Общие сведения о районе месторождения

Томторское комплексное редкометальное месторождение находится на северо-западе Республики Саха (Якутия) Российской Федерации, в пределах Оленекского улуса, в 400 км к югу от побережья моря Лаптевых, на водоразделе рек Уджа и Чимара.

Географические координаты центра месторождения: 71°02' северной широты, 116°33' восточной долготы.

Месторождение расположено на слабовсхолмленной равнине с абсолютными отметками от 75 до 259 м и относительными превышениями до 80 метров.

Речная сеть в районе представлена реками Анабар, Оленек и их притоками, имеющими равнинный характер.

Основным водотоком в районе месторождения является приток реки Унжа -речка Онкучах в ее верхнем течении. Непосредственно на территории участка Буранный протекает приток р. Онкучах - ручей Поманисточка. Ледостав на речках и ручьях начинается в середине сентября, вскрытие рек происходит в конце мая - начале июня. Качество вод практически во всех водотоках района позволяет использовать их без ограничения в питьевых и технических целях.

На западе и востоке района находится несколько крупных озер (до 2 км) при­годных для посадки зимой и ранней весной самолетов АН-2 на лыжах для доставки грузов.

Климат района резко континентальный с холодной продолжительной зимой и коротким (2-2,5 месяца) летом. Температура воздуха колеблется от минус 40-50°С зимой и до + 13°С летом. Снежный покров сохраняется с середины сентября и до середины июня. Годовое количество осадков не превышает 300 мм. Основная масса осадков приходится на весенний и летний периоды. Многолетнемерзлые породы развиты в пределах района на глубину до 750 метров, непосредственно в пределах место­рождения от 165 до 414 м. Сезонное оттаивание почвы не превышает 2 м на склонах южной экспозиции (в среднем же оно не превышает 0,3-0,5 м) к концу августа.

Коренное население в районе месторождения отсутствует.

Ближайший населенный пункт поселок Эбелях прииска «Анабар», расположенный на р. Анабар в 3 км выше устья р. Эбелях находится в 110 км к западу от ме­сторождения (по бездорожью). Поселок имеет аэропорт, принимающий круглогодично самолеты АН-2, вертолеты МИ-8. Население поселка около 800 человек.

В 320 км к западу от месторождения расположен административный центр Оленекского улуса наслег Оленек, в 120 км к юго-западу, на р. Малая Куонапка, наслег Жилинда (Оленекского улуса), в 140 км к северо-западу - центр Анабарского улу­са - наслег Саскылах. Аэропорт наслега Саскылах практически круглогодично прини­мает самолеты АН-24, АН-26, АН-2 и вертолеты. Во всех населенных пунктах имеют­ся почта, магазины.

В навигационный период доставка ГСМ и стройматериалов осуществляется от ближайшей железнодорожной станции Усть-Кут (Осетрово) по р. Лена до г. Тикси, затем лихтерами и танкерами по морю Лаптевых и р. Анабар до входной базы (наслег Юрюнг-Хая), расположенной в 105 км севернее наслега Саскылах. Оттуда грузы доставляются автозимником протяженностью 351 км до поселка Эбелях.

Другие грузы, снаряжение и продовольственные товары доставляются от железнодорожной станции Усть-Кут водным транспортом по р. Лене до г. Ленска (1179 км), далее автотранспортом через г. Мирный до пос. Удачный (834 км) по круглогодично действующей автодороге.
Доставка грузов от Удачного до поселка Эбелях осуществляется по автозимнику, протяженностью 724 км. В зимнее время возможна разовая доставка грузов по без­дорожью с использованием малозалесенных долин ручьев и рек. Расстояние от место­рождения до поселка Эбелях по зимним дорогам составляет 177 км. Кроме того, круг­логодичная доставка грузов и персонала осуществляется авиатранспортом из г. Мир­ного до поселка Эбелях (995 км).

С 1997 на прииске «Анабар» введена в эксплуатацию сезонная обогатительная фабрика № 13 АК «АЛРОСА», которая перерабатывает алмазоносные «пески» детально разведанных россыпей Эбеляхского алмазоносного района.

Промышленных месторождений редких элементов в районе помимо Томторского не выявлено, известны месторождения углей, стройматериалов и бутового камня (известняков, долеритов, кирпичных глин, песчано-гравийных смесей, часть из кото­рых используется для отсыпки дорог и строительных площадок).

Источниками энергоснабжения в районе месторождения являются дизельные электростанции, работающие исключительно на привозном топливе.

СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗУЧЕННОСТИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Массив щелочно-ультраосновных пород был выявлен Эрлихом Э.Н. в 1959 году в процессе геологической съемки масштаба 1: 200 000. В 1960 году партией НИИГА в пределах массива Томтор был отмечен ряд точек с радиоактивной редкоземельной минерализацией (Эрлих, 1962).

В 1974-77 г.г. Уджинской партией НПО «Севморгео» (Степанов, 1977 г) было доказано, что массив Томтор является одним из крупнейших в мире комплексов щелочно-ультраосновных пород, с которыми может быть связан рад месторождений фосфора, железа, ниобия и редких земель. Это было подтверждено находками торий-редкоземельного и ниобиевого оруденения в доломит-анкеритовых карбонатитах и их корах выветривания (участок Чимара) при заверке радиоактивных аномалий.

В 1977-79 г.г. Онкучанской партией НПО «Севморгео» (Степанов, 1979) при проведении поисково-оценочных работ на алмазы, бокситы, фосфор и редкие метал­лы в центральной части Уджинского поднятия в пределах карбонатитового ком­плекса массива Томтор было выявлено и предварительно оценено (по категории Рг) уникальное фосфорно-редкометальное месторождение.

