Гора Магнитная в самых вотчинах вверх Тагильской волости, вниз Тагила реки, на левой стороне. "
Итак, с 1700 года наш район изучается и активно осваивается. И судя по тому, как много месторождений было известно Демидовым, знатные были у них рудознатцы! Они умели находить месторождения не только по визуальным признакам, но и при помощи лозы.
В первой четверти 18 века Урал становится центром развивающегося в стране горного дела и металлургии. Этому способствовали открытия разнообразных и богатых месторождений полезных ископаемых (в первую очередь железных и медных руд), наличие леса и дешевой рабочей силы. Лесные и рудные богатства в старых Олонецком и Тульско-Каширском промышленных районах были худшего качества и почти уже на исходе, а развитие внутреннего рынка и Северная война требовали много металла.
Возглавить строительство новых заводов на Урале должен был человек с твердым характером и талантом организатора, хорошо известным правящим кругам. Выбор пал на В. Н. Татищева. Назначение его на Урал - " в Сибирскую губернию на Кунгур" - состоялось в январе 1720 года. Вместе с ним был послан немец И. Ф. Блиер (горный мастер, специалист по поискам руд, до этого дважды бывавший в Сибири), русские горные мастера И. Патрушев, четыре ученика из офицеров.
Перед Татищевым и Бриером стояли две основные задачи: проверить имеющиеся сведения о рудных богатствах Урала, организовать поиск новых месторождений и в местах, "где отыщутся руды", построить заводы, организовать производство меди и железа. Сразу же по прибытии в Кунгур Татищев пригласил рудоискателей и разослал их по Уралу на поиски новых руд. Рудоискателям входило в обязанность собирать образцы, делать чертежи месторождений и составлять их описание.
В 1736 году В. Н. Татищев пригласил саксонца Гезе для обучения пяти учеников распознаванию руд с помощью лозы. Как раз в это время, в 1735 году, горный чиновник Ярцев сообщил в горную канцелярию о том, что вогул Степан Чумпин нашел месторождение магнетитовой руды хорошего качества на реке Кушве. Он правильно оценил отличное качество железной руды. Обследуя его в 1735 году, он дал горе название Благодать: "Оная гора есть так высока, что кругом ее видеть верст на сто и более; руды с оной горы не токмо наружной, которая из горы вверх столбами торчит, но кругом. раскапывали и обрели, что всюду лежит сливная, одним камнем в глубину. Для такого обстоятельства назвали мы оную гору Благодать"".
В 18веке П. С. Паллас подробно описал железорудное месторождение на горе Высокой. Основная часть руды переплавлялась тут же, остальную вывозили в Невьянск или даже в Ревду. Несмотря на то, что разработка Высокогорского месторождения, расположенного неподалеку от вершины горы, шла полным ходом, лес на ее склонах сохранялся в неприкосновенное. А молодые кедры, произраставшие у подножья горы, даже были огорожены частоколом. Теперь гора Высокая фактически срыта, разработки ведутся уже не на поверхности, как прежде, а в шахтах. Но запасы руды на ее месте еще велики.
Русское правительство поощряло стремление крупных ученых Европы к изучению просторов в России. Урал несомненно привлекал этих исследователей. В 1822 году в Петербурге организуется Геологический комитет, с этого времени геологи считают рождение своей службой, занимающейся всеми вопросами недр: разведки, подсчета запасов и учета добычи полезных ископаемых.
В 1829 году Уральские горы изучал А. Гумбольдт. Гумбольдт и его спутники осмотрели Невьянский и Нижнетагильский заводы, гору Благодать, платиновые россыпи, район Конжаковского Камня и некоторые другие объекты. Во время этой поездки Гумбольдт обратил внимание на незначительные отклонения магнитной стрелки. Ученый правильно заметил, что это связано с неизвестными еще залежами железных руд на восточном склоне Урала. Такой метод выявления железорудных месторождений до Гумбольдта не был известен науке. Позднее стал называться геофизическим методом.
С 1860-х по 1880-е годы изучением района занимался интереснейший человек, горный инженер, геолог В. Ф. Сопальский. При его участии в 1871 году организовался геологический отдел Нижнетагильского горного округа, единственная на дореволюционном Урале специализированная геологическая служба при частном руднике. Это достижение было отмечено позднее многими геологами, посетившими Тагил. В 70-е- 80-е годы этот район интенсивно изучали по поручению геологического комитета А. П. Карпинский и Ф. Н. Чернышев. С именем Карпинского связано также изучение меднорудных, железорудных, золоторудных и других месторождений полезных ископаемых.
В последнее десятилетие 19 века на Урале стал увеличиваться спрос на каменный и бурый уголь. Залежи его к тому времени были известны как на восточном склоне, так и на западном, но месторождения оставались крайне слабо исследованы.
В конце 80-х годов Чернышев посетил Гороблагодатский и Нижнетагильский округа, где изучал, главным образом, рудные месторождения горы Благодать и горы Высокой. Он обратил внимание на ряд сбросов на горе Благодать, по которым бывшее единое рудное тело оказалось разделенным на несколько частей. Вывод имел важное практическое значение, так как позволил лучше ориентироваться в рудных залежах этой горы.
Итак, к концу 19-го и началу 20-го века месторождения Нижнего Тагила и района были, в основном, открыты. В районе работало 25 металлургических заводов, 90 приисков, выросло около 310 деревень, жители которых работали на заводах, приисках, занимались старательскими работами.
I. 3. История геологических исследований г. Высокой и других месторождений района Нижнего Тагила: век XX.
К концу XIX и началу XX века месторождения полезных ископаемых Нижнего Тагила и района были, в основном, открыты, крупные - хорошо изучены и многократно описаны.
18 ноября 1914 года известный геолог В. В. Никитин сообщает правлению тагильских заводов цифры запасов руд. На основании 8 скважин, пробуренных на Высокогорском месторождении, эти запасы определялись 801. 000. 000 пудами (приблизительно 12. 816. 000 тонн). На мелких месторождениях - Полевском, Каменском, Елизаровском, Горбуновском болоте - на основании обнаружения руд, запас определялся цифрой - приблизительно 5. 000. 000 пудов (80. 000 тонн).
В 1920 году В. В. Никитин представил таблицу запасов руд с прогнозом по всем месторождениям района. Это не только железные руды горы Высокой, но и Шиловский рудник, Сан-Донато, Березовский, Елизаровский, Лебяжинский, Гороблагодатский, Синячихинский, Зыряновский. Запасы этих месторождений были определены в 53. 447. 603 тонны.
