Бассейны фосфоритовых руд широко распространены на Земле (рис.1)

Рис. 1. Основные бассейны фосфоритовых руд мира [6]

Фосфатные удобрения играют важную роль для человечества, обеспечивая необходимый уровень фосфора для здорового роста растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

В 2019 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация (FAO) ООН приняла Международный кодекс поведения в области устойчивого использования удобрений.

По мере роста мирового спроса на продовольствие и производительности сельского хозяйства нагрузка на существующие запасы фосфатов усиливается, что вызывает опасения по поводу их долгосрочной доступности [9].

Специалисты ЮНЕП рекомендуют аграриям по возможности отдавать предпочтение органическим удобрениям вместо синтетических.

Неизбежной критической нехватки фосфоритной руды не прогнозируется, однако, следует знать, что в современном аграрном производстве заменителей фосфору нет.

Основные мировые бассейны фосфоритовых руд расположены в разных регионах: Африке, Азии, Америке и Европе.

Согласно прогнозам Геологической службы США, мировые мощности по производству фосфатов по показателю содержания P ₂ O ₅ увеличатся до 70,6 млн тонн к 2028 году по сравнению с 65,0 млн тонн в 2024 году.

В Бразилии, Казахстане, Мексике, Марокко и Российской Федерации (далее РФ) продолжается расширение мощностей по производству фосфоритного сырья, которое, как ожидается, будет завершено к 2027 году.

В Канаде, Конго (Браззавиль), Гвинее-Бисау и Сенегале разрабатывались новые крупные горнодобывающие проекты, которые планировалось завершить после 2027 года. Запасы в Китае и Саудовской Аравии были пересмотрены на основе отчетов компаний и правительств [10].

Северной Африке, на Ближнем Востоке, в Китае и Соединенных Штатах. Значительные очаги извержений обнаружены в Бразилии, Канаде, Финляндии, РФ и Южной Африке.

Крупные запасы фосфатов обнаружены на континентальных шельфах и на подводных горах в Атлантическом и Тихом океанах. Мировые запасы фосфоритной руды составляют более 300 млрд т. [9].

Таблица 1

Производство и запасы фосфоритов стран-продуцентов [10]

Таблица 2

Минеральные ресурсы фосфатных руд и объёмы производства концентратов фосфора в мире [4]

На долю российских разрабатываемых и подготавливаемых к освоению месторождений фосфатов приходится 2 % мировых запасов. По предварительным данным, выпуск фосфорных концентратов в 2023 г. достиг уровня в 234 млн т (73,63 млн т в пересчёте на Р ₂ О ₅ ), что на 2,2 % выше показателя 2022 г.

Сырьевая база фосфатов РФ представлена объектами апатитовых и фосфоритовых руд. Апатитовые руды включены в перечень основных видов стратегического минерального сырья, утверждённый распоряжением Правительства Российской Федерации от 30.08.2022 № 2473-р. В соответствии со Стратегией развития минерально-сырьевой базы до 2050 г., утверждённой распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.07.2024 № 1838-р, фосфатные руды относятся к полезным ископаемым первой группы, запасы которых в стране при любых сценариях развития национальной экономики удовлетворяют её необходимые потребности до 2035 года [8].

Таблица 3

Состояние сырьевой базы фосфоритов РФ [3]

Основу сырьевой базы фосфатов страны составляют месторождения апатитовых руд Хибинской группы, расположенные в Мурманской области. Их разработка обеспечивает российских производителей фосфорных и комплексных удобрений высококачественным сырьём, востребованным как внутри страны, так и на внешних рынках.

Мировая сырьевая база фосфатов в основном представлена осадочными фосфоритами, на долю которых приходится более 90 % мировых ресурсов. Самые значительные ресурсы сосредоточены в Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Китае.

Весьма существенные объёмы молодых и современных фосфоритов обнаружены на шельфах Атлантического и Тихого океанов, однако их ресурсный потенциал пока не оценён.

Минеральные ресурсы апатитов имеют ограниченное распространение и сосредоточены главным образом в РФ, Бразилии, Канаде, Финляндии и ЮАР.

