В третьем тысячелетии человечество приходит к осознанию реальной значимости минерально-сырьевого потенциала Мирового океана, представленного стратегически важными металлами - Mn, Ni, Cu, Co, Mo, РЗЭ и рядом редких и рассеянных элементов, заключенных в железомарганцевых конкрециях (ЖМК), кобальт-марганцевых корках (КМК) и глубоководных полиметаллических сульфидах (ГПС), промышленное освоение которых должно произойти в обозримом будущем [Андреев, 2016; Аникеева и др., 2009].

В 2012 г. Россией был заключен 15-летний контракт с Международным органом по морскому дну (МОМД) ООН на разведку Российского разведочного района - РРР–ГПС в Срединно-Атлантическом хребте (САХ), площадь которого представлена 100 блоками (10 × 10 км) и составляет в целом 10 000 кв. км. В контурах РРР–ГПС (САХ) в настоящее время открыто 20 рудных полей, сложенных серно-колчеданными (Fe-S), медно-колчеданными (Cu-Fe), медно-цинковыми (Cu-Zn), цинково-колчеданными (Zn-Fe) и атакамитовыми (Cu₂Cl(OH)₃) рудами.

На современном этапе изученности проблема сохранения и рационального использования минеральных ресурсов Мирового океана вышла за рамки научного интереса и требует всесторонней оценки рентабельности их освоения. Завершение контрактных разведочных работ в РРР–ГПС (САХ) планируется в 2027 г. К этому сроку должны быть решены вопросы практического освоения рудных объектов РРР–ГПС. Определена целесообразность извлечения из ГПС не только основных (Cu, Zn, Pb) и попутных (Au, Ag) полезных компонентов, но и сопутствующих редких и рассеянных элементов (Se, Te, Cd, Tl, In, Ga, Ge, Co, Ni, Mo и др.). В 2015 г. совместными усилиями ФГБУ «ВНИИОкеангеология» и ФГБУ «ВИМС» проведены дополнительные исследования на предмет изучения редких и рассеянных элементов в сульфидных рудах РРР–ГПС (САХ) и их поведения в процессе технологической переработки. Установлены различия комплексов сопутствующих редких и рассеянных элементов в сульфидных рудах РРР–ГПС в целом и в различных географических зонах заявленной площади. Намечается связь состава руд с морфоструктурно-тектоническими особенностями геологического строения отрезка срединно-океанического хребта, в пределах которого располагается РРР–ГПС (САХ).

Открытие в Мировом океане глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) предсказано в 1964 г. Н.С. Скорняковой (ИО РАН СССР) [Cкорнякова, 1964]. В процессе исследования океанических металлоносных осадков ею было высказано предположение, что они представляют собой периферическую фацию океанского гидротермального рудогенеза, продуктами которого могут стать скопления полиметаллических сульфидных руд. Впоследствии это предсказание было дополнено открытием в глубоководных впадинах Атлантис II, Дискавери и Чейн Красного моря высокотемпературных аномалий на глубинах 2000–2200 м в ходе международной экспедиции на судах Англии, ФРГ и США. В 1965 г. был поднят «черный ил», а в 1966 г. - пестроцветные осадки, содержащие до 90% оксидов Fe, Mn, Zn и Cu. Глубоководное бурение, проведенное в 1972 г. буровым судном «Гломар Челленджер», выявило во впадинах металлоносные рассолы гидротермального происхождения. Сопредельные прибрежные страны (Саудовская Аравия и Судан) совместно с фирмой «Пройсаг» (ФРГ) заинтересовались возможностью практического использования нового вида минерального сырья и начали разработку технического проекта добычи и переработки металлоносных илов впадины Атлантис II. Судно «Седко-445» провело опытную добычу металлоносных илов с их переработкой на борту. Во время технологических испытаний сброс отходов добычи производился на глубину 400 м. Отработанные продукты содержали Zn, Cu, Cd, Pb и другие редкие металлы - токсиканты, легко усваиваемые и накапливающиеся в морских организмах.

