CC BY
127
ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ СОЛЕНЫХ ОЗЕР ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ
Виталий Петрович Исупов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе 18, зав. лабораторией, тел. (383)336-38-37, e-mail: [email protected]
Степан Львович Шварцев
Томский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 634021, г. Томск, просп. Академический, 4, директор филиала, тел. (3822)492-163, e-mail: [email protected]
Александр Геннадиевич Владимиров
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. ак. Коптюга, 3, главный научный сотрудник, тел. (383)333-35-23, e-mail: [email protected]
Марина Николаевна Колпакова
Томский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 634021, г. Томск, просп. Академический, 4, младший научный сотрудник, тел. (3822)492-163, e-mail: [email protected]
Содов Ариунбилэг
Институт геологии и минеральных ресурсов АНМ, Монголия, г. Улан - Батор, ведущий сотрудник ИГМР АН МНР, тел. 976-11-343723, е-mail: [email protected]
Светлана Станиславовна Шацкая
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18, старший научный сотрудник, тел. (383)217-04-54, e-mail: [email protected]
Леонид Васильевич Куйбида
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3, старший научный сотрудник, тел. (383)333-29-44, e-mail: [email protected]
В статье приведены данные по составу и гидроминеральным ресурсам соленых озер Западной Монголии. Концентрация U-238 в озерных водах достигает 3 мг/л, Li - 100 мг/л, Br - 1 г/л, B - 100 мг/л. Крупнейшее соленое озеро Западной Монголии (Хяргас нуур) содержит (в тоннах): U-238 (6000), Li (20000), Br (240000), B (240000). Полученные данные позволяют предполагать, что накопление урана в озерных водах обусловлено двумя основными факторами: локализацией озер и их водосбора на территории урановорудных зон, а также наличием в них карбонат (гидрокарбонат) - ионов.
Ключевые слова: гидроминеральные ресурсы, соленые озера, Западная Монголия.
Vitaly P. Isupov
Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 18 Kutateladze, Novosibirsk, 630128, Head of laboratory, tel. (383)336-38-37, e-mail: [email protected]
Stepan L. Shvartsev
Tomsk Division of the Institute of Petroleum-Gas Geology and Geophysics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IPGG SB RAS), Academician av., 4, Tomsk, 634021, Head of division, tel. (3822)49-21-63, e-mail: [email protected]
Aleksandr G. Vladimirov
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IGM SB RAS), Koptyug Av., 3, Novosibirsk, 630090, Leading research scientist, tel. (383)333-35-23, e-mail: [email protected]
Marina N. Kolpakova
Tomsk Division of the Institute of Petroleum-Gas Geology and Geophysics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IPGG SB RAS), Academician av., 4, Tomsk, 634021, Junior research scientist, tel. (3822)49-21-63, e-mail: [email protected]
Sodov Ariunbileg
Institute of Geology and Mineral Resources of MAS, Mongolia, Ulaan Batar, Leading research scientist, tel. 976-11-343723, е-mail: [email protected]
Svetlana S. Shatskaja
Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 18 Kutateladze, Novosibirsk, 630128, Senior research scientist, tel. (383)217-04-54, email: [email protected]
Leonid V. Kuybida
Institute of Chemical Kinetics and Combustion of the Siberian Branch of the RAS, Institutskaya 3, Novosibirsk, 630090, Senior research scientist, tel. (383)333-29-44, e-mail: [email protected]
Data on the study of composition and hydromineral resources of salt lakes in Western Mongolia are presented. Concentration U-238 in lake waters reaches 3 mg/l, Li - 100 mg/l, Br - 1 г/л, B - 100 mg/l. The largest salt lake of Western Mongolia (Hjargas lake) contains (tons): U-238 (6000), Li (20 000), Br (240000), B (240000). Proceeding from new data, uranium accumulation in water has been attributed to (i) location of the lakes and their watersheds in potential provinces of U-bearing rocks and (ii) uranium complexing with carbonate in presence of carbonate (bicarbonate) anions.
Key words: hydromineral resources, salt lakes, Western Mongolia.
Гидроминеральное сырье крупных соленых озер за последние годы стало объектом повышенного интереса и интенсивного изучения в качестве источника рентабельного извлечения не только традиционных товарных продуктов (поваренная соль, сода, сульфат натрия), но и соединений лития, брома, калия, бора, магния. Наглядным примером могут служить салары Южной Америки, а также соленые озера Китая, в которых запасы ценных компонентов (лития,
бора, брома и др.) исчисляются сотнями и более тысяч тонн [1]. Привлекательность использования озерных вод в качестве гидроминерального сырья обусловлена: 1) наличием больших возобновляемых запасов
месторождений в пределах крупных гидрогеологических систем; 2)
экологической чистотой добычи и производства продукции; 3) возможностью применения испарительного концентрирования вод с последовательным выделением ценных компонентов; 4) низкой себестоимостью продуктов за счет комплексного использования гидроминерального сырья.
В последнее время все большее внимание привлекают к себе гидроминеральные ресурсы не только крупных, но и более мелких по размеру соленых озер, широко распространенных на территории Центральной Азии. Интерес к этим объектам обусловлен как постепенным истощением крупных озерных бассейнов, так и расширением спектра элементов, извлечение которых потенциально возможно из гидроминерального озерного сырья (уран, редкие элементы).
С этой точки зрения интерес представляют соленые озера Монголии. Республика Монголия имеет аридный климат и для нее характерно широкое развитие минерализованных озер, как правило, приуроченных к бессточным котловинам. Несмотря на большое количество работ по гидрогеохимии этих озер, основное внимание в них уделялось изучению макрокатионного состава [2-5], их редкометалльные ресурсы практически не исследованы. Поэтому целью настоящей работы явилось изучение макро и микрокомпонентного состава соленых озер Западной Монголии и оценка их гидроминеральных ресурсов.
Работа выполнена при поддержке Сибирского отделения РАН в рамках совместных Российско-монгольских гидрохимических экспедиций 2007 - 2011 гг. [6-9]. В ходе экспедиционных работ было исследовано около 40 соленых озер Западной Монголии различного гидрогеохимического типа. Отфильтрованные пробы воды собирались в пластиковые 0.5 л бутылки для анализа макрокомпонентов и в полипропиленовые бутылки на 250 мл для анализа микрокомпонентов. Пробы для анализа микрокомпонентов были подкислены азотной кислотой марки “осч” до рН = 1-2. В отобранных пробах определялось значение рН раствора, Eh и значение электропроводности. Кроме того, в полевых условиях определялось содержание карбонат - и гидрокарбонат-ионов и содержание диоксида углерода. Одновременно с помощью GPS-навигатора производилось определение места отбора проб (точность определения координаты отбора 6-10 м). Химический анализ отобранных проб производился в лабораторных условиях в аккредитованном учебно-научно-производственном центре «Вода» при ТПУ и в ИХТТМ СО РАН. Обзорный анализ элементного состава озёр Монголии выполнялся на масс-спектрометре с индуктивносвязанной плазмой Agilent 7500 a (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer). Содержание Li, Na, K, Ca, Mg, Sr, Si определяли также на спектрометре Сатурн-2 М и Varian AA 280 FS в режиме эмиссии и абсорбции. Содержание макрокомпонентов выполнялось с использованием комплекса методов, принятых для анализа соленых вод.
Минерализация изученных озер варьирует в очень широких пределах: от практически пресных (оз. Толбо нуур, оз. Ачит нуур, оз. Хар нуур, оз. Хар Ус нуур) с концентрацией до 1 г/л до сильно минерализованных (оз. Давсан нуур, оз. Сангийн Далай нуур, оз. Тонхил нуур и др) с концентрацией до 418 г/л. Макрокомпонентный состав озерных вод свидетельствует о том, что среди анионов превалируют хлор, сульфат и карбонат ионы. Доминирующим катионом является натрий, в ряде случаев наблюдается повышенное содержание магния. Содержание гидрокарбонатов в большинстве озер колеблется от 130 мг/л до 4,7 г/л, а карбонат-ионов достигает 1,5 г/л.
Анализ озерных вод свидетельствует о повышенном содержании в ряде озер лития (до 100 мг/л), стронция (до 10 мг/л), рубидия (до 1 мг/л). Помимо редких металлов озерные воды содержат значительные концентрации других ценных компонентов: брома (до 1 г/л), бора (до 250 мг/л), урана (до 3 мг/л). Таким образом, содержание микрокомпонентов в озерных водах во многих случаях превышает промышленные кондиции на гидроминеральное сырье. Содержание микрокомпонентов (Ы, Бг, В) в озерных водах коррелирует с их минерализацией с коэффициентами, варьирующимися от 0,64 до 0,79, что указывает на важную роль процессов эвапоризации озерных вод в концентрировании этих элементов. Для урана достаточно высокая корреляция (на уровне 0,6 - 0,7) наблюдается между концентрацией урана и гидрокарбонат (карбонат) ионов, что указывает на важную роль образования карбонатных комплексов уранил-ионов в процессах накопления урана в озерных водах. Наличие повышенного содержания урана в озерных водах обусловлено тем, что эти озера и площадь их водосбора находятся на территории урановорудных районов Монголии. Взаимодействие поверхностных и подземных вод с урансодержащими породами приводит к выщелачиванию урана в форме карбонатных комплексов, растворимых в воде. Накопление урансодержащих вод в бессточных озерах и последующее испарение озерных вод приводит к концентрированию урана в содовых озерах.
На основании полученных результатов, а также имеющихся в литературе сведений по объему озер [3], выполнена предварительная оценка содержания редких металлов и других ценных компонентов в минерализованных озерных водах, приведенная для некоторых озер в таблице 1. Как видно из табл. 1, наибольшие запасы редкометалльного сырья (Ы, ЯЬ, Бг) и других ценных компонентов (Бг, и-238) сосредоточены в озере Хяргас нуур. Стоимость содержащегося в этом озере урана в пересчете на его трехокись составляет 1 млрд. долларов США.
Таблица 1 Рудогенерирующий потенциал некоторых минерализованных озер
Западной Монголии
Озеро Запасы, т
Li Rb B Sr Br U238
Урег Нур 450 30 3900 6390 7000 166
Хяргас нуур 19800 1023 2,4-105 79200 2,4-105 5940
Увс нуур 6700 Но 1,1105 Н. о 3,0105 673
Дерген нуур 2200 700 12200 1440 13500 150
Хар Ус нуур 300 0,3 480 510 870 21
Телмен нуур 1000 14 4320 3500 15400 54
Сангийн Далай нуур 85 17 1670 1 1330 9,5
Таким образом, соленые озера Западной Монголии представляют собой ценное гидроминеральное сырье для получения соединений урана, брома, бора, лития и др. Повышенное содержание урана, которое наблюдается в большинстве соленых озер Западной Монголии, требует модификации существующих традиционных галургических методов переработки озерных вод.
Работа выполнена при финансовой поддержке междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН №99 (Литий России, 2006-2008 гг.), междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН №38 (2009-2011 гг.), междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН №110, проекта РФФИ-Монга №09-05-90210 и проекта СО РАН - АНМ №6, а также при поддержке экспедиционных проектов СО РАН 2007-2011 гг.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Garrett D. Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride. Their Deposits, Processing, Uses and Properties. Elsevier. 2004. 457 р.
2. Рассказов А.А. и др. Озера МНР и их минеральные ресурсы. М.: Наука, 1991. 136с.
3. Церэнсодом Ж. Монгол орны нуурын каталог. Улаанбаатар: Шуувун Сараал. 2000. 141 с. (На монг).
4. Писарский Б.И., Намбар Б., Арьяадагва Б. Карта минерализованных вод Монголии. 2003. Улан-Батор. (На монг).
5. Лувсандорж Ш. Минеральные озера Монголии и возможности использования их солей. Улан-Батор: Изд-во АН МНР. 1973. 147 с. (На монг).
6. Исупов В.П., Владимиров А.Г., Ляхов Н.З., и др. Ураноносность высокоминерализованных озер Северо-Западной Монголии //ДАН. - 2011. - Т. 437. - №.1. - С. 85-89.
7. Исупов В.П., Владимиров А.Г., Шварцев С.Л., и др. Химический состав и гидроминеральные ресурсы соленых озер Северо-Западной Монголии. // Химия в интересах устойчивого развития. - 2011. - т. 19. - № 2. - С. 141-150.
8. Исупов В.П., Владимиров А.Г., Шварцев С.Л., и др. Редкометалльные ресурсы минерализованных озер Монголии // Материалы Всероссийского научно-практического
совещания с международным участием «Литий РОССИИ: минерально-сырьевые ресурсы, инновационные технологии, экологическая безопасность», Новосибирск, 2011, С. 56-58.
9. Шварцев С. Л., Исупов В.П., Владимиров А.Г., и др. Главные факторы литиеносности и ураноносности бессточных озер Западной Монголии. // Материалы Всероссийского научно-практического совещания с международным участием «Литий РОССИИ: минерально-сырьевые ресурсы, инновационные технологии, экологическая
безопасность», Новосибирск, 2011, с. 86-92.
© В.П. Исупов, С.Л. Шварцев, А.Г. Владимиров, М.Н. Колпакова, С. Ариунбилэг, С. С. Шацкая, Л.В. Куйбида, 2012
