CC BY
47
Горизонты новой экономики
Научный вестник ЮИМ №3' 2013
УДК 504.55.054:622(470.6)
ББК 33.3 Я 73 Г 60
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИВЕРСИФИКАЦИИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА РОССИИ
(Рецензирована)
Голик Владимир Иванович,
доктор технических наук, заведующий лабораторией Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания. Tел.: (952) 839 45 99, v.i.golik@mail.ru
Заалишвили Владислав Борисович,
доктор физико-математических наук, директор Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания. Tел.: (928) 069 12 31, vzaal@mail.ru
Геращенко Владимир Михайлович,
кандидат экономических наук, доцент Белгородского государственного университета.
Tел.: (910) 741 52 37, vgerashchenko@bsu.edu.ru
Аннотация. Охарактеризованы экономические аспекты диверсификации горного производства России и роль метало-добывающего производства в обеспечении национальной безопасности. Освещены перспективы технологической диверсификации горного производства на использование отходов переработки металлических руд. Приведены сведения о технологии извлечения металлов из хвостов обогащения путем механохимической активации. В качестве критерия эффективности технологии предложена ее корректность по отношению к природе. Приведены модели эффективности использования хвостов обогащения для получения товарной продукции, в том числе твердеющих смесей для конверсии на подземный способ разработки.
Ключевые слова: экономика, диверсификация, горное производство, технология, твердеющая смесь, извлечение металлов, хвосты обогащения, механохимия, активация.
economic aspects of diversification of the mining industry in Russia
Golik Vladimir Ivanovich,
doctor of Technical Sciences, Head Laboratory of Geophysical Research Center of Vladikavkaz Scientific Center RAN and the Government of the Republic of North Ossetia-Alania.
Ph.: (952) 839 45 99, vigolik@mail.ru
Zaalishvili Vladislav Borisovich,
doctor of Physical and Mathematical Sciences, Director of the Center of Geophysical Research of Vladikavkaz Science Centre and the Government of the Republic of North Ossetia-Alania.
Ph.: (928) 069 12 31 December 31, vzaal@mail.ru
Gerashchenko Vladimir Mikhailovich,
candidate of Economic Sciences, associate professor of Belgorod State University. Ph.: (910) 741 52 37, vgerashchenko@bsu.edu.ru
Summary. Characterized by diversification of the economic aspects of the mining industry and the role of Russia threw-mining production to ensure national security. Highlights the prospects of technological diversification of mining on the use of waste processing of metal ores. The information about the technology of extraction of metals from tailings by mechanical activation. As a criterion for the effectiveness of proposed technology that it is correct with respect to nature. The models of efficiency in the use of tailings to produce marketable products, including hardening mixes for conversion to underground development.
Keywords: еconomy, diversification, mining production, technology, curing the mixture of metal extraction, tailings, mechanochemistry, activation.
4
Научный вестник ЮИМ №3' 2013
Горизонты новой экономики
Россия является крупной сырьевой державой, но, обладая крупными месторождениями металлических руд, пока не преодолела опасности стать сырьевым придатком развитых стран. Она нередко экспортирует продукцию только первого передела сырой руды. Так, Российские металлургические комбинаты ввозят железную руду из-за высоких затрат на транспортировку отечественной руды (Магнитогорский металлургический комбинат ввозит концентрат и окатыши из Казахстана). Импорт сырья достигает половины экспорта [1].
По ряду видов минерального сырья: бокситы, цинк, хромовые и марганцевые руды, молибден, свинец и др. доля России в мировой добыче не превышает 3%. Российские бокситы низкого качества позволяют удовлетворить не более 27% потребностей металлургического производства, еще 18% глинозема получают из нефелиновых руд, остальное сырье ввозится из-за рубежа.
Поэтому повышается актуальность изыскания направлений упрочнения экономики Российских горнодобывающих предприятий, обеспечивающих национальную сырьевую безопасность.
Цели и задачи исследования
Низкая эффективность использования отечественной минерально-сырьевой базы и устаревшие технологии не позволяют решать проблемы полноты извлечения сырья из недр и комплексности его использования. Перспективы горного производства включают технологическую диверсификацию: освоение техногенных запасов отходов добычи и переработки прежних лет.