Энтузиазм, который сопровождал открытие металлоносных рассолов Красного моря, постепенно угасал. Вредный экологический фактор был велик и не поддавался конкретной оценке. Уникальная природная среда Красного моря требовала щадящего к себе отношения, поскольку являлась туристическим и курортным центром мирового масштаба. Поэтому проект освоения, считавшийся рентабельным и содержащий расчет объемов добычи металлоносных илов и присутствующих в них металлов с годовым извлечением Zn - 60 тыс. т., Cu - 10 тыс. т, Ag - 100 т и Au - 1,1 т, не получил практической реализации [Гюльмисаров, 1986]. Тем не менее сам факт открытия красноморских илов и рассолов представлял собой следующий шаг в предвидении возможного существования на дне Мирового океана массивных полиметаллических сульфидных руд, открытие которых произошло в 1978 г. в районе 21° с.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП), представляющего собой звено в системе срединно-океанических хребтов Тихого океана.

Первые проявления сульфидных руд зафиксированы при помощи фотоаппаратуры на глубине 2670 м в ходе мексикано-франко-американской экспедиции «Сиамекс» с французского ПОА «Сиана» в феврале 1978 г. Позднее в сводовой части ВТП были обнаружены другие сульфидные проявления, связанные с гидротермальными жерлами, как неактивными, так и активными, с горячими струями воды до 380±30 °С. Открытие ГПС на 21° с.ш. ВТП явилось толчком к исследованию сопредельных районов - хребтов Галапагос и Хуан-де-Фука. В 1980–1981 гг. на хребте Галапагос на глубине 2500–2590 м открыто крупное сульфидное тело размерами 1000 × 200 × 40 м (Cu - 4,98%, Zn - 0,14%, Ag - 10 г/т). Сульфидная залежь с содержаниями Zn - 30–54%, Cu - 0,24–32,0%, Pb - 0,18–0,25% была обнаружена в хребте Хуан-де-Фука на глубине 1580 м.

Богатые цинком сульфидные образования обнаружены в хребтах Горда и Эндевор. До открытия в 1985 г. сульфидных руд в Срединно-Атлантическом хребте (САХ) Тихоокеанский регион считался основным в плане возможного будущего освоения этого нового вида минерального сырья. Первый рейс на ГПС (НИС «Морской геолог», ВНИИОкеангеология и Полярная экспедиция) был запланирован и проведен в район ВТП (13° с.ш.) в 1985 г. После открытия в том же году рудного поля ТАГ на 26°08' с.ш. (САХ) активный интерес к Тихоокеанскому региону был утрачен. Район САХ в интервале 5−40° с.ш. стал систематически изучаться советскими, а затем российскими океаническими экспедициями организованными главным образом АО «ПМГРЭ» (Ломоносов). Выбор этого отрезка САХ в качестве основного региона возможного заявочного участка России определялся двумя факторами: повышенным содержанием в рудах Cu (до 8,4%), при значительном содержании Zn (5,5–10,0%), Au (4,1%–5,6 г/т), Ag (выше 100 г/т), высокой локализацией сульфидных руд в виде скоплений в несколько миллионов тонн.

В ходе многолетних морских работ Полярной экспедиции и ВНИИОкеангеология результаты ГРР свелись к утверждению в 2011 г. заявки России на отрезок срединно-океанического хребта в Атлантическом океане между 12°48'24,65" с.ш. и 20°54'50,08" с.ш. общей площадью 10 000 км², состоящий из 100 блоков, 10 × 10 км каждый (рис. 1). Заключенный в 2012 г. 15-летний контракт на разведку заявленной площади - Российского разведочного района ГПС - РРР–ГПС (САХ) - предусматривает три этапа его изучения: 1-й этап - поисковые работы (2012–2018); 2-й этап - оценочные работы (2019–2023); 3-й тап - разведка и опытная добыча (2024–2027).

Из современного графика ГРР по контракту следует, что работы в пределах РРР–ГПС (САХ) находятся на завершении поисков. Выявлено 20 рудных объектов ГПС с общим потенциалом прогнозных ресурсов по категориям Р₃ и Р₂ 101,65 млн т сухой рудной массы при широком диапазоне вариаций содержаний Cu (от 0,09 до 27,47%) и средних содержаниях по рядовым и штуфным пробам для РРР–ГПС (САХ): Cu - 8,6%, Zn - 3,5%, Fe - 32,4%, Au - 3,4 г/т, Ag - 41,9 г/т (см. рис. 1, табл. 1).

