CC BY
58
СЕМИНАР 17 :
ДОКЛАД НА : СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ : ГОРНЯКА
2000"
I
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 200
Н
егативные, застойные тенденции коснулись и горной науки, которая не сумела дать конкретные решения для добывающих отраслей промышленности, как преодолеть экономические, социальные и экологические, т.е. технологические (ибо технологии без решения этих вопросов просто не может быть) барьеры разработки бедных и глубоко залегающих месторождений полезных ископаемых. Недостаточная эффективность горного производства - это „желтая карточка» всей горной науки; т е. занимаясь „сиюми-нутными» исследованиями в традиционных направлениях, научные подразделения практически не высвобождают ресурсы из своих сфер поиска и разработки и, по существу, научное творчество превращается в научно-техническое, основной задачей которого является научное обеспечение существующей техники и технологии. По-настоящему поисковые работы - это сложные работы, поэтому о них „забывают и не спрашивают»
Горная наука стоит на острие конфликта человек - природа, а это не только экологическая проблема, но и проблемы обеспечения человечества сырьем и энергетическими ресурсами. Возникает крупнейшая задача, решение которой зависит прежде всего от развития горной науки, ее потенции и связи с другими, в том числе и фундаментальными науками, где она должна находить решение своих проблем Если рассматри-
вать горную науку, обслуживающую горное производство (в широком плане, с учетом всех ее связей), как сложную самоорганизующуюся и саморегулирующуюся систему и подойти к проблеме ее развития с позиций системного анализа, теории катастроф (рассматривающих скачкообразные изменения системы в ответ на плавные изменения различных ее параметров) и теории самоорганизации, то можно предположить, что эта система обладает несколькими степенями свободы, а следовательно, возможны различные неустойчивости, где будет действовать „принцип хрупкости хорошего» (любое «хорошее» должно удовлетворять нескольким определенным критериям, а в случае неудовлетворения одному из этих критериев, это „хорошее» становится „плохим»). Поэтому для регулирования этой системы необходима возрастающая функция управления горной наукой и ее связями Жизнь показывает, что на сегодня реально, - разобщенность горных исследований, фактическое отсутствие реальной координации и соучастия в смысле общего финансирования и направления исследования по острым проблемам горного дела. Сейчас в горной науке основной результат - не нечто новое, а усовершенствование старого, создание математических моделей существующих процессов, конкретные методики технико-экономических расчетов и т.д. Все эти работы проходят „на ура» и приносят степени и звания. Новое же, как всегда, пробивается с трудом.
Горная наука не должна быть придатком какого-то конкретного горного производства Она должна вести комплексные, направленные на будущее исследования разделов природы, связанных с разведкой, добычей и первичной переработкой полезных ископаемых.
Горный инженер - природовед, это разносторонне подготовленный инженер, который хорошо ориентируется во всем комплексе горных вопросов - от разведки до передела, через призму охраны окружающей среды и экономики Нужны кардинальные меры по перестройке отношения к горногеологическим наукам, к проблемам комплексного и рационального освоения недр. Одним из основных мероприятий этого плана должно быть создание общегосударственного органа, объединяющего изучение и разработку горных проблем в стране, способного выработать стратегию по организации и финансированию важнейших исследований и повести за собой все научно-
исследовательские центры горногеологического профиля и при необходимости координировать, направлять сотрудничество с зарубежными научно-
производственными фирмами.
Сегодня в горнодобывающих отраслях промышленности сложилась сложная обстановка, но, предполагая нечто конкретное, нельзя спекулировать на трудностях горнодобывающих отраслей промышленности и обещать завтра решения всех вопросов „сырьевого голода». Необходима кропотливая и долговременная разработка основополагающих, фундаментальных проблем горного дела, определяющих стратегию исследований на будущее. И хотя горная наука - прикладная дисциплина, поиск надо вести в плане решения основных стратегических задач и, конечно, не упускать из виду их прикладной характер. Широкий поиск всегда дает всходы и даже если какие-то его направления не дадут практических плодов, то на большом фронте поиска легче осуществить прорыв в будущее.