Однако крайне неблагоприятные условия, в которых расположено месторождение (удаленность от входных баз, отсутствие дорог и жилья, рядовые содержания ред­ких элементов) сдерживали начало его интенсивного изучения и освоения.

В 1985-90 г.г. на территории района Эбеляхской партией Амакинской (с октября 1986 по декабрь 1994 г-Чернышевской ГРЭ) экспедицией проводились поисково-оценочные работы на ниобий, фосфор, редкие земли и алюминеевое сырье в центральной части массива Томтор

В результате поисково-оценочного бурения по сети 800 х 800 м было подтвер­ждено наличие редкометального и фосфорно-редкометального оруденения в корах вы­ветривания пород карбонатной серии, а также были вскрыты и изучены подстилающие коренные рудоносные породы (кальцитовые, доломит-кальцитовые, полиминераль­ные редкометальные, фосфорно-редкометальные карбонатиты).

В 1987 году в верхней части латеритной (переотложенной коры выветривания) были выявлены уникально-богатые руды, по набору и содержанию ценных компонентов не имеющие аналогов в мировой практике. На данной стадии геологического изу­чения месторождения выявленный тип руд был оценен на участках Северный, Южный и Буранный колонковым бурением по сети скважин 400x400 м со сгущением по от­дельным профилям до 100 м.

Минералого-технологические исследования на этой стадии работ осуществлялись в ИМРе (г. Симферополь), КИЦМе (г. Красноярск), ДВИМСе (г. Хабаровск), ГИРЕДМЕТе, ИМГРЭ и ВИМСе (Москва). В результате работ был произведен подсчет запасов по категории Сг и прогнозных ресурсов по категории Рь В ТЭС составленным ВИМСом подтверждена промышленная значимость выявленных пирохлор-крандал-литовых руд. Участок Буранный был рекомендован для дальнейшего геологического изучения.

В 1991-97 г.г. Эбеляхской партией Амакинской ГРЭ АК «АЛРОСА» по лицен­зии № 591 ГР от 05.04.93 г, выданной сроком на 5 лет, в пределах участка Буранного проведена предварительная разведка богатых руд в переотложенных корах выветривания.

Месторождение разведано вертикальными скважинами колонкового бурения по параллельным профилям северо-западного простирания по сети 180 х 210 х 75-100 м (запасы в блоках квалифицированны по категории С2) со сгущением на отдельных участках до 80-100 х 35-50 (категория C1 и 40-65 х 50-60 м (категория В), что соответствует характеру изменчивости морфологии рудного тела. При этом изученность по сети различной плотности составила: 50 х 50 м, соответствующей категории В - 9,8 % (0,2 км²), 100 х 50 м, соответствующей категории C1-37,2% (000,7 км²) и 200 х 100-50 м, соответствующей категории С2-53,0 % (1,0 км²).

Средняя глубина разведочных скважин составляла 58,6 м, она определялась пересечением всего разреза рудного пласта с углубкой до 10 м в подстилающие породы

Для заверки результатов бурения и отбора валовых технологических проб (2пробы- 289 тонн) пройдено два шурфа сечением 1,5 и 4,0м ² глубиной до 25 м. Отобрано 6 (1432,0 тонны) укрупненных лабораторно-технологических проб, по которым получены основные параметры «Технологического регламента», положенного в основу ТЭО кондиций. С целью количественной оценки основных параметров для подсче­та запасов и качественной характеристики вещественного состава руды, отобрано 6266 рядовых, 1745 групповых керновых проб и 64 бороздовые пробы. На стадии предварительной разведки из керна скважин отобрано 289 проб на определение физи­ческих свойств и 25 малообъемных минералого-технологических проб.

Объемная масса, влажность руды и вмещающих пород определялась по 250 парафинированным образцам.

С целью уточнения границ залегания богатых ниобий-редкоземельных руд, а также для получения качественных характеристик рудной залежи был проведен комплекс геофизических исследований (ГИС со станцией СК-1) в разведочных скважинах. В качестве регистратора использовались осциллографы НО-65 и НО-28А. Ос­новной масштаб автоматической записи по всей глубине скважин был аналогичен ка­ротажу, который проводился на поисково-разведочных работах и равен 1: 200, масштаб детализации - 1: 50. Основными методами ГИС являлись ГК и КМВ, которые предусматривались во всех разведочных скважинах. Из 452 пробуренных скважин ими охвачено 435 (96 % от числа пробуренных скважин). Кавернометрия и инклинометрия проводились, согласно требований, только в скважинах глубиной более 150 м (Г-1 и Г-2). Выполнены следующие виды и объемы ГИС: гамма - каротаж (ГК) -27823, пог. м, каротаж магнитной восприимчивости (КМВ) - 20482, 4 пог.м., ренгенорадиометрический каротаж ( РРК)-2176,2 пог. м, спектрометрический гамма-каротаж (СГК) -3222,0 пог.м.

По ГК уточнялись геологические границы между различными образованиями гипергенного комплекса. КМВ выполнялся совместно с ГК с целью картирования верхней и нижней границ рудного пласта. В результате проведения основного комплекса ГИС (ГК и КМВ) были уточнены границы распространения рудного пласта пирохлор-монацит-крандаллитового состава с уникально богатыми концентрациями ниобия и редких земель, а также была прослежена и предварительно изучена связь радиоактивности пород и содержание полезных компонентов.