Основные, цветные и благородные попутные металлы в ГПС рудных объектов РРР–ГПС (САХ)

Медь - ведущий цветной металл океанических сульфидных руд РРР–ГПС (САХ). Цинк образует значительные концентрации в ГПС рудных полей Логачев-2 и Ашадзе-1, расположенных в южной части разведочного района (см. табл. 1). Соотношение этих главных цветных металлов было положено в основу рудно-геохимической классификации, разработанной ранее при статистической обработке информационного массива данных о химическом составе сульфидных проявлений по всему Мировому океану [Металлогения…, 2014].

В соответствии с этой классификацией, основанной на традиционных понятиях о рудной зональности медно-колчеданных месторождений, и на основе данных, собранных в банке «Океангеоресурсы - ГПС» (ФГБУ «ВНИИОкеангеология»), в РРР–ГПС были выделены пять рудно-геохимических типов глубоководных полиметаллических сульфидов: серно-колчеданный (Fe-S); медно-колчеданный (Cu-Fe); цинково-колчеданный (Zn-Fe); медно-цинковый (Cu-Zn); цинково-медный (Zn-Cu). Минералогические исследования выявили соотношения первичных и вторичных сульфидных минералов, используя которые удалось показать наличие зонального строения рудных тел полей РРР–ГПС (САХ). Выделены зона первичных сульфидных руд и зона вторичного сульфидного обогащения. Зона выщелачивания выражена слабо. Зона окисления представлена атакамитовыми (Cu₂Cl(OH)₃) рудами, имеющими ограниченное распространение на суше, и оксидными Fe-Mn образованиями смешанного генезиса, содержащими до 1–2% Cu.

Линейно-осевое строение РРР–ГПС (САХ) имеет традиционный облик: контрастно выраженная осевая рифтовая долина, местами с широким днищем, бортами и флангами срединно-океанического поднятия (см. рис. 1). Трансформный разлом Зеленого Мыса, отнесенный к числу демаркационных [Пущаровский, 2005], разделяет линейно-осевую структуру САХ в пределах РРР–ГПС на южную и северную части. Следствием этого являются различия проявлений гидротермального рудогенеза к югу и северу от разлома Зеленого Мыса.

Южная группа включает 10 объектов (рудные поля Ашадзе-1, -2, Ириновское, Семенов-1, -2, -3, -4, -5, Логачёв-1, -2) (см. рис. 1, табл. 1). К северу от разлома Зеленого Мыса расположены Центральная (рудные поля Краснов, Победа-1, -2,- 3, Холмистое) и Северная (рудные поля Петербургское, Юбилейное, Зенит-Виктория, Пюи-де-Фоль) группы (см. рис. 1, табл. 1). Центральная и Северная группы разделены менее масштабным нетрансформным разломом «18° с.ш.».

Данные о содержании основных, попутных, редких и рассеянных компонентов, а также об объеме ресурсов по категориям Р₂ и Р₃ рудных объектов РРР–ГПС представлены в соответствии с разделением групп рудных полей РРР–ГПС по географическому принципу (см. табл. 1). Для оценки перспективности вышеупомянутых групп рудных объектов РРР–ГПС за основу были взяты следующие критерии: 1) обогащенность сульфидных руд медью; 2) объем прогнозных ресурсов (Р₃ и Р₂); 3) количество рудных объектов в группе. С учетом этих показателей выделены четыре класса Cu-содержащих рудных объектов: очень богатый (Cu >10%); богатый (Cu = 5–10%); рядовой (Cu = 2–5%); бедный (Cu <2%) (табл. 2).

Анализ классификационной табл. 2 показал, что неконкурентоспособной оказывается Центральная группа рудных полей, в которой нет очень богатых (Cu >10%) и богатых (Cu = 5–10%) руд. Два рудных поля Северной группы (Пюи-де-Фоль и Петербургское) могут представлять практический интерес - в них установлены богатые и очень богатые Cu-содержащие колчеданные руды, умеренные и значительные по объемам прогнозных ресурсов (см. табл. 1).

В ряд наиболее промышленно значимых, хотя их ресурсы и невелики, отнесены рудные объекты ГПС Южной группы, колчеданные руды которых обогащены медью (до 27,5%) и попутным золотом (9,6–19,1 г/т при максимальном содержании 39,0 г/т).

