Иван Глумов, Михаил Задорнов, Константин Кузнецов, Владимир Максимов
Министерство природных ресурсов РФ

    Растущий дефицит многих видов минерального сырья, постоянное снижение качества полезных ископаемых суши, углубление противоречий между производителями и потребителями основных сырьевых ресурсов – все это заставило промышленно развитые государства обратить внимание на потенциальные богатства Мирового океана.
    В последние годы наряду с традиционными направлениями морской горнодобывающей промышленности заметно возрос интерес к глубоководным частям океана. Речь идет в первую очередь о так называемых железомарганцевых образованиях (ЖМО) океанского дна, которые представляют специфический вид полиметаллических руд, не имеющих аналогов среди материкового минерального сырья. Длительные широкомасштабные НИОКР, выполненные отдельными компаниями ведущих промышленных стран, позволили решить основные проблемы по созданию глубоководных месторождений ЖМО. По самым скромным оценкам, возможности морской добычи минеральных ресурсов весьма велики и будут, по-видимому, неуклонно повышаться в перспективе.
    Наибольший практический интерес для промышленной переработки представляют железомарганцевые конкреции (ЖМК) и кобальтомарганцевые корки (КМК), в которых содержится более 30 различных элементов. Основную промышленную ценность этих образований представляют марганец, никель, кобальт и медь.
    Сопоставление прогнозных ресурсов полезных ископаемых показывает, что океанские ресурсы марганца, никеля, молибдена и в особенности кобальта существенно превосходят ресурсы этих металлов на континентах (табл. 1).

    Общая природная ценность указанного минерального сырья Мирового океана составляет около 36 трлн. долл., что в два раза превышает аналогичный показатель в оцененных объектах континентов.

    Российские проблемы: не только марганец
    Перечисленные элементы входят в состав стратегического минерального сырья и представляют исключительную важность для металлургического комплекса России, состояние сырьевой базы которого после распада бывшего СССР вызывает обоснованную тревогу.
    Так, в России отсутствуют полностью подготовленные к промышленному освоению месторождения марганцевых руд. Разведанные запасы категорий А+В+С1 составляют не более 5 % от общих запасов стран СНГ и представлены в основном бедными карбонатными труднообогатимыми рудами с средним содержанием марганца около 20 %. Потребность российской промышленности в марганце в настоящее время обеспечивается поставками из Украины, а также из Грузии.
    Хотя по запасам и производству никеля Россия занимает ведущие позиции в мире, рентабельными при эксплуатации являются лишь 46 % запасов, сосредоточенных на эксплуатируемых месторождениях и в прилегающих к ним районах. Кроме того, обеспеченность достигнутого уровня добычи запасами категорий А+В+С1 по Российской Федерации составляет 64 года, в том числе по эксплуатируемым месторождениям 30 лет. Особо ценные, богатые руды, интенсивно отрабатываемые в настоящее время в Норильском районе, обеспечивают эффективную работу предприятий Норильского ГМК до 2005 года, после чего достигнутый уровень добычи металлов может быть обеспечен только за счет увеличения в 3 – 4 раза объемов добычи и переработки рядовых руд, что потребует огромных капитальных вложений на строительство новых и расширение действующих производственных мощностей по добыче и обогащению руды и на реконструкцию металлургических заводов, значительному увеличению затрат на охрану окружающей среды.
    Еще сложнее ситуация с кобальтом, по добыче и производству которого Россия занимает четвертое место в мире. В настоящее время кобальт извлекается попутно при переработке сульфидных медно-никелевых, а также силикатных никелевых руд с освоенной промышленностью технологией извлечения кобальта на АО «Норильский никель». Сырьевая база Норильского комбината с учетом запасов вкрапленных руд обеспечивает его работу на длительный срок, однако количество запасов богатых руд, обеспечивающих функционирование действующих предприятий при условии удовлетворения потребности промышленности России в кобальте, довольно ограничено. Достаточную обеспеченность запасами богатых руд в настоящее время имеют только «Октябрьский» и «Талнахский» рудники. Рудник «Комсомольский» обеспечен запасами богатых руд на 5 лет. Рудник «Маяк» вследствие истощения запасов богатых руд добывает вкрапленные руды. Учитывая неодинаковую обеспеченность предприятий запасами и выбытие отдельных рудников, срок работы комбината с максимальной производительностью может существенно сократиться.
    По разведанным запасам меди Россия занимает третье место в мире. При этом в последние 20 лет среднее содержание меди в добываемых рудах уменьшилось на 30 %, в результате чего существенный прирост добычи медной руды на собственно медных месторождениях практически не привел к росту производства меди. Экспертная оценка медных месторождений показала, что 31 % разведанных запасов оказывается нерентабельным. Кроме того, к 2000 году ожидается выбытие мощностей на ряде рудников Урала и Норильска. Суммарные выбывающие мощности составляют 17,4 % от уровня погашения запасов меди в Российской Федерации при проектируемом вводе мощностей 7,7 %, что уже в ближайшие годы может привести к дефициту производства меди. Систематическое снижение содержания меди в добываемых рудах приводит к диспропорции в использовании производственных мощностей предприятий на разных стадиях передела меди, увеличению удельных затрат и падению уровня рентабельности. Что касается богатого Удоканского месторождения, то ввод его в эксплуатацию требует высоких капитальных затрат и, скорее всего, может рассматриваться сегодня как не очень близкая перспектива.
    В соответствии с распоряжением Правительства РФ от 16.01.96 № 50р одним из приоритетных направлений геологоразведочных работ признано развитие сырьевой базы основных видов стратегического минерального сырья, в перечень которых включены марганец, никель, кобальт, медь. При этом очевидно, что потенциальные железомарганцевые образования Мирового океана, характеризующиеся высокими технологическими свойствами, не могут не привлечь внимания российских геологов и металлургов.