По данным СГК наблюдалась корреляция содержаний радиоактивных элементов (тория) с редкоземельными элементами. Проведенными РРК в скважинах и РРО по керну установлена принципиальная возможность разделения руд на богатые и бедные.

Всего на участке Буранный общей площадью 4,5 км ² пробурено 537 скважин, из них 438 учитывались при подсчете запасов. Качество бурения высокое: выход керна по большинству рейсов составил 100 %, в среднем 98 %. Выполненными объемами был оконтурен рудный пласт площадью 2,2 км (в геологических границах).
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Редкометальное месторождение Томтор приурочено к одноименному массиву щелочных пород, ультрамафитов и карбонатитов, расположенному на западном склоне Уджинского поднятия. Породы, вмещающие массив, представлены доломита­ми, сланцами и аргиллитами улахан-курунгской свиты рифея и терригенными метаморфизованными породами томторской свиты венда. Массив Томтор имеет в плане округлую, почти изометричную форму диаметром около 20 км и общей площадью порядка 250 км.² Строение его концентрическое, зональное. Центральная часть мас­сива, диаметром 4-5 км, сложена породами карбонатитового комплекса, которые яв­ляются субстратом рудоносных кор выветривания. Ультрамафиты и фоидолиты окаймляют карбонатитовое ядро с восточной и западной сторон в виде неполного кольца шириной 1,5-2,0 км. Камафориты, серповидные тела шириной 300-400 м окаймляют карбонатитовое ядро с восточной и западной сторон в виде неполного кольца шириной 1,5-2,0 км. Внешняя часть массива сложена щелочными и нефелино­выми сиенитами. Полный профиль кор выветривания обычно развивается на фосфорно-редкометальных карбонатитах рудной группы и включает все четыре выделенных горизонта (сверху вниз): каолинит-крандаллитовый, сидеритовый, гетитовый и фран-колититовый, являющихся, по сути, природными типами руды. Практический интерес представляет только первый тип руды. Остальные типы руд характеризуются значи­тельно более низкими содержаниями полезных компонентов и относятся к забалан­совым запасам. Руда первого типа, приуроченная к каолинит-крандаллитовому гори­зонту, является комплексной (редкометально-редкоземельной) и представляет собой новый геолого-промышленный тип месторождений, связанных с корами выветрива­ния по карбонатитам. Запасы руды данного типа соответствуют крупному месторож­дению. Каолинит-крандаллитовый горизонт, как правило, формируется в переотло­женной верхней части латеритной коры и перекрывается осадочными образованиями перми, юры, четвертичного возраста общей мощностью от 6,5 до 160 м (в среднем 48 м).

Переотложенные коры выветривания выявлены и изучены исключительно в пределах центрального ядра массива, где они образуют три изолированных участка: Северный, Южный и Буранный. Последний самый богатый и перспективный.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ УЧАСТКА БУРАННОГО

Участок Буранный располагается на площади распространения пород карбонатитового комплекса в восточном секторе кароонатитового ядра. Площадь его 8 км. В пределах этой площади на породах карбонатитового комплекса максимальное разви­тие имеют остаточные и переотложенные коры выветривания.

Рудное тело приурочено к каолинит-крандаллитовому горизонту переотложенной коры выветривания, в большинстве случаев залегает на породах сидеритового го­ризонта и перекрывается осадочными образованиями перми, юры и четвертичного возраста общей мощностью от 7,5 до 160 м. Контакты с этими отложениями четкие, ровные или слабоизвилистые; кровля нередко несет следы размыва и переотложения.

Очертания геологического контура геометрически неправильные, границы изогнутые, зачастую соподчиняются развитым элементам разломной тектоники. Внутри контура пласта отчетливо выделяются две депрессии Северная и Южная, характери­зующиеся максимальной мощностью рудного пласта и наиболее низким гипсометри­ческим положением его подошвы (кровли).

В плане рудное тело имеет форму субгоризонтального пласта размером 2,6 х 1,4 км и вытянуто в меридиональном направлении. Границы его неправильные извилистые. Мощность рудного пласта изменяется от 0,2 м по периферии до 12-15 м, редко до 42 м в центральной части.

Рудное тело располагается в монолитных и слегка рыхловатых слоистых (горизонтально, волнисто и косослоистых) алевропелитовых (до песчанистых разновидно­стей) породах с мощностью слойков 0,1-10 мм, сложенных, главным образом, минера­лами группы крандаллита, монацитом, пирохлором, оксидами титана, каолинитом, гидрослюдой, гетитом, гидрогетитом и сидеритом.

Рудный пласт представляет собой чередование прослоев, в разной степени обогащенных пирохлором, монацитом и бедных, крандаллитовых и каолинит-крандаллитовых прослоев, содержащих 1-2 % оксидов ниобия и до 3-5 % оксидов редких земель. Четкой зональности распределения прослоев по разрезу внутри месторо­ждения не выявлено, но в целом отмечается некоторая приуроченность пирохлоровых прослоев к центру и низам разреза. Контуры рудного тела определяется опробовани­ем и при бортовом содержании 1% Nb2O5 весьма близки геологическим границам каолинит-крандаллитового горизонта.

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУД

Участок Буранный является частью Томторского редкометального месторождения и наиболее полно отражает не только его геологическое строение, но и вещест­венный состав всех типов и разновидностей руд. По геолого-генетическим особенно­стям, минеральному и химическому составу руд в пределах Томторского месторож­дения выделяются следующие природные типы редкометальных руд:

• 
  Руды в переотложенной (эпигенетически-измененной) коре выветривания (основной геолого-промышленный тип);
  
• 
  Руды в коренных карбонатитах;
  
• 
  Руды в осадочных пермских отложениях.
  