В рудно-геохимическом плане большинство рудных полей разведочного района сложены медно-колчеданными (Cu-Fe) рудами. Медно-цинковые (Cu-Zn) руды установлены в двух полях Южной группы (Логачев-2 и Ашадзе-1). Серно-колчеданные руды (Fe-S) преобладают в рудных полях Центральной группы (Краснов) и отмечаются в отдельных рудных полях Южной группы (Семенов-4).

Редкие и рассеянные элементы в глубоководных полиметаллических сульфидах РРР–ГПС (САХ)

Практическое значение ГПС как минерального сырья не исчерпывается набором главных (Cu, иногда Zn) и попутных (Au, Ag) полезных компонентов. В составе ГПС им сопутствуют комплексы редких и рассеянных элементов.

Аналитические определения содержаний редких и рассеянных элементов по массиву данных, собранных в банке «Океангеоресурсы - ГПС» (ФГБУ «ВНИИОкеангеология») за период с 1990 по 2015 г. в пределах РРР–ГПС (САХ) в объеме 1430 рядовых и штуфных проб ГПС, производились двумя методами: масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС, или ICP-MS) и атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС, или ICP-AIS) в аккредитованных лабораториях ФГБУ «ВИМС» (Москва) и ФГБУ «ВСЕГЕИ» (Санкт-Петербург). Поэлементные определения сопровождались минералогическими исследованиями, выполненными в ФГБУ «ВНИИОкеангеология», ФГБУ «ВИМС», ФГБУ «ВСЕГЕИ» и Ресурсном центре СПбГУ «Геомодель». Использовалась оптическая микроскопия, рентгеновский фазовый и электронно-зондовый рентгеноспектральный анализы, рентгенотомография.

Разделение элементов на редкие и рассеянные представляется достаточно условным. Выделяются три группы: от 50 до 1000 г/т – редкие элементы; от 1 до 50 г/т - рассеянные; менее 1 г/т - микроэлементы. По химическому родству комплекс редких, рассеянных и микроэлементов делится, согласно классификации Гольдшмидта (1933), на халькофильные, сидерофильные и литофильные. Сравнительная характеристика редких и рассеянных элементов в ГПС Индо-Атлантического звена и всего Мирового океана приведена в табл. 1.

Сульфидные руды РРР–ГПС (САХ) обогащены не только Cu и попутным Au, но и редкими элементами - Co, Se, Ni, Mo, Cd (см. табл. 1). В относительно невысоких концентрациях, по сравнению со средними оценками для ГПС всего Мирового океана, присутствуют рассеянные элементы - Te, Ga, Tl, Ge.

При сравнении с практически значимыми содержаниями на суше (см. табл. 1) в сульфидах РРР–ГПС (САХ) повышены концентрации селена (особенно в Cu-Fe-рудах) и кобальта, хотя последний, вероятно, неконкурентоспособен с основным типом руд, из которых он извлекается на суше. Практическое значение молибдена, германия и индия требует дополнительной оценки.

К полезным редким и рассеянным компонентам рудных объектов в пределах РРР–ГПС (САХ) отнесены Se, Cd, Co, Mo (?), к потенциально полезным - Ni, Te, Ge, In (?), возможно, Ga и Tl. К извлечению вышеперечисленных компонентов сульфидных руд РРР–ГПС, хотя и содержащихся в незначительных концентрациях, следует отнестись со вниманием, учитывая их важную роль в придании продуктам металлургического передела разнообразных функциональных качеств.

В табл. 1 приведены содержания наиболее часто встречающихся, интересных в плане возможного попутного извлечения, редких и рассеянных элементов - Se, Te, Co, Ni, Mo, определяющих практическую ценность рудных объектов ГПС в пределах заявленного района, а также Cd, Bi, Ge, Tl, In (?).