В 1930 году Станкевич произвел предварительный подсчет сернисто-медистых руд горы Высокой. Кроме огромной работы по разведке, исследованиям, подсчетам запасов по основным месторождениям железных руд, Станкевич все годы продолжал проверку, разведку месторождений полезных ископаемых района.
Далее подсчетом запасов руд занимается Логиновский. Согласно подсчету Логиновского, прирост запасов коренных руд к 1938 году составил 41%, а с учетом добычи - 63,5%. Геологической службой Высокогорского рудоуправления хорошо отражена хронология подсчетов запасов руд месторождений Тагила на основании геологоразведочных работе 1931 по 1991 гг.
К 1964 году значительно возросла динамика добычи руд. В это время активно шла добыча на Главном карьере. Высокогорское месторождение было вскрыто группой шахт: «Магнетитовая», « Магнетитовая-Бис», «Клетъевая», «Первомайская». На предприятии оформилась структура геологической службы. Возросло и количество проб, отбираемых из шлама буровзрывных скважин при отработке камер. В 1980-х годах вновь встает вопрос о комплексном использовании руд Высокогорского месторождения. Месторождение к этому периоду уже отработано на значительную глубину, значительно отработаны высокосернистые руды. Геологи, в связи с этим, начали изучать закономерность распределения кобальта и меди в магнетитовых рудах, качество которых значительно снизилось. Было подтверждено, что руды Восточного рудного пояса по меди - в 2,7 раза, а по кобальту - в 1,7 раза богаче руд Западного пояса.
Таким образом, несмотря на активную добычу руд, запасы по месторождениям не убывают, благодаря опережающей разведке на глубину.
I. 4. Характеристика Высокогорского месторождения.
Месторождение расположено в приконтактной зоне Тагильского диорит-сиенитового массива, вблизи его юго-восточной части и приурочено к ороговикованным и скарнированным вулканогенно-осадочным породам силура.
Оно входит в группу контактово-метосоматических железорудных месторождений Тагило-Кушвинского района. С северо-запада месторождение ограниченно взбросо-сдвигом «Главный», на западе месторождение контактирует непосредственно с диорит-сиенитовым массивом, а на юго-западе с массивом мраморизованных известняков. Рудные тела (18 железных и 8 медно-кобальтовых) сгруппированы в два рудных пояса - Верхний и Нижний, разделенных безрудным интервалом мощностью 200-250 метров. Форма рудных тел пластообразная, реже линзообразная, мощностью от 3 до 160 метров, длиной до 2 км. Простирание основных рудных тел - северо-западное, падение крутое на северо-восток.
Скарново-магнетитовое оруденение расположено на двух пространственных уровнях. Нижний уровень приурочен к зоне контакта Высокогорских известняков с вулканогенно-осадочными породами Меднорудянской толщи (Западный рудный пояс), верхний располагается в 150-220 м выше по разрезу, в средней части Меднорудянской толщи (Восточный рудный пояс). Восточный рудно-скарновый пояс имеет протяженность около 1500м. Тектоническими разрушениями он разбит на 3 блока, получивших названия с севера на юг: Восточно-ревдинского, западно-ревдинского и Ново-меднорудянского участка, в пределах которых выделено 17 рудных тел, различной протяженности и значимости.
Руды представлены как массивными, так и вкрапленными разностями
Строение рудных тел неоднородное, часто массивные магнетитовые руды чередуются с вкрапленными, слабооруденелые - с безрудными породами.
Рудные тела Восточного пояса имеют пластообразную реже линзовидную форму, а рудные тела Западного пояса - столбообразную форму. Запасы руды Высокогорского месторождения составляют 375 млн. т.
Железные руды Высокогорского месторождения представлены первичными и окисленными разностями. В настоящее время основная часть окисленных руд отработана.
Основным рудным минералом среди первичных руд по минералогическому и химическому составу выделяются: магнетиты (содержание железа более 50%), богатые магнетитовые скарны (содержание железа 30-50%), бедные магнетитовые скарны (железа-20-30%), оруденелые породы (15-20%), слагающие внутрирудные прослои.
По текстурно-структурным признакам среди руд месторождения выделяются: массивные руды, вкрапленные руды, прожилково-вкрапленные руды, брекчеевидные руды. Массивная текстура характерна для магнетитов и богатых магнетитовых скарнов. Вкрапленная текстура свойственна бедным скарновым рудам. При чередовании богатых магнетитовых руд с бедными и нерудными скарнами возникает прожилковая текстура. В участках дробления возникают брекчеевидные текстуры руд. Структура руд тонко-мелкозернистая. Размер зерен магнетита колеблется от 0,03 до 1 мм.
Минеральный состав первичных руд месторождения степень распространения рудные минералы нерудные минералы
Главные магнетит гранит
Широко распространенные Пирит, халькопирит эпидот, кальцит, хлорит, диопсид, циозит
Часто встречающиеся гематит, линнеит, сфалерит кварц, апатит, роговая обманка, мусковит, сфен
Выделены 34 рудных тела, из которых 21 сложено балансовыми рудами. Рудные тела Западного пояса представлены, в основном, вкрапленными и брекчиевидными рудными телами. Рудоносная зона Меднорудянского уровня расположена на Западном фланге месторождения, мощность ее достигает 300-400 метров. В пределах этой зоны выделено 3 наиболее крупных рудных тела. Рудные тела имеют простую пластообразную форму с выдержанной мощностью.
Таким образом, текстура руд, в основном, вкрапленная и пятнисто-вкрапленная. Местами руды этой зоны обогащены сульфидами (пиритом, реже халькопиритом). Структура руд тонко- и мелкозернистая. Руды месторождения по содержанию железа делятся на следующие сорта: магнетитовые руды (железа более 50%), богатые магнетитовые скарны (железа 30-50%), бедные магнетитовые скарны (железа 20-30%) и оруденелые породы (железа 15-20%).
Глава II. Значение железной руды г. Высокой в развитии Уральской промышленности и отечественной металлургии.