Горную науку можно сравнивать с огромным деревом, плоды которого - научные результаты. Но ведь всем хорошо известно, что для того, чтобы получать плоды, всегда надо подкармливать корни (исполь-зовать результаты фундаментальных и прикладных наук), создавать условия для фотосинтеза кроны (вести широкие исследования и разработки). Горной науке необходимы энтузиасты, желающие решать сложные проблемы, причем следует шире привлекать к исследованиям специа-листов-не горняков (химиков и физиков, биологов и математиков). Необходимо резко повысить вооруженность исследователей приборами и аппаратурой для проведения работ на мировом уровне и, наконец, необходима перестройка и интенсификация мышления всех работающих в сфере горной науки. Здесь правомерно задать вопрос: допустимо ли сведение всей горной науки к решению „сиюминутных» задач производства? Даже если решение их сулит получение награды или премии. Отрицательный ответ даст каждый, но, составляя план работ на год, пятилетку, исследователь оглядывается на работодателя, а это значит, что он „даст сегодня то, что требовалось вчера». Опыт показал, что, идя постепенным, эволюционным путем, можно только больше отстать. Для того чтобы осуществить прорыв вперед, необходима перестройка мышления, а исследования в горном деле вести на уровне молекулы и атома на всем пути - от разведки и оценки месторождения через добычу полезных ископаемых, вплоть до переработки сырья.
Учитывая единый методологический подход к решению проблем ФХГ, необходимо объединить усилия исследователей и координировать направления поисков в общем государственном заказе. В частности, сам факт объединения исследователей в едином государственном заказе уменьшит вероятность дублирования и бросовых затрат, которые, к сожалению, пока неизбежны.
Для того чтобы определить актуальные проблемы ФХГ надо разработать концепцию развития
горного дела вообще и ФХГ в частности.
Как известно, термин концепция означает концентрированную систему видения и понимания сути и самых главных компонентов рассматриваемого явления, процесса либо проблемы. Ее цель -направить дальнейшие поиски конкретных решений в наиболее перспективные направления.
Для того чтобы увидеть актуальные проблемы ФХГ нам необходимо ответить на вопросы «что мы понимаем под развитием ФХГ?», «развитие в чем и куда?», «с какой целью?», «как?», «каким образом?» и вообще, что считать развитием?
Развитие методов ФХГ определит: высокую производитель-
ность труда при разработке месторождения, их показателем будет наименьшая себестоимость продукции, которая является мерой мирового уровня цен, а это значит высокий уровень науки и образования рабочего персонала и, в конце концов, уровень жизни измеряемый реальным внутренним валовым национальным продуктом (ВВП).
Использование методов ФХГ требует высокий уровень развития человеческого потенциала. Отсюда ясно, что цель это развитие человека, а экономический рост -средство его достижения.
Под целью развития ФХГ будем понимать создание условий, обеспечивающих потребность страны в минеральных ресурсах при сохранении природных условий существования во все более усложняющихся горно-
геологических условиях.
Как известно физико-геологические условия месторождения полезных ископаемых постоянно ухудшается, т.е. затрудняется их эффективная отработка традиционными методами.
Развитие ФХГ должно дать экономический рост, а следовательно и гуманитарный прогресс, но для его достижения необходимы конкретные политические решения, разумная научная политика, долгосрочная государственная стратегия.
К сожалению, на сегодня всего этого практически нет.
Обеспечить устойчивое развитие общества можно только опираясь на науку, науку прогрессивную, смотрящую вперед. Для того чтобы было, что передать следующему поколению нужно развивать новое, не стандартное мышление в горной науке, а здесь особую роль играют инвестиции в человека - ученого, проектанта, производственника.
Создание стратегии развития ФХГ требует:
1. Определение состояния науки и методов ФХГ в настоящее время.
2. Какие основные цели в настоящее время.
3. Каков механизм развития ФХГ.
4. Каковы критерии развития каждого метода ФХГ.
5. Каковы этапы развития.
6. Приоритеты на каждом этапе.
7. Для каждого метода ФХГ необходимо разработать программу его развития и совершенствования.
Сегодня тенденции развития научной сферы обусловлены не только плачевным состоянием народного хозяйства страны, а следовательно малый спрос на НИОКР и конечно длительное запаздывание отдачи вложений в науку вообще, а в горную в частности, что увеличивает риск во всей цепочки нововведений.
