В Кольском регионе существует возможность организации производства комбинированных утяжелителей буровых растворов

АЛЕКСАНДРОВ А.А., ОРЛОВ Н.А., ЧЕРНОЗУБОВ Г.В., МАКАРОВ A.M.,. ЛАРИЧКИН Ф.Д., ДИДЫК В.В.
ООО «ФосАгро-Маркетинг», ФГУП АМНГР, Институт экономических проблем КНЦ РАН, Институт экономических проблем КНЦ РАН

Маркетинговые исследования рынка минеральных ресурсов Мурманской области показывают, что интенсивное развитие работ по разведке и последующей эксплуатации нефтегазоносных месторождений на Арктическом шельфе выявляет в ближайшей и долгосрочной перспективе большую потребность в утяжелителях буровых растворов.

Анализ состояния минерально-сырьевой базы и инфраструктуры региона. выполненный отделом экономики природопользования Института экономических проблем Кольского Научного Центра РАН позволяет сделать заключение:

В Кольском регионе существует реальная возможность и целесообразность организации промышленного производства высококачественных и недорогих комбинированных утяжелителей буровых растворов в объемах, позволяющих в полной мере удовлетворить потребности буровых предприятий Европейского Севера и Западной Сибири.

В отечественной и зарубежной практике при производстве буровых работ в качестве утяжелителей буровых растворов используются различные виды минерального сырья и их смеси. Это и измельченные карбонатные породы с плотностью 2.6-2,9 г/см³ , и железистые утяжелители (гематит, магнетит, титаномагнетит) с плотностью 4.2 г/см³ , а также барит, галенит, ильменит, апатит, целестин и другие минеральные  продукты.

При выборе оптимального варианта использования утяжелителя учитывается множество различных критериев. Из всего сырьевого многообразия оптимальным утяжелителем является барит («тяжелый шпат»). Он представляет собой природный сульфат бария (BaSО₄).

Барит имеет высокую плотность (4,3-4.6 г/см ), низкую твердость по Моосу (3.0-3.5) и связанную с ней малую абразивность. Барит химически инертен: практически не растворяется в воде, плохо растворим в соляной кислоте и лишь незначительно (около 10%) в серной кислоте. По ГОСТу 4682-84 [1] баритовый концентрат изготавливается двух классов - «А» и «В». Концентрат класса «А» (марки КБ-1. КБ-2, КБ-3, КБ-4, КБ-5, и КБ-6) используется для производства солей бария, электровакуумного стекла, литопона, асботехнических изделий и наполнителей красок; концентрат класса «В» (марки КБ-3. КБ-5, КБ-6) в качестве утяжелителей буровых растворов. Марка барита характеризуется содержанием сульфата бария, оксида кремния, водорастворимых солей кальция и магния, степени измельчения, влажности и ряда других параметров.

Российский рынок барита

В 80-ые годы Советский Союз занимал ведущие позиции в мире по запасам, добыче и потреблению барита

В 80-ые годы Советский Союз занимал ведущие позиции в мире по запасам, добыче и потреблению барита. При этом более половины объема потребления барита в СССР приходилось на долю России. В стране действовало 12 ГОКов с общим объемом добычи баритовой руды 15 млн.т и выпуском 1.2 млн.т баритового концентрата. И Дефицит барита покрывался импортом (приблизительно 300 тыс.тонн в год) и заменой баритового утяжелителя железистым при приготовлении буровых растворов. Производство барита в России было только на Салаирском ГОКе (Кемеровская область) в объеме всего 134 тыс. т в год, что обеспечивало лишь 10-12% потребности российской промышленности. Острой необходимости наращивания мощности баритодобывающей отрасли и развития собственной сырьевой базы не было. Дефицит восполнялся поставками барита из Союзных республик, преимущественно из Казахстана.

В начале 90-х годов, с распадом СССР, положение резко ухудшилось, поскольку 89% месторождений барита и баритодобывающих предприятий находились за пределами России. При этом почти вдвое снизил выпуск баритового концентрата Салаирский ГОК.

Обеспеченность промышленности России баритом снизилась по разным оценкам с 2.6 до 6.0% [2, 3].

Прогнозируемый рост объемов буровых работ на нефть и газ до 2010 года потребует ежегодного производства баритового концентрата буровых сортов 800-900 тыс.тонн, а с учетом потребности в барите других отраслей спрос может возрасти до 1,2 млн.т. Годовая потребность в барите по Европейскому Северу оценивается в 40-60 тыс.т [3].

Анализ отечественной сырьевой базы барита

Государственным балансом России учтено 20 месторождений барита с запасами 21.6 млн.т, в т.ч. 15,1 млн.т по категориям A+B+Ci и 6,5 млн.т по категории С2 [2]. В рудах 15 комплексных сульфидно-баритовых месторождений заключено 54% разведанных запасов барита и только 46% в 5 собственно баритовых. Руды сульфидно-баритовых месторождений более бедные по бариту (среднее содержание BaSО₄ в них 14,5%), а в рудах собственно баритовых месторождений 51% барита, в т.ч. для коренных 72-85%, в коре выветривания 22,8%, в техногенных (эфельных отвалах) 36-44%. В настоящее время разрабатываются только 3 сульфидно-баритовых месторождения: Кварцевая сопка, Молодежное и Зареченское. Добыча сульфидно-баритовой руды на Кварцевой сопке осуществляется Салаирским ГОКом, а Молодежного и Зареченского соответственно Учалинским (Челябинская область) и Змеиногорским ГОКом (Алтайский край) ГОКами. Весьма перспективным является Хойленское месторождение собственно баритовых руд (Коми Республика, район Воркуты). Запасы барита здесь по категориям В+С1+С2 составляют 9 млн.тонн при содержании в руде барита 40-87%.