II. 1. Начало разработки и бурное развитие высокогорского рудника -
Открытие месторождения горы Магнитной связано с крупными мероприятиями Петра I по развитию горнозаводского дела на Урале. Собственно, только на Урале и были все предпосылки, которые отвечали общественной потребности в быстром создании крупного металлургического района. Изобилие на Урале дешевого леса, тогда единственного топлива для домен, наличие полноводных рек, а главное, очень богатое содержание железа в уральской руде. Кроме того, были признаны удобными условия транспортировки железа зимой - до Тобольска и летом до Чусовой, а оттуда водными путями до Казани и Нижнего Новгорода. Выравненность рельефа в восточной части центрального Урала способствовала проникновению населения в глубинные части Урала, богатые рудой. Здесь были необходимые для нового дела люди - рудознатцы, кузнецы, знакомые с плавкой металла. Почвы, климат, рельеф были благоприятными для земледелия. На Урале зарплата была ниже на 20 - 30 %. «Рабочие руки дешевы, продовольствие недорого». Все это снижало себестоимость металла. Наблюдается превосходство этого района над другими металлургическими районами.
Это способствовало сравнительно быстрой организации добычи железной руды. В 1721 году началась разработка юго-восточного склона горы, где располагались наиболее богатые руды на горе Магнитной, получившей позднее название горы Высокой - богатейшей кладовой железа. Первый чугун из этой руды был получен в октябре 1722 года на Выйском медеплавильном заводе. А с 1725 года руда направлялась на построенной у горы Магнитной самый мощный на Урале Тагильский чугуноплавильный и железоделательный завод. Сырьевая база, состоящая из железной руды и топлива в виде древесины, была безгранична. Энергетическую потребность перекрывала вода реки Тагил, подпертая плотиной. Началась систематическая добыча железной руды на горе Высокой, а затем и бурное развитие рудника в первые десятилетия его существования. Гора Высокая дала основную жизнь предприятию, а затем и городу Нижнему Тагилу. Из высококачественных руд горы Высокой чугун выходил самый добротный и в большом количестве. Железо из него получалось отличного качества. Так впервые в мире освоена плавка трудно восстановимого магнитного железняка.
В Нижнем Тагиле создается мощное промышленное производство. К середине XVIII века он становится центром распределения железных руд для целого куста заводов. Развитие Высокогорского рудника было подчинено потребности Демидовских заводов в руде. Тагильскому гиганту становится тесно в своем районе. Получилась диспропорция между размерами выплавки чугуна и возможностями переработки его в железо. Молотовые заводы для его чугуна стали строиться Демидовыми по пути следования металла на запад, прежде всего на Чусовой (Шайтанский, Уткинский, Висимо-Шайтанский). Но скоро стали возить не только чугун, но и железную высокогорскую руду, ведь основа всех диспропорций заключалась в избытке железных руд с включением в эксплуатацию горы Высокой. Перевозка железных руд по трудным грунтовым дорогам того времени имела даже свои преимущества, так как чугун и чугунное литье страдали часто при перевозке. В расчете сразу на высокогорскую руду к молотовым заводам западного склона Урала по Чусовой стали пристраиваться домны (Уткинский завод), и строиться заново доменные и молотовые (Ревдинский завод). Позднее, высокогорская руда стала доставляться к Невьянскому и Алапаевскому заводам. В 1745 году гора Высокая была разделена на три части (дачи), в связи с выделением наследства Акинфия Демидова, Тагильскую, Невьянскую и Ревдинскую. Руда перевозилась из района горы Высокой на расстояние 160 верст в Ревду. Урал превращался в крупный промышленный район. В 1739 году при правлении императрицы Анны, и произошел резкий поворот в горных делах - до этого горнозаводское дело носило казенный характер (привилегии у Демидовых, Строгановых), а с него вплоть до горного положения Александра 1 1802 года, начинается эпоха развития частных владельческих заводов. Строительство металлургических заводов шло вдоль всего Урала от 51° до 60° северной широты. Во второй половине XVIII века Уральская промышленность достигла своего высшего уровня по темпам строительства заводов (в 1767 их было уже 114). Особенно интенсивное строительство заводов объясняется всевозрастающим спросом на русское железо за границей, расширением внутреннего рынка, необходимостью металла для военных нужд (семилетняя война 1756-1763 гг. и первая русско-турецкая война 1768-1774гг.)
Знаменитой вехой уральской металлургии был XVIII век: Россия вышла на первое место в мире по производству металла, обогнав Англию и Швецию. Главной металлургической базой России стал Урал, где к концу столетия насчитывалось 140 металлургических заводов. Это было время мирового первенства уральской металлургии. Россия в этот период занимала первое место в мире по производству черных металлов, а доля Урала в общерусском его производстве достигала 80 %.
Горнозаводчики Демидовы приложили много усилий, чтобы выполнить царские указы. Без этого успехи по расширению и укреплению позиций России были бы невозможны. Демидовы продолжали расширять и наращивать производства. Одним из главных направлений было и освоение богатых железных руд горы Высокой.
В конце XVIII века в 1800 году только на Нижнетагильском заводе из высокогорской руды выплавлялось за год 555,4 тыс. пудов чугуна. Столько металла не выплавлял ни один завод в России. Его доля в общерусской выплавке чугуна превышала 8 %. Металл на заводе выплавляли на древесном угле из высокогорских руд, почти не содержащих вредных примесей. Он был «добрым» и «мягким». Марка уральского железа «Старый соболь» получила известность и признание во всем мире. Высококачественное Тагильское железо ценили и охотно покупали страны: Франция, Англия, Голландия и Америка. Примерно половина железа Тагильских заводов экспортировалась в одну только Англию. Славой своей Тагильский металл обязан необыкновенно богатым рудам горы Высокой. А быстрый рост вывоза железа за границу усиливал влияния России в других странах. Высокогорский рудник играл очень важную роль в развитии отечественной металлургии. Разработка и использование высококачественных руд для выплавки металла способствовали расширению и укреплению позиций Российского государства. Великая страна Россия заняла достойное место в сообществе мировых держав.
Таким образом, сложились социально-экономические и природные предпосылки для создания горнозаводской промышленности на Урале в;" начале XVIII века.
II. 2. Техника добычи железной руды горы Высокой.
Уровень добычи руды горы Высокой в первоначальный период с 1720 года ежегодно возрастал и достиг к 1750 году 10 тыс. тонн в год и практически оставался таким до 1850 года(14 тыс. т).
Стремление хозяев получить немедленную прибыль не давало возможности организовать технически грамотную разработку запасов руд и проведение разведочных работ.