Думаю, что развитие науки по рыночным законам циклов нежизненно, т.к. научные школы не могут быть вначале «разгромлены», а затем быстро восстановлены.
Известные законы науки:
1. Наука движется вперед пропорционально массе знаний по экспотенциальному закону.
2. Наука современна и растет взрывным путем.
Я понимаю, что нам, говоря словами А. Фрома, «как поэту, сенатору и сапожнику одинаково сложно признать, что ФХГ - конечная цель мироздания и венец всего сущего». И, тем не менее, теперь специалист физик (по Б. Шоу) «знает все не о чем», а дилетант горняк, «ничто обо всем» и тем самым оба достигли мудрости Сократа «Я знаю лишь то, что я ничего не знаю».
Сегодня мы исходим из прошлых тенденций и из традиционных путей решения горных проблем, но, видимо, искать аналоги в прошлом для решения проблем будущего горного дела мало перспективно.
Известно, что открытая и подземная технологии разработки месторождения рассматривает полезное ископаемое на уровне куска. В этом плане, найти новые решения очень трудно, нужны новые мысли и дела.
Связь естественных и общественных наук устанавливается через технические (в т.ч. и горные) науки, а значит через технику и технологию, которая вскрывает активные отношения человека к природе.
В последнее время горная наука дробится, но требования дня от «дифференциации науки к ее интеграции» т.е. нужны междисциплинарные науки, а именно таковой и является ФХГ.
Для исследований в ФХГ характерна концепция целостности и принципа последовательных приближений, т.е. вначале ведется предварительная оценка и выявление основных задач исследований, далее выполняется анализ с целью получения дополнительных данных по этапам работы и на третьей стадии выявляются, уточняются и оптимизируются параметры технологического процесса.
Методологическая база ФХГ как науки основана на иерархии пространства и времени. Исследование ведется на различных уровнях: описательном, статистическом, системного анализа, системного моделирования и т.д. Создание алгоритма решения задачи - конечная цель многих теоретических и прикладных исследований.
Каждое исследование должно быть привязано к «месту», «времени» и «действию»
«Место». Как правило, исследование в ФХГ ведется для конкретного месторождения, полезного ископаемого на трех уровнях: - локальном (вещественный состав, тип полезного ископаемого); - региональном (условия залегания); - глобальном
(взаимодействие с окружающей средой).
«Время» - в исследовании определяют скорость химического или технологического процесса (минуты, часы), скорость отработки месторождений (годы).
«Действие» - любое исследование - это действие в аналитическом или физическом эксперименте, а это значит: реальность, достоверность, точность, результативность работы.
В ФХГ исследование ведется по принципу последовательного приближения, т.е. поэтапный метод исследований - это предварительная оценка возможной технологии с выявлением основных задач; работа по анализу состояния вопроса, проведение исследований для получения необходимых данных; усовершенствование и оптимизация технологического процесса, его технико-экономическая, экологическая и социальная результативность.
Призвание горных наук будущего - прокладывание пути для развития техники и технологии добычи полезных ископаемых. Для этого сейчас следует ставить кардинальные задачи, которые лишь впоследствии на основе научных исследований найдут выход в практику. Наука, идущая за техникой, подытоживая и обобщая ее результаты - выполняет пассивную роль по отношению к практике, и только наука, вырвавшаяся из рамок сегодняшнего производства, становится полностью направляющим инструментом для поиска принципиально новых решений. Такой наукой должна явиться ФХГ.
Исследования геотехнологов связаны с решением задач в «познавательном пятиугольнике» -«состояние - свойства - состав -строение - способность». Геотехнологи ищут путь сокращения операций во всем цикле от разведки и добычи до получения продуктов потребления. Для этого необходимо найти способ, путь, материалы, оборудование и аппаратуру для ведения технологического процесса (добычи-переработки) в недрах.
Геотехнологи придают функцию концептуальной целостности подхода к исследованиям проблем геотехнологии. Необходимость такого подхода определяет-
ся: тесной взаимосвязью физикогеологических условий разработки с технологией добычи; непосредственной связи средств и способов разработки; необходимостью ведения исследований на всех уровнях от молекулы до добычного агрегата и месторождения.
