Витамины плодородия с Кольского полуострова

22 Июня, 2018, 11:33
Витамины плодородия с Кольского полуострова
Хибины. Фото А.В. Волкова 

Фосфор относится к числу широко распространённых химических элементов, но в свободном виде в природе не встречается. Его среднее содержание в земной коре (кларк) – 0.093% (для сравнения: кларк золота – всего 0.0000005%). Основной источник фосфора – апатитовые и фосфоритовые руды. Фосфор – важный элемент питания растений и животных. Удобрения на его основе – это витамины для повышения плодородия почв. Они приобретают всё большее значение для урожая в мире. По оценкам ООН, население Земли стремительно растёт и достигнет 7.7 миллиарда человек к 2020 г. Наибольший прирост обеспечивают развивающиеся страны, где продовольственное снабжение и голод – уже сегодня серьёзные проблемы. Хотя спрос на продовольствие растёт вместе с населением, площадь возделываемых земель существенно не увеличивается. Поэтому использование удобрений для повышения плодородия истощённых почв – один из способов обеспечить необходимым продовольствием растущее население планеты.

В сельском хозяйстве для производства химических удобрений и кормовых добавок используются порядка 85% добываемых фосфатов. Остальные 15% находят применение в различных отраслях промышленности, ведущие позиции занимают моющие средства (12%). Около 30% добываемых фосфатов используются непосредственно для производства удобрений и кормовых добавок. Другие 70% перерабатываются в промежуточный продукт – фосфорную кислоту. Фосфорная кислота в свою очередь используется в производстве удобрений и кормовых добавок с более высоким содержанием фосфора и в промышленности. 

В каждом колосе.jpg

В каждом хлебном колосе, выращенном на полях России и Белоруссии, есть частичка хибинского апатита!

Все фосфорные удобрения получают путём экстракции из минералов, содержащих анион PO43−. Апатит встречается во всех интрузивных, многих метаморфических, осадочных и даже эффузивных породах. Наиболее популярные фосфорсодержащие минералы – фторапатит Ca5(PO4)3F и гидроксиапатита Ca5(PO4)3OH. Фосфорные удобрения представлены четырьмя основными категориями: фосфаты горных пород, суперфосфаты, фосфаты аммония или полифосфаты.

В мировой добыче фосфорных руд лидируют Китай, США и Марокко, а Россия находится на четвёртом месте (см. таблицу ниже). Доля России в мировом производстве фосфорного (апатитового) концентрата составляет всего около 5%, однако качество её продукции очень высоко. Около 40% выпускаемых в мире фосфорных удобрений потребляет Китай, ещё почти 50% приходится на Индию, США, Бразилию и европейские страны. По объёму экспорта фосфорных удобрений наша страна уступает только США.

Страна

Запасы млрд.т

Производство млн.т

Мир (округлено)

70

263

Марокко и Западная Сахара

50

27

Китай

3.3

140

США

1.0

27.7

Ю. Африка

1.5

1.8

Иордания

1.3

8.2

Россия

0.7

12.5

Индия

0.065

1.8

Израиль

0.074

4.0

Египет

1.3

5.0

Алжир

2.2

1.3

Тунис

0.1

3.7

Финляндия

1.0

0.95

Австралия

2.2

3.0

Сирия

1.8

0.1

Бразилия

1.7

5.5

Казахстан

0.26

1.6

Перу

0.4

3.9

Того

0.03

1.0

Вьетнам

0.03

3.0

Сенегал

0.05

2.2

Мексика

0.03

2.0

Другие страны

0.9

1.94

Таблица: Структура мировых запасов и производства фосфорсодержащих руд в 2017 г., по данным Геологической службы США (US Geological Survey).

Производство минеральных удобрений в России составляет более 20% производства и более 35% экспорта химической продукции. Однако в мировом потреблении минеральных удобрений доля России не превышает 1.5%! В среднем по стране за счёт их рационального использования может быть получено 50–60% прироста урожая сельскохозяйственных культур. Российские минеральные удобрения – одна из главных отраслей российской химической индустрии с годовым оборотом более 10 млрд долл. Уровень производства минеральных удобрений в России позволяет полностью удовлетворить внутреннюю потребность в них, однако не все сельхозпроизводители имеют средства для их приобретения.