Для добычи железной руды редко приходилось спускаться глубоко, и железные месторождения разрабатывались большей частью «в разнос» (открытыми разработками). Освободив рудную залежь от покрывающей ее наносной почвы, снимали руду слоями, начиная с верхних, а затем, углубляясь уступами, пока не вырабатывали всего гнезда. Уступы были шириной 2,5 сажени и высотой в 1 сажень. Выбирали только самую богатую и легко доступную руду - все остальное отправлялось в отвал. В 1723-1734 гг. на Урале работает В. И. Теннин, один из лучших знатоков горного дела в России XVIII века. Так описывает он добычу руды: «Рудная добыча производится с самого верху разносом безо всякого укрепления». Получается целая серия уступов, соединенных между собой пологими съездами, по которым выломанная руда свозилась вниз или вверх для обжига и отправлялась на завод. Выломка породы велась ручным способом (при большой твердости порохострельной работой). Орудия производства - лопата, кайло, клин, лом, кувалда. А транспортировалась руда лошадьми, запряженные в деревянные таратайки. Труд рудничного люда был полностью ручным. «Работа велась непорядочно, без разбору, одним сортом» После приезда Геннина на Урал рудное дело принимает иной характер. То, что не могли, а может не стремились создать даже Демидовы, еще не побуждаемые конкуренцией, для Геннина оказалось возможным. В. И. Геннин составил ценное практическое руководство по горному и металлургическому, которое было первым в России.
В XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, и огромные запасы руд оставались для их разработки подземным способом. По приблизительным вычислениям гора Высокая содержала 35 миллиардов пудов лучшей в свете железной руды.
Технические усовершенствования на Нижнетагильском заводе позволили увеличить объемы доменных печей. 17 - аршинные по высоте печи требовали и больше железорудного сырья. И по-прежнему щедро оделяло им главная житница демидовских заводов гора Высокая. Добывалась руда нелегко, поистине потом и кровью семей горняков. Кайло, обушок, тачка - вот основные инструменты горняка. Таким способом добыча велась десятки лет. При этом лишь отбирались крупнокусковые руды, глинистые же, после отсортировки сваливались в отвалы (они требовали обогащения). Таким образом, рудник разрабатывался ручным способом: работы велись с небольшими перерывами в одну смену. Естественно, что в таких условиях рост добычи руды происходил медленно и неравномерно. Он колебался в пределах 1,8 - 4,0 млн. пудов в год.
В 1800 году выпуск чугуна на Нижнетагильском заводе достиг 555,4 тыс. пудов, для чего потребовалось 1 млн. 126 тыс. пудов руды. Богатство горы Высокой были на столько велики, что даже после более чем столетней разработки ее не возникало потребности в разведке и определении точных запасов руд – они считались неисчерпаемыми.
Таким образом, в XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, и огромные запасы руд оставались для их разработки подземным способом. По приблизительным вычислениям гора Высокая содержала 35 миллиардов пудов лучшей в свете железной руды.
II. 3. Технология получения металла.
Подготовка руды к плавке: промывка, обжиг, измельчение.
Доменный процесс выработки чугуна из руды на заводе XVIII века начинался с приемки обожженной уже измельченной руды. В XVII веке обжиг руды выполнялся на заводе, но в XVIII веке обжиг относится уже к рудничной работе. Эта перемена объясняется большей квалификацией технических работников на рудниках, которым можно было поручить обжиг руды. Кроме того, перевозка обожженной и очищенной от пустой породы руды обходилась дешевле. Руда поднималась и ссылалась в амбары для хранения на заводе до момента ее плавки.
В руководстве по горному и металлическому делу того времени говорится, что приемка руды сопровождалась технической экспертизой. Доменному мастеру предписывалось принимать руду, согласно инструкции «недовольно обожженную и измельченную руду. не принимать». Действовала жесткая система штрафов. Транспортировка руды от забоя до обжиговых куч осуществлялась конными повозками, летом в таратайках, зимой в коробках на санях. Обжиговые кучи представляли собой солидный склад руды, так как практикой установлено, что лучшие результаты обжига получались при одновременной закладка до 400 тысяч пудов руды.
Академик П. С. Паллас так описывает процесс подготовки руды к плавке, а именно технику обжига. «Руду складывают по урокам и саженям в аршин вышиной, а наклав большую кучу на поленницы, досками обставленными, зажигают в середине сквозь сделанную к сему нарочно продушину; сие есть прямое обжигание руды. В такой куче бывает до четырехсот тысяч пуд руды, которая едва в сорок дней обжигается, а после разве недель через десять простывает. Сим сильным жжением делается она несколько плавкою, а после уже молотками ее разбивают». При необходимости перед обжигом производили промывку добываемых руд.
В России металл выплавляли на древесном угле. У горы Высокой находились большие лесные массивы. Лес использовали для выжига древесного угля для доменного производства. Лесное и угольное дело велось согласно инструкциям “в сбережении лесов от напрасной порубки и от пожаров”. И здесь действовала жесткая система штрафов. Надзиратель следил «чтоб никто лесу стоячего соснового и березового в стороны от заводов в 20 верстах рубить не дерзал. Из годных лесов на уголь дрова жителям рубить запретить под штрафом. ».
В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить». Дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».
От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.
В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить», дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».
Работники должны были класть дрова в кучи на уголь по 20 сажен на старых токах или на сухих новых местах. Кладка, дернение и осыпка производилась в теплое время, не позднее 20 сентября.
Кучи клали высотой 10 сажен, во все стороны шириной 4 сажени, обкладывали плотно дерном толщиной в 2 вершка, а потом плотно землею, «толщиною снизу от земли в четверть, а вверх в пол аршина», это осыпка. Вокруг кучи ставили услоны, потом зажигали кучу углем внутри из трубы. Жгли кучи по инструкции «неторопно, чтоб угля доброго и крупного было в выходе из сосновых дров из кучи 80 или 90, но не менее 70 коробов. А когда кучи приспеют к ломке, смотреть, чтоб во время разломки без воды или снега уголь не сгорел. , чтоб уголь не ломать и не топтать, очищать от земли чисто».
От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.
Для работы доменных печей требовался постоянно известковый камень в виде добавок к переплавленной руде в качестве флюсов (плавней). Кроме того, этот же камень пережигался на известь для всевозможных строительных работ. Самые плотные сорта того же камня шли на облицовку печей, на фундаменты и другие строительные работы. Поэтому, почти при каждом заводе были свои каменные ломки известного камня. Рядом с горой Высокой тоже находилось месторождение известняка.
Каждый завод большею частью сам вырабатывал себе кирпич и строительный и огнеупорный для печей, так как глину можно было иметь по всюду, перевозка же кирпича обходилась дорого. Глина добывалась в ямах, большей частью лопатами. Кирпичный заводик с обжигательными печами устраивался обычно рядом с глинищами в возможной близости к заводу.