Итак, основные проблемы геотехнологии:
1. Установление связи физикогеологической обстановки залежи полезного ископаемого и вмещающих пород с рабочими веществами и средствами добычи на уровне молекул, ионов, атомов. Решение этой проблемы - это умение предсказать свойства, функцию и назначение рабочих агентов в конкретных условиях. Может быть, это даже задача не горного инженера, а инженера-химика, инженера-физика, которые в содружестве с горным инженером должны решать эту задачу для конкретных условий. На сегодня можно надежно прогнозировать основные реакции и реакционную способность различных рабочих агентов, но в конкретных условиях должны быть конкретные эмпирические работы.
2. Проблема управления гео-технологическим процессом добычи и переработки.
3. Геотехнологический процесс добычи - это процесс перегруппирования вещества, в результате которого мы получаем подвижные «продукты реакции» и далее «конечные» вещества.
4. Химическая реакция или физическое воздействие для своего свершения требует преодоления энергетического барьера. Потребности в энергии в зависимости от условий не имеют общего решения. Надо научиться управлять химической реакцией или физическим полем, т.е. изменять их скорость и направление, и это в изменяющихся условиях. Надо знать, прогнозировать, управлять механизмом воздействия (последовательность и взаимозависимость элементарных процессов). Знание механизма необходимо для определения лимитируемых процессов и побочных явлений.
5. Конечная цель - повышение производительности и селективно-
сти процесса. В этом плане необходим поиск катализаторов, стимуляторов для регулирования технологических процессов. Надо больше заниматься физическими способами стимулирования и регулирования химических процессов. Физическое воздействие должно воздействовать на внутренние степени свободы реагирующих частиц для преодоления энергетического барьера. Необходимы селективность, «организованность» реакций, а для этого необходим поиск реагентов и материалов, работающих в агрессивных средах и повышенных температурах и давлении.
6. Горная технология будущего
должна отвечать ряду определяющих моментов: малооперацион-
ность, поточночть, простота в обслуживании и надежность, безот-ходность, экономичность, малая энергоемкость; высокая производительность труда и низкая себестоимость.
То есть надо стремиться создавать прямые технологии превращения руды в целевые компоненты, а для их обеспечения необходима разработка нового горного оборудования, способного работать в сложных условиях.
7. Особо стоит проблема переработки, утилизации добытых продуктивных флюидов. Значительный интерес представляют технологии на основе органических веществ - комплексонов, экстрагентов, обеспечивающих селективное извлечение ионов полезных компонентов. Так, например, перед химиками, работающими над ПГУ, стоит задача селективной утилизации СО2 и синтез на его основе метана, бутана и другого органического топлива (здесь есть интересные пути, так на N Ко, катализаторах взаимодействие С02 с водородом дает метан). Электрохимия так же может дать метанол, карбонаты калия, цинка, натрия и т.д.
8. В сфере ФХГ особо актуальна проблема охраны окружающей среды (загрязнение подземных вод, газовые выбросы) и социальные проблемы горного дела.
Современное горное производство недостаточно занимается социальными и экологическими вопросами, а еще Ф. Энгельс (К.М.,
Ф.Э. Соч., т. 20, с. 495-496) предостерегал «не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, не предвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых». В этом плане новые горные технологии должны иметь наименьшую нагрузку на окружающую среду.
Теперь о некоторых конкретных проблемах:
Проф. Башкатов Д.Н. и проф. Калинин А.Г. считают, что основные научные проблемы в области технического перевооружения буровых работ для целей геотехнологи.
1. Это проблема использования принципиально новых, физических методов разрушения горных пород при бурении.
В этом направлении работы в РФ практически приостановлены и требуется прежде всего поиск источников финансирования для поставки исследований в этом направлении.
2. Традиционные механические способы разрушения горных пород при бурении далеко себя не исчерпали. Во-первых, в последние годы созданы новые эффективные сверхтвердые материалы на основе углерода, нитрита бора и др. Во-вторых, конструкции существующих породоразрушающих рабочих органов используют традиционные подходы в решении вопросов разрушения горных пород, их удаления и охлаждения рабочих органов. Здесь представляется перспективным разработка конструкций инструментов с учетом системного (многоцелевого) подхода.
3. Принципиально важной остается проблема отсутствия канала связи с забоем скважины. Решение этой проблемы позволит на принципиально новой основе отрабатывать породоразрушающие инструменты в различных средах.