Сравнительный анализ средних содержаний редких, рассеянных и других элементов ГПС Северной, Центральной и Южной групп рудных объектов РРР–ГПС (САХ), выделенных по географическому принципу, показал, что каждая группа характеризуется специфическим набором редких и рассеянных элементов (см. рис. 1, табл. 1):

– на севере при Cu - 0,7–11,8% и Au - 0,3–1,2 г/т отмечаются сравнительно повышенные концентрации Mo - 157,4 г/т, Ge - 58,1 г/т, Tl - 20,4 г/т и Bi - 11,2 г/т;

– в центре (Cu - 0,8–4,4%, Au - 0,3–1,6 г/т) присутствуют повышенные содержания As - 294,5 г/т и Sb - 31,1 г/т; в сравнении с северной группой повышены содержания Co - 517,2 г/т и Ni - 120,7 г/т;

– в ГПС рудных полей Южной группы, сформировавшихся в мегасегменте между демаркационным разломом Зеленого Мыса и двумя крупными трансформными разломами Марафон и Вима, преобладают руды Cu-Fe специализации, весьма богатые Cu (Cu - 1,1–27,5%, Au - 0,6–39,0 г/т), обогащенные Co - 908,4 г/т и со сравнительно повышенными содержаниями Se - 182,6 г/т, Ni - 150,9 г/т, Cd - 99,3 г/т, Te - 17,7 г/т, Ga - 11,8 г/т и In - 2,2 г/т.

Различия в перечне редких и рассеянных элементов в составе ГПС выделенных трех географических групп РРР–ГПС (САХ) (см. рис. 1) связаны, по-видимому, с неоднородным развитием осевой зоны Срединно-Атлантического хребта. Отчетливо обособляется та часть РРР–ГПС, которая располагается к югу от трансформного разлома Зеленого Мыса [Пущаровский, 2005]. При построении Геолого-минерагенической карты мира (2000) было отмечено, что демаркационные разломы могут прослеживаться за пределы океанических пространств на сопредельных континентах, предвосхищая возникшую позднее идею о выделении сквозных океанически-континентальных линеаментов [Антонов и др., 2015], контролирующих как наземный, так и океанский рудогенез. Особая роль демаркационных разломов заключается в том, что они разделяют тектонически гетерогенные древние мегаблоки, заложенные в основании более молодых структурных элементов - осевой рифтовой долины САХ, тем самым определяя специфические различия в ее строении и развитии.

Комплексное изучение и технологические особенности попутного извлечения полезных и потенциально полезных редких и рассеянных элементов в составе ГПС рудных полей РРР–ГПС

Наличие в составе ГПС редких и рассеянных элементов, даже в промышленно значимых концентрациях, еще не является гарантией их целесообразного извлечения, поскольку этот процесс может существенно удорожать или усложнять технологическую схему переработки глубоководных сульфидных руд, понижая или сводя к нулю общую рентабельность технологического передела исходного сырья с целью получения основных промпродуктов, в первую очередь содержащих медь и золото, в отдельных случаях - цинк и серебро, серу и железо.

Океанические сульфидные руды - тонкодисперсные полиминеральные руды, содержащие несколько полезных минералов, присутствующих в тесной ассоциации. В большинстве случаев рудные минералы присутствуют в виде включений микро- и нанометрической размерности, тонкодисперсность и необычные физические и химические свойства которых представляют определенную трудность при их изучении на стадии технологической переработки. В их составе выявлен специфический набор редких элементов, обогащающих сульфидные руды и имеющих, наряду с основными металлами (медью, железом и цинком), потенциальную экономическую значимость. Собственных минеральных фаз редких и рассеянных элементов не обнаружено. Основными минералами - концентраторами редких и рассеянных элементов являются: халькопирит (Se, Te), пирит (Se), сфалерит (Te, Tl, Ge, Cd).