Шахты плавильных печей, трубы, горны, выложенные из камня огнеупорных пород отличались прочностью, выстаивали 10-12 лет.
Добыча и подготовка сырья к плавке: древесного угля, известкового камня, глины.
В России металл выплавляли на древесном угле. У горы Высокой находились большие лесные массивы. Лес использовали для выжига древесного угля для доменного производства. Лесное и угольное дело велось согласно инструкциям «в сбережении лесов от напрасной порубке и от пожаров». И здесь действовала жесткая система штрафов. Надзиратель следил «чтоб никто лесу стоячего соснового и березового в стороны от заводов в 20 верстах рубить не дерзал. Из годных лесов на уголь дрова жителям рубить запретить под штрафом. ».
В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить». дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».
Работники должны были класть дрова в кучи на уголь по 20 сажен на старых токах или на сухих новых местах. Кладка, дернение и осыпка производилась в теплое время, не позднее 20 сентября.
Кучи клали высотой 10 сажен, во все стороны шириной 4 сажени, обкладывали плотно дерном толщиной в 2 вершка, а потом плотно землею, «толщиною снизу от земли в четверть, а вверх в пол аршина», это осыпка. Вокруг кучи ставили услоны, потом зажигали кучу углем внутри из трубы. Жгли кучи по инструкции «неторопно, чтоб угля доброго и крупного было в выходе из сосновых дров из кучи 80 или 90, но не менее 70 коробов. А когда кучи приспеют к ломке, смотреть, чтоб во время разломки без воды или снега уголь не сгорел. , чтоб уголь не ломать и не топтать, очищать от земли чисто».
От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.
Для работы доменных печей требовался постоянно известковый камень в виде добавок к переплавленной руде в качестве флюсов (плавней). Кроме того этот же камень пережигался на известь для всевозможных строительных работ. Самые плотные сорта того же камня шли на облицовку печей, на фундаменты и другие строительные работы. Поэтому, при каждом почти заводе были свои каменные ломки известного камня. Рядом с горой Высокой тоже находилось месторождение известняка.
Каждый завод большею частью сам вырабатывал себе кирпич и строительный и огнеупорный для печей, так как глину можно было иметь по всюду, перевозка же кирпича обходилась дорого. Глина добывалась в ямах, большей частью лопатами. Кирпичный заводик с обжигательными печами устраивался обычно рядом с глинищами в возможной близости к заводу.
Шахты плавильных печей, трубы, горны, выложенные из камня огнеупорных пород отличались прочностью, выстаивали 10-12 лет.
Таким образом, от подготовки руды и другого необходимого сырья для доменной плавки зависело качество получаемого чугуна. Поэтому подготовка сырья требовала большой ответственности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом изучив литературу по теме мы пришли к следующим выводам:
1. Основная масса месторождений района образовалась в палеозое. В геологической литературе сейчас рассматривают две основные гипотезы образования месторождений железосодержащего сырья: контактово-метасоматическая (образование месторождений железных руд происходит на контакте гранитных и сиенитовых массивов с известняками) и вулканогенно-осадочная (накопление высоко-железистых осадков происходит ещё в морском бассейне у подножья вулканических построек в результате подводного разложения лав и туфов).
2. Открытие и освоение железорудных месторождений Нижнетагильского района началось с 1700 года, к тому времени Демидовым было известно достаточно много месторождений.
3. Преобразовательская деятельность Петра I положила начало развитию отечественной металлургии и горнозаводской промышленности Урала. А природные и социально-экономические предпосылки отвечали общественные потребности в быстром создании крупного металлургического района. Главные из них: изобилие на Урале дешевого леса, единственного топлива для домен, наличие полноводных рек, а главное богатое содержание железа в уральской руде. Благоприятные природно-климатические ресурсы способствовали возникновению поселений на Урале. Имеющиеся среди поселения рудознатцы, кузнецы, знакомые с плавкой металла и низкая зарплата, все это способствовало снижению себестоимости металла.
Разработка месторождения горы Высокой способствовала развитию горнозаводской промышленности на Урале, а богатейшие по своим запасам и качеству руды принесли славу Тагильскому металлу во всем мире. Это способствовало укреплению позиций Российского государства, и Россия заняла достойное место в сообществе мировых держав.
4. В XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, «в разнос». Выломка породы велась ручным способом. Техническое оборудование рудника отсутствовало, так как в избытке имелась дешевая рабочая сила. При этом отбирались крупнокусковые руды, глинистые же сваливались в отвалы. Рост добычи руды происходил медленно и неравномерно. И еще огромные запасы руд оставались для разработки подземным способом. Подготовка руды и другого необходимого сырья для доменной плавки требовало большой ответственности. От этого зависело качество получаемого чугуна. В процесс подготовки руды к плавке входили: промывка, обжиг, измельчение. В России металл выплавлялся на древесном угле, который выжигался из леса. Лесное угольное дело велось согласно инструкциям, для того чтобы уголь получался хорошего качества. А также для работы доменных печей требовался известковый камень в виде добавок к переплавленной руде. Известковый камень и глина использовались как строительный материал.
Полезные ископаемые Урала представлены как ювелирными алмазами, так и другими минералами, а также различными металлами и неметаллами.
Самые первые Урала, которые начали добываться, это история их добычи началась около 4 тысяч лет назад.
Намного позднее, приблизительно в V—III векам до н. э., начали добывать железную руду. Золото начали добывать в 1 тысячелетии до н.э. Так как месторождения, выходящие на поверхность, где находились полезные ископаемые Урала, быстро иссякли, необходимо было проводить более глубокие разработки. Но временно этот вид деятельности человека пришел в упадок, так как в первом тысячелетии до н.э. весь Южный Урал заселяют кочевники, которые добычей и плавкой металлов не занимались.
Только спустя 1,5 тысячи лет люди снова начали добывать полезные ископаемые Урала, и началась новая эра использования этих ресурсов.
Полезные ископаемые южного Урала
Черные металлы
Начиная с конца XVIII века и по сегодняшний день, добываются бурые железняки. В начале прошлого века большими темпами начали разрабатывать месторождение железных руд, и был построен Магнитогорский металлургический комбинат, но на сегодняшний день запасы руды здесь практически исчерпаны. Недалеко от Магнитогорска разрабатывается месторождение магнетитовых и титаномагнетитовых руд, которое называется Малый Куйбас.
Полезные ископаемые Урала представлены не только железными рудами также здесь добываются другие такие как титан, хром, ванадий, марганец.
