Медистый песчаник (МП) – это обломочная порода, песчаник или алевролит, серого или зеленовато-серого цвета сцементированный медными минералами, или содержащий налеты, корочки, конкреции медных минералов, приуроченные к растительным остаткам. Эти породы широко распространены вдоль западного склона Урала и на прилегающих частях Русской платформы, где они имеют пермский возраст.
Пермские МП в виде двух полос шириной до 100 и более километров тянутся с севера на юг от Верхнекамья до Актюбинска на расстояние более чем 1 500 км. Месторождения в медистых песчаниках располагаются тремя группами. В пределах Пермского края находится Верхнекамская или Пермская группа месторождений. Западнее, от Нолинска и Уржума, по направлению к Оренбургу и Актюбинску, протягиваются Вятско-Камская и Уфимско-Оренбургская группы месторождений (рис. 1).
Рис. 1. Схема расположения рудопроявлений меди в Приуралье (с элементами палеогеографии).
Составлена А.М. Лурье по материалам Ю.А. Нечаева, А.В. Пуркина, А.Ф. Баркова, А.М. Кутергина, В.Л. Малютина, Н.Д. Сухарева и Н.И. Чернышева.
1 – уфимская красноцветная толща (Р1); 2 – верхнебиармийская красноцветная толща (Р2); 3 – верхнебиармийские морские отложения; 4 – переслаивание морских и красноцветных биармийских отложений; 5 – области питания.
Рудопроявления меди: 6 – в красноцветах уфимского яруса; 7 – в красноцветах верхнебиармийского отдела; 8 – в осадках лагун верхнебиармийского отдела; 9 – в прибрежно-морских осадках верхнебиармийского отдела. 10 – границы Предуральского прогиба; 11 – направления сноса.
Рудопроявления меди Вятско-Камской группы, известные на территории Кировской области, Удмуртии и Татарии, служили объектом эксплуатации в XV – XIX века. Руды здесь представлены преимущественно медистыми песчаниками и медистыми глинами, приуроченными к пестроцветным отложениям уфимского, биармийского и низов татарского отделов пермской системы [Стратиграфическое расчленение пермской системы дается согласно новому «Стратиграфическому кодексу России» (СПб., ВСЕГЕИ, 2006). Возможно, я консерватор, но принятая в этом Кодексе схема мне кажется одной из провокаций «мировой закулисы». Известно, что в 1990-е годы во ВСЕГЕИ отключали не только тепло, но и электричество. О зарплате не говорю... На Соросовские гранты этот Кодекс, видимо, и «изваян»]. Наибольшее количество медепроявлений связано с отложениями верхнеказанского подъяруса верхнебиармийского отдела пермской системы (средняя пермь – Р2), наименьшее – с образованиями уфимского яруса приуральского отдела нижней перми. Медные руды верхнеказанских отложений тяготеют к зоне перехода сероцветных морских напластований в континентальные красноцветные образования белебеевской свиты биармийского отдела. Вятско-Камская меденосная полоса прослеживается от г. Кирова на севере, вдоль нижнего течения р. Вятки, пересекает р. Каму и уходит далее на юго-восток Республики Татарстан. Общая протяженность полосы не менее 450 км при ширине до 150 км.
Пермская группа месторождений меди в медистых песчаниках приурочена преимущественно к шешминской свите уфимского яруса приуральского отдела (нижняя пермь) и протягивается из Республики Коми субпараллельно Уралу от пос. Пильва на севере Пермского края и далее до его южной границы вдоль меридиана Перми. Шешминская свита уфимского яруса нижнего отдела пермской системы, в которой залегают медистые песчаники, занимает в пределах Пермского края площадь около 20 370 кв. км (рис. 2).
Рис. 2. Полоса выходов меденосной шешминской свиты в пределах Пермского края
(римские цифры – номенклатура планшетов листа Р-40 и О-40 масштаба 1:200 000).
