Корунды и наждаки Урала

История открытия корундовых пород на Урале начинается с 1823 года в Кыштымском горном округе, когда в отвалах золотого прииска на р. Борзовке (Барзовке) профессором Казанского университета К.Ф. Фуксом была обнаружена впервые на Урале и в России корундовая порода, позже названная «кыштымитом».

В своем путешествии по Сибири К.Ф. Фукс пересматривал отвалы Борзовского золотого прииска и заметил между различными горными породами угловатые куски белого полевого шпата с вкрапленными небольшими кристаллами синевато-черного цвета.

Фукс преподнес свою находку пребывавшему тогда в Кыштымском заводе сенатору В.Ю. Соймонову и предложил назвать главный минерал этой породы (корунд) – «соймонитом». На что «сей известный своими познаниями в горном деле муж» начертил оконечностью одного из кристаллов на стекле – «сафир, корунд, алмазный шпат» – название, уже известное всем минералогам.

Наследники Кыштымских заводов в честь памяти о Соймонове сохранили это фрагмент стекла, но сохранился ли он до наших дней неизвестно.
П. Аносов, будучи в Кыштымском округе впервые применил «кыштымит» для полировки клинков белого оружия на Златоустовской оружейной фабрике, в намерении заменить им дорогостоящий иностранный наждак.

Первый опыт Аносов провел путем простого измельчения «кыштымита», но результаты были не совсем удовлетворительными, поскольку примесь полевого шпата уменьшала абразивное действие корунда на сталь. Второй опыт был проведен путем измельчения и промывки полученного порошка. Ожидание было оправдано – несколько клинков были отполированы так же быстро и качественно, как иностранным наждаком.

Для решения вопроса добычи «кыштымита» и снабжения им Златоустовской оружейной фабрики, Аносов по приказу горного начальника Златоустовских заводов был отправлен в Кыштымский округ.
При содействии заводчиков было добыто 165 пудов корундовой породы, которые были отправлены на Златоустовскую фабрику. «Кыштымит» с успехом заменил дорогостоящий иностранный наждак.

На Златоустовской фабрике применяли следующий способ приготовления корунда для полировки: породу измельчали на обыкновенном кричном стане (использовался молот и наковальня). На таком стане работник с двумя мальчиками в день производил до 100 пудов корундовой породы.
Промывку производили на ручном вашгерде. Один человек промывал до 20 пудов в день.
Таким образом, расходы на производство порошка были небольшими. Из 100 пудов корундовой породы получали 70 пудов порошка, пригодного для полировки.

Измельченный «кыштымит» использовался в качестве шлифовального материала при окончательной отделке «грубого» чугунного литья (сковороды, азиатские чаши и прочего) в Каслинском заводе.

10 лет спустя валуны кыштымита находит и описывает Густав Розе. Он принимает плагиоклаз, входящий в состав кыштымита за новый минерал и дает ему название «барзовит» («борзовит»).

В 1838 году профессор Щуровский открывает севернее р. Борзовки коренное месторождение «кыштымита» в виде двух жил, проходящих в тальковом сланце, богатом кристалликами лучистого камня. Щуровский также, пользуется термином «барзовит» в смысле Розе.

Коренное месторождение Борзовки.

 

В 1874 году профессор А.П. Карпинский признает борзовскую породу за особый литологический вид и предлагает для него название «барзовитовой породы» по наиболее постоянной ее части – «барзовиту», т.е. в то время профессор А.П. Карпинский также принимал ошибочное выделение псевдо-нового минерала Густава Розе.

В 1880 году М. Бауер публикует свои и Фридеричи исследования «барзовита» Розе, в которых отождествляет его состав с составам анортита, но находит отличия в удельном весе и сингонии (2,584 вместо 2,76-2,67 и ромбическую или моноклиническую систему вместо триклинической).

В 1883 году А.П. Карпинский открывает месторождение, «барзовитовой» породы в Каслинской даче, в четырех верстах к западу от Каслинского завода.