Целью исследований последнего времени является обоснование экономической эффективности извлечения металлов из хвостов обогащения с получением товарной продукции.
В ближайшее время основные запасы руд предстоит добывать подземным способом разработки не только потому, что увеличивается глубина локализации месторождений, но и потому, что открытый способ разработки вступил в антагонистические противоречия с жизненными интересами регионов.
Среди технологий подземной разработки до недавнего времени лидировали варианты с обрушением налегающих пород, обеспечивающие высокие темпы разработки при сравнительно небольших затратах. Для многих регионов эти технологии неприемлемы, так как они располагают черноземными пахотными землями, которые являются основой продовольственной безопасности России [2].
Основной технологией будущего являются системы разработки с закладкой пустот твердеющими смесями. Они характеризуются хорошими показателями качества руд, но требует высоких затрат
на изготовление твердеющих закладочных смесей. Критическим звеном диверсификации производства становится обеспечение твердеющими смесями для заполнения технологических пустот. Запасы пригодных для этот минералов имеются, но добыча их в объемах, сравнимых с объемами добычи руд, еще более усугубит экологическую ситуацию в регионах.
При переработке 1 т концентрата, например, железной руды образуется около 1,5 т отходов. С учетом же объемов вскрыши образуется до 5 т отходов. Поэтому заслуживает развития направление изготовление закладочных смесей с заменой промышленных вяжущих и заполнителей техногенными компонентами, в том числе отходы обогащения руд.
Технологически и экономически целесообразнее использование хвостов обогащения металлических руд с увязкой процессов обогащения и приготовления смесей в единую систему. Обработка хвостов обогащения руд до образования тонкодисперсной фракции сопровождается изменением их активности. Увеличивается однородность распределения компонентов смесей, что улучшает параметры бетонных продуктов. Однако, массовому использованию хвостов обогащения в качестве компонентов твердеющих смесей препятствует наличие не извлекаемых традиционными технологиями металлов [3].
Перспективным направлением извлечения металлов из хвостов обогащения является механохимическая активация их в аппаратах, где выщелачивающий раствор запрессовывается в образующиеся трещины, и извлечение металлов происходит одновременно с разрушением кристаллов. Технология обеспечивает извлечение металлов в интервале до 80% от их содержания в хвостах [4].
После извлечения металлов и солей хвосты обогащения могут быть использованы в составе смеси не только в качестве инертных заполнителей, но и вяжущих, обеспечивая необходимую прочность смеси (рис.1).
Практике прекращения эксплуатации нерентабельных для традиционной технологии разработки месторождений может быть противопоставлен курс конверсии на новые технологии с увеличением количества запасов сырья в разы.
Важным экономическим аспектом развития горнодобывающих регионов является возможность утилизации попутных металлов в процессе приготовления твердеющих смесей из хвостов обогащения. Значительные концентрации металлов содержатся в пирите, пирротине, халькопирите; галените, теллуриде висмута, борните, теннантите и арсенопирите. Проявления металльного орудене-
5
Горизонты новой экономики
Научный вестник ЮИМ №3' 2013
ния нередко сравнимы с запасами нов ых месторождений. Металлы извлекают при выщелачивании в дезинтеграторе. Учитывая высокую стоимость товарной металлической продукции, экономика регионов полувет существенные резервы без особых капитальных затрат на перевооружение производства и развитие инфраструктуры.
Рисунок 1. Схема приготовления твердеющей смеси на основе хвостов обогащения
Особенность оценки эффективности чизор-сифчкацчи производства - необходчмостз ^ета не только общей масаы дохода, который возможно получить от исптлззования нтвоаведзния, но и его пчирост по сравнонию с анелогом. Оазируясо на теории сравнительной эффезтявнттти, отбирается лучший вариант из числа возмджных, а затем производится расчет оценочных показателей абсолютной ^ффек’^шзгаочти инночации. Отличне такой оценки от птдтцньах ртбоо состоит в там, что резервом является эксплуатация неитндияионных миот-ральных ресурноо, которые становятся товаром в резульоатч использованша инн овационныа методов пврдработки.
Пол^ение эо ономическото эффекта возможно в случае оптимизации параметрот системы «добыча-переработка» на основе экономико-математической модели В.А. Шестакова:
X п^ХЛЯЦ^-Сда) 1
_ -СС к (1 + Ек )сг
1
(1 + E)
(1 + Ef
(1 + ЕЯ1-1 -
■ХА (Цт_ ст)-
1
(1+
- +ХУ.