4. Технология бурения скважин (выбор технологических режимных параметров) должен базироваться на использовании мини- и микро
ЭВМ. Это позволит осуществлять сбор и хранение разнообразной информации, а также оперативно оценивать целесообразность принятия тех или иных технологических решений на основе разработанных алгоритмов.
5. Буровые установки, особенно для проводки глубоких эксплуатационных и разведочных скважин должны комплексно решать механизацию не только основных, но и вспомогательных операций. Буровой персонал должен из машинистов (мастеров) и рабочих преобразоваться в операторов.
Хотелось бы соединить скорость проходки и механизацию буровых установок на карьерах с требованиями геотехнологии бурения глубоких скважин. В этом плане был осуществлен опыт бурения в Гаурдаке станком СБШ-25МН скважин глубиной до 250 м.
В настоящее время слишком велик объем немеханизированного труда при бурении, полное отсутствие комфортности и др. Такое негативное положение делает буровые работы мало престижными и резко ограничивает приход молодежи в эту область горных работ.
6. Для эффективной разработки нефтяных и газовых месторождений газификации углей и геотехнологии весьма перспективна разработка и внедрение методов направленного, прежде всего, горизонтального бурения скважин в зоне продуктивного пласта.
Уже говорилось, что в геотехнологии выделяются два основных направления. Первое связано с изучением физико-геологической обстановки месторождения. Второе - с разработкой способов и средств добычи, выявление их зависимости от физико-геологических обстановки и ее изменения в процессе эксплуатации месторождения. Из сказанного ясно, что связь геологического цикла наук с геотехнологией самая близкая. Более того, по образному выражению акад. Н.В. Мельникова, геотехнологические методы «... вторят природе с той только разницей, что процессы в недрах подобны природным и управляет ими человек. А идут они в выгодном для него «обратном порядке». Известно, что главной причиной отложения многих
минеральных веществ являются химические реакции с образованием нерастворимых или труднорастворимых продуктов. Поэтому, изучая месторождения полезных ископаемых, для размышления и анализа можно сформулировать такие общие вопросы:
1. Какие физические, химические или физико-химические процессы могут обеспечить изменение агрегатного состояния полезного ископаемого?
2. В каких условиях устойчивые минеральные ассоциации возможно привести в подвижное состояние?
Ответить на эти вопросы нам поможет изучение генезиса месторождения, поскольку, вскрыв процесс образования полезного ископаемого, можно придти к технологии оснований на «обратном» процессе перевода его в подвижное состояние. Так, например, одна из основных гипотез образования соляных месторождений связывает их генезис с испарением воды в морской лагуне, поэтому для разработки таких месторождений возможно использовать растворение солей водой. Осадочные месторождения рыхлых руд, как правило, образовались в результате осаждения механических взвесей из воды, а струя воды из гидромонитора дает возможность привести руду в подвижное состояние. Образование гидротермальных месторождений связано с осаждением полезных ископаемых из высокотемпературных газов, паров, растворов. Путем изменения гидротермодинамических параметров участке месторождения можно создать искусственные газогидротермы и из них извлечь полезные компоненты.
По мнению проф. А.С. Черняка и проф. Г.Г. Минеева уровень решения химических проблем существенно влияет на эффективность использования и переработки минерального сырья, развитие и внедрение технологии подземного и кучного выщелачивания.
Ключевое значение для ФХГ имеют экономичные, экологически приемлемые избирательные растворители минералов. Перспективны неорганические, органиче-
ские и смешанные растворители. Трудность нахождения подходящих растворителей обусловлена многообразием и специфичностью протекающих при растворении минералов физических и химических процессов, образно говоря, много-ликостью их механизмов. Достигнутый уровень предсказания нужных растворителей является полуэмпи-рическим.
Перспективен поиск общих подходов к нахождению условий синергизма кислотно-основных, окислительно-восстановительных и других свойств смешанных растворителей. Залог успеха проблемы растворителя - в тесном контакте и взаимодействии достижений и научного потенциала различных разделов химии, углубленном внимании к особенностям изменения физических, физикохимических и химических свойств и характеристик изучаемых систем. Нужны растворители, сочетающие легкость растворения и химического разложения веществ с избирательностью действия. В этом отношении представляют интерес сверхкислоты и сверхоснования. Принципы и сущность их работы могут быть развиты и модифицированы и, возможно, окажут влияние не только на практику, но и теорию настоящей проблемы.