В России, по имеющимся данным (Госдоклад МПР, 2017), запасы разрабатываемых и осваиваемых месторождений составляют почти 672 млн т. Причём более 70% сосредоточено в пределах Хибино-Ловозерской минерагенической зоны в Мурманской области. Здесь, в южной части Хибинского щелочного массива, располагаются линзы апатит-нефелиновых пород, вмещающих группу месторождений высококачественных руд, протягивающихся с небольшими перерывами почти на 15 км. Суммарные запасы девяти месторождений составляют 447.5 млн т в пересчёте на P2O5 (пентоксид фосфора), при его среднем содержании в рудах от 7.5 до 17.24%. Обеспеченность запасами ОАО "Апатит", которому принадлежат лицензии на освоение большей части запасов, в контурах открытой добычи составляет 15–40 лет, а в контурах подземной отработки – более ста лет. По данным компании, с начала эксплуатации рудниками АО «Апатит» добыто более 1900 млн т апатит-нефелиновой руды, в том числе более 750 млн т – подземными работами.

В рельефе географической карты отчётливо виден Хибинский интрузивный массив с дугой из цепочки апатит-нефелиновых месторождений в центральной части (выделены жёлтым и отмечены номерами лицензий МПР):

Карта месторождений.jpg

Нефелин-апатитовые месторождения Хибинской группы (Кукисвумчорр, Юкспор, Апатитовый цирк, Плато Расвумчорр) связанны с центральными интрузиями нефелиновых сиенитов. Для этих месторождений характерна значительная протяжённость рудных зон, большая и относительно выдержанная мощность (100–200 м) рудных тел, их зональное строение, обусловленное различием текстуры руд и содержанием в них Р2О5, меняющимся от 29% в богатых пятнистых и пятнисто-полосчатых рудах до 5% в бедных рудах других текстурных разновидностей. Более сложное внутреннее строение рудных тел установлено на месторождениях Коашвинское, Олений Ручей, Ньюоркпахкское, характеризующихся наличием многоярусных рудных горизонтов и изменчивой морфологией. 

На фото набор сувенирных шаров из различных хибинских горных пород и руд. Геологический институт КНЦ РАН:

Фото сделано А.В. Волковым в 2016 году.

В нефелин-апатитовых рудах практический интерес могут представлять редкие земли, стронций, фтор в апатите; титан, ниобий, тантал в сфене; а также титаномагнетит и эгирин. Руды легкообогатимы, а низкое количество токсичных примесей, в частности кадмия, позволяет выпускать из получаемого апатитового концентрата практически любые виды удобрений для сельскохозяйственных угодий с повышенными экологическими требованиями. К настоящему времени в Хибинском массиве выявлено более 350 видов минералов, в том числе и такие знаменитые самоцветы, как эвдиалит («лопарская кровь») и «солнечный» астрофиллит, или такие редкие минералы как ферсманит, куплетскит, лабунцовит, рамзаит, лобановит и гакманит.

Богатая апатит-нефелиновая руда. Музей АО "Апатит", Кировск. Фото А.В. Волкова

Помимо апатит-нефелиновых руд в Мурманской области разведаны комплексные апатит-магнетит-бадделеитовые руды в карбонатитах Ковдорского месторождения. Руды отличаются хорошими технологическими показателями, апатит извлекается из них попутно с магнетитом и бадделеитом. По имеющимся данным (Госдоклад МПР, 2017), среднее содержание P2O5 составляет 6.6%, запасы оцениваются в 97.6 млн т в пересчёте на пентоксид фосфора. К коре выветривания Ковдорского массива приурочены также апатит-штаффелитовые руды, в которых содержание P2O5 выше и составляет 16.8%, однако запасы их существенно меньше и оцениваются в 6.2 млн т. Кроме того, на флангах и глубоких горизонтах месторождения сосредоточен основной ресурсный потенциал апатитовых руд, при доразведке которых возможен прирост запасов. Прогнозные ресурсы оцениваются в 56.1 млн т.