Ниобий является главным из основных полезных компонентов. В контурах его распространения изучались и оценивались все основные и попутные компоненты.

По минеральному составу в пирохлор-монацит-крандаллитовых рудах, связанных с переотложенными корами выветривания, выделяются две основные минераль­ные разновидности:

1. пирохлор-монацит-крандаллитовые руды (с переменным колебанием в составе минералов группы крандаллита, монацита и пирохлора);

2. высококремнистые каолинит-крандаллитовые руды (содержащие более 20 % SiO2) с преобладанием в своем составе минералов группы крандаллита, као­линита и кварца с пониженными концентрациями пирохлора и монацита. Основными минералами, носителями редкоземельных элементов, являются: для иттрия и лантаноидов иттриевой группы - Zr-ксенотим, монацит, для лантаноидов цериевой группы - монацит. Второстепенные минералы – носители группы крандаллита, ксенотим, Y-апатит.

Химический петрографический и гранулометрический состав известных на месторождении природных образований коры выветривания карбонатитов изучены с большой детальностью, в достаточном объеме и тесной увязке с проведенными технологическими исследованиями. Этими исследованиями, включающими новейшие и оригинальные методы изучения, установлены размеры, формы, взаимоотношения, со­ставы и специфические свойства минералов. Минералы содержат основные компо­ненты, попутные компоненты, вредные примеси (уран, торий и таллий) и мешаю­щие (балластные) элементы (кремний, двухвалентные железо, марганец и кальций).

Промышленный интерес представляет только обогащенный редкими элементами пласт переотложенной коры выветривания. Подстилающие этот пласт образования остаточной латеральной коры выветривания, коренных карбонатитов, а также перекрывающих осадочных пермских отложений в связи с более низкими содержаниями основных и высокими содержаниями балластных компонентов практического значения в настоящее время не имеют. В составе переотложенной коры выветривания рудой является только минеральная разновидность пирохлор-монацит-крандаллитового состава, характеризующаяся высокими содержаниями пирохлора, монацита, крандаллита (и соответственно основных компонентов), а также относительно низкими содержаниями балластных компонентов. Высококремнистая каолинит-крандаллитовая разновидность (с содержанием SiO>2 свыше 20 %) с пониженны­ми концентрациями пирохлора и монацита, а также сидеритизированные пирохлор-монацит-крандаллитовые образования (с содержанием FeO более 5 %) рудой не являются.

ХАРАКТЕРИСТИКА РУДЫ

Руды месторождения Томтор уникальны по содержанию ниобия (до 9% Nb2O5) и РЗЭ (до 12-13 %). Это наиболее богатые руды по сравнению с известными в мире месторождениями.

Вещественный состав руд весьма сложный, полиминеральный. Для руд характерны тесные взаимопрорастания минералов, их сложные сочетания, изоморфный ха­рактер многих попутных компонентов. Это не позволяет использовать механические методы для получения кондиционных концентратов и диктует применение в голове процесса обогащения способ прямой гидрометаллургической переработки.

Основные минералы (пирохлор, монацит, крандаллит) присутствуют в рудном пласте постоянно в количестве от 10 до 80 % (по каждому). Минералы - примеси содержатся в количествах от 0 до 30 %. Содержания оксидов промышленно-ценных элементов в руде изменяются в широких пределах (%): ниобия от 1,63 до 16,43; иттрия от 0,178 до 2,94, скандия от 0,0146 до 0,098, суммы РЗЭ от 2,2 до 27,79 и в среднем для участка Буранного составляют, соответственно: 3,85; 0,490; 9,45 (при варианте "борт 1%") и 6,73; 0,734; 0,057; 12,48 (при варианте по борту 3,5 % Nb₂0₅).

Физико-механические свойства руд, слагающих выдержанный по мощности пласт в переотложенных (эпигенетически-измененных) корах выветривания, имеют невысокие прочностные показатели.

Основной особенностью руды является высокая дисперсность (класс -20 мкм составляет 75-85 %) и ультратонкая вкрапленность промышленно-ценных минералов в связующей массе, а также уникально высокие содержания ниобия, скандия, иттрия и редких земель.

Руды радиоактивны. Природа радиоактивности обусловлена присутствием естественных радионуклидов уранового и ториевого рядов, калия-40. Содержания урана в рудах колеблется от 0,0018 до 0,0892 % (в среднем 0,0092 %), тория от 0,0191 до 0,3044 % (в среднем 0,1100 %), эквивалентное содержание радия от 0,0302 до 0,4656 % (в среднем 0,157 %). Радиологические характеристики рудного пласта богатых пиро-хлор-монацит-крандаллитовых руд выше или сопоставимы со средними параметрами во вмещающих породах. Это дает основание при оценке удельной активности, расчете ожидаемых основных дозовых пределов внешнего и внутреннего облучения, выборе допустимых уровней, определения класса работ, руководствоваться НРБ-76/87 и ОСП-72/87.

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработкой технологии переработки руды Томторского месторождения в раз­ное время занимались многочисленные научные и проектно-конструкторские органи­зации.

Технологические исследования руды проводились на штуфных и лабораторных пробах (массой 10-25 кг) и 4-х технологических пробах массой 100-300 кг. Результаты исследований полупромышленной технологической пробы массой 13 тонн, отправленной в 1991 году на завод «Южполиметалл» (Республика Киргизия) остались неиз­вестны. Полупромышленная проба массой 261 тонна проходила испытания на пло­щадке завода г. Красноярска-26.