    Конкретная ценность конкреций
    Важнейшим фактором, определяющим экономическую ценность ЖМО, является в первую очередь более высокое содержание в них всех промышленных компонентов в сопоставлении с добываемыми рудами и балансовыми запасами российских месторождений.
    Учитывая тенденцию систематического снижения содержания металлов в добываемых рудах, ожидается, что к 2010 году среднее содержание никеля в ЖМК превысит его содержание в добываемых рудах в 1,1 раза, меди – в 1,14 и марганца – в 1,3 раза, среднее содержание кобальта в ЖМК может превысить его содержание в добываемых рудах в 5 раз, а в КМК – на порядок (табл. 2).

    Попутно с главными компонентами промышленный интерес могут представлять в ЖМК: молибден (0,06 %), платина (0,12 г/т), редкоземельные элементы (0,5 кг/т), золото (0,03 г/т), серебро (1,1 г/т), висмут (12 г/т); в КМК: медь (0,12 %), молибден (0,04 %), платина (0,5 г/т), редкоземельные элементы (0,5 – 1,7 кг/т), золото (0,06 г/т), серебро (2,07 г/т).
    Железомарганцевые образования, представленные оксидными рудами металлургического сорта, значительно превосходят по качеству руды российских месторождений марганца, основное количество которых представлено карбонатным составом.
    По извлекаемой ценности полезных компонентов ЖМК и КМК могут классифицироваться как богатые руды, сопоставимые со сплошными сульфидными медно-никелевыми рудами месторождений Норильского района – самыми ценными среди месторождений цветных металлов.

    По расчетам, наибольшей извлекаемой ценностью отличаются полезные компоненты кобальтомарганцевх корок, превышающие аналогичные показатели норильских руд более чем вдвое (табл. 3).

    Исключительно важно также отметить, что железомарганцевые конкреции и кобальтомарганцевые корки являются чистым в экологическом отношении минеральным сырьем. Особенности их минерального и химического состава позволяют получать высококачественную продукцию при высоких показателях извлечения металлов в товарную продукцию. Сквозное извлечение металлов при переработке железомарганцевых образований по пирометаллургической и гидрометаллургической схемам составляет: никеля – 90 – 94 %; меди – 88 – 83 %, кобальта – 86 и 92 %; марганца – 74 и 82 %. Для сравнения извлечение металлов при переработке сульфидных медно-никелевых руд Норильским ГМК составляет: никеля – 80,1 – 82,0 %; меди – 84 – 89 %; кобальта – 41 – 43 %.
    Железомарганцевые образования могут рассматриваться не только как рудное сырье, но также как высокоэффективный природный сорбент или высококачественное сырье для синтеза неорганических ионообменных материалов. По предварительным данным, ЖМО и продукты их переработки могут эффективно использоваться вместо дорогостоящих синтетических смол для дезактивации малоактивных вод АЭС, сбросовых вод производств цветной металлургии, металлообработки, электролитических производств, извлечения металлов из природных и рудничных вод. За счет сорбции из сточных вод содержание меди и никеля в ЖМО можно повысить в 5 – 10 раз, кобальта – в 20 – 25 раз. Высокая сорбционная способность железомарганцевых образований обеспечивает степень очистки отходящих газов от диоксида серы при металлургической переработке сульфидных медно-никелевых руд до 98 %.
    Освоение морских месторождений могло бы способствовать рациональному использованию минеральных ресурсов и охране недр России. Ввод в эксплуатацию месторождений ЖМК и КМК при общей годовой производительности предприятий, равной 45,3 тыс. т никеля, позволил бы снизить объем ежегодно добываемой из недр массы руды с учетом ожидаемых технико-экономических показателей работы Норильского ГМК в 2010 году на 9 млн. т, что превышает объем ежегодно добываемой руды Норильским комбинатом в настоящее время (8 млн. т).
    Немаловажно, что для переработки новых видов минерального сырья может быть использована существующая инфраструктура предприятий никель-кобальтовой промышленности. Это позволит значительно уменьшить объем добычи и переработки сульфидных медно-никелевых руд и снизить негативное воздействие на окружающую среду в районах интенсивной деятельности горно-металлургических предприятий.
    Разумеется, практическое использование морского минерального сырья для российской металлургии – задача будущего, но вполне обозримого. По расчетам, в ближайшем десятилетии, например, за счет морского производства (при реализации оптимистического сценария развития) может быть полностью решена проблема дефицита марганца, существенно улучшена обеспеченность никелем и достигнуто значительное избыточное производство кобальта, что может создать хорошие перспективы для его экспорта (табл. 4).