Шешминская свита сложена переслаивающимися красно- и сероцветными песчаниками, алевролитами, аргиллитами с прослоями конгломератов, в нижней части – с мергелями и известняками. Оруденение может быть приурочено ко всем литологическим разностям. Для рудных тел характерна линзообразная, гнездообразная или, реже, пластообразная формы залегания. Содержание меди в рудных прослоях изменяется в широких пределах и, видимо, зависит от литологии медьсодержащих пород. Наиболее высокие (до 20%) содержания известны для песчаников и конгломератов, в мергелях и глинистых сланцах они достигают 2 – 5%, в известняках не превышают 1,5%. Средние содержания меди, как правило, составляют 1,5 – 2%. Наибольшие концентрации минералов меди отмечаются на участках, обогащенных обугленной растительной органикой. О качестве руд пермских медистых песчаников может свидетельствовать классификация руд по сортам времен их разработки: первым сортом считались руды, имеющие содержания меди от 5 до 8%, вторым – от 3 до 5% и третьим – от 1,6 до 3,0%.
Рудная минерализация представлена, главным образом, малахитом, азуритом, халькозином, купритом, реже дигенитом, халькопиритом, борнитом, ковеллином и др. минералами. Основными рудными минералами ниже зоны выветривания являются халькозин, реже борнит и ковеллин. В зонах окисления в составе рудных отмечаются малахит, азурит, самородная медь, ковеллин, куприт и ванадат меди – фольбортит и др. Минералы меди слагают цемент конгломератов и песчаников, располагаются по трещинам и поверхностям напластования мергелей, известняков и сланцев.
В пределах Пермского края наиболее богата известными месторождениями средняя часть полосы к югу от Перми и, приблизительно, до бывшего Уинского завода. Ширина выходов медистых песчаников имеет здесь ширину 15 – 30 км, а рудные залежи имеют в среднем большую мощность и более высокие содержания меди.
В Прикамье на базе пермской группы медистых песчаников во II тысячелетии до нашей эры существовал энеолитический гаринско-борский металлургический очаг. Древнейшей находкой, говорящей о знакомстве с металлургией меди в Прикамье, является находка глиняной чашки для плавки меди на стоянке Бор I на реке Чусовой (II тысячелетие до нашей эры). Раскопки Турбинского могильника (XV – XIV вв. до н. э.) на Шустовой горе недалеко от Перми дали набор бронзовых и медных изделий. Несколько изделий из этого набора, характеризующихся повышенной чистотой состава меди, отнесены Е.Н. Черных к изделиям химической группы МП (медистых песчаников Приуралья) [Черных Е.Н. Древнейшая металлургия Урала и Поволжья. М., Наука, 1970].
Находки предметов, связанных с медеплавильным производством, известны во многих местах Пермского края: в Добрянском районе (Коновалятское селище, V – VI вв., ломоватовская культура) найдены слитки меди; в Гайнском районе в Даниловском городище (VII – XII вв.) – обломок тигля для плавки меди; в Чердынском районе на Вилесовском селище (VI – V вв. до н. э.) – очаги для плавки меди. Медные изделия в формах и литниках были обнаружены в теле оползня у дер. Пешковой в устье Кондаса. На Кыласовом, Родановском, Рождественском, Кудымкарском городищах, Баяновском и Кудымкарском селищах найдены куски руды, тигли, литейные формы и большое количество изделий из меди и бронзы. Медные шлаки вместе со слитками и корольками меди встречены на Кыласовом городище. Формы для чушек встречены также на Купросском городище. Разработку пермских медистых песчаников, начатую древнейшим местным населением, продолжали русские крестьяне. Например, в окрестностях села Савино близ Перми известны заброшенные медные рудники. В 1970 г. археологической партией под руководством В.А. Оборина в полукилометре от села, где в XVII веке находилась русская деревня, были раскопаны остатки небольшой медеплавильной печи размером 2,0х1,5х1,5 м. Около печи найдены медные шлаки и куски медистого песчаника. После постройки Егошихинского медеплавильного производства кустарный медный промысел в окрестностях Перми был запрещен заводской администрацией.
Металлургия меди Прикамья существовала на собственном сырье. Качественный спектральный анализ тиглей показал, что медь плавилась из медистых песчаников [В.А. Могильников. Металлургия у древних коми-пермяков в X – XIV веках. Из истории нашего края. В сб. научных работ Молотовского государственного ун-та им. А.М. Горького. Молотов, 1956. Черных Е.Н. Древнейшая металлургия Урала и Поволжья. М., Наука, 1970]. Древние разработки медной руды известны во многих местах. Отчетливых следов древних (чудских) выработок в крае не сохранилось, т. к. они производились преимущественно по берегам рек и логов, и в последующем осыпались и были размыты. В настоящее время они имеют вид заросших логов, оврагов и промоин, неотличимых от произошедших естественным путем. В 2002 году в городище Ермаши (на территории завода Пермнефтеоргсинтез) впервые в Прикамье Камской археологической экспедицией (руководитель А. Мельничук) обнаружена штольня с останками погибшего рудокопа. Шахта датируется V – III веками до нашей эры и относится к ананьинской культуре [В.А. Шубина. Рудокоп до нашей эры. «Звезда», 27 августа 2002 г., № 133 (30228)].