Месторождение 5-й версты.

 

В 1884 году Зайцев публикует свои геологические исследования в Каслинской и Кыштымской дачах. В корундовой породе р. Борзовки он наблюдал исключительно анортит. Однако он не подвергает сомнению открытие Розе. Между прочим, он полагает, что боковой породой барзовитовых тел является не тальково-актинолитовая порода Щуровского, а роговообманковые гнейсы.

В 1897 году И. Морозевич дает описание борзовской породы, собранной им в 1896 и 1897 годах. Он уже совершенно не упоминает барзовита. Минералами, составляющими породу, по Морозевичу являются: а) главные – корунд, анортит, шпинель и биотит; б) второстепенные – циркон, апатит, шпинель, биотит; в) вторичные – мусковит, хлорит, каолин, хромит. Морозевич предлагает для породы новое название – «кыштымит». Этим термином устранялась двойственность, происшедшая из-за ошибки Розе и предложения А.П. Карпинского, но вместе с тем оставлялись еще слишком узкие пределы для типа породы, так как предполагалось, что в ее состав входит анортит-плагиоклаз максимальной основности.

В 1907 году А.В. Николаев по поручению Геологического Комитета и при содействии Кыштымских заводов произвел специальное обследование месторождений корунда Кыштымской дачи. В 1908 году он продолжил изучение уже по заданию Минералогического Общества.

В это же время Артиллерийским Ведомством при Михайловской Артиллерийской Академии была учреждена особая Комиссия, задачей которой было выяснение вопроса о получении алюминия из руд этого металла в России. Комиссию эту, помимо месторождений боксита в Южной России, заинтересовали также и месторождения корунда на Урале, так как эта руда алюминия, как наиболее чистая и почти совершенно свободная от примесей окислов других металлов, является наиболее отвечающей их целям.

Разведки «кыштымита» подняли настоящую горячку. Рабочие и местные жители искали новые месторождения «кыштымита», ведь за указание новых месторождений давалась награда 254 рублей.

В 1910 году Борзовку посещает профессор Д.С. Белянкин. Он указывает для плагиоклазов, входящих в состав «кыштымита», следующие наблюденные им разности: олигоклаз-альбит, лабрадор, битовнит и анортит (в Каслинском месторождении). Кроме того, он вскрывает арифметическую ошибку в вычислениях М. Бауера, приведшую его к неверной цифре удельного веса минерала «барзовита».

Таким образом, барзовит Розе окончательно отождествляется с плагиоклазом и тем самым этот термин ликвидируется. «Кыштымит» Морозевича одновременно получает более широкие рамки.
После чего, под «кыштымитом» понимается в широком смысле корундовые плагиоклазиты, существенно состоящие из плагиоклаза любой кислотности и корунда, причем содержание каждого из этих компонентов может колебаться от величин близких к нулю почти до 100%. Для корундовых плагиоклазитов в литературе существуют следующие синонимы: кыштымит, барзовит, плюмазит, корундовый анортозит.

Потребность в местном корунде ясно вырисовалась на Урале лишь в течение войны. До этого русский рынок удовлетворялся дешевым и отличным наждаком острова Наксоса (Греция), который на пароходах доставлялся в Россию и разрабатывался на сортовые и на наждачные круга в Москве, Бердянске и др. (фабрика Н. Струк). Молотый корунд стоил в Москве 1 руб. за пуд.

Урал же в своих нуждах кустарной шлифовки-полировки яшм и прочего обслуживался месторождением наждака около Косого Брода. Молотый сортовой наждак продавался мастерам Императорской Гранильной Фабрики сначала по 5-10 коп. за фунт, потом по 15-20 коп. за фунт. Война, вызвав усиленную обработку металла, быстро заставила использоваться все имеющиеся запасы корундовых и карбокорундовых кругов. Требования на абразивные материалы возросли почти в три раза по сравнению с 1915 годом. Таким образом русской промышленности пришлось искать собственные месторождения.