Рис. 2. Распределение запасов фосфоритовых руд между субъектами Российской Федерации (млн т P ₂ O ₅ ) и их основные месторождения [4]

РФ располагает третьей по масштабам сырьевой базой фосфатного сырья (табл. 2) и играет важную роль на рынке фосфатов, занимая III место в мире (после Китая и Марокко) по производству фосфорных концентратов.

Мировые минеральные ресурсы фосфатных руд подсчитаны более чем в 30 странах и превышают 268 млрд т. Из них 57 % заключено в недрах трёх стран: Китая, Марокко и Западной Сахары, РФ (табл.1). Мировые запасы оцениваются в 22,4 млрд т фосфатных руд, в значимом количестве (не менее 0,5 % мировых) они разведаны в 16 странах. Их основная часть (71,6 %) сконцентрирована в Марокко и Западной Сахаре; в число крупных держателей запасов также входят Китай (5 % мировых), Казахстан (2 %), а также Египет, Саудовская Аравия, Тунис и Алжир (по 1,7–1,8 % в каждой из стран).

На долю российских разрабатываемых и подготавливаемых к освоению месторождений фосфатов приходится 2 % мировых запасов.

По предварительным данным, выпуск фосфорных концентратов в 2023 г. достиг уровня в 234 млн т (73,63 млн т в пересчёте на Р ₂ О ₅ ), что на 2,2 % выше показателя 2022 г.

Основная часть фосфатного сырья используется для получения фосфорных и комплексных (сложных) удобрений, в номенклатуру которых входят: суперфосфат (SSP), диаммонийфосфат (DAP), тройной суперфосфат (TSP), моноаммонийфосфат (MAP), динатрийфосфат (DSP), комплексы NP и NPK (азот, фосфор, калий).

Ведущими производителями фосфорсодержащих минеральных удобрений являются Китай, Марокко, РФ и США.

В РФ выпускается только апатитовый концентрат, который характеризуется уникальным качеством, имеет высокую ценность и пригоден для переработки во все виды фосфорсодержащих удобрений [4].

По состоянию на 2013 г. в пределах территории листа N-40-Уфа Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1: 1000 000 были известны 5 месторождений фосфоритов: Ашинское, Улутауское, Селеукское, Симское, Кукашкинское и 11 проявлений  Лаклинское, Аскынское и др. Промышленное значение имеет Ашинское месторождение, приуроченное к толще фосфатизированных брекчиевидных артинских известняков, слагающих восточное приподнятое крыло небольшой синклинали. Залежь фосфоритов имеет мощность в среднем 7 м и представлена массивными обломочными фосфатизированными известняками с большим количеством фауны. В плане залежь имеет неправильную, вытянутую на протяжении 1,2 км в северо-западном направлении форму, ширина ее 150200 м, местами до 50 м, глубина залегания ее редко превышает 12 м [3, 7].

Фосфориты залегают непосредственно под растительным слоем, преобладают рыхлые разности, представляющие землистую массу коричневато-бурого цвета. Основная масса их состоит из фракции с размером зерен менее 5 мм, иногда до 0,3 мм. Химический состав фосфоритов (в %): Р ₂ О ₅  20–30, СаО  41,85, MgO  1,29, Al ₂ O ₃  3,3, Fe ₂ O ₅  3,21, п.п.п.  9,31. Первоисточником ашинских фосфоритов являлись обломочные известняки, которые были фосфатизированы в процессе химического выветривания. Обогащение фосфатом происходило за счет выноса карбонатной части известняков и накопления остаточного фосфата кальция. Балансовые запасы руды на 01.01.2000 категориям В+С ₁  4009 тыс. т [3, 7].

В структуре Предуральского краевого прогиба фосфориты на территории РБ выявлены на Селеукском проявлении и Суракайском месторождении [7].

Суракайское месторождение фосфоритовых руд, запасы которого по категориям С ₁ +С ₂ оценены в 3,7 млн т, в том числе по C _1– 3,0 млн т, с содержанием фосфора в руде до 24 %.

В регионе также известны Подгорненское, Новоникитинское, Верхнее-Муталовское, мелкие месторождения фосфоритов с запасами 0,5–1,5 тыс. т.