Развитие в XV веке Московского государства (или как образно описал это в Истории Государства Российского Н.М. Карамзин: «Новое вселение двора московского, новые кремлевские здания, сильное ополчение, посольства, дары – требовали издержек, которые истощали казну более, нежели прежняя дань ханская») увеличило потребность в золоте, серебре и меди, что объяснялось необходимостью изготовления из этих металлов денег. Московское государство закупало эти металлы или даже валюту (т. н. «ефимки») в Европе и запускало их в товарно-денежное обращение. Колокола и пушки также отливались из импортной меди. Там же Карамзин отмечает: «издавна был у нас слух, что страны полуночные, близ Каменного Пояса, изобилуют металлами».
Поэтому не случайно Иван III в 1491 году отправил в бассейн реки Печоры геологоразведочную экспедицию, которая и обнаружила первое российское месторождение меди в устье реки Цильмы. Но значительных последствий от этого открытия не последовало. Необходимо подчеркнуть, что Цильменское проявление медных руд – это первое российское документально подтвержденное выявленное месторождение медных руд.
В царствование Михаила Федоровича, в 1617 году, из вотчины графа Строганова Яков Литвинов извещал, что в городке Орле «на реке Язьве» (Яйве – Т.Х.) и других землях Строгановых имеется много медной руды [РГАДА, ф. 365, оп. 1, столбец 1, л. 8]. Из Москвы были посланы Аврам Иванович Бертеньев, подъячий Гавриил Леонтьев, рудознатец и плавильщик английский мастер Джон Ватер, переводчик, три плавильщика и боярский сын Алексей Головин.
Яков Литвинов указал членам экспедиции на «реке Язьве» (Яйве – Т.Х.) гору, где залегала медная руда. С 5 по 10 июня [Даты приведены по старому стилю. Разница с новым в XVII в. была 10 дней] экспедиция добыла 185 пудов руды, из которой было выплавлено 4,92 пуда меди (содержание 2,7% – Т.Х.)). До августа была пройдена штольня сечением 4 квадратных сажени (2,1х2,1 м) и длиной 5 саженей (10,7 м). Позже на этом месте будет Кужгортский медный рудник.
Яков Литвинов указал еще одно месторождение медной руды – по р. Каме, на Григоровой горе. Сам он в это время был послан на р. Цильму для освидетельствования тамошних руд. В его отсутствие сын Якова Василий и целовальник Осип на Григоровой горе найти руду не смогли. Позже, вернувшийся в августе с Цильмы Яков Литвинов, пояснил, что добыча медной руды на Каме на Григоровой горе будет возможна летом после спада воды.
12 августа 1617 года Бертеньеву из Москвы пришла грамота, в которой приказывалось организовать на Орле, на реке Яйве, добычу медной руды и постройку медеплавильного завода. Одновременно продолжались поиски других меднорудных месторождений. Было решено в случае обнаружения более удобных для эксплуатации мест перенести туда завод с реки Яйвы. Работы проводились до 1620 года. В 1626 году англичане Фрич и Герольд были отправлены с дворянином Загряжским «для приискания руд в Пермь».
В 1631 году Строгановы организовали у себя поисковые работы на медь и обследовали все древние, т.н. «чудские» места добычи медистых песчаников и самородной меди. Работы выполняла поисковая партия стольника Василия Ивановича Стрешнева, посланная в Пермь Великую для поисков золота.
В 1634 году В.И. Стрешнев основал медеплавильный завод, Пыскорский. За это получил от царя в награду 307 рублей, повышение до окольничего [Окольничий – придворный чин в Русском государстве в XIII – XVII веках, второй после боярина думный чин. Бояре – высший чин в Русском государстве X – XVII веков, занимали ведущее место в государственном управлении], село с деревнями и пр.