Наиболее крупное предприятие на Урале – фабрика торгового дома «Фадеев и Макеев» в Екатеринбурге пользовалась преимущественно Кособродскими наждаками, затем открытым М.О. Клером месторождением квартала №269 Нижне-Исетской дачи и «кыштымитом» с речки Борзовки.

С начала войны в Златоустовском горном округе возник особый интерес к месторождениям корунда, необходимого для Златоустовской фабрики точил, используемых при шлифовке оружия и шанцевых инструментов. Для этой цели применялся главным образом «кыштымит» с месторождений на реке Борзовке

Златоустовский округ покупал «кыштымит» у Кыштымских заводов, причем перед войной его цена поднялась до 6 коп. за пуд.
До 1916 года Борзовское месторождение было единственным известным месторождением корунда в Кыштымском горном округе.

Только в 1916-1917 были затронуты добычей месторождения наждака около Теченского завода. Но революция помешала дальнейшему развитию абразивной промышленности на Урале.

Весной 1917 года было обращено внимание на месторождения корунда в Ильменских горах и были начаты его разведки А.Н. Заварицким по заданию Геологического Комитета. До этого времени Ильмеские месторождения являлись источником исключительно минеральных образцов.
Во время войны Ильменские месторождения разрабатывались старательским способом под руководством штейгера Н.П. Глинских.

При разведках и пробной добыче в 1917 году за 2 месяца было добыто около 200 пудов отсортированного корунда. Корунд сортировался вручную. Такая тщательная отборка не имела существенного значения, так как при изготовлении точил к Ильменскому корунду прибавлялось более чем 50% зерен кварца.

Добыча корунда прекратилась весной 1918 года. За это время было добыто около 1800 пудов корунда.
По опыту разведок и добычи корунда вначале разведочных работ пуд отобранного корунда обходился до 35 рублей.

Ильменские копи могли дать всего около 2500 пудов в год, по цене в полтора раза выше цены «кыштымита» Борзовского и запасы их весьма ограничены.

Фрагмент карты корундовых месторождений Ильменских гор.

 

Кыштымские месторождения правильно не эксплуатировались, причем добыча производилась по мере спроса.

До 1918 года из Кыштымских месторождений (Борзовское, Кызылташское, Теченское) было добыто до 1800 тонн корундовой породы. Корунд продавался по 1 руб. за пуд. В 1917 году цена на него поднялась до 3 руб. за пуд.
С 1918 по 1923 год было добыто 4180 тонн. Корунд отправлялся в Павловский район, Златоустовскому заводу, заводу «Ильич» (бывший «Струк»).

В 1922 году Уральское Золоторудное Управление, в ведении которого находились Кыштымские корундово-наждачные копи, добыло около 800 тонн корундовой породы, главным образом, на Теченском месторождении.
Добыча производилась на склад, так как потребителей в это время не было. Эта партия корундовой породы за бесценок была продана в 1923-1924 годах различным мелким потребителям. В октябре 1923 года все корундово-наждачные копи Урала, за исключением Ильменских, находящихся на территории Ильменского заповедника, были включены в трест «Русские Самоцветы».

Добыча производилась по мере поступления заказов. Корунд отправлялся Златоустовскому заводу, в Москву «Мельстрою», заводу «Ильич» (бывший «Струк») и другим. На заводе «Ильич» из корунда изготавливали шлифовальные круги, на «Мельстрое» – жернова, на Златостовском заводе – магнезиальные шлифовальные круги.

Борзовский корунд отравлялся по 55 копеек за пуд франко-вагон станция «Кыштым» при себестоимости 37,5 копеек. Теченский – по 40 копеек за пуд, при себестоимости 28,5 копеек; Кызылташский – 35 копеек за пуд при себестоимости 22 копейки.

Кызылташский карьер.