В результате ранее проведенных технологических исследований в ФГУП «ЦНИГРИ» [Клименко и др., 1998] для ГПС разработана базовая технология, включающая комбинированную схему, в которую входят флотация минералов цветных металлов и пирогидрометаллургическая переработка сульфидных концентратов. Однако сведения, касающиеся содержаний попутных, редких и рассеянных элементов, их поведения в процессе технологической переработки, отсутствовали. Этот пробел был восполнен в 2015 г. исследованиями соавторов из ФБГУ «ВИМС» С.И. Ануфриевой и И.Г. Луговской на базе двух технологических проб ГПС (№ 34Л95 и № 34Л176) медно-колчеданной специализации (Cu = 7,05–8,80%), взятых в рудном поле Петербургское в 34-м рейсе НИС «Профессор Логачев». В пробах присутствуют незначительные содержания Zn и Pb, повышенные концентрации Co (350–700 г/т), промышленные концентрации Se (93–120 г/т). Для концентрации редких и рассеянных элементов в продуктах технологической переработки применяется флотация, которая обеспечивает получение медных концентратов из руд ГПС пирит-халькопирит-кварцевого (проба № 34Л95) и халькопирит-марказит-пиритового типа (проба № 34Л176). По содержанию меди и качеству эти продукты переработки отвечают требованиям промышленности, а также содержат промышленные концентрации дефицитных редких и рассеянных элементов (Se, Bi), попутное получение которых может быть осуществлено в процессе основного медного производства (табл. 3, рис. 2). Исследуемые пробы руд ГПС № 34Л95 и № 34Л176 с повышенным содержанием меди могут рассматриваться как природный черновой сульфидный концентрат, пригодный по составу для непосредственного пирометаллургического передела без предварительного обогащения. Был использован следующий вариант их переработки: плавка на штейн → конвертирование штейна на черновую медь → огневое электролитическое рафинирование меди. Окислительный обжиг является первой стадией традиционной технологии переработки сульфидного медного сырья на черновую медь. Его обычно используют при переработке высокосернистых, бедных по содержанию меди руд. Основными продуктами плавки руды, концентрата, огарка являются штейн и отвальный шлак. Извлечение меди в штейн составляет 95–98%, содержание Cu в штейне - от 20–30 до 60%, в шлаке - 0,4–0,5%. Конвертирование медных штейнов и рафинирование получаемой черновой меди обеспечивают получение катодной меди с качеством, требуемым промышленностью.

Основные компоненты медных штейнов - сульфиды меди и железа. Медные штейны являются хорошими коллекторами благородных металлов. Они содержат также селен, теллур, висмут, кадмий и другие примеси. Среди элементов-спутников промышленный интерес представляют селен и германий. При отражательной плавке, как сырых концентратов, так и огарков, при переработке медьсодержащего сырья германий более чем на 50% переходит в шлак, на 15–20% - в штейн и до 30% - в пыли. При конвертировании медных штейнов германий в основном на 70–85% переходит в шлак и до 20% - в пыли уноса. При фьюминговании шлаков германий на 50–80% переходит в газовую фазу. В шлаках германий не обнаруживается. Из-за отсутствия в настоящее время достоверных данных по содержанию германия в изучаемых рудах вопрос о возможности его извлечения требует специального рассмотрения. При плавке на штейн независимо от степени обжига в штейн переходит 70–85% Se и 45–65% Te, в шлак - 5–15% Se и 10–20% Te, остальное возгоняется. При конвертировании штейнов большая часть селена и теллура (65–85%) попадает в черновую медь, а при рафинировании - в анодные шламы, являющиеся в настоящее время основным источником получения селена и теллура. Суммарный выход селена и теллура в медеэлектролитные шламы из концентрата - не более 30–40%, непосредственно из руды (проба № 34Л95) - 55–60%.

Для пробы № 34Л95 и медного концентрата от ее обогащения непосредственная плавка на штейн при комплексной переработке руды с получением наряду с медью селена обеспечивает более высокие показатели по извлечению селена в анодный шлам. Аналогичные показатели по распределению селена по продуктам плавки руды на штейн получены и для пробы № 34Л176. Из-за высокого содержания в ней пирита перед плавкой руда подвергалась обжигу. Обжиг сопровождался значительным переходом селена (≈25% и более) в возгоны. Однако так как уловленная пыль, как правило, возвращается на обжиг, то с газовой фазой уходит ≈15% Se. Анодные шламы, получаемые при плавке огарка (проба № 34Л176) на штейн, более бедны по содержанию селена - 1,59% Se при плавке руды (проба № 34Л176) и 1,26% Se при плавке на штейн 20%-го медного концентрата от обогащения этой руды.

Возможность получения чернового селена при переработке анодных шламов была установлена при использовании наиболее распространенного на отечественных заводах способа, сочетающего окислительный обжиг шламов с содой, с последующим водным выщелачиванием. Извлечение селена из шламов составило 93% (с учетом оборотных продуктов), из руд - ≈55,8%. Переработка 1 т медьсодержащих руд ГПС (пробы № 34Л95 и № 34Л176) обеспечивает попутное получение, наряду с медными концентратами, дефицитного селена (≈6,7 и 5,2 кг соответственно), стоимость которого в большинстве случаев окупает все затраты на рафинирование меди.