Основание Пыскорского завода в почти всех исторических трудах относится к 30-м годам XVII в., однако известны факты существования более ранних попыток выплавки меди. В Государственном архиве Свердловской области сохранился рассказ очевидца об этих событиях: «1722 года ноября в 14 день явился на Григорьевской горе крестьянин Микита Белкин. Оной сказал, что от роду ему 111 лет. Когда на оной горе добывали медную руду, тогда он был… в приставах или в разсыльщиках тому назад 98 лет. В его время при той работе было иноземцев человек с 15... Руду добывали штольнями и шахтами, и было руды много. Шахтами доставали в разных местах в глубину сажен в глубину сажен по десяти и по двенадцати. Слышал он тогда, что в шахте нашли руду в поларшина толщиною, но вода работать не допустила. А где оной шахт, того указать не может. Он же слышал, что за ручьем был шахт сажен 15 глубины, токмо руды обрести не могли. Руду промывали на речке при оной горе, а плавили при Пыскорском монастыре. Колко руды выплавлено, того не знает, токмо слышал, что несколько пушек в Москве вылито. За чем оное дело остановилось, того он не слыхал» (ГАСО, ф. 24, оп. 1, д. 23, л. 145).
Таким образом, М. Белкин говорит о возможном действии завода еще в 20-х годах XVII в. «Разумеется, необходимо принимать во внимание почтенный возраст рассказчика и почти век, прошедший со времени описываемых им событий. Как бы то ни было, точная дата основания завода остается спорной...» – такой комментарий оставлен автором этого сообщения в Интернете (к сожалению, сайт мной не записан). В таком случае действительно требуется признать, что в 20-х годах XVII в. на Григоровой горе предпринималась попытка добычи медной руды и плавки меди из нее. Требуется также признать, что первым медеплавильным заводом России нужно считать Григоровский (Камский) завод, начавший плавку раньше своего преемника, Пыскорского завода [Григоровское месторождение меди было освоено, по крайней мере, в 1629 году, как можно заключить из обводной правой грамоты, уверяющей, что в том году были отведены Пыскорскому монастырю земли взамен взятых у него на «Государево медное дело» (Петухов Д. Горный город Дедюхин и окольные местности. СПб., 1864).]. Следы добычи руд (в виде просадок над шахтными полями) и плавки меди до сих пор сохранились в окрестностях дер. Григорово. Имеются также сохранившиеся штольни.
В 1635 году московский купец Надея Свитейщиков, подъячий Кириллов и рудознатец «немчин» Арист Петцольд были посланы, выражаясь современно, «на освоение» Григоровского месторождения. Они перенесли завод Стрешнева с Григоровой горы в более удобное место – на земли Пыскорского монастыря в 30 километрах южнее Григоровой горы, на речку Камгорку при впадении ее в Каму. Это был первый медеплавильный завод на Урале и в России. Это стало началом медеплавильной промышленности России. Пыскорский завод просуществовал до 1665 г. и прекратил работу из-за выработки первых рудников, Григоровского и Кужгортского. Исследователь Сибири П.А. Словцов еще в 1838 году показал роль Пыскорского завода в горной и заводской истории Российской империи: «Завод погас, это правда, но из школы его замелькали люди с заводским уменьем» [Словцов П.А. Историческое обозрение Сибири. Часть 1 (часть первая с 1585 до 1742 года). М., 1838. Имеется переиздание: Словцов П.А. История Сибири. От Ермака до Екатерины II. М., Вече, 2006]. Перед этим (1832) В. Берх также отмечал значение Пыскорского завода: «Добытая на заводе сем медь ...была сильнейшею причиною размножения горных заводов и народонаселения в Казанской, Вятской, Оренбургской и Пермской губерниях, кои были тогда мало обитаемы и почти не известны».
Таким образом, Пермская земля является родиной горной промышленности и цветной металлургии России.
Позднее предпринимались попытки возобновления медеплавильного производства на базе пермских медистых песчаников. В 1711 г. при Мазуевском железоделательном заводе Федор Молодой построил медеплавильную фабрику (цех), просуществовавшую около года. В 1712 г. по указу князя Гагарина под руководством дьяка Окоемова был запущен Кунгурский медеплавильный завод, выплавивший в первый год «для образца» 30 пудов и 17 фунтов меди. Завод проработал с перерывами до 1718 года. В 1720 г. на Урал был направлен В.Н. Татищев с задачей «...на Кунгуре и в прочих, где сыщется руда, удобных местах построить заводы». При Татищеве и сменившем его в 1722 году де Геннине началось оживление горного дела на Урале и в Пермской губернии в том числе. Строились многочисленные заводы, закладывались новые рудники.