По результатам проведенных исследований авторы отчета относят все многообразие минералого-петрографических руд месторождения к одному технологическому типу из-за сложности выделения сортов руд и близости их технологических свойств.

При проведении исследований установлено, что обычные методы обогащения (гравитация, флотация, магнитная и электромагнитная сепарация) не обеспечивают раздельного концентрирования ниобиевого и редкоземельного компонентов, в результате их использования могут быть получены только некондиционные концентраты:

1. гравитационный, содержащий 32,91% Nb2O5 при извлечении 27,5% со значительной примесью железа (15,2%), титана (1,53%) и пентаксида фосфора (до 0,5%).

2. флотационный, содержащий 27,48% Nb2O5 при извлечении 31,5% или, только из зернистой части руды с крупностью +10 мкм, 40 % Nb2O5 при из­влечении 37-40 %.

Авторами отчета была предложена прямая гидрометаллургическая переработка всей руды, основанная на результатах технологических испытаний ВИМСа, ГИРЕДМЕТа, ИХХМП СО РАН. Схема предусматривает обесфосфоривание руды и двухстадийный гидрометаллургический передел на действующем горно-химическом комбинате, переработку алюминийсодержащих растворов на Ачинском глиноземном комбинате и утилизацию радиоактивных отходов на КГХК (Красноярск - 26).

Процесс предусматривает получение в виде товарных продуктов оксидов ниобия (сквозное извлечение 83,1 %), титана (87,8 %), редких земель: иттрия (60 %), скандия (71,3 %), лантана (72,5 %), церия (72,5 %), празеодима (72,5 %), неодима (72,5 %), европия (73,0 %), самария 72,5 %. Все перечисленные компоненты в технологическом процессе выделяются в самостоятельные продукты- оксиды.

Указанная технология применима только для руды, содержащей, незначительное количество осложняющих компонентов, а именно:

- Fe 2+ и Мп не более 20-25 %;

- F общ. не более 35-40 %;

- Са не более 3-5 %;

- Si/Nb не более 3 %.

По этим параметрам исключается часть руды, залегающая вблизи кровли и подошвы каолинит-крандаллитового пласта, а также заключенная в оруденелых прослоях в перекрывающих пермских породах и подстилающих сидеритовом и франколитовом горизонтах коры выветривания, слабо обоснована возможность получения оксидов редких земель высокой чистоты и проектный показатель их извлечения.

Целесообразно также продолжить испытания по получению части продукции (кондиционных пирохлоровых концентратов, пригодных для получения феррония) более дешевыми и доступными гравитационно-флотационными методами.

Руды слабо радиоактивны, что обусловлено присутствием в них естественных радионуклидов уранового и ториевого рядов и калия 40, работа с ними должна проводится в соответствии с НРБ-76/96 и ОСП 72/87.

В целом, согласно экспертизе, разработка технологии переработки весьма сложных по составу и уникальных по содержанию руд Томторского месторождения признана достаточной для предварительной стадии разведки.

Себестоимость гидрометаллургической переработки руды принята в соответствии со справкой завода (КГХК, г. Красноярск -26).

Положение нижней границы мерзлой зоны варьирует в пределах от 165 до 414 м (при абсолютных отметках от -300 до +50 м).

Мощность слоя годовых колебаний температуры мерзлых пород составляет 9 метров. Температура по подошве данного слоя изменяется от -6,54 до -8,4 °С. Ниже слоя наблюдается плавное увеличение температуры пород с глубиной. Геотермический градиент изменяется от 1,57 до 2,5°С на 100 м.

Повсеместно в пределах массива Томтор под толщей многолетнемерзлых пород развит напорный водоносный горизонт. Напоры над кровлей изменяются от 116 до 364 м. Дебит притока подземных вод составляет 2,7-7,0 м /сутки. Коэффициент водопроводимости варьирует от 0,012 до 0,006 м3/сутки. Воды по химическому составу гидрокарбонатные, хлоридные, натриевые, реже кальциевые; рН изменяется от 7,2 до 8,3 ед. Общая минерализация с глубиной возрастает, составляя вблизи кровли 255 мг/л и ниже кровли 772 мг/л.

При открытом способе отработки основным источником обводнения карьера бу­дут являться воды в период снеготаяния и атмосферные осадки. Однако прогнозные притоки за счет этих источников не определены.

По экспертной оценке водоток в карьер за счет атмосферных осадков и сезонно-талых вод составит 10,5-12,0 тыс. м³ в год, что, учитывая предполагаемую токсичность, потребует применения специальных мер осушения выработок и обезвреживания карь­ерных вод.

До начала разработки месторождения воды сезонно-талого слоя и воды водото­ков, протекающих в пределах массива Томтор, соответствуют ГОСТам на питьевую во­ду и могут быть использованы как для питья, так и для всех видов хозяйственной дея­тельности.

ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Горнотехнические условия месторождения благоприятны для отработки открытым способом.

Руда представляет собой тонкодисперсную, глиноподобную породу V-VI катего­рии по буримости и IX-X категории крепости. Порода имеет структуру от скрыто-кристаллической до тонкозеристой, тонкополосчатую, неяснополосчатую или брекчевидную текстуру, слаботрещиноватая с маломощными льдистыми прожилками (до 5-7 % объема пород) преимущественно в верхних горизонтах пласта.

Средняя влажность 21,13 %. Среднее значение объемного веса в естественно льдистом состоянии - 2,22 т/м, в сухом -1,75 т/м.

Перекрывающие отложения представлены четвертичными рыхлыми образова­ниями мощностью от 1 до 10 м; юрскими морскими (мощностью от 1 до 50 м) и перм­скими грубообломочными отложениями мощностью от 1 до 75 м.