***

История открытия минеральных богатств Хибинских гор начинается в конце XIX века, с геологических маршрутов экспедиции В. Рамзая. В начале ХХ века (1916 г.) вдоль западного подножья Хибин протянулась железная дорога, соединившая незамерзающий порт Романов-на-Мурмане (будущий Мурманск) с Петрозаводском и Санкт-Петербургом. Следующий этап изучения Хибин неразрывно связан с именем академика А.Е. Ферсмана, под руководством которого группа учёных Академии наук изучала геологическое строение и минеральные богатства Хибин вдоль новой железной дороги. В его честь названы минералы ферсмит и ферсманит, открытые в Хибинах. 

Разведка хибинских месторождений, 1920-е годы

В 1921 г. у подножья горы Кукисвумчорр были найдены первые глыбы апатитовых руд. В отчёте (1927 г.) о результатах разведочных работ Л.Б. Антоновым дана огромная по тем временам прогнозная оценка запасов руд – более 2 млрд. тонн! Эта оценка в настоящее время подтверждается практикой добычных работ. Выполненные исследования показали, что выявленные апатитовые руды – лучшее в мире сырьё для производства фосфатных удобрений и взрывчатых веществ. В конце 1929 года для разработки месторождений был организован трест «Апатит». Центр нового горнопромышленного района находился в городе Хибиногорске (с 1934 года – Кировск) на берегу горного озера Большой Вудъявр. В 1963 году здесь заработала вторая обогатительная фабрика АНОФ-2, которая могла переработать в год до 50 миллионов тонн руды. Рядом с ней выросла мощная Кировская ГРЭС, обеспечивающая электричеством и теплом и АНОФ-2, и стотысячный город. Через десять лет в 30 километрах к югу от города Апатиты была построена самая большая атомная станция в Заполярье – Кольская АЭС. В 60-е гг. в 20 км от Кировска был построен ещё один город, унаследовавший в 1966 году имя Апатиты от расположенной здесь же железнодорожной станции. 

31 октября 1931 года в торжественной обстановке в г. Хибиногорске состоялось открытие горно-химического техникума. Техникум – старейшее техническое учебное заведение Мурманской области. В связи с переименованием Хибиногорска в Кировск в 1934 году техникум стал называться Кировским. В 50-70-е годы техникум считался одним из лучших в горно-геологической отрасли и действительно был таковым. В 1989 году КГТ переехал в новое здание у озера "Верхнее". В 1993 году учебное заведение получило статус колледжа и стало называться Хибинский технический колледж. В апреле 2016 г. Хибинский технический колледж стал филиалом ФГБОУ ВО «Мурманский арктический государственный университет» в г. Кировске Мурманской области. 

Выпускниками разных лет являются Лаверов Николай Павлович (выпуск 1949 года), вице-президент Академии наук СССР, Юшкин Николай Павлович (выпуск 1955 года), вице-президент Международной минералогической ассоциации, директор Института геологии Коми Научного Центра УрО РАН. Тысячи выпускников техникума работали и работают на рудниках АО "Апатит". (В апреле 2018 г., автор настоящего очерка, по приглашению руководства "ФосАгро" и МАГУ, прочитал курс лекций студентам кировского филиала, в рамках Дней Науки, посвящённых памяти ак. Н.П. Лаверова. Впечатления от этой командировки во многом стимулировали подготовку данного очерка).