За почти 200-летний период разработки медистых песчаников было разведано около 10 000 месторождений (в пределах края около 5 800) с промышленными содержаниями меди. В золотой век Прикамской медной промышленности (XVIII – первая половина XIX века), на базе медистых песчаников в Пермском крае работало около 30 медеплавильных заводов, которые производили до 3 000 – 4 000 т меди в год, т. е. дававших в среднем около 40% (а в XVIII веке и до 90%) всей российской меди.
Прикамская медь отличалась чистотой и согласно правительственному указу отправлялась прямиком на Екатеринбургский монетный двор. В статье 141 третьего раздела второй главы (О деле Российской медной монеты) Монетного устава прямо говорилось: «...На выделку медной монеты употребляется исключительно медь Пермских заводов» (Свод законов Российской Империи, издания 1857 года. Том седьмой. Уставы монетный, горный и о соли. СПб., 1857).
Впоследствии из-за изменений в конъюнктуре (разработка компактно расположенных сульфидных руд восточного склона Урала), из-за отсутствия дешевой рабочей силы (в результате освобождения крепостных), сведения лесов для углежжения, отсутствия разведанных запасов руд, медеплавильное производство в Прикамье тихо угасло. Это, а не «истощение руд», явилось причиной упадка некогда мощной отрасли хозяйства Пермского горного округа.
Судя по немногим сохранившимся планам горных выработок, залежи имели форму вытянутых линз, часто ветвящихся. Размеры залежей невелики. По Д. Меньшенину [«Горный журнал», 1835, ч. 2, кн. 4] длина их измерялась 20 – 100 м, редко от 210 до 1 000 м, еще реже 2 – 3 км. Ширина 10 – 85 м, редко 210 и максимальная 460 м. Средние размеры по заводам Кнауфа (Юговской, Бизярский, Курашимский) – длина 150, ширина 80 м. Залежи рудников Мотовилихинского завода имели длину 21 – 63 м, редко 210 м и максимум 1 066 м. Ширина залежей 21 – 63 м, редко 107, максимум 128. Обычная площадь залежи составляла 1 500 – 2 500 кв. м. Размеры рудников определялись площадью оруденения пластов. В среднем их площадь, по образному выражению Н.И. Чернышева [Н.И. Чернышов. Западня. Пермь, 1959], не превышала площади огорода. Имеются исключения: при проведении геологической съемки в бассейнах рр. Бабки и Быма Л.И. Лядова (1962) упоминает рудник «Штольня Лисофетка», тянущийся в северо-восточном направлении от дер. Ерши на дер. Сосновку. Эта выработка шла по простиранию рудного тела на протяжении 3 км [Рудник Елисаветинский описан И. Котляревским среди рудников Бымовского завода (ГЖ, 1870, кн. 11). Длина штольни, по его данным 300 саженей].
Рудники располагались на расстоянии 2 – 50 км от заводов и действовали, как правило, непродолжительное время – от года до трех и очень редко более 5 или 10 лет. В среднем рудник работался обычно 2 – 3 года. Редкие рудники разрабатывались дольше (Благовещенский около 20 лет, Ключевской – несколько десятков лет и др.). Одновременно в год разрабатывалось их небольшое число (20 – 40). Плотность рудников в полосе развития медистых песчаников наиболее освоенных районов достигала 9 рудников на 18 кв. км (обычно от 1 до 4), в среднем 2 рудника на 18 кв. км [Данные сняты с 10-ти верстной регистрационной карты полезных ископаемых Пермского округа ВСЕГЕИ, 1928 г., район южнее Перми] (рис. 3).