В настоящее время проводится разработка месторождений железотитанованадиевых руд, запасы которых очень большие. Они имеют высокое содержание железа - до 57%, титана - до 6,5%, ванадия - до 0,4%.
Цветные металлы
На Южном Урале есть много руд различных цветных металлов. Уже разработано большое количество месторождений колчеданной меди, а также залежей сульфидных руд. Так как они находятся на незначительной глубине, то проводится открытая их разработка. Недалеко от заповедника "Аркаим" в конце прошлого века открыто и сейчас разрабатывается цинковое месторождение. Главным отличием колчеданных руд является то, что они всегда имеют несколько компонентов. Если основными являются цинк и медь, то вместе с ними имеется достаточно высокое количество золота, свинца, серебра, а также таких редких металлов, как галлий, индий, скандий, ртуть и другие. Также из указанных руд получают серу.
Наряду с колчеданными рудами имеются значительные залежи медно-порфировых руд, в которых значительное количество молибдена.
Уфалейские месторождения никель-кобальтовых руд известны далеко за пределами страны. Часть их уже отработанна, но проводится постоянный поиск новых залежей указанных руд. Есть залежи бокситов, из которых выплавляется алюминий.
Благородные металлы
Южный Урал является главным поставщиком золота в казну государства. Именно на Урале найден самородок из этого металла весом около 36 килограмм. проводится из шахт, глубина которых достигает 700 м. Также золото и серебро добывают при переработке колчеданных руд.
Редкие металлы
К данному относятся вольфрам, олово, тантал, бериллий и другие. Проводится добыча такого редкого минерала, как колумбит. Именно из него производится извлечение ниобия, также идет добыча циркониевых руд, попутно с которыми добывается керамическое полевошпатовое сырье. Имеются залежи руды вольфрама и бериллия.
В нескольких километрах от Сатки имеется уникальное месторождение руд редких металлов, а именно циркония, ниобия, тантала, молибдена, которое называется Симбирка. Данная руда имеет необычный минеральный состав и очень богата на тантал и ниобий, что встречается крайне редко.
На сегодняшний день составлена карта полезных ископаемых Урала, которая постоянно уточняется, так как проводятся новый поиск и разработка месторождений.
Ю.В.Волков, И.В.Соколов, А.А.Смирнов, Институт горного дела УрО РАН
Несмотря на 300-летнюю историю добычи минерального сырья, Урал остается наиболее богатым регионом, стоимость разведанных запасов которого, приходящихся на единицу площади, на порядок выше, чем в среднем по России . Однако с нарушением традиционных экономических связей после распада СССР в горнопромышленном и металлургическом комплексах Урала отчетливо проявляются негативные экономические и социальные тенденции, требующие изменения стратегии геологоразведочных работ, добычи и переработки минерального сырья с целью обеспечения минерально-сырьевой безопасности региона.
Горнодобывающая и металлургическая промышленность являются одними из важнейших отраслей экономики Уральского региона. Горно-металлургическим комплексом Урала производится 40% российского чугуна и добывается до 20% железных руд . Основной объем продукции черной металлургии (до 85%) приходится на предприятия Свердловской и Челябинской областей - это Ниж-не-Тагильский (НТМК), Магнитогорский (ММК), Челябинский («Мечел») металлургические комбинаты.
Балансовые запасы 75 месторождений железных руд Урала составляют 14.8 млрд. т, в т.ч. 9.3 млрд. т промышленных категорий А+В+С. Общая обеспеченность разведанными запасами при достигнутом уровне добычи, например, в Свердловской области составляет около 150 лет. Уральский регион является вторым в стране по обеспеченности запасами железных руд после Центрального и в нем сосредоточено 15% балансовых запасов железных руд России. Запасы железных руд региона представлены в основном титано-ма-гнетитовыми рудами качканарского типа. Наиболее крупное месторождение этого типа - Гусевогорское, в рудах которого среднее содержание железа составляет 16.5%, вания - 0.15%, титана - 1.25%. Разработку этого месторождения ведет ОАО Качканарский ГОК «Ванадий», обеспеченность балансовыми запасами которого весьма высокая.
К этому же типу относится и Суроямское месторождение (Челябинская обл.) с запасами 6 млрд. т. Содержание железа в исходной руде - 14.5%. Руды этого месторождения являются легкообогатимыми и легкоплавкими. Учитывая, что месторождение расположено неглубоко от поверхности (величина наносов в среднем 8 м), затраты на его вскрытие будут небольшими. Предварительная технико-экономическая оценка освоения Суроямского месторождения показала возможность его рентабельной отработки при производственной мощности предприятия 30-40 млн. т. Годовая чистая прибыль может составить 60 млн. долл. США. Срок окупаемости капитальных затрат - 5-7 лет.
Однако металлургический комплекс Урала испытывает острый дефицит в скарновых (контактово-метасоматичес-ких) магнетитовых и титано-магнетитовых рудах. Для покрытия этого дефицита металлургические комбинаты Урала в настоящее время ориентируются на использование железорудного сырья горнодобывающих предприятий Центра России (КМА) и Казахстана. Так, в настоящее время до 30% сырья для НТМК поставляется из Михайловского ГОКа. ММК 90% потребности в сырье покрывает поставками из Соколовско-Сарбайского ГОКа. В таком же положении находятся ОАО «Мечел» и ОАО «Носта» (Оренбургская обл.). Уже в 2004 г. на Урал из других регионов было завезено 24.8 млн. т железной руды (около 60% от потребности).
Кроме того, черная металлургия Урала испытывает острый дефицит в марганцевых и хроми-товых рудах. Марганцевые руды в послевоенные годы на Урале не разрабатывались, хотя запасы их на шести месторождениях Северопесчанского марганцевого бассейна по категориям А+В1+С2 составляют около 40 млн. т. Потребность Урала в марганцевой руде - 500-600 тыс. т в год.
Единственным предприятием по добыче хромитов на Урале является ОАО «Сарановская шахта «Рудная» проектной мощностью 240 тыс. т в год. Из-за низкого содержания хрома и относительно высокого содержания железа и кремния руда используется для производства огнеупоров. Потребность Урала в хромитах для металлургического производства составляет 1 млн. т и для огнеупоров до 500 тыс. т в год. Промышленные запасы хромитовых руд, пригодных для металлургического производства, в настоящее время на Урале отсутствуют. Однако прогнозные ресурсы хромитов оценены в 170 млн. т.