Большое значение для развития горной промышленности Мурманской области имеет Кольский научный центр РАН, расположенный в г. Апатиты. Многолетняя плодотворная совместная работа науки и производства позволяет горнодобывающим предприятиям области быстро и эффективно внедрять новые технологии, находиться в авангарде научно-технического прогресса, на пути устойчивого развития производства и рудной базы, реконструкции и модернизации действующих переделов. Так, по инициативе Ферсмана, ещё в 40-е годы была разработана технология получения алюминия из нефелина, а в 70-е годы в Кольском филиале АН СССР (Сейчас Кольский научный центр РАН, КНЦ РАН) были предложены способы  извлечения из нефелина галлия и рубидия, попутного производства соды, поташа, азотно-калийных удобрений, тонкодисперсного силикогеля, коагулянтов и сорбентов для очистки загрязнённых вод. Эти новые технологии были успешно внедрены на крупном комбинате в г. Пикалёво Ленинградской области. (Этот город при помощи В.В. Путина выстоял в 2008 году в борьбе с российскими олигархами, которые попытались разрушить налаженные с советских времен производственные связи и поставили на грань выживания двадцатитысячный город). 

В итоге исследований, КНЦ РАН было показано, что гигантские хранилища отходов комбината «Апатит», содержащие около 500 миллионов тонн мелко издроблённого нефелина, представляют собой крупнейшее «техногенное» месторождение, за счёт которого потребности страны в перечисленной выше продукции могут удовлетворяться более сотни лет.

Таким образом, лидером по добыче фосфатного сырья в СССР, а затем в России стала Мурманская область, на долю которой приходится более 99.5% всей добычи фосфора в стране. Здесь обосновались три главных производителя апатитового концентрата: АО "Апатит", АО "Ковдорский ГОК" и, с 2013 года, ЗАО «Северо-Западная Фосфорная Компания». В последние годы, в связи с благоприятной конъюнктурой на внешнем и внутреннем рынке, объём добычи фосфатов на этих предприятиях возрастает. Крупнейшее из них – ОАО «Апатит», добывающее руды шести месторождений Хибинской группы, основное предприятие ПАО «ФосАгро». Второй производитель – ОАО «Ковдорский ГОК», разрабатывающий Ковдорское месторождение, входит в МХК «ЕвроХим». Это также крупная химическая компания, объединяющая многие предприятия, производящие фосфорсодержащие удобрения. На третьем месте по добыче находится ЗАО «Северо-Западная Фосфорная Компания», разрабатывающая месторождение Олений Ручей – дочернее предприятие Группы «Акрон», ещё одного крупного производителя удобрений в стране. Благодаря вхождению в крупные холдинги, у производителей нет проблем со сбытом продукции.

Город Кировск - штаб-квартира АО "Апатит", фото А.В. Волкова, апрель 2018 года.

Добыча АО «Апатит» в 2015 г., по имеющимся данным (Госдоклад МПР, 2017), на четырёх рудниках – Кировском, Восточном, Расвумчоррском и Центральном – суммарно составила 24.3 млн т руды – или 3.3 млн т в пересчёте на P2O5 – или более 60% по стране в целом. Руды обогащаются до апатитового концентрата на расположенных в непосредственной близости двух фабриках АНОФ-2 и АНОФ-3, также входящих в структуру холдинга. Благодаря модернизации производственных мощностей, выпуск апатитового концентрата в 2015 г. вырос на 12% по сравнению с прошлым годом и составил 7.9 млн т – более 68% суммарного по стране. Второй по величине продуцент – АО «Ковдорский ГОК» - обеспечивает более четверти ежегодной добычи и пятую часть производства в стране. В 2015 г. добыча в пересчёте на пентоксид фосфора составила 1,6 млн т, а производство апатитового концентрата – 2.6 млн т. ЗАО «Северо-Западная Фосфорная Компания» в 2015 г. добыло 0.6 млн т в пересчёте на P2O5, что составило десятую часть добычи по стране. На производственных мощностях ГОКа «Олений Ручей» за прошедший год было выпущено 1.1 млн т апатитового концентрата, и в планах компании в ближайшей перспективе увеличить ежегодное производство до 2 млн т в год.