Рис. 3. Встречаемость медных рудников в пределах полосы выходов шешминской свиты (Пермский край)
Отмечается прямая корреляция между населенностью территории и плотностью рудников, т. е., грубо говоря, количество рудников прямо связано с плотностью наблюдений. Следует учитывать, что в архивных материалах рудниками и приисками назывались не только разрабатываемые участки недр, но и просто выявленное оруденение (не разрабатывавшиеся, «лежащие туне» рудники). Количество разрабатывавшихся заводами рудников по годам было различным. В 1766 г. при Егошихинском, Мотовилихинском и Висимском заводах имелось 356 рудников, из них действовало только 24. В 1767 г. этими заводами разрабатывалось 33 рудника. На Юговских заводах в 1767 г. числилось 374 рудника и прииска, работа велась на 22. В 1775 г. при Егошихинском, Мотовилихинском и Висимском заводах числилось 494 рудника, из них работы велись на 12. Можно сделать вывод, что большинство рудников не разрабатывалось.
Различали следующие литологические разности медных руд из пермских медистых песчаников: пластовая, сметничная, ржавечная, песчаная, красничная, костыжная, флецовая, жильная, сквозничная, голубничная, шиферная, шахровая, светлая песчаная, серая песчаная, песчаная мелкозернистая [Горный журнал, 1859]. Названия были даны не только рудам, но и вмещающим породам: хрящ, зольник, ржавец, красик, голубник, головник, шифер, полосатник, полосун, запека, пульник, сметник, творожник, шахра, костыга, крестовник, черник, чернядь, сливняк, яснец, вап [Гофман. Горный журнал, 1865, т. IV].
Добыча медных руд из медистых песчаников производилась в Пермском крае более 200 лет, последний медеплавильный завод, Юговской, был закрыт официально в 1910 году, а незадолго до этого, в 1905 г., прекратил работу и последний медный рудник, Усовский, находившийся в Соликамском районе.
Медные руды пермских медистых песчаников относятся к типу убогих окисленных руд, и содержание в них меди не отвечает рентабельному минимуму для пирометаллургического процесса. Весьма существенным и главным препятствием к получению меди из песчаников являлось отсутствие подходящего технологического процесса их переработки. Повторюсь: разработка МП прекратилась вследствие нерентабельности добычи меди устаревшими методами, вырубки лесов для углежжения, отсутствия дармовой рабочей силы, а не вследствие истощения руд.
В наши дни многочисленные мелкие проявления меди в медистых песчаниках не разрабатываются вследствие их разбросанности, кратковременности эксплуатации каждого из них, отсутствия технологии отработки мелких разобщенных рудных тел и, как следствие, нерентабельности добычи меди при существующих технологиях. Однако с точки зрения современной промышленности они могут представлять интерес как комплексные руды, содержащие помимо меди, серебро, скандий, ванадий, золото и др. элементы-примеси. Относительно низкое содержание всех полезных компонентов определяет возможность их использования только при решении вопросов технологии добычи, обогащения и разделения совокупного концентрата.
Данных для определения точных промышленных запасов меди в пермских медистых песчаниках в настоящее время не имеется. Подсчеты прогнозных ресурсов по сохранившимся архивным и имеющимся литературным материалам были произведены М.И. Липовским и К.Е. Тарасовым в 1925 году. По их данным (с нашими дополнениями и изменениями) для Пермского края получаются следующие цифры:
- площадь выходов МП в пределах края – 20 366 кв. км;
- среднее количество рудников на квадратный километр – 2;
- средняя площадь одного рудного поля – 10 000 кв. м;
- средняя мощность рудного слоя (учтены только окисленные медные руды) – 0,17 м;
- вес кубометра рудоносного песчаника – 2,6 т;
- запасы руды – 180 035 440 т;
- среднее содержание меди – 2,16%;
- запасы (ресурсы) меди – 3 888 766 т.
Приведенные параметры относятся к рудным телам окисленных руд с содержанием меди в них равном или превышающим 2,0% (нижний предел содержаний меди времени отработки МП). При учете залегающих ниже уровня грунтовых вод (т. е. ниже зоны окисления) сульфидных руд, по которым образовались окисленные, при учете современных возможностей гидрометаллургии меди, позволяющей извлекать ее из руд с содержаниями от 0,3%, площадь рудных тел увеличится в разы. В 1930 г. А.А. Алексеев подсчитал, что запасы меди в бедных рудах бывшего Пермского округа в 10 раз превышают запасы богатых руд. То есть подсчитанные в 20-е годы прошлого столетия запасы меди (по современной классификации – ресурсы) можно с уверенностью удвоить, и цифра 7 – 8 млн. тонн меди не будет преувеличенной.