,.1 41-о-Е)''- '“_ 1
t=1
t=1
t=1
t=1
/ -t
1
Металлические продукты переработки хвостов обогащения: промышленные продукты металлов; концентразы металлтв; квчрцевый флюс и др. Неметаллические продукты: кварцевый оесок для етроительной индщстоии, изготовления чирпича и низкотемпературного каменного литья; кчсрцзво - полевошпатный песок для изготовлония изделий из стекла тищеоото и технического назначения, из художественного стекла и высокотрочных стекол; иловая фраквия.
Извлечение металлов в товарные продукты изменяется в интервале от 60 до 90%, что превышает извлечение при переработке таких отходов традиционными технологиями (не более 45%).
Полная утилизация хвостов обогащения после извлечения металлов и активации в дезинтеграторе увеличивает экономический и экологический потенциал предприятий по добыче рудных полезных ископаемых и обеспечивает значительный доход на рынке при минимальных инвестициях и приемлемых капитальных затратах.
Эффективность утилизации некондиционного минерального сырья: хвостов обогащения и металлургии складывается из снижения величины ущерба от хранения хвостов, стоимости полученных при переработке металлов и неметаллов, сырья для строительной индустрии и попутной товарной продукции.
где Аг - мощность пхедприятия по добыче запасов в t-й год, т/гоч; Ц - срок подготовки некондиционного сырья к выщелачиванию и строител ь-етоо участка выщелачивании, лет; К - капитальные затраеы на подготовку сырья о вы1с;^;лачи^^нию оо строительство чеха пе°еработкн ртсовород и От год, рур. /оод; Цт о Сч° - изтлекаемая ценнонть и эксплуат ационные затраты при использовании новой технологии в t-м году, руб./т; ЕК - коэффициент, учитывающий величину процентной ставки за кредит; У - ущерб окружающей среде от хранения отходов в t-м году.
При технико-экономической оценке результатов исследований в качестве основы приняты положения:
- стратегической задачей технической политики горных предприятий является выбор системы хозяйствования, обеспечивающей конкурентоспособное функционирование;
- алгоритм оценки риска инновационной технологии разрабатывается на основе вероятности распределения параметров новой технологической схемы и закономерных связей между ее параметрами;
- выбор инновационной схемы отработки запасов месторождения производится в зависимости от их состояния на основе вероятностной оценки в динамике развития горных работ.
6
Научный вестник ЮИМ №3' 201;?
Горизонты новой экономики
Некондиционное сырье занимает значительные площади земли, загрязняют атмосферу, открытые и подземные водные источники, снижают урожайность сельскохозяйственных культур, повышают заболеваемость населения и т.п. Для предотвращения и ликвидации негативного воздействия горного производства на окружающую с реду горные предприятия осуществляют охранные мероприятия, расходуя на это материальные, трудовые и финансовые ресурсы, или платят штрафы.
Этономнческий аспект раз°аботки некондиционного минерального сырья - прортст м-талла в ходе внедрения способа добыси полезных ископаемых выщелачиванием ериминимизации произ-оодстеенных процессов и етадий доОычи и переработки до получения конечной товарной продукции и пклучение базы сырья для изготоеления твердеющих смесей.
Экономическая эффективность вовлесеовя в производство некондиционноио сырья определя-етсе экономическим анализом традиционной подземной добычи кондиционных руд с извлечением металлов на фабрике и технологии с выщелачиванием металлов из содержащих металлы хвостов обогвщьаон.
Интегральная цена продукции отвсывается моделью:
жание металла в хвостах обогащения, доли ед.; e , e - извлечение при обогащении и металлургическом переделе, доли ед.; MC - предельные затраты по условному металлу, р.; Шм - удельная себестоимость условного металла по предлагаемому варианту, р./т; д w - коэффициент эластичности изменения удельной! себестоимости металла, доли ед.; R - показатели разубоживания, доли ед.; П - потери при добыче, доли ед.