Благодаря успешной работы Хибинских рудников, Россия на мировом рынке является одним из основных поставщиков апатитовых концентратов. В 2015 г. экспорт составил 1,97 млн т, что ниже прошлогоднего показателя на 18% (Госдоклад МПР, 2017). Почти половина концентрата продаётся в Литву, где расположено дочернее предприятие АО «МХК "Еврохим"» – АО «Лифоса» – занимающееся переработкой концентрата в товарную продукцию. К крупным импортёрам апатитового концентрата также относятся Бельгия, Норвегия и Белоруссия. Импорт фосфатов в Россию по-прежнему остаётся незначительным (не превышает 10 тыс. тонн). Более 99 % фосфатов импортируется из Казахстана. Всё фосфатное сырьё в России потребляется в химической промышленности для производства фосфатных удобрений. Крупнейшими потребителями фосфатов в РФ являются ОАО «Аммофос», ООО «Балаковские минеральные удобрения», ОАО «Воскресенские минеральные удобрения». На долю этих трёх предприятий приходится 62.9% всего потребления данного продукта.

Крупнейший производитель фосфатсодержащих минеральных удобрений в России и в Европе – АО «ФосАгро» - обеспечивает около 40% производства в стране. Продукция второго по величине продуцента – АО «МХК "Еврохим"» - представляет ещё около четверти. К крупным предприятиям относятся также холдинги АО «ОХК "УРАЛХИМ"» и Группа «Акрон». Сложные фосфатсодержащие удобрения выпускает и ряд более мелких компаний. Суммарное производство удобрений за 2015 г. в стране составило 3.3 млн т в пересчёте на P2O5, на что потребовалось более 9 млн т апатитового концентрата. Три четверти выпускаемой фосфорсодержащей продукции поставляется на мировой рынок. К основным импортёрам относятся Украина, Индия, Китай, Эстония. В пересчёте на пентоксид фосфора в 2015 г. продажи за рубеж составили 2.3 млн т, увеличившись по сравнению с прошлым годом на 5%. Таким образом, основным экспортёром фосфатов является ОАО «Апатит», на долю которого в последние годы приходилось 65–67% российского экспорта. ОАО «Ковдорский ГОК» экспортировало в два раза меньше фосфатов, однако это составляло около половины от выпуска апатитового концентрата на предприятии, в то время как ОАО «Апатит» экспортировало только около 20% произведённой продукции.

Город Кировск, фото А.В. Волкова, апрель 2018 года

Несмотря на сохранение уровня мирового потребления и положительных прогнозов к его повышению, предложение фосфорсодержащих удобрений на рынке избыточно. Действующие производственные мощности в значительной степени перекрывают запросы потребителей. К середине 2017 г. цены на концентрированные удобрения упали до уровня 2009 г.

Внутренний рынок фосфатсодержащих минеральных удобрений характеризуется низким уровнем потребления. Сюда поставляется только около трети 30% продукции, при этом за последние годы наблюдалось увеличение спроса, но в 2015 г., по данным Росстата, в почвы было внесено всего 0.5 млн т фосфорных удобрений в пересчёте на пентоксид фосфора, количество по сравнению с предыдущим годом не изменилось. Суммарное потребление минеральных удобрений в России оценивается в 2 млн т за прошедший год, т.е. на один гектар обрабатываемой земли расходуется 42 кг питательных веществ, тогда как аналогичный показатель в странах Европы и США составляет 130–140 кг.

***

В ноябре 2017 г. открытому акционерному обществу «Апатит» исполнилось 88 лет. За это время предприятие прошло период подъёма в 1970-е гг., период стабильности в 1980-е гг., и период спада в первой половине 1990-х гг., связанный с началом капитализма в России. Годы с 1995 по 2001 можно охарактеризовать как период выживания ОАО «Апатит». C 2002 года начался период "возрождения": ОАО «Апатит» входит в компанию «ФосАгро», представляющую собой крупную вертикально интегрированную структуру с полным циклом производства фосфорсодержащих минеральных удобрений – от добычи фосфатного сырья до конечных продуктов: удобрений, кормовых фосфатов, фосфорной кислоты. ПАО «ФосАгро» объединяет крупнейшие предприятия российской химии. Сегодня ОАО «Апатит» – огромный горнохимический комплекс, в состав которого входят четыре рудника, две апатито-нефелиновые обогатительные фабрики, железнодорожный и автотранспортный цехи, цех взрывных работ, а также более двадцати вспомогательных цехов, обеспечивающих жизнедеятельность гиганта в Хибинах. Выпускаемый нефелиновый концентрат служит сырьём для производства глинозёма, используется в стекольной и керамической промышленности. На предприятии трудится 12.5 тыс. человек. 