Установлена возможность, при переработке руд ГПС и медных концентратов от их обогащения, попутного получения селена по комбинированной пирогидрометаллургической технологии, включающей операции: плавка на штейн – его конвертирование, рафинирование - окислительное спекание анодных (медеэлектролитных) шламов с содой - водное выщелачивание селена из огарка, осаждение селена из раствора сернистым газом. Эта технология обеспечивает попутно с катодной медью получение селена, содержащего 99,6% основного вещества, при извлечении от руды - ≈50%, от медного концентрата - 30–37%.

Выводы. Глубоководные полиметаллические сульфиды (ГПС) являются комплексным минеральным сырьем на цветные (Cu, Zn), благородные (Au, Ag) металлы, а также потенциальным сырьем на редкие (Se, Te, Co, Ni, Mo) и рассеянные (Ge, Tl) элементы. По содержанию цветных металлов их можно отнести к богатым и очень богатым колчеданным рудам, не имеющим аналогов на суше. По концентрации Au они несомненно представляют практический интерес.

Вопрос целесообразности излечения основных (Cu, Zn) и попутных (Au, Ag) компонентов не вызывает сомнения. В отношении редких и рассеянных элементов он должен рассматриваться в сравнении с данными переработки эксплуатируемых месторождений, расположенных на суше, аналогичных морским по химическому и минеральному составам. По этим показателям глубоководные полиметаллические сульфиды могут сравниваться с медными, медно-цинковыми, серно-колчеданными, сфалерит-халькопирит-пиритовыми и другими типами руд, в которых минералами - концентраторами редких металлов являются халькопирит, пирит и сфалерит. Часть из них относится к сильно токсичным (таллий, кадмий), часть - к токсичным элементам (селен, теллур).

Вопрос об извлечении комплекса редких и рассеянных элементов решается с учетом экономических, технологических и субъективных конъюнктурных факторов, в большой зависимости от технологии извлечения основных и попутных полезных компонентов. Среди рассмотренного комплекса редких и рассеянных элементов в ГПС с позиции их возможного извлечения наибольший интерес вызывают селен, кадмий, теллур, возможно, таллий, галлий и германий.

Кобальт и молибден, с одной стороны, не являются редкими элементами, но и не образуют высоких концентраций в ГПС, чтобы выступать как цветные металлы. При благоприятно складывающихся технологических условиях эти элементы могут стать попутно извлекаемыми полезными компонентами.

Список литературы

Андреев С.И. «Все на дно!», или Гонка за лидером // Редкие земли. 2016. № 6. С. 27–39.

Аникеева Л.И., Александров П.А., Андреев С.И. Железомарганцевый рудогенез океана // Талассохимия рудогенеза Мирового океана. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2009. С. 118–141.

Антонов А.Е., Гамянин Г.Н. Сквозная океанически-континентальная система (СОКС) Якутии // Отечественная геология. 2015. № 6. С. 52–59.

Гюльмисаров В.Р. Освоение твердых полезных ископаемых Мирового океана (проблемы и перспективы) / Мировой океан: Изучение, освоение и охрана от загрязнений. М.: Всесоюзный научно-технический информационный центр ГКНТ, 1986. Вып. 19. 137 с.

Клименко Н.Г., Романчук А.И., Задорнов М.М., Ивановская В.П. Технологическая классификация глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) // Руды и металлы. 1998. № 1. С. 62–67.

Металлогения гидротермальных сульфидных руд Мирового океана: Монография / под ред. С. И. Андреев. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2014. 212 с.

Пущаровский Ю.М. Тектоника Земли. Этюды. Т. 1. Тектоника и геодинамика. М.: Наука, 2005. 349 с.

Скорнякова Н.С. Рассеянные железо и марганец в осадках Тихого океана // Литология и полезные ископаемые. 1964. № 5. С. 3–20.

Ссылка на статью:

Андреев С.И., Казакова В.Е., Бабаева С.Ф., Колчина Н.Л., Суханова А.А., Фирстова А.В., Ануфриева С.И., Луговская И.Г. Глубоководные сульфидные руды Мирового океана - комплексное минеральное сырье на цветные, благородные, редкие и рассеянные металлы // 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов (под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. C. 424-434.