Финансовые результаты - прибыль (убытки) на 1 т метелла по итогам производственно-хозяйственной деятельности рудника за год:
П (У) = Ц . - С ТП - С - С - С ,
Ре ^ м 1 ТП о тр м
где С тп - себестоимость товарной продукции, ре.; Со - себестоимость обогащения, р.; С и См - за-тракына транспортирование до завода и затраты на метеллургичдский передел.
Модель эколого-экономической оценки технологии с механоактивацией:
N M K T R
И= I I I I I
n=1 m=1 к =11=1 r=1
{o.Otam(1 - Pk )епЦт + 1)-1)1азш(1 - Pk )ежЦт
(А1к + A2k + A3k) + A4 + A5 + П A6 + ^2 A7
L1 - nk \
V q F Ш
x (1 ----) jx A6 (1 + q)rqt + I I(Зуб-Зуз)е°т
1 + q
f=1 ш=1
1- P
^ max
Ф
Эг - Сдб + Ен
б
Сд + Ен
Ф + ДК Аб (1 + ч).
Цдб (1 + я).
Цдб + чЦдз
Э
инт
T
p
'Z(R, - З, П - К - В - К;
t-0
М - 0,01^ *<д (1 - «)(1 - П)е0ЕмАб (1 + q)
i-1
МСм - WMi+1 (1 + ewr\
e
w
M
-M— ^ max;
WM i+1
аб ^ min.
где Эг - экономический эффект по рассматриваемому варианту, р./т; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, доли ед.; Ф - стоимость основных фондов, р.; А -годовая производвтвенная мощность рудника по балансовым запасам, т; q - прирост объемов добычи за счет забалавс овых запасов, т; Цд, Цдз - цен -ность руды е случае выемки балансовых запасов и хвостов обогащения, р./т.; Сдб - себестоимость добычи балансовых запасов, р./т; С - себестоимость совместной добычи балансовых запасов и хвостов обогащения, р./т.; h - коэффициент дисконтирования финансовых средств; t - срок действия проекта, лет; К - капитальные затраты по инвестиционному проекту, р.; Р и З - результаты и затраты по проекту, р.; М - годовой выпуск металла, т; а. - содер-
где П - прибыль при освоени и технологий, ден.ед./год;М - товарная продукция по поределам, физ. ед.; М - извлекаемые металлы, физ. ед.; К -схемы добычи; Т - время, лет; R - риск освоения технологий, доли ед.; А6 - объем добычи и переработки при базовой технологии, физ. ед.; q - доля прироста объемов добычи некондиционного минерального сырья, доли ед.;а ,а - содержание m - го извлекаемого металла в балансовых запасах и некондиционном минеральном сырье, доли ед.; Рк, Пк- разубоживание и потери при к - той схеме добычи, доли ед.; £ - извлечение металлов по п переделам, доли ед.; Ц т- цены т-го вида металла, ден. ед./физ. ед.; А1к,А2к, Азк - затраты на погашение, ден.ед./физ.ед.; А4 - затраты на последующие процоссы добычи, ден.ед/физ.ед.; А5, А6, А7 - затраты на транспо рт рудной массы до обогатительной фабриди, де потребителя концентрата, на усред-нание рудной массы на рудничном складе, ден. ед./физ.ед.;у1, у2 - удельный выход с 1 т руды концентратов при обогащении и металлов, физ. ед.; ф - доля условно-постоянных затрат в себестоимости, доли ед.; ц - коэффициент дисконтирования финансовых потоков, доли ед.; Зуб, Зут - затраты на складирование некондиционного минерального сырья, плата за размещение хвостохранилищ, плата за превышение предельных норм концентрации
7
Горизонты новой экономики
Научный вестник ЮИМ №3' 2013
вредных примесей, ден. ед.; £ от - снижение выхода отходов, ед.