Для решения задач подбора растворителей минералов необходимо изучение взаимосвязи между растворимостью (в термодинамическом смысле этого слова) и между растворимостью как способностью твердого тела к растворению. Действенным методом изыскания подходящих растворителей является физико-химическое моделирование процесса растворения на ЭВМ.
По идее, для натурного - кучного и подземного - выщелачивания экологически чистыми и избирательными растворителями являются природные растворы и химические соединения биосферы: минерализованные насыщенные углекислотой воды, гуминовые соединения, излив минеральных источников, продукты жизнедеятельности микроорганизмов, выделенные из вод и каменного материала. Но, к сожалению,
растворяющая способность многих из них не всегда удовлетворяет предъявляемым технологией требованиям.
Таблица
Наименованиенаправления Актуальность Ожидаемые результаты
1. Создание высокоэффективной техники и технологии вскрытия месторождений полезных ископаемых для их отработки скважинными геотехнологическими методами (в т.ч. для бурения скважин сложного профиля, вскрытия продуктивного пласта пенами, создания типоразмерного ряда буровых установок) Отсутствие специализированной высокоэффективной техники и технологии бурения технологических скважин для геотехнологиче-ских методов добычи сдерживает их внедрение и создание новых методов Снижение себестоимости буровых работ в 3-5 раз. Увеличение производительности в 5—7 раз. Снижение вредного влияния на окружающую среду
2. Разработка эффективных методов подготовки месторождений к отработке геотехнологическими методами (в т.ч. технологий искусственного улучшения фильтрационных свойств рудного тела) Отсутствие эффективных методов подготовки месторождений и эксплуатации геотехноло-гическими методами снижает эффективность их внедрения или исключает возможность их применения Увеличение коэффициента извлечения полезного ископаемого, снижение расхода реагентов, улучшение характеристик продукционных флюидов
3. Разработка эффективных конструкций оборудования, отвечающих технологическим и экономическим требованиям Отсутствие эффективных конструкций добычного и перерабатывающего оборудования сдерживает внедрение геотехнологиче-ских методов Увеличение эффективности использования геотехнологи-ческих методов
4. Создание теоретических основ физикохимических процессов, протекающих при геотех-нологических методах Необходимость разработки эффективных способов перевода полезных ископаемых в подвижное состояние Выявление технической возможности создания новых гео-технологических методов и оптимизация действующих технологий
5. Разработка методов обеспечения оптимальных режимов, нагнетания, движения и подъема на поверхность рабочих и продукционных флюидов Отсутствие совершенных методов управления движением рабочих и продукционных флюидов при некоторых геотехноло-гических методах Обеспечение полноты охвата отрабатываемой залежи рабочими флюидами, обеспечение надежности работы технологических скважин
6. Разработка техники и технологии подготовки рабочих флюидов, в том числе новых эффективных растворов для выщелачивания Необходимость создания технологии производства рабочих флюидов для новых геотехноло-гических методов Снижение затрат на производство реагентов
7. Разработка техники и технологии переработки продукционных флюидов, в т.ч.: - переработка сильвинитовых рассолов, полученных методом подземного растворения на поташ и соду; - технология получения удобрений на базе подземного выщелачивания фосфоритов; - бассейновая переработка рассолов на хлористый калий; - синтез и испытание селектиновых сорбентов повышенной емкости Отсутствие эффективной техники и технологии переработки продукционных флюидов, отвечающей современные требованиям производства Производство новых видов продукции, снижение эксплуатационных затрат, увеличение производительности труда
8. Разработка математических основ и программных средств для экономико-математического моделирования вычислительного эксперимента при решении научно-исследовательских и производственных задач Необходимость оптимизации технологических процессов и управления ими на всех стадиях - от разработки до промышленного внедрения Снижение затрат, сокращение времени на разработку, обоснование оптимальных параметров технологических процессов, увеличение эффективности проектных работ, совершенствование методов контроля и управления производственными процессами
9. Разработка экологических аспектов использования геотехнологических методов и мероприятий Создание новых геотехнологиче-ских методов вызывает необхо- Разработка природоохранных мероприятий
Кроме того, стремление к комплексному извлечению ценных компонентов из сырья и, по сути дела, необходимость этого обусловливает использование более
агрессивных химических еаге -тов. С позиций технологического использования процессов, подобных протекающим в земной коре, пожалуй, наиболее перспективно
биотехнологическое выщелачивание. Можно ожидать появления новых эффективных технологических методов и на основе гибкого -творческого и разумного - сочета-
ния возможностей химического и биохимического (микробиологи-чес-кого) выщелачивания.