    Международное сотрудничество на дне океана
    Деятельность горнодобывающих компаний и международных консорциумов по разработке месторождений ЖМО в настоящее время регламентируется специальным Международным органом по морскому дну (МОД ООН). Основой этих регламентаций является Конвенция по правовому регулированию деятельности в Мировом океане, принятая в 1982 году на III конференции ООН по морскому праву и ратифицированная Федеральным собранием РФ в 1997 году.
    Согласно Конвенции, основным объектом регулирования в настоящее время являются ресурсы ЖМК, наиболее крупные скопления которых сосредоточены в зоне Кларион-Клиппертон Тихого океана (см. рисунок).
    Сегодня Россия в лице НПО «Южморгеология» имеет концессионные права на изучение и промышленное освоение участка морского дна площадью 75 тыс. км2, выделенного в зоне Кларион-Клиппертон в декабре 1987 года бывшему СССР Генеральным Комитетом комиссии МОД ООН.
    В этом же районе выделены участки Франции, Японии, Китаю, СО «Интерокеанметалл». Кроме того, в этой зоне ведут работу транснациональные консорциумы, состоящие из компаний США, Германии, Великобритании, Канады, Нидерландов, Бельгии, Японии, Италии, которые в конце 80-х годов испытали технологию опытной добычи железомарганцевых конкреций. США создали специальное судно для испытания технических средств и опытной добычи ЖМК и доказали ее техническую возможность. Правительства Франции, Италии и Германии финансируют национальные программы по созданию технических средств для добычи ЖМК.
    В настоящее время многие страны (США, Япония, Германия, Корея, КНР, Россия и др.) сосредоточили внимание на изучении кобальтомарганцевых корок, основные скопления которых сосредоточены в западном секторе северной приэкваториальной зоны Тихого океана, где геологоразведочными работами, выполненными Россией (региональной и поисковой стадий), выявлены перспективные месторождения в пределах Магеллановых гор. Интенсивно ведется геолого-экономическое моделирование месторождений КМК, которые считаются первоочередными объектами для освоения. Япония и США осуществляют совместное испытание добычной установки КМК.
    К настоящему времени отечественными и зарубежными учеными и специалистами выполнено свыше 20 независимых технико-экономических оценок, результаты которых свидетельствуют о том, что эксплуатация глубоководных месторождений ЖМК и КМК является принципиально осуществимой. В целом сформированы контуры технологического цикла освоения ЖМО, который включает поисково-разведочные работы, добычу конкреций (т. е. сбор и подъем на поверхность), транспортировку к месту переработки, обогащение и металлургический передел.
    Как показывают расчеты, капитальные вложения на освоение месторождений железомарганцевых образований уже сегодня сопоставимы с затратами на освоение уникальных месторождений цветных металлов, расположенных в экстремальных географо-экономических и горнотехнических условиях (Талнахское, Октябрьское, Удоканское).
    Экономическая эффективность промышленного освоения отдельных глубоководных объектов и морской горнодобывающей отрасли в целом может существенно возрасти в случае комплексного освоения месторождений с использованием судов многоцелевого назначения. Уменьшение при этом капитальных затрат может составить от 20 до 45 %. Следует учитывать, что удельные капитальные затраты на разработку месторождений Норильского района непрерывно растут из-за роста расходов на природоохранные мероприятия, снижения содержания полезного компонента, повышения доли социальных затрат и т. д., причем эта тенденция сохранится в обозримой перспективе. В то же время сравнительная оценка освоения месторождений Норильского района и железомарганцевых образований (ЖМК и КМК) Тихого океана свидетельствует о том, что экономическая целесообразность освоения последних наступит уже к 2010 году.
    При оценке результатов технико-экономических расчетов проекта будущей эксплуатации месторождения железомарганцевых образований следует учитывать следующие обстоятельства:
    – предприятие является пионерным в области морского горного дела за пределами шельфовой зоны, что определяет повышенные капитальные вложения и эксплуатационные затраты;
    – опыт разработки железомарганцевых конкреций позволит успешнее осваивать другие океанические руды: кобальтомарганцевые корки, глубоководные сульфиды, фосфориты и т. п.;
    – за последние годы созданы аппаратурно-технические средства поиска и разведки океанических руд, построены специализированные суда, непрерывно совершенствуются методические приемы работ и аппаратура, что в конечном итоге скажется на геологической и экономической эффективности работ.
    Промышленно значимые на сегодняшний день месторождения океанических руд локализуются в относительно узких зонах, исследование которых интенсивно ведется судами многих стран и консорциумов. По сути дела в наши дни происходит последний передел мира, и отставание в ведении морских геологоразведочных работ не восполнится последующей их интенсификацией. В условиях конкуренции с другими странами важно не растерять приоритетность и права отечественной морской геологии, признанные международным сообществом, и не упустить свою долю ресурсов океанического сырья, что особенно важно не только для нынешнего, но и для последующих поколений.