Категория пород вскрыши по буримости скважин - V, по крепости - VIII. Породы льдистые, трещино­ватые (льдистость колеблется от 5 до 15 % объема пород). Подстилающие отложения представлены образованиями горизонтов остаточной коры выветривания (сидеритовыми, гетитовыми, сидерит-франколитовыми и гетит-франколитовыми породами). Ка­тегория подстилающих отложений по буримости скважин VI-VII; по крепости X-XI. Породы слабо трещиноватые, льдистость изменяется от 2 до 10 %.

Глубина залегания рудного пласта от 7,5 до 169 м. Морфология рудного тела существенно осложнена раздувами и пережимами пласта, также отмечаются участки с полным размывом рудного тела. Мощность пласта варьирует от первых метров до 56 м. Относительно простое строение и пологое залегание рудного пласта в ряде случаев осложнено довольно крутым падением его на склонах депрессий до 35-45 °, а также тектоническими нарушениями сплошности слоя с удвоением и, в единичных случаях, утроением мощности.

Различные глубины залегания рудного пласта (от 7,5 до 169 м) обусловили раз­личный подход к рассмотрению вариантов отработки месторождения: подземный и открытый. Анализ технико-экономических показателей свидетельствует о более рен­табельном открытом (карьерном) способе разработки, при котором окупаемость вло­женных средств возможна через шесть лет (при подземном способе - через 12,5 лет), а рентабельность добычи составит 16,6 % (при подземном 8,0 %). Выполненные расче­ты коэффициента вскрыши составляют от 112,3 до 595,2 м³, что также указывает на высокую эффективность открытого способа добычи по сравнению с подземным способом.
ОСНОВНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ОСВОЕНИЮ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Выбор метода вскрытия участка Буранный Томторского месторождения определяется следующими факторами:

- слаборасчлененный, пологий тундровый рельеф с относительными превыше­ниями до 5 м (северная, наиболее перспективная часть месторождения);

- сплошная толща многолетнемерзлых пород значительной мощности (свыше 165 м);

- субгоризонтальное залегание рудного тела и значительная его мощность (3,3-20,6 м) при относительно небольшой вскрыше (11,7-120,5 м);

- рыхлое сложение как руды, так и перекрывающих пород, значительная их ес­тественная влажность и льдистость;

- небольшая производственная мощность предприятия с добычей в год 12,7 тыс.т естественно влажной руды, определяемая возможной емкостью рынка сбыта продукции.

Исходя из вышеперечисленных факторов, авторами предусмотрен в качестве основного открытый вариант отработки руд разведочно-эксплуатационным предприяти­ем (РЭП) с годовой добычей руды в объеме 10 тыс. т сухой руды при влажности 22,2 % (12,7 тыс. тонн влажной руды). Отрабатывать предполагается только богатые руды в северной части участка. Цель деятельности РЭП получить расчетную прибыль, уточнить запасы месторождения, отработать рациональную технологию добычи и пе­реработки руд, оценить степень влияния горных работ на окружающую среду.

Согласно исправленным данным с учетом замечаниий экспертизы, площадь карьера по верху на момент окончания отработки составит 0,06 км, при размере 380 х 160 м. Высота рабочего уступа 2 м, угол погашения бортов карьера 40-55°, величина потерь и разубоживания приняты по рекомендациям экспертизы ГКЗ равными 1% и 8%, соответственно.

С точки зрения целесообразности ведения буровзрывных и выемочно-погрузочных работ принята минимальная выемочная мощность в 1 м, максимальная мощность безрудных прослоев 2 м.

Несмотря на уникальные параметры рудоносности и огромные запасы руд, отработка их с прямым гидрометаллургическим переделом исходной руды при сущест­вующем налогообложении на сегодняшний день оказывается нерентабельной.

В технико-экономических расчетах, выполненных летом 1998 г, исходя из курса доллара 1$=6,1 руб., рентабельной признана отработка богатых руд участка Буранный при введении в голову процесса предварительного рентгенорадиометрического обогащения в виде крупнопорционной сортировки, выполненной в расчетном варианте и покусковой рентгенорадиометрической сепарации, испытания которой проведены ВИМСом в опытном варианте в полевых условиях.

Последовательное их применение, по мнению авторов, позволит рентабельно отрабатывать руды, подсчитанные в конди­ционном контуре по борту 3,5 % пентаоксида ниобия. При этом извлечение в пром-продукт (концентрат рудоподготовки) составит 15,8 % от исходной руды, подсчитан­ной в варианте борт 3,5%.

Но, так как для обоснования технико-экономических расчетов и их уточнения необходима практическая предварительная проверка результатов рентгенорадиометрической сортировки и сепарации в реальных условиях, в дополнительно представ­ленных на экспертизу в ГКЗ материалах авторами исключены варианты с предварительным РРМ-обогащением., внесены необходимые исправления, а также выполнены расчеты для карьера, отстроенного с учетом граничного коэффициента вскрыши 3,5 м /м³.

Расчеты проведены в ценах на 1.04.1999 г при курсе 1 $=21,5 руб. Согласно этим расчетам разработка руд при бортовом содержании пентаоксида ниобия 3,5 % рентабельна при всех вариантах добычи, а при бортовом содержании 1 % производство окупается только при максимально возможном предварительном РРМ-обогащении руды в карьере.