Задача поиска и внедрения неводных и смешанных водноорганических растворителей тесно переплетается с проблемой каталитического выщелачивания.
«Ахиллесовой пятой» подземного и кучного фильтрационного выщелачивания является его невысокая скорость. Для повышения ее нужно использовать все возможности физико-химической гидродинамики и кинетики выщелачивания, методы катализа и меха-нохимической активации. При разработке способов выщелачивания следует учитывать факт активации минеральных веществ в геологических условиях, которая является, как известно, одной из главных причин изменения горных пород. Механическая активация протекает в глобальных масштабах под влиянием горного давления вышележащих толщ и тектонических процессов и приводит к изменению структуры и состава пород -динамометаморфизму, в том числе деструктивному с дроблением и перетиранием горных пород. В ме-ханохимической активации участвует энергия сейсмических волн. Большой запас поверхностной энергии, и высокое значение энтропии имеют продукты химического выветривания горных пород. До 80 % всей массы осадочных пород составляют активированные при дроблении и измельчении тонкодисперсные (пелитовые) отложения. Активация продолжается и при литогенезе - образовании сцементированных плотных осадочных пород из рыхлых отложений.
Своеобразна проблема растворителей для химического разупрочнения горных пород при подготовке их к скважинной гидродобыче или другим процессам. Проведенные на кимберлитах предварительные исследования приводят к выводу, что в этом случае следует ориентироваться на разложение или растворение отдельных менее химически устойчивых минералов породы. При этом определяющим фактором при создании таких методов будет экономическая приемлемость предлагаемых решений.
В данной статье я о многом не сказал (например, использование электровоздействия, использование горного давления и т.д.), но решение крупных проблем, а таковой является ФХГ, возможен только на мультидисциплинарном подходе, т.е. для всего основным капиталом является знание, и именно его мы и должны всемерно развивать.
Основные направления НИР в области ФХГ (см. таблицу) и перечень приоритетных основных направлений в этой области на период до 2010 года.
Методы ФХГ - это методы, обеспечивающие безлюдную, безма-шинную и поточную технологию добычи, исключающие всякое присутствие человека в забое; они позволяют создать новый тип производства, изменяющий характер труда человека, - человек перестает выполнять функцию помощника машины, а выполняет функцию контролера и регулировщика.
Как известно, научные революции в естествознании разрушают все устарелое, мешающее движению науки вперед, в данном
смысле обычная технология добычи - это по словам Б.М. Кедрова „такая традиция, прочно засевшая в сознании ученых, становится главным препятствием на пути естественно-научного прогресса. Сама она не исчезает, ее необходимо коренным образом изменить, решительно преодолевая упорное сопротивление ее защитников. Поэтому и необходимы научные революции, которые проводят коренную ломку старых воззрений и способов восприятия мира, расчищают пути для дальнейшего прогресса познания природы. Вместе с тем -это главное - каждая научная революция создает новые учения и концепции, вырабатывает новые понятия и представления об изучаемых явлениях природы.
Сегодня узловая проблема в развитии горных наук - как экономично добывать полезное ископаемое. В нашем представлении в будущем - это безмашинная ФХГ добычи полезных ископаемых, основанная на использовании результатов исследований фундаментальных наук в приложении к горному делу.
ФХМГ добычи - один из принципов разумного, рационального хозяйствования на Земле. ФХГ суть горная наука начала XXI века. И, наконец, решение проблем рационального и комплексного освоения недр - проблема, которую по своему значению и трудности вполне можно сравнить с проблемой освоения космоса, в этом направлении необходимы большие исследовательские работы, и, конечно, есть все основания ждать успехов.
/■
Аренс Виктор Жанович ских наук.
вице-президент РАЕН, профессор, доктор техниче-
