CC BY
29
© Г.А. Холодняков, Е.Б. Гридина, 2004
УДК 330.105
Г.А. Холодняков, Е.Б. Гридина
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СКЛАДА ТЕХНОГЕННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Семинар № 12
Генденция к ухудшению экономических показателей разработки связана с истощением богатых месторождений, увеличением глубины карьеров, вовлечением в разработку полезных ископаемых с более низким качеством и содержанием полезных компонентов, залегающих в более сложных горногеологических и экономико-географических условиях. Возможности инвестирования развития минерально-сырье-вой базы имеют существенные ограничения, результатом которых является диспропорция между горнодобывающими, металлургическими или обогатительными мощностями.
Технико-минералогическая оценка всего объема горной массы, извлекаемого из карьерного поля, позволила обосновать новые концепции подхода к месторождению полезных ископаемых