 

Большие запасы корунда и огромный спрос вынудили к постройке Теченской фабрики на бывшем Теченском заводе. Старые корпуса и жилые помещения бывшего Теченского завода были отремонтированы. В качестве движущей силы на фабрике использовалась вода р. Теча. Оборудование фабрики производилось под руководством профессора Ортина, приглашенного Кыштымскими заводами в качестве консультанта.

В 1925 году вступила в эксплуатацию Теченская фабрика по размолу и обогащению корундовых пород производительностью 8000 тонн в год.
На Теченскую фабрику поступал корунд с Борзовского и Кызылташского месторождений, первый только дробился, а второй еще и обогащался. Теченский наждак отправлялся на Московский дробильный завод (МДЗ).

Помимо производства дробленного корунда разных номеров, трестом «Минеральное сырье» производились порошки корунда, классифицируемые методом отмучивания. Для получения этих порошков, так называемых «минутников», корунд дробился в шаровых мельницах и порошок его взбалтывался в воде; затем через определенные промежутки времени вода сливалась, причем вместе с ней отделялись все более тонкие порошки, которые требовали все большего и большего времени для того, чтобы осесть на дно чана. Самый мелкий «минутник» – 60-минутник – состоит из зерен, которые требуют 60 минут и более, чтобы под влиянием силы тяжести пройти столб воды высотой в 1 м.

В довоенной России производства «минутников» никогда не было и до постановки его трестом «Минеральное сырье» потребность промышленности удовлетворялась импортом.

Теченский карьер №1.

 

После отработки Борзовского месторождения Златоустовский завод стал снабжаться наждаками с Теченской группы месторождений. Применялся наждак в сыром виде при приготовлении больших наждачных кругов на магнезиальном цементе, для заточки топоров, напильников, лопат, вил и отчасти столярного инструмента. Наждаки обходились значительно дешевле по сравнению и искусственным алундом.

Фрагмент карты Борзовского месторождения.

 

Летом 1925 года по заданию треста «Русские Самоцветы» поиском и изучением корундовых месторождений на Урале занимался Е.А. Кузнецов. Им были облслеованы месторождения в районе Косого Брода Полевской и Северской дач (Коковинское метсорождение), а также в районе Кыштыма и Каслей — Теченское и Кызылташское, Борзовское, на берегу озера Сугомак, 5-й версты, на полуострове Мендаркине и на горе Никольской.

Летом 1926 года исследования Е.А. Кузнецова по заданию треста «Русские Самоцветы» продолжил В.С. Коптев-Дворников.

В 1926 году в Кыштыме по инициативе нескольких кустарей-наждачников была организована артель «Наждак». Артель создавалась на почве общей безработицы и наличия поблизости месторождения, которое можно было разрабатывать.
Артель имела большие паевые взносы, поэтому вступить в нее мог не каждый. Несмотря на это, качественные наждачные изделия они не производили. Поэтому многие покупатели стали отказываться от продукции артели и артель была на грани закрытия. Дальнейшая судьба ее неизвестна.

В 1927 году по поручению Института Прикладной Минералогии и Металлургии работы по изучению корундовых месторождений продолжал В.С. Коптев-Дворников.

До 1930-х годов корунд являлся основным абразивным материалом, но позже его вытеснили искусственные заменители электрокорунд (алунд), каброкорунд и другие.

Уральские месторождения были практически выработаны, а искусственные материалы обладали большей твердостью, однородностью и абразивной способностью по сравнению с природным корундом.

В настоящее время термин «абразивы» охватывает большую группу искусственных и естественных материалов, обладающих высокой твердостью и особыми свойствами и механического воздействия на большинство других веществ.
Твердость минералов определяется по шкале Мооса, имеющей десять условных единиц твердости. Абразивные материалы занимают последние четыре места, характеризующиеся высокой и высшей твердостью. На 10 месте стоит алмаз, ниже – его суррогаты, предшествуемые корундом и наждаком.