Наиболее перспективным объектом Южно-Уральского фосфоритоносного бассейна (далее ЮФБ) является расположенное на территории РБ Суракайское месторождение фосфоритовых руд с балансовыми запасами категорий А+В+С _1– 216 тыс. т, и забалансовыми — 52 тыс. т. фосфоритов.

Фосфориты Суракайскогоместорождения образуют три слоя, различающихся по своему составу, строению и площадному распространению. Это нижний (основной), средний и верхний фосфоритовые слои. Все они приурочены к верхней половине терригенной части разреза.

Основной фосфоритовый слой по составу представляет собой гравий фосфоритов, сцементированный песчано-известково-глинистым материалом.

Гравий составляет 40–70 % объема породы; фосфатный материал находится в гравии всех классов крупности и в песчаной составляющей породы. Содержание Р ₂ О ₅ в отдельных пересечениях от 8,20 до 12,1 %, в среднем по слою — 10,06 %. Мощность слоя 2,1- 4,6 м, средняя — 3,2 м.

Рис. 3. Регистрационная карта месторождений неметаллических полезных ископаемых (агрокарбонатные руды) и солей Республики Башкортостан [2]

На юго-восточном фланге месторождения основной слой выходит на поверхность, на западном — погружается на глубину 15 м, средняя глубина вскрыши 5,6 м.

Авторские запасы фосфоритов Суракайского месторождения по основному пласту, подсчитанные по категориям С ₁ +С ₂ , оцениваются как 3,7 млн т руды, в том числе С _1– 381,2 тыс. т, С _2– 3318 тыс. т.

Средний фосфоритовый слой залегает непосредственно на основном, он как бы покрывает его. По составу это глина зеленая песчанистая с глауконитом и гравием. Среднее содержание Р ₂ О ₅ в слое 7,07 %, средняя мощность — 0,5 м.

Слой образует две залежи, расположенные в северо-восточной и юго-восточной частях месторождения. Прогнозные ресурсы фосфоритов среднего пласта по категории Р1 оценены в количестве 0,2 млн т.

Верхний фосфоритовый слой залегает или непосредственно на среднем, на основном слое или отдельно. Фосфориты представляют собой мелкозернистый глауконитовый песок, обогащенный фосфатным материалом и содержащий глинистое вещество.

Как и средний слой, верхний слой образует две разобщенные залежи — северную и южную. Мощность его меняется от 0,9 до 2,5 м, в среднем равна 1,5 м. Содержание Р ₂ О ₅ — от 9,0 до 10,5 %, среднее — 9,4 %.

Средняя глубина залегания 5,2 м. Прогнозные ресурсы по категории Р ₁ оцениваются в 0,4 млн т руды. Запасы и прогнозные ресурсы апробации в ГКЗ не проходили.

Технологические свойства фосфоритов Суракайского месторождения изучены по одной лабораторно-технологической пробе, отобранной в шурфах из основного (нижнего) пласта. Проба массой 130 кг изучена ООО «Агроэко» (г. Люберцы).

В отложениях вскрыши на Суракайском фосфоритовом месторождении выявлены попутные полезные ископаемые — писчий мел и кварцевый песок.

Писчий мел вскрыт в двух скважинах — N 20 и 34 на западном фланге. Средняя мощность мела 3,8 м, мощность вскрыши 1,3 м.

Писчий мел фосфатсодержаший, содержание Р ₂ О ₅ от 0,6 до 2,8 %. В нижней части слоя содержание Р ₂ О ₅ до 3,9–5,9 %.

При попутной добыче мел может найти применение в сельском хозяйстве как для известкования почв, так и в качестве фосмелиоранта. Прогнозные ресурсы писчего мела оценены по категории Р ₂ как 834 тыс. т.

Кварцевый песок во вскрыше приурочен к отложениям тюльганской свиты нижнего миоцена и вскрыт семью скважинами в центральной части месторождения. Песок по составу в разных пересечениях неоднородный: светло-серый слабо глинистый и слабо обохренный, желтовато-серый мелкозернистый глинистый, охристо-желтый грубозернистый, бежевый кремнисто-кварцевый, светло-серый грубозернистый кремнисто-кварцевый.