Помимо меди, медистые песчаники содержат также ванадий (до 4%), серебро (до 100 г/т), золото (до 2 г/т), германий (до 41 г/т), селен, (до 35 г/т) теллур (до 135 г/т), скандий (до 20 г/т) и редкие земли (до 140 г/т), т. е. в количествах, выгодных для попутного извлечения. Таким образом, пермские медистые песчаники являются комплексными рудами, на что еще в 1960 г. указывал Ю.А. Нечаев, занимавшийся ревизией медистых песчаников Пермской области и сопредельных территорий.
Огромные неиспользуемые ресурсы МП могут являться резервным источником сырья для получения меди. В Пермском крае, несмотря на широкое распространение и достаточные запасы руды, не встречается мощных сосредоточенных залежей медных руд, на базе которых можно было бы развернуть крупные промышленные предприятия. При невыдержанном залегании руд строительство рудника, медеплавильного завода или крупного гидрометаллургического предприятия на период работы в несколько лет будет нерентабельным, т. к. сырье будет использовано в кратчайшие сроки, а подвозка руды к заводу из отдаленных мест будет экономически невыгодной.
Одним из путей получения меди из пермских МП с минимальными затратами является применение гидрометаллургических методов. Гидрометаллургическая переработка сводится к выщелачиванию меди несколькими методами:
- подземное;
- из отвалов;
- из куч;
- в чанах с просачиванием растворителя (перколяция);
- в чанах с механическим перемешиванием пульпы;
- при высоких температурах и давлении с перемешиванием пульпы (автоклавное).
В течение 1940 – 1950 годов преподаватель химии ПГУ Г.Г. Кобяк изучал возможности перколяционного метода выщелачивания меди из пермских МП. Он показал, что медь из песчаников может достаточно эффективно выщелачиваться аммиачным раствором углекислого аммония на перколяционной установке, конструкция которой приведена им в диссертации (1951). Количество выщелоченной меди может достигать 90% от ее содержания в руде. Выбор Г.Г. Кобяком аммиачного раствора углекислого аммония был обусловлен тем, что сернокислотное выщелачивание, более выгодное со всех точек зрения, было трудно применимо при перколяции из-за дефицита в то время доступных кислотостойких материалов. Кроме того, наличие карбонатов в руде требовало повышенного расхода кислоты. В настоящее время, благодаря синтетическим материалам, этот вопрос почти разрешен. Перколяция 2 – 3%-ной серной кислотой позволит извлекать максимально возможное количество меди и попутных металлов. Мало того, в переменном количестве будут извлекаться породообразующие элементы. При дебите одной откачной скважины 10 куб. м/час. ежесуточно, как показано К.Г. Бровиным (1990), из полимиктовых песчаников, кроме меди и попутных ценных компонентов, будет добываться около 240 кг алюминия, 50 кг марганца, 130 кг магния и др.
В 1991 году партией Зеленогорской экспедиции под руководством А.В. Ладейщикова были проведены работы по односкважинному подземному выщелачиванию меди сернокислотными растворами. Опыт показал возможность извлечения меди, ванадия и скандия. По району в окрестностях пос. Юг были определены ресурсы меди – 167 000 т, ванадия – 59 000 т, серебра – 36,7 т, скандия – 4,8 т. Полученная на участке площадная продуктивность меди – 220 т/кв. км. По результатам работ составлено заключение, что для рентабельной добычи меди в комплексе со скандием минимальные запасы меди должны составлять 800 т, т. е. занимать площадь 3,6 кв. км при указанной площадной продуктивности (для ориентировки в цифрах – средний размер рудного поля в МП Пермского района равен 0,01 кв. км по двухпроцентной изолинии).
Однако применение подземного выщелачивания осложняется нарушенностью разрабатывавшихся залежей, отсутствием подготовленных ненарушенных объектов и неизбежными экологическим последствиями в виде загрязнения подземных вод.
Для уточнения технико-экономических данных и для взвешенных рассуждений о рентабельности добычи меди необходимо выяснить геологические параметры месторождений медных руд в МП в различных районах Пермского края с определением их ресурсов. Проводившиеся в 1960-х – 1970‑х годах поисково-разведочные работы не решали этой задачи, т. к. были ориентированы на крупные залежи, пригодные для строительства на их базе мощных горнодобывающих предприятий. Разведка производилась по километровой сети на профилях, отстоящих друг от друга на десятки километров.