Корунд – минерал, по химическому составу представляющий окись алюминия Al2O3. В водянопрозрачных и красивоокрашенных разностях он является драгоценным камнем (синий – сапфир, красный – рубин). Твердость корунда по шкале Мооса – 9.

Кузнецов группирует уральские месторождения корунда на 4 типа:
1) Месторождения в щелочных породах.
2) Борзовский тип, представляющий месторождения в жилах корундо-полевошпатовой породы среди основных пород (кыштымит) – Борзовское, Сугомакское, у Ямской дороги, Ергалдинское.
3) Кызылташский тип, представляющий месторождения наждаковых пород в мраморах: Кызылташское, Теченское, Иртяшское, Коковинское (Кособродское), Полдневское.
4) Россыпи: у дер. Бызовой, у дер. Колташи и другие.

Под наждаками принято понимать мелкозернистые, меланократовые породы, приставляющие тесную смесь и прорастание зерен корунда, гематита, хлоритоида, шпинели и других минералов. Твердость наждака в зависимости от содержания корунда в нем колеблется от 7,5 до 9.

При дроблении зерна корунда освобождаются и в таком виде, будучи наклеены на бумагу или полотно представляют собой хороший абразивный материал.
Уральские наждаки, в зависимости от процентного содержания в них корунда, делятся на товарные (марка «Д») с содержанием корунда в среднем 40%, нетоварные (марка «О») с содержанием корунда больше 25%, и современно-промышленные – с содержанием корунда до 25%.

Жила корундового плагиоклазита на Сунгульском месторождении.

 

К абразивам также относится гранат, кремень и пемза, но это тема для отдельной статьи. Были также идеи использовать родонит (по предложению М.А. Гордиенко), но результаты этих опытов неизвестны.
Среди грантов самым твердым является гранат-амальдин, имеющий твердость 8 по шкале Мооса. Среди уральских месторождений граната известны Иссыльское, Глубочинское, Осиновское, Маукское и Полдневское.

Разведка корундовых месторождений заслуживает отдельного внимания.
С 1928 года на месторождениях Прииртяшской группы начались серьезные разведки Геологическим Комитетом. Попытки производить разведку на глубину с помощью шурфов потерпели неудачу ввиду чрезвычайно большого притока воды и высокой крепости наждачных пород. Тогда встал вопрос о колонковом бурении. Но на то время практики буровых работ ни в СССР, ни в мире не было. По опыту бурения кварцитов на Бакальском руднике расход алмазов при бурении составлял 0,32 карата на 1 погонный метр скважины.

В результате произведенного опытного бурения наждака на испытательной станции в Ленинграде вопрос был решен в пользу алмазного бурения.
В 1929 году партией Института Неметаллических Полезных Ископаемых (ИНПИ) под руководством К.Н. Озерова были начаты буровые работы на Теченском месторождении. Опыт работы в полевой обстановке показал полную возможность ведения разведочно-буровых работ на наждаки, и работы с успехом продолжались до февраля 1931 года. В этом году партия была ликвидирована, а буровой станок вместе с алмазами был передан в распоряжение Уральского районного Геологоразведочного Управления для бурения на менее ответственных объектах.

В итоге первого этапа буровых работ в Прииртяшском районе было доказана возможность алмазного бурения наждаков, но только при использовании отборных высокосортных алмазов (карбонадо).

Следующий этап буровых работ проводил Уральское отделение Института Прикладной Минералогии с декабря 1930 года по август 1931 года. В этот период применялись алмазы среднего качества, что заметно снизило эффективность буровых работ.

Осенью 1930 года независимо от проводимых ИНПИ работ, было организованы буровые работы трестом «Уралминсырье» объединения «Минералруд». К 1931 году в районе работало два станка.