Разработку Хойленского месторождения с 1977 года ведет ЗАО «Хойленский ГОК». Проектная мощность карьера составляет 120 тыс.тонн руды в год, обогатительного комплекса 100 тыс.тонн баритового концентрата с содержанием BaS04 более 90%. ЗАО «Хойленский ГОК» уже поставляет ФГУП «Арктикморнефтегазразведка» баритовый концентрат по цене 2 500 руб. за тонну без НДС ФОБ ст.Воркута. Суммарная стоимость 1 тонны барита с учетом НДС и транспортных расходов (транспортные расходы составляют 370 руб. за тонну) для Кольского региона составит около 3 300 руб. за тонну.

Ресурсы барита Кольского региона

Перспективные залежи баритовых руд в 70-80-ых годах изучались на поисково-оценочной стадии в карбонатитовом массиве Салланлатвы в Кандалакшском районе вблизи Алакуртти. В массиве выделены редкометальное (ниобиевое) и баритовое месторождения. Значительная часть баритовых руд расположена под редкометальными рудами. Рудные тела обоих месторождений могут быть отработаны открытым способом и единым карьером. Общие запасы баритовых руд массива Салланлатва оцениваются в 160 млн.т, в т.ч. в коре выветривания около 13 млн.т со средним содержанием BaSО₄ 13%. Оба месторождения изучены бурением до глубины 300 м от поверхности, а единичными скважинами до 500 м. Значительная часть коры выветривания может быть отработана даже без буровзрывных работ.

Целесообразность организации нового производства по добыче и переработке баритовых руд в Мурманской области.
Обстановка, сложившаяся с баритом в России, весьма неблагоприятная. Дефицит в баритовом концентрате довольно значителен. Остается нерациональной и региональная структура сырьевой базы. Основные запасы баритовых руд сосредоточены в Кемеровской области (Салаирский ГОК) и в Коми Республике (Хойленское месторождение в районе Воркуты). Из-за отдаленности месторождения от места использования (2 600 км от Воркуты до ст.Апатиты) значительны и транспортные расходы по доставке барита (более 370 руб. за тонну).

Основные запасы баритовых руд сосредоточены в Кемеровской области  и в Коми Республике

Если учесть, что именно районы Европейского Севера, находятся в наиболее неблагоприятных (отдаленных) условиях по отношению к районам основного производства баритовых концентратов, то актуальность доразведки, освоения баритового месторождения и разработки эффективной безреагентной технологии получения барита становится очевидной.

Технологические испытания редкометальных и баритовых руд месторождения Салланлатва выполнены в 80-х годах прошлого века институтами Механобр (г.СанктПетербург), Гиредмет (г.Москва) и Горным институтом Кольского Научного Центра РАН. Установлена принципиальная возможность получения кондиционных ниобиевых (37% Ni₂0₅) и баритовых (от 80 до 90% BaSО₄) концентратов по магнитно-флотационной схеме с применением реагентов: жирнокислотной фракции талового масла, соды, жидкого стекла, динатровых солей и др. Из железоокисной руды коры выветривания получен баритовый концентрат с содержанием BaSО₄ 91,1% и плотностью 4,3 г/см при извлечении концентрата 90%. Такая технология, несмотря на сравнительно высокие технологические показатели не может быть принята, т.к. флотационные баритовые концентраты содержат примеси флотореагентов, ухудшающие его смачивание в буровом растворе и вызывают вспенивание бурового раствора. Высок в них и уровень содержания водорастворимых солей кальция и магния и тонкодисперсных глинистых фракций, повышающих вязкость бурового раствора.

С октября 2004 года лабораторией новых процессов и аппаратов ГоИ КНЦ РАН (ответственный исполнитель к.т.н. Хохуля М.С.) проводится цикл технологических исследований по получению баритового концентрата из 300 кг керновой пробы баритовой руды массива Салланлатва уже с учетом требований буровиков по магнито-гравитационной схеме без применения каких-либо реагентов. Предварительная технико-экономическая оценка целесообразности производства баритового концентрата Саллалатвинского месторождения по результатам технологических исследований ГоИ КНЦ РАН поручена отделу экономики природопользования НЭП КНЦ РАН.

По данным ФГУП «АМНГР» требования к составу и свойствам утяжелителей буровых растворов при бурении разведочных и эксплуатационных скважин различны, что также обусловливает целесообразность получения нескольких видов утяжелителей с использованием минеральных продуктов Кольского региона с высокой плотностью оптимального грансостава пригодных в качестве компонентов утяжелителей, но временно невостребованных и экономичных, т.к. получаются они при попутной переработке профильных концентратов.

Создание импортозамещающего производства отечественных недорогих утяжелителей буровых растворов в Заполярном Кольском регионе имеет благоприятные предпосылки.

Литература
ГОСТ 4682-84. Концентрат баритовый.
Ахмаков Г.Г., Васильев И.Г., Булаткина Т.А., Егорова И.П. Сырьевая база барита и перспективы ее развития. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. -1995, № 5. с. 13-18.
Аксенов Е.М., Ведерников Н.Н., Чукрина Н.С., Рябинин В.В. Агрохимическое и горно-рудное сырье на рубеже 21 века. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2000, № 5-6. с. 7-15.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"