Таким образом, дефицит в железорудном сырье в Уральском регионе и относительно высокая стоимость привозного сырья предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Только ее развитие на основе соответствующих инвестиций в геолого-разведочные работы, вовлечения в эксплуатацию уже разведанных месторождений, строительство новых горнодобывающих предприятий позволит отказаться от привозного сырья (стоимость перевозок которого иногда превышает затраты на добычу 1 т товарной руды), повысить устойчивость горно-металлургических предприятий Урала и, следовательно, обеспечить минерально-сырьевую безопасность региона. При этом необходимо осознавать, что решение данной проблемы выходит за пределы отдельного горнодобывающего или металлургического предприятия, а результаты могут сказаться лишь через 20-25 лет на развитии горно-металлургического комплекса Урала в целом.
Учитывая высокий уровень обеспеченности Уральского региона титаномагнетитовыми рудами, основное внимание следует уделять перспективам развития железорудной базы скарново-магнетитовых руд и сидеритов, марганцевых руд и хромитов.
Многочисленные месторождения скарново-магнетитовых руд расположены в Ивдель-Серовском, Тагило-Кушвинском, Магнитогорском, Челябинском и др. районах с балансовыми запасами 1.4 млрд. т и прогнозными - 1.6 млрд. т. Значительны (свыше 1 млрд. т) балансоедний Урал) запасы бурых железняков и сидеритов Бакальских и др. месторождений Южного и Среднего Урала .
Таким образом, районы Среднего и Северного Урала имеют большие перспективы для увеличения добычи железных руд. Обеспеченность запасами современного уровня добычи превышает 100 лет. Хуже положение на Южном Урале, но и там имеются большие прогнозные запасы скарново-магнетитовых руд - это Круглогорское и Глубоченское месторождения с запасами 600 и 270 млн. т, соответственно.
Невелики на Урале разведанные запасы марганцевых и хромитовых руд, но имеются перспективные районы их нахождения. В Свердловской области это Алапаевский район, прогнозные ресурсы которого оцениваются в 170 млн. т хромитов. Кроме Свердловской области, сырьевой базой хромитовых руд являются месторождения Рай-Из на Приполярном Урале.
Другим существенным резервом роста запасов является вовлечение в освоение глубокозалегающих участков эксплуатируемых месторождений. В связи с этим характерной особенностью большинства горнодобывающих предприятий Урала является необходимость перехода с открытого способа разработки на подземный.
Так, перспектива развития сырьевой базы Высокогорского комбината (ВГОК) связана со строительством новых железорудных шахт. Согласно стратегии развития ВГОКа уже в 2006 г. объем добычи подземным способом будет составлять до 90% от общей по комбинату. Перспективы развития сырьевой базы комбината «Магнезит» также связаны с переходом на отработку Саткинского месторождения магнезитов подземным способом. Отработка Бакальских сидеритов производится шахтой Сидеритовая, где рост объемов добычи связан с выходом шахты на проектную мощность.
В связи с этим существенно растет значимость подземной геотехнологии в развитии местной сырьевой базы.
В настоящее время на Урале действуют 8 шахт по разработке месторождений руд черных металлов подземным способом (табл. 1).
Основная доля в подземной разработке железорудных месторождений принадлежит ВГОКу, где отрабатываются месторождения:
Лебяжинское - шахта Эксплуатационная (завершение работ к 2013 г.);
Высокогорское - шахта Магнетитовая (завершение работ к 2016 г.);
Естюнинское и Ново-Естюнинское - шахта Естюнинская (новое строительство с выходом на 4.0 млн. т /год, доработка за пределами 2025 г.);
Гороблагодатское - шахта Южная (снижение производственной мощности к 2025 г.).
Для поддержания производственной мощности ВГОКа актуальным является увеличение производственной мощности шахты Естюнинская, поскольку шахты Магнетито-вая и Эксплуатационная дорабатываются.
К настоящему времени запасы верхней части Естюнинского месторождения до гор.+ 130 м отработаны карьером. С вводом в эксплуатацию шахты Естюнинская дальнейшая отработка месторождения ведется подземным способом. Производственная мощность до 2015 г. по добыче сырой руды составляет 1200 тыс. т. Запасы месторождения до гор. -240 м вскрыты тремя вертикальными стволами. Применяется этажно-камерная система разработки с податливыми целиками. В настоящее время дорабатываются запасы I очереди, вскрытие запасов II очереди задерживается из-за недостаточного финансирования.
В Богословском РУ основным объектом подземной разработки является Песчанское месторождение магнетитовых железных руд, отрабатываемых шахтой Северопесчанская. Поле шахты Северопесчанская вскрыто шестью
вертикальными стволами, расположенными в лежачем боку месторождения. Центральная группа стволов пройдена до горизонтов -400 м и -480 м. Высота этажа 80 м. Основным добычным горизонтом является гор. -320 м. Очистные работы на Северопесчанском участке практически закончены и развиваются на Верхней залежи Южнопесчанского участка. На шахте применяют две системы разработки: этажного принудительного обрушения с отбойкой на зажатую среду глубокими скважинами и вибровыпуском руды (по этой системе добывается порядка 80% рудной массы) и подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды и доставкой самоходными ПДМ.
Отработка Саткинского месторождения магнезитов (шахта Магнезитовая) предусмотрена с применением системы разработки с закладкой выработанного пространства. ИГД УрО РАН были рассмотрены и рассчитаны различные варианты систем разработки, соответствующие горно-геологическим и горнотехническим условиям месторождения. В результате установлено, что наибольшую эффективность обеспечивают два варианта: подэтажно-камерная система разработки с твердеющей закладкой и камерно-столбовая система с сухой закладкой выработанного пространства. Проектной производительности шахтой Магнезитовая предполагается достичь к 2015 г. (2.4 млн. т в год) и полностью восполнить выбывающие мощности карьеров.
Шахта Сидеритовая отрабатывает глубинные части Ново-Бакальской и Северо-Шиханской залежей. Месторождение вскрыто вертикальными стволами - двумя вспомогательными и двумя вентиляционными, и одним наклонным стволом, пройденным под углом 3°. Система разработки - подэтажное обрушение с торцовым выпуском. Доставка руды - самоходными машинами, электровозами. Выдача на поверхность -наклонным конвейером длиной 1000 м. С 1979 г. также применяется камерная система разработки с переносным оборудованием. Высота камер 20-30 м. При проектной производительности шахты Сидеритовая 2.5 млн. т/ год, в 2004 г. было добыто 180 тыс. т по причине отсутствия спроса.