В настоящее время наиболее дешевой для добычи меди гидрометаллургическими методами может явиться переработка пород отвалов старых медных рудников с помощью передвижных перколяторов. Как известно, в плавку на старых заводах шла руда с содержаниями меди от 2 до 3%. Породы с меньшим содержанием, т. н. «подрудки», отправлялись либо на закладку выработанного пространства, либо (чаще) в отвалы. Иногда подрудками разубоживали идущую в плавку богатую руду, т. к. технология с максимальным выходом металла была отработана на содержания в 2%. Периодически испытывались гравитационные методы обогащения, которые в этом случае давали сокращение объема горной массы в 3 – 4 раза и увеличение содержаний меди до 3,7 – 4%.
Главной породой отвалов ныне является песчаник (60 – 90%), часто дезинтегрированный до песка со щебнем и 5 – 40% рухляковых глыб, легко разрушающихся при малейших воздействиях на них. Валовые пробы показывают в породах отвалов содержания меди от 0,15 до 2,0% (в среднем 0,15 – 0,7). Ручная разборка отвалов позволяет отобрать материал, содержащий от 10 до 16% меди. Перепуск на винтовом сепараторе позволил при опытном обогащении во ФГУП «Геокарта-Пермь» поднять содержания меди в дробленых пробах ручной разборки до 24%.
Комплекс разведочных работ по отвалам должен включать следующие виды работ:
- сбор архивных сведений по эксплуатировавшимся рудникам;
- полевая привязка рудников и их отвалов;
- определение запасов горной массы отвалов;
- определение содержаний и запасов меди в породах отвалов;
- проведение опытных работ по выщелачиванию меди.
Только после этого можно проводить определение технико-экономических параметров и в союзе с химиками-технологами приступать к разработке технологий, применимых для отработки отвалов медных рудников Пермского края (а также, при разработке удачных технологий, Кировской и Оренбургской областей, Республик Татарстан и Башкортостан, где также имеются и в свое время разрабатывались медистые песчаники пермского возраста).
Без проведения этих работ о рентабельности добычи меди из МП тем или иным способом в настоящее время определенно судить невозможно. С определенностью можно только повторить слова Н.А. Третьякова, сказанные им в 1928 году: «Эксплуатация пермских медистых песчаников потребует меньших капитальных затрат, чем эксплуатация колчеданных месторождений типа Кыштымских». Ревизия отвалов рудников сопряжена с определенными трудностями в силу их разбросанности. Ревизия же шлаковых отвалов заводов легко выполнима. Осмотр и опробование их в первую очередь следует произвести на наиболее крупных заводах с длительными сроками существования медеплавильного производства: Юговских, Бымовском, Бизярском, Курашимском, Ашапском, Уинском и Троицком.
Кроме того, сохранившиеся рудники и заводские здания (например, Верхнего Юговского завода) могут представлять культурную ценность и после восстановления служить туристическими объектами. К сожалению, ни один из медных рудников Пермского края не исследован, наши спелеологи, избалованные обилием естественных пещер, не занимаются спелестологическими объектами [Спелестология занимается изучением искусственных полостей], какими являются старинные медные рудники. Поэтому выделить памятники горного искусства, куда можно включить, наряду с медными рудниками, и медеплавильные заводы на современной стадии изученности не представляется возможным.
Вид из рудника в поселке Юг Пермского края, случайно вскрытого при отборе грунта. Фото Тимура Харитонова
В 1960-х годах, когда создалась аварийная ситуация в одном из домов по улице Дружбы, расположенном над шахтным стволом, была создана единая программа по изучению старых горных выработок на территории Перми, в которой были задействованы историки Пермского государственного университета и геологические организации города. Материалы по горным выработкам имеются в архивах университета, КамТИСИЗа, Пермском филиале ФГУ «ТФИ по Приволжскому ФО». Можно провести расконсервацию некоторых наиболее удобно расположенных рудников и превратить их в экскурсионные объекты. На первом этапе необходимо также установить памятные знаки в районе Григоровского рудника и Пыскорского завода с надписью: «Здесь началась цветная металлургия России».
Тимур Харитонов
UraloVed.ru
Читайте также:
