Поход за чистым нефелином

Новые истории о геологических экспедициях 2023 года. Сегодня мы отправимся в Хибины. Нефелин – давно и хорошо изученный минерал. Этот алюмосиликат калия и натрия носит имя древнегреческой богини Нефелы (от νεφέλη – «облако») за свойство мутнеть при контакте с сильными кислотами. Нефелин можно использовать для переработки в глинозем. Нефелин, из которого производят металлургический глинозем, добывают в нашей стране только в Кемеровской области, а глинозем из хибинского нефелина используется в керамической и электротехнической промышленности и для изготовления цемента. Однако при получении апатитового концентрата большая часть нефелина отправляется в хвостохранилища.

Ученые Кольского научного центра много лет работают над практическим использованием нефелина – в качестве удобрения, сорбента, сырья для производства строительных материалов. Для этого нужно понимать, в каком виде нефелин встречается в горных породах Хибин, как его оттуда проще извлечь. Младший научный сотрудник лаборатории синтеза и исследования свойств минералоподобных функциональных материалов Центра наноматериаловедения, аспирантка Геологического института Ольга Гойчук работает над темой «Типоморфные особенности состава и структурного состояния нефелина в породах Хибинского щелочного массива».

– Главная цель моей работы – установление закономерностей изменения состава и структуры нефелина на основании изучения координатно привязанных проб, отобранных по всем породным комплексам Хибинского массива, – поясняет Ольга Федоровна. – Этот минерал содержит много включений, что создает сложность при использовании разных аналитических методик при его изучении. Поэтому нужно отобрать чистый нефелин. Кроме того, нам был необходим нефелин из пегматитов, так как в том материале, который уже есть, он сильно изменен. На Умбозерском перевале есть прекрасный пегматит с крупными кристаллами нефелина.

В июле 2022 года отряд под руководством Ольги Гойчук и ее научного руководителя, старшего научного сотрудника ГИ КНЦ РАН Натальи Коноплевой отправился на Умбозерский перевал. Здесь, в верховьях реки Партомйок, находится жила чистого нефелина, которую тридцать лет назад описал сотрудник Геологического института, кандидат геолого-минералогических наук Серафим Вениаминович Икорский. Отряд состоял из сотрудников Геологического института и Центра наноматериаловедения Тараса Паникоровского, Анатолия Осипова, Евы Яковенчук, студентки факультета наук о материалах Московского государственного университета Юлии Мироновой и Андрея Калашникова.

– Материала для исследования мы набрали достаточно – рассказывает Ольга Гойчук. – Не обошлось без приключений. На маршруте я выбрала не самый удачный путь, чтобы добраться до пегматита и на половине пути застряла, когда забиралась по стенке. Там был выход пегматита, и я хотела посмотреть, что он из себя представляет, но не знала, как лезть дальше, и как вернуться назад. Но поблизости оказался Андрей Калашников и помог мне спокойно выбраться. Материал уже в работе, готовы комбинированные шлифы, и я планирую в ближайшее время поработать с ними на электронном микроскопе.

Ведущему научному сотруднику Геологического института Андрею Калашникову нефелин был нужен для других целей. Вместе с коллегами он проводит эксперименты над этим и другими минералами, чтобы выявить их влияние на флотацию при обогащении апатит-нефелиновой руды.

– Еще мы используем этот чистый нефелин для «настройки» количественного рентгенофазового анализа (метода, позволяющего оценить содержание минералов в породе) на конкретный объект – апатит-нефелиновую руду, – поясняет Андрей Олегович. – Это нужно для рядового опробования хибинских месторождений в рамках их доразведки. На основе рядового опробования геологи строят модели месторождения, считают запасы руд и ставят их на баланс в Государственной комиссии по запасам.

Кольский научный центр совместно с компанией «ФосАгро» реализует проект создания научно-исследовательского центра по изучению труднообогатимых апатит-нефелиновых руд. Ученые проводят минералогические исследования, классифицируют значимые для производства разновидности апатит-нефелиновой руды. Для оптимизации переработки будут разработаны нужные режимы рудоподготовки и флотации, подобраны самые эффективные и безопасные реагенты. Для составления трехмерных технолого-минералогических карт запасов руды необходимо уточнить данные по их нахождению и содержанию в Хибинском массиве. Эта работа еще не завершена. Летом 2023 года Андрей Калашников и его коллеги снова отправятся в поля.