Предполагается выявление участков с достаточно однородным составом кварцевого песка, который может найти применение в строительстве.

Средняя мощность кварцевых песков 2,2 м, средняя глубина залегания 3,5 м. Прогнозные ресурсы по категории Р ₂ оцениваются как 940 тыс. т.

В 2007 году лицензию на геологическое изучение, разведку и добычу фосфоритов Суракайского месторождения получило ООО «Суракай».

Наиболее вероятным потребителем сырья Селеукского и Суракайского месторождений может стать ЗАО «Минудобрения» (г. Мелеуз), ранее потреблявшее фосфомуку импортируемую из Казахстана.

Запасы фосфоритов Суракайского месторождения составили по категориям С ₁ +С ₂ 3,7 млн т в т. ч. по C _1– 3,0 млн т. с содержанием Р ₂ О ₅ в руде до 24 %. Фосфориты Суракайского месторождения обладают наилучшими показателями качества как сырьё для агрохимии, поскольку хорошо усваиваются растениями в естественном виде.

Исследованиями установлено, что фосфориты месторождения Суракай содержат общих фосфатов на уровне 10 % в пересчете на Р ₂ О ₅ , из которых 70- 75 % в усвояемой форме.

Возможно эффективное использование фосфоритов месторождения Суракай в качестве фосфорного удобрения в виде фосфоритной муки. Бедные по содержанию основного полезного компонента (10 % Р ₂ О ₅ ) фосфориты, в качестве естественных элементов-примесей содержат Ti — 0,2 %, Mn — 0,2 %, Sr — 0,15 %. Содержание F в фосфоритах находится на уровне 1,3–1,4 %; отмечается присутствие карбонатов металлов и органических веществ.

Гранулометрический анализ минерального сырья показал, что основная часть фосфорита представлена частицами размером 20–90 мкм.

Фосфориты Суракай отличает содержание лимоннорастворимых фосфатов, достигающее 70–75 % от общего количества фосфатов в сырье, что позволяет применять их в качестве удобрения в виде фосфоритной муки без предварительной химической активации.

Повышенное содержание железа (Fe ₂ O _3– 7,6 %) и 55–56 % нерастворимого остатка определяют непригодность фосфоритов Суракая сырья для получения экстракционной фосфорной кислоты.

Наиболее вероятным потребителем сырья Суракайского месторождения может стать АО «Мелеузовские минеральные удобрения», потребляющее фосфомуку месторождения Каратау (Казахстан) [1].

Для фосфоритовых руд Селеукского проявления вмещающими породами являются отложения ассельского (фосфоритоносного мощностью 30–100 м) и сакмарского века раннепермского возраста.

Угол падения слоёв толщи 12–15º, азимут 240–265º. Полезная толща представлена нижней, средней и верхней фосфоритовыми пачками, общая мощность которых 0,8–4,4 м.

Пачки представлены тонким переслаиванием карбонатно-кремнистого фосфорита, полосчатого доломита, органогенного, окремненного, реже афанитового известняка.

Линзообразных по морфологии прослоев фосфоритов, в верхней пачке 3–4, в средней и нижней пачках — 11–12; мощность небольшая и невыдержанная — от 2 до 77 см.

Среднее содержание Р ₂ О ₅ в прослоях составляет 15–17 %, достигая по отдельным пробам 25 %; среднее содержание Р ₂ О ₅ по проявлению — 8 %.

Мощность безрудных прослоев органогенных доломитов, афанитовых известняков достигает 4,0 и более метров.

Перекрывающие фосфоритоносную серию рыхлые породы мощностью 1,5–6,0 м представлены глиной с обломками известняков, доломитов, аргиллитов и кремнистых пород. Перекрывающие коренные породы вскрыши — известняки, доломиты и алевролиты имеют мощность 6–29 м.

По падению мощность перекрывающих пород возрастает от 10 до 39 м.

Запасы и прогнозные ресурсы фосфоритовых руд Селеукского проявления подсчитаны в количестве 69,4 млн т, (Р ₂ О _5– 5,6 млн т), включая запасы категории С ₂ забалансовые по Северному участку -14,4 млн т, (Р ₂ О _5– 1,2 млн т); прогнозные ресурсы фосфоритов категории Р ₁ по Южному участку составляющие 55,5 млн т, (Р ₂ О ₅ - 4,4 млн т).

В 2004 г. запасы Северного участка утверждены по категории С ₂ в забалансовой группе учёта — 14,4 млн т руды и 1,2 млн т Р ₂ О ₅ .

Специальным исследованием комплексности сырья месторождения фосфоритовых руд Каратау (Казахстан) в их составе установлено до 5–7 % редкоземельных элементов, которые при сернокислотном вскрытии на 70 % переходят в осадок сульфата кальция. Осадок представляющий отход производства минеральных удобрений — «фосфогипс» содержит фторид- и фосфат-ионы.

Содержание редкоземельных элементов в составе фосфоритовых руд Каратау установлено на уровне следующих значений (%): иттрий(Y) — 0,007–0,15; иттербий (Yb) — 0,005–0,7; лантан (La)– 0,025–0,15; церий (Ce)– 0,05–0,3; гадолиний (Gd)– 0,002; неодим (Nd) — 0,04–0,05; самарий (Sm)– 0,01; европий (Eu)– 0,001; тербий(Tb) — 0,005; диспрозий (Dy) — 0,01; гольмий (Ho) — 0,001; эрбий (Er)– 0,01; лютеций (Lu) — 0,001; тулий (Tm) — 0,0001–0,10; празеодим (Pr) — 0,02. Содержание массовой доли РЗЭ при вскрытии соляной кислотой — 36 %, при вскрытии азотной кислотой — 27 %; извлечение в концентрат относительно содержания в исходном минеральном сырье (фосфоритовой руде) достигает 75 % [5].

Карьерная добыча фосфоритов месторождений Суракай и Селеук может вызывать экологические риски, связанные с образованием отходов, нарушением ландшафтов и воздействием на окружающую среду.

Эти риски связаны с промышленной деятельностью, которая включает добычу сырья, первичную обработку руды и образование отходов.

Недропользователь при разработке месторождений Суракай и Селеук обязан обеспечить в установленном порядке осуществление всего комплекса мероприятий по охране окружающей природной среды, включающего в качестве составляющих следующие виды деятельности:

– соблюдение установленных требований по охране окружающей среды;

– соблюдение требований нормативных документов о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах;

– принятие необходимых мер по охране окружающей среды с целью сокращения или избежания загрязнения, вызванного деятельностью предприятия;

– проведение в течение 18 мес. со дня получения лицензии анализа фонового состояния окружающей природной среды в зоне действия горно-добывающего производства по программе, согласованной Территориальным агентством по недропользованию по Республике Башкортостан (Башнедра), в целях определения ее параметров до начала промышленного освоения месторождения и составление отчета о результатах анализа;

– ведение по программе, согласованной не позднее 24 мес. со дня получения лицензии с Башнедра, мониторинга состояния окружающей природной среды (недра, водные объекты, почвы, атмосфера, биоресурсы) в зоне воздействия горно-добывающего производства;

– очистку карьерных вод (подземные воды и атмосферные осадки) перед сбросом в поверхностные водные объекты до норм,

– утвержденных ПДС;

– размещение отвалов и отходов горно-добывающего и перерабатывающего производств с минимальным воздействием на окружающую природную среду и осуществление систематического контроля за их состоянием;

– при ликвидации (консервации) горно-добывающего предприятия приведение горных выработок, объектов обустройства и инфраструктуры в состояние, исключающее вредное влияние на недра и окружающую природную среду с учетом требований промышленной безопасности, охраны недр и природоохранного законодательства, рекультивации нарушенных земель;

– оперативное извещение Башнедра и уполномоченных органов о всех аварийных выбросах (сбросах) загрязняющих веществ в окружающую среду.

Здесь необходимо указать потенциальные экологические риски процесса промышленной добычи фосфоритов месторождений Суракай и Селеук.

Образование отвалов отработанной породы (вскрыши) около карьеров, что может привести к нарушению ландшафтов и мест обитания животных и растений.

Загрязнение подземных вод из-за шламонакопителей и отвалов фосфогипса. Отмечена повышенная минерализация, содержание натрия, калия, кадмия и свинца.

Выбросы в атмосферу газообразных фтористых соединений, серной кислоты, дифосфора пентаоксида (Р ₂ О ₅ ), пыли, диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота и бенз(а)пиренов. Пыль и химические соединения негативно влияют на здоровье людей, животных и растений.

Непригодность фосфоритов этих месторождений для получения экстракционной фосфорной кислоты из-за повышенного содержания железа (Fe ₂ O _3– 7,6 %) и 55–56 % нерастворимого остатка.

Следует помнить и о радиоактивной безопасности добычи и переработки фосфоритов, поскольку фосфатная порода содержит природные радионуклиды уранового ( ²³⁸ U) и ториевого ( ²³² Th) рядов. Постоянное внесение фосфорных удобрений в почву может приводить к растущему накоплению фосфора и радионуклидов в почве, что опасно, так как они могут пройти через слои почвы и загрязнить грунтовые воды.

Поступления фосфатов из фосфогипса могут увеличивать активность биоты в водоёме даже в условиях сильного антропогенного прессинга.

Промышленность по производству фосфорных удобрений также может быть источником загрязняющих веществ, такими токсикантами как As, Hg, U.

В обзоре российских и мировых публикаций 2022 года, касающихся взаимодействия фосфогипса с окружающей средой, отмечается, что для снижения экологических рисков необходимо проводить рекультивацию отвалов фосфогипса и сокращать площадь самих отвалов.

Исследования вопросов прогноза, оценки и рационального освоения комплексных фосфоритовых руд региона Южно-Уральского фосфоритоносного бассейна актуальны сегодня и перспективны в будущем. Геологические аспекты обеспечения продовольственной безопасности сохраняют свою стратегическую значимость [4, 6].

Литература:

1. Акбашева Ю. З., Шарипов Т. В., Кинзябулатова Г. С. Исследование состава и возможности переработки фосфоритов Суракаевского месторождения Республики Башкортостан. В сб. «Аграрная наука в инновационном развитии АПК». Часть I. — Уфа: Башкирский ГАУ, 2016. — С. 11–16.
2. ГИС-Атлас «Недра России» Республика Башкортостан. С-Пб: ВСЕГЕИ.
3. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1: 1 000 000 (третье поколение) Серия Уральская. Лист N-40 — Уфа. Объяснительная записка. — СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2013. 512 с.
4. Государственный доклад О состоянии и использование минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2023 году. М.: МПР РФ, Роснедра. — 716 с.
5. Масалимова Б. К., Садиева Х. Р., Матниязова Г. К., Цой И. Г. и др. Извлечение редкоземельных элементов из состава фосфоритов Каратау. Известия национальной Академии наук Республики Казахстан. Серия Геологии и технических наук. № 3. 2018. — С. 309–316.
6. Мустафин С. К., Рассказов А. В. Фосфоритовые руды Южного Урала как агрохимическое сырьё: геология, состав, состояние изученности и перспективы освоения. Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П. Н. Чирвинского: сборник научных статей. ПГНИУ. Пермь, 2021. Вып. 24. — С. 138 -145.
7. Минерально-производственный комплекс неметаллических полезных ископаемых Республики Башкортостан. Казань: Изд-во Казанского университета. 1999. — 288 с.
8. Стратегия развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации до 2050 года, утверждённая распоряжением Правительства РФ от 11 июля 2024 года № 1838-р.М.: — 35 с.
9. Phosphate Rock. Mineral commodity summaries 2020. U. S. Department of the Interior. U. S. Geological Survey, Reston, Virginia: 2020. — Р. 122–123.
10. Phosphate Rock. Mineral Commodity Summaries 2025. U. S. Department of the Interior. U. S. Geological Survey, Reston, Virginia Geological Survey, January 2025. — Р. 134–135.