Первая скважина вошла в наждак с содержанием корунда 50%, при этом расход алмазов составлял 1 карат на погонный метр. При таком расходе алмазов погонный метр скважины обходился 325 рублей, и дальнейшие работы были остановлены.
Вопрос об истирающих материалах был очень важным – необходимо было либо прекращать бурение, либо изменять методику работ. Сотрудником Кыштымского куста треста «Уралминсырье» Глазковым И.С. было предложено оконтуривать тело наждака, путем бурения скважин только до тела, не пересекая его. Такой метод сильно увеличивало общий метрах скважин и не нашел применения.

В 1931 году Уральском Отделением ИПМ были закончены буровые работы, и партия была ликвидирована.

Растущая абразивная промышленность настойчиво требовала выявления сырьевой базы. Вскоре вопрос о предложении буровых работ снова стал актуален. Учитывая опыт бурения алмазами и отсутствие высококачественных алмазов, было принято решение применить в качестве истирающего материала дробь.

В начале 1932 года Уральским отделением Института прикладной минералогии вновь организуется партия для глубокой буровой разведки Борзовского месторождения корунда и Прииртяшских наждаков. После успешных результатов, дробовое бурение успешно применялось на разведках месторождений наждаков.
В 1933 году разведкой было закончено Теченское месторождение и работы были прекращены.

Некоторые тела Иртяшского и Кызылташского месторождений требовали добавочного бурения для окончательной промышленной оценки. С февраля по сентябрь 1933 года бурением на этих месторождениях занялся трест «Ураграфиткорунд», после чего партия была ликвидирована.

Руководство партии пошло по пути экспериментов и применило в 1932 году в качестве истирающего материала дробь, что позволило закончить разведочные работы.

На протяжении 27 лет (1907-1934) промышленная оценка месторождений производилась несколько раз многими авторами (Николаев А.В., Клер М.О. и т.д.). Проводимые указанными лицами результаты подсчета запасов не могли претендовать на точность, т.к. они всегда основывались на геологических предпосылках. Проведенные в 1929-1930 годах разведочные работы ИНПИ позволили Озерову К.Н. в 1931 году впервые дать правильную промышленную оценку месторождений.

Месторождения Теченское и Иртяшское 1-е до 1932 года считавшиеся благонадежными после проведения изучения предстали в следующем виде: Теченское месторождение, несмотря на промышленное содержание корунда в наждаке, обладало незначительными запасами, не позволяющими рентабельно поставить добычу. Рудные тела Иртяшского месторождения на глубине представляли наждаки с непромышленным содержанием корунда (около 15%), за исключением залежи №3.
По объемам запасов и качеству наждака Кызылташское месторождение выдвигалось на первое место.

Прииртяшские месторождения эксплуатировались открытыми выработками — карьерами, Борзовское – карьерами и глубокими шурфами.

Карьер Иртяшского месторождения.

 

Эксплуатационные работы были слабо механизированы: наждак в забоях ломался обычно вручную при помощи клина и кайлы с редким применением взрывных работ. Подъем породы из забоя производился или лошадьми или вручную на воротке (лишь в одном случае — на Иртяшском месторождении — был оборудован шахтный подъем в вагонетках).
Благоприятные геологические условия залегания месторождений позволяли получать наждак по сравнительно низкой себестоимости. Лишь с углублением работ ниже уровня грунтовых вод (от 7 до 10 м от поверхности) себестоимость наждака сильно возрастала в свази с необходимостью организации серьезного водоотлива вследствие большого притока воды.

Перевозка наждака от месторождений до Теченской фабрики или до ст. Кыштым Пермской железной дороги производилась на лошадях в тележках.

За все время эксплуатации Теченского и Кызылаташского месторождений из них было добыто около 40 тысяч тонн наждака.

На данный момент все уральские месторождения наждака выработаны, оставшиеся запасы корунда и наждака являются не промышленными и представляют лишь минералогический интерес.

 

Использованная литература и источники:

Шуппе А. К вопросу о применении отечественных корундов. // «Вестник Геологического комитета». 1927, №6.