Урал располагает значительными ресурсами медных руд, составляющими 40% запасов РФ. В пределах Уральского кономического региона на балансе числится 45 меднорудных месторождений. Общие разведанные запасы медно-колчеданных руд на Урале составляют около 1.3 млрд. т . В республике Башкортостан находится 31.1% запасов меди, в Оренбургской области - 37.8%, в Свердловской - 21.1%, в Челябинской - 10.0%. Уральская медно-цинковая промышленность производит около 10 млн. т медных и цинковых руд в год.
По стадии освоения можно выделить три группы медно-колчеданных месторождений (табл. 2):
Разрабатываемые подземным или открытым способом,
на которые приходится 45% запасов меди;
Подготавливаемые к освоению - 15%;
Месторождения, стоящие на балансе в ГКЗ РФ - 40%.
По объему запасов медноколчеданные месторождения можно разделить на три типа:
Малые - запасы до 50 млн. т руды;
Средние - запасы от 50 до 100 млн. т руды;
Крупные - запасы свыше 100 млн. т руды.
В настоящее время объем добычи руды подземным способом составляет 77%. Подземной геотехнологией разрабатывается три крупных месторождения: Гайское, Учалинское и Узельгинское, где применяются камерные системы разработки с твердеющей закладкой и используется самоходное оборудование. Октябрьское и Вадимо-Александровское месторождения отрабатывают камерными системами разработки с открытым очистным пространством.
В Уральском регионе разведан целый ряд новых медно-колчеданных месторождений: Ново-Учалинское, Комсомольское, Подольское, Северо-Сибайское, Озерное и др. Некоторые из них проектируются к освоению.
Медеплавильные заводы Урала (СУМЗ, Кировградский и Карабашский МПК, «Святогор», Медногорский МСК) обеспечены собственным сырьем лишь на 40%, в основном перерабатывают привозные медные концентраты и медный лом. Турьинская обогатительная фабрика загружена местными рудами на 60% мощности, Красноуральская - на 10%, Сред-неуральская полностью работает на привозном сырье. Развитие меднорудной базы связано, прежде всего, с расширением производства на Гайском (нижние горизонты подземного рудника, вовлечение в отработку открытым способом месторождений Летнее, Осеннее) и Учалинском (подземные рудники Молодежный, Юбилейный, Сибайский) ГОКах.
Урал является основной сырьевой базой алюминиевой промышленности России. Алюминиевые заводы Урала снабжаются, главным образом, высококачественными рудами Североуральских бокситовых рудников. В Североуральском бассейне выделено пять месторождений: Красная шапочка, Кальинское, Ново-Кальинское, Черемуховское и Сосьвинское. Для всех шахт СУБРа характерна высокая обводненность. Более 80% участков месторождений отрабатывается в тяжелых удароопасных условиях. Глубина горных работ достигла 1000-1200 м. На месторождениях очень сложная геомеханическая обстановка. Разведанные запасы бокситов до глубины 2000 м составляют 460 млн. т.
Наиболее перспективная сырьевая база глиноземного производства - республика Коми. Ее основу составляет Во-рыквинская группа Среднетиманских месторождений бокситов с запасами 265 млн. т. Производительность Среднети-манского открытого рудника определена в 6.3 млн. т, в т. ч. первая очередь - 3 млн. т (введена в эксплуатацию в 2003 г.). Основными потребителями определены: Уральский (1600 тыс. т), Богословский (620 тыс. т) алюминиевые заводы и Бокситогорский глиноземный завод (400 тыс. т).
Уральский регион обладает значительным природным потенциалом для развития добычи благородных металлов. Прогнозные запасы рудного золота лишь на Северном и среднем Урале (в пределах Свердловской области) превышают разведанные запасы более чем в 5 раз. Необходимо отметить, что добытые, разведанные и подтвержденные запасы золота только в золотосодержащих колчеданных месторождениях составляют не менее 1000 т. В структуре минерально-сырьевой базы благородных металлов Уральского региона по запасам доминируют собственно золоторудные, а по добыче - россыпные месторождения золота. Таким образом, потребности золотодобывающих предприятий Урала удовлетворяются в настоящее время в основном за счет разработки россыпных месторождений.
Минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала, несмотря на более чем 250-летнюю историю, далеко не исчерпана. Основу разведанных запасов коренных месторождений золота составляют новые месторождения: Воронцовское, Светлинское, Гагарское, Ма-минское. На эксплуатируемых месторождениях Березовском, Качкарском, Чесноковском промышленные оруденения прослеживаются до глубин 1.0-1.2 км. Мелкие месторождения жильного типа выработаны в верхней части в основном старательским способом.
В будущем минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала будет восполняться за счет запасов золота новых перспективных типов минерализованных зон, корвыветривания, золотоаргилизитовой и золотоджаспероидной формаций (как пример Светлинское и Воронцовское месторождения).
В настоящее время построен Воронцовский ГОК на основе открытой разработки месторождения. Выход на проектную мощность в 5 т позволяет увеличить годовую добычу золота на территории Свердловской области более чем в 2 раза. В то же время, деятельность старых горнодобывающих предприятий, ведущих разработку коренных месторождений золота подземным способом (Березовский, Качкарский рудники), характеризуется низкими технико-экономическими показателями. Задача состоит в повышении эффективности их отработки. Таким образом, металлургические комбинаты как черной, так и цветной металлургии Урала ощущают острый дефицит в сырье, что предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Это позволит обеспечить устойчивое развитие как самих горно-металлургических предприятий, так и минерально-сырьевую безопасность региона в целом. Если в цветной металлургии реконструируются старые и строятся новые горнодобывающие производства, то в черной металлургии за последние 25 лет ни одного предприятия не введено в эксплуатацию (исключение - шахта Магнезитовая). Резервами черной металлургии, восполняющими погашаемые запасы скарново-магнетитовых руд, в первую очередь, следует считать балансовые запасы глубоких горизонтов Естюнинского и Ново-Естюнинского месторождений, а также вовлечение в освоение подземным способом Северо-Гороблаго-датского, Круглогорского и Глубоченского месторождений.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Геологическая служба и развитие минерально-сырьевой базы / Под ред. А.Н. Кривцова, Н.Д. Мигачева, Г.В. Пучкина. - М. - 1993. - 618 с.
2. Сухорученков А.И. Железорудная база черной металлургии России // Горный журнал, 2003. - № 1(0.
3. Фадеичев А.Д. Железорудная база Урала, состояние и перспективы развития // Изв. вузов. Горный журнал. - 1993. - № 6.
4. Рапопорт М.С. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы Урала // Изв. вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение. - 2000. - № 3.