Концепция обращения с некондиционным минеральным сырьем исходит из того, что поскольку нет возможности оценить действительный ущерб Человеку, флоре и фауне, следует технологически исключить возможность нанесения этого ущерба, т.е. не консервировать, а утилизировать хвосты. Прибыль от использования хвостов:
П = £ £ £ £ £ £ КЦ, + Qy Ц qy [k(1 + E „у )+ Eq + Ex ]-
p=lo=ln=lt=lf=1п=1
-[(MeЦ + QЦq)+QA]ксКуКтК6КгКврКч ^ max
где Р - продукты утилизациихвостов; О - виды! хвостов; П - пр оцессы переработки хвостов; Т -время переработки;? - фазы существования хранилищ ; N - стадия использования хвостов; М еу - ко-
личество металлов из отходов; Ц м у - цена металлов; Q - количество восстановленных эффектов; Ц
- цена утилизированных веществ; Е^-коэффициент процентной ставки на кредит для утилизации; Ех
- коэффициент процентной ставки на кредит для производства металлов; Е ну -коэффициент процентной ставки на экологию; М е - количество потерянных металлов; Ц м - цена потерянных металлов; Q - количество потерянных эффектов; Ц q - цена потерянных полезных веществ; Q г - количество эффектов поражения среды ; Ц - затраты на компенсацию глобальных факторов поражения; З - затраты на управление; К - затраты на управление хранилищами; К с - коэффициент самоорганизации хвостов; К у - коэффициент утечки продуктов выщелачивания; К т - коэффициент дальности утечки растворов; Кб - коэффициент влияния на биосферу; Кг - коэффициент влияния загрязнения на соседние
Рисунок 2. Направления утилизации некондиционного минерального сырья
8
Научный вестник ЮИМ №3' 2013
Горизонты новой экономики
Таблица 1
Оценка стоимости получения металлов из хвостов обогащения и металлургии
Металлы Всего Извлечение в раствор Извлечение из раствора Товарный металл, т цена металла,$ Стоимость металлов,$
свинец 28860 0,70 0,75 15152 2455 37198160
цинк 44980 0,95 0,95 40594 2563 10404242
медь 41020 0,90 0,93 34334 10030 34436741
железо 971240 0,72 0,75 524469 372 19510246
титан 46200 0,80 0,75 27720 583 16160760
марганец 13486 0,63 0,65 5522 3340 18443480
серебро 3151 0,75 0,80 1891 1428 2700348
138853977
регионы; К вр - коэффициент реализации опасности со временем; К - коэффициент риска поражения окружающей среды от неучтенных факторов.
Управление ресурсами хвостохранилища может быть прибыльным даже без производства продукции при условиях, что при этом уменьшается опасность для окружающей природной среды.
Эффективность утилизации некондиционного минерального сырья повышается при максимальной реализации направлений использования в хозяйстве (рис.2).
Использование некондиционного минерального сырья может быть экономически эффективным даже без производства продукции, если нейтрализуется опасность биосфере и расходы на компенсацию ущерба превышают величину расходов на управление.
Экономическая эффективность инновационной переработки металлосодержащего некондиционного минерального сырья поясняется примером, исходя из извлечения в раствор 0,70-0,95 и извлечением из раствора 0,65 -0, 95 (табл.1).
Учитывая, что участки по извлечению металлов из хвостов выщелачивания создаются в рамках имеющейся инфраструктуры горных предприятий, реальная прибыль будет больше.
1. Обеспечение национальной безопасности России зависит от успеха реализации технологической диверсификации горного производства в форме конверсии технологий разработки месторождений на подземный способ.
2. Критическим звеном диверсификации является обеспечение конверсионной технологии твердеющими смесями для заполнения технологических пустот.
3. Экономически и экологически эффективным является направление изготовления закладочных смесей с использованием собственных отходов.
4. Экономическая эффективность радикальной утилизации некондиционного минерального сырья складывается из снижения величины ущерба от хранения хвостов, стоимости полученных металлов и стоимости сырья для строительной индустрии.
5. При определенных условиях вариант с использованием некондиционного минерального сырья приносит доход, индекс которого определяется отношением суммы приведенной разности результата и затрат к величине капитальных вложений.
ИСТОЧНИКИ:
1. Российский статистический ежегодник. М. Федеральная служба государственной статистики. 2012 г.
2. Усков Е.А., Кущев Л.А. Влияние техногенных отходов горнорудных предприятий Курской магнитной аномалии на экологическую обстановку в регионе // ГИАБ. 2007. - № 8. - С. 315-319.
3. Чернышов Н.М., Коробкина Т.П. Особенности распределения и формы концентрирования платиноидов и золота в железистых кварцитах Лебединского месторождения. Вестник Воронежского университета. 2005. - №1.
4. Голик В.И. Извлечение металлов из хвостов обогащения комбинированным методом активации. С-Петербург. Обогащение руд. - 2010. - №5.
9