Карьер.jpg

По информации директора Кировского филиала АО «Апатит» Андрея Абрашитова, плановый объём добычи руды в 2018 году – 36.4 млн тонн, выработка апатитового концентрата составляет 9.5 млн тонн ежегодно. Кроме того, компания является единственным в России производителем нефелинового концентрата. Для обеспечения стабильного объёма добычи инвестиционная программа Кировского филиала АО «Апатит» предусматривает ввод в эксплуатацию новых объектов. Предполагается, что к 2035 году на новых рудниках будет вырабатываться около 50% объёмов добываемой руды. За 2017 финансовый год компания увеличила производство минеральных удобрений на 12.3% по сравнению с предыдущим годом до 8.3 млн т, при этом производство фосфорсодержащих и азотных удобрений выросло на 11.4% и 16.0% по сравнению с предыдущим годом соответственно.

ОАО «Апатит» обеспечивает жизнь двух крупных заполярных городов – Апатитов и Кировска – где проживает около ста тыс. человек. На балансе предприятия большинство социальных объектов города Кировска – дворец культуры, стадион, спортзалы, бассейн, санаторий-профилакторий. Выходит газета «Хибинский вестник». Работает телерадиокомпания. Разработана молодёжная политика, включающая поддержку долгосрочного кадрового проекта «Новые горизонты». 

лыжный фестиваль.jpg

ОАО «Апатит» шефствует над всеми образовательными учреждениями Кировска и Апатитов, оказывает помощь воинским частям Северного флота. При его непосредственном участии в Кировске построен новый православный храм, ежегодно разрабатывается и реализуется программа летнего оздоровительного отдыха трудящихся и членов их семей. Причём 75% стоимости путёвки оплачивает предприятие. Социальная политика включает в себя и работу с ветеранами и пенсионерами. Почти три тысячи бывших работников получают ежемесячную материальную помощь, чтобы частично компенсировать оплату коммунальных услуг.

Инфраструктура предприятия развита на значительной территории, простирающейся с запада на восток на 70 км, и с севера на юг на 30 км. Поставка продукции на внутренний рынок осуществляется по Октябрьской железной дороге, на внешний рынок – через незамерзающий Мурманский морской порт, с которым ОАО «Апатит» также связано Октябрьской железной дорогой.

Совместные инвестиции и работа «ФосАгро» и областного правительства по строительству гондольно-кресельной дороги сделали Кировск одним из ведущих горнолыжных центров страны. Горнолыжный курорт «Большой Вудъявр», созданный компанией в партнёрстве с областной и городской администрациями, призван стать точкой роста альтернативной экономики и центром создания новых рабочих мест.

Гондольно-кресельная дорога, Большой Вудъявр, фото А.В. Волкова

В заключение отметим, что действующие в российском Заполярье ГОКи по добыче апатитовых руд обеспечены сырьём на многие годы вперёд, а высокое качество сырья позволяет выпускать широкую линейку удобрений под любые запросы потребителя. Себестоимость добычи достаточно низка, несмотря на переход на подземную отработку, - благодаря своевременной модернизации горнодобывающих предприятий. Доля реализации товарной продукции на внутреннем рынке постепенно растёт в силу неблагоприятной мировой рыночной конъюнктуры, а также благодаря государственной программе импортозамещения.

Автор: Александр Владимирович Волков, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией и главный научный сотрудник Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН).

далее в рубрике