Разработка месторождения предусматривается единым горно-металлургическим предприятием, производящим добычу, транспортировку и переработку руды, конечной продукцией которой являются оксиды редких металлов. Потребность в подобной продукции на внутреннем рынке России в настоящий период крайне ограничена, по­этому предполагается в основном поставка за рубеж. Масштабы добычи и химико-металлургической переработки руды приняты в соответствии с определенной потреб­ностью в ниобии и оксидах РЗМ в России и, частично, на мировом рынке и являются оптимальными.

Годовой выпуск товарной продукции проектируется, с учетом рекомедаций экспертизы ГКЗ, в объеме 1276,3 т, в том числе Nb2O5- 583,23; Sc2O3 - 3,78; Y203-39,11, РЗО 650,28 т, из них индивидуальных оксидов (т): СеО2- 337,29; La203- 164,84; Pr6O11-31,88; Nd2O3 -100,73; Sm2O3- 11,51; Eu2O3-4,03.

Цены на продукцию предприятия откорректированы по замечанию экспертизы и приняты на уровне, не превышающем нижний предел колебания соответствующих мировых цен и составляют в долларах США за килограмм оксида: ниобия -15,0; скандия - 600,0; церия-10,0; лантана -12,0; празеодима-7,0; иттрия-20,0; неодима - 24,0; самария - 25,0; европия- 200,0.

Срок окупаемости капиталовложений составит 7,2 года, чистый дисконтированный доход (при ставке 10 %) – 767,674 млн. руб.

Себестоимость гидрометаллургической переработки руды принята в соответствии со справкой завода (КГХК, г. Красноярск-26).

Срок действия карьера 10 лет. Режим работы сезонный. Теплоснабжение объектов РЭП предусматривается от передвижных автоматизированных котельных типа КАТ-3,72 мгТ.

Источником, водоснабжения служат озера Магнитное и Безымянное, располо­женные в 4-4,5 км от месторождения. Руду, затаренную в металлические контейнеры предполагается перевозить на автомобилях КРАЗ-2608 с полуприцепами МАЗ-9380, грузоподъемностью 15 тонн, по автозимнику Томтор-Юрюнг-Хая. Транспортировка руды до завода РМ будет осуществляться судами типа река-море по маршруту: речпорт Юрюнг-Хая (устье р. Анабар) - Севморпуть - Дудинка - Красноярск (г. Железногорск). Руда транспортируется до места переработки в естественно-влажном со­стоянии. Переработка руды проектируется на заводе редких металлов (ЗРМ), строительство которого предполагается ТЭО кондиций в г. Железногорске (Красноярск-26) на базе Красноярского горно-химического комбината.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что Буранный участок подготовлен к промышленному освоению на первом этапе в виде разведочно-эксплуатационных работ сроком на 5-10 лет. Для этих целей наиболее подходящим является се­веро-восточный фланг месторождения (блок первой очереди) в контуре карьера РЭП.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТОМТОР

Практическая значимость руд месторождения Томтор определяется их уникальностью как по запасам, так и по содержанию в них полезных компонентов (ниобия, иттрия, скандия и редкоземельных элементов). Так, содержание пентаоксида ниобия участка Буранный в 3 раза превышает его содержание в самом богатом месторождении мира - Араша (Бразилия).

Перечень товарных продуктов (пятиокись ниобия, оксиды скандия, иттрия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия), получаемых в результате гидрометаллургического передела комплексных руд месторождения Томтор предопределяет весьма широкую сферу их потребления.

На базе товарных продуктов, получаемых из томторских руд, возможно созда­ние новых (нетрадиционных для Якутии) сфер промышленного производства. По ря­ду товарных продуктов, с учетом их последующей переработки и получения новых материалов с уникальными свойствами руды Томтора могут иметь стратегическую значимость.

ПОПУТНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И КОМПОНЕНТЫ

Попутными полезными ископаемыми являются сидеритовые и франколитовые породы, залегающие в подошве рудного пласта, представленные комплексными рудами редких элементов и железа (сидеритовые руды) и комплексные руды редких эле­ментов и фосфора (франколитовые руды), обогащенные титаном и ванадием. Они об­разуют самостоятельные залежи и рудные тела пластообразной формы в корах вывет­ривания. В пределах участка Буранного непосредственно контактируют с рудным пла­стом. К этой же группе попутных полезных ископаемых относятся вскрышные поро­ды, обогащенные редкими элементами, приподошвенные части пермских терригенных отложений и песчаники волжского яруса юрской системы.

Песчаники кварц-полевошпатового состава, залегающие в кровле волжского яруса практически на поверхности, могут рассматриваться в качестве попутных полезных ископаемых, пригодных для отсыпки дорог в пределах месторождения и площадок под временное строительство.

Кроме того, выделяются попутные компоненты, образующие собственные минералы. Для пирохлор-монацит-крандаллитовых руд это: титан, ванадий, цирконий, алюминий, фосфор, стронций и барий, а также сюда можно отнести серебро, присут­ствующее в рудах в количествах от 1 до 10 г/т.

К попутным полезным компонентам относятся все лантаноиды иттриевой группы (гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций), присутствующие в виде изоморфных примесей в основных, второстепенных и акцессорных минералах (монацит, гидромонацит, рабдофанит, ксенотим, флоренсит). Сюда же относится тантал, присутствующий в виде изоморфной примеси в пирохлоре и ко­лумбите, а также уран, присутствующий в сорбированном виде в органическом веще­стве, сульфидах в концентрациях от 2,0 до 900 г/т.

Фосфор, стронций и барий используются в технологической схеме в виде химических реагентов на стадиях очистки маточных растворов (осаждение тринатрийфосфатом), очистке растворов от радия (соосаждение с сульфатом бария) и выделении европия с сульфатом стронция. Это приводит к снижению расхода покупных реаген­тов и себестоимости продукции. Используется также и алюминий, который по приня­той технологии выводится в виде щелочного алюминатного раствора и направляется на Ачинский глиноземный завод, что снижает затраты на получение треххлористого алюминия, используемого для выделения и очистки ниобия и титана.

При необходимости на отдельных стадиях возможно выделение в концентраты таких элементов как серебро, уран и тантал. Выделение радиоактивных элементов, урана и тория, предусмотренное в технологической схеме, обусловлено, в основном, проблемами защиты окружающей среды от воздействия радиоактивных веществ.

ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ

Подсчет запасов по участку Буранному Томторского редкометального месторождения произведен по состоянию на 1.01.1998 года, по результатам предварительной разведки, проведенной Эбеляхской партией Амакинской экспедиции за 1990-1997 гг.

Предварительная разведка участка Буранный проведена колонковым бурением по сети скважин 200-100x100-50 со сгущением на отдельных участках до 50 х 50 м и проходкой одиночных шурфов сечением 1,5 м и 4 м2 с "воротниками" глубиной до 25 метров для отбора валовых технологических проб. Выполненными работами был обеспечен подсчет запасов по категориям В, С1 и С2.

Для подсчета запасов участка Буранного месторождения Томтор АО «Сибцвет-метниипроект» были разработаны временные кондиции, ТЭО которых было принято ГКЗ МПР Российской Федерации к сведению (протокол № 49 к от 26.12.1997 г).

1. ГКЗ по результатам экспертизы проекта временных кондиций для подсчета
запасов рекомендованы следующие параметры:

• 
  бортовое абсолютное содержание пентаоксида ниобия в пробе для оконтуривания пласта по мощности - 1%;
  
• 
  минимальная мощность рудного пласта, включаемая в подсчет запасов 2 м;
  
• 
  максимальная мощность безрудных интервалов, включаемая в контур подсчета запасов 2 м;
  

2. 
   В контуре рудного пласта рекомендовано подсчитать запасы оксидов ниобия, скандия, иттрия и РЗЭ.
   
3. 
   В пределах месторождения рекомендовано выделить участки богатых руд с бортовым содержанием 3,5 % пентаоксида ниобия.
   
4. 
   Обосновать балансовую принадлежность объекта дополнительными технико-экономическими расчетами.
   

На участке Буранный был оконтурен рудный пласт площадью 2,2 км (в геологических границах). Площадь подсчетного контура при минимальной мощности руд­ного пласта 2,0 м и бортовом содержании пентаоксида ниобия в пробе - 1 % состави­ла 1,9 км. Пласт вытянут на 2600 м в субмередиональном направлении при ширине 1400 м. Он выполняет две депрессии: Северную и Южную. Минимальная глубина под­счета от поверхности 7 м, максимальная 160 м. Общая площадь богатых руд (по борту 3,5 %) составляет 1,16 км².

Всего в подсчетном контуре (по борту 1 % Nb2O5) было выделено 78 подсчетных блоков с суммарными запасами руды в недрах 42680,45 тыс. тонн. Запасы руды категории В, C1 и С2 составили, соответственно, 4396,81, 19630 и 23049,95 тыс. тонн (10,3, 35,7 и 54 % от суммарных запасов участка Буранного).

В подсчетном контуре богатых руд (по борту 3,5 % Nb2O5) было выделено 60 подсчетных блоков с суммарными запасами руды в недрах 16893,66 тыс. тонн, из них по категориям: В - 2222,71 тыс. тонн, C1- 8092,82 тыс. тонн, С2- 6578,13 тыс. тонн. Запасы руды, подсчитанные по категориям В и C1 составили, соответственно, 13,2 % и 47,9 % от суммарных запасов богатых руд участка Буранного.

Табл.1

Элементы Подсчета	Ед. Измерения	Категория запасов
		В	С1	В+С1
Балансовые запасы при бортовом содержании Nb2O5 3,5%
Запасы сухой руды	Тыс. тонн	786,8	391,6	1178,4
Запасы оксидов:
Nb2O5	Тыс. тонн	56,740	22,291	79,031
Y2O3	Тыс. тонн	4,567	2,442	7,009
Sc2O3	Тыс. тонн	0,353	0,210	0,563
РЗЭ	Тыс. тонн	79,908	32,401	112,309
Содержание оксидов:
Nb2O5	%	7,21	5,69	6,71
Y2O3	%	0,578	0,624	0,595
Sc2O3	%	0,045	0,054	0,048
РЗЭ	%	10,16	8,27	9,53
Содержание вредных примесей:
UO3	%	0,005	0,005	0,005
ThO2	%	0,15	0,15	0,15
SiO2	%	8,34	0,15	0,15
FeO	%	5,76	5,76	5,76
MnO	%	0,47	0,47	0,47
CaO	%	2,60	2,60	2,60
Забалансовые запасы с содержанием Nb2O5 от 1 до 3,5%
Запасы сухой руды	Тыс. тонн			352,64
Запасы оксидов:
Nb2O5	Тыс. тонн			7,37
Y2O3	Тыс. тонн			0,917
Sc2O3	Тыс. тонн			0,092
РЗЭ	Тыс. тонн			18,83
Содержание оксидов:
Nb2O5	%			2,09
Y2O3	%			0,260
Sc2O3	%			0,026
РЗЭ	%			5,34
Содержание вредных примесей:
UO3	%			0,005
ThO2	%			0,15
SiO2	%			8,34
FeO	%			5,76
MnO	%			0,47
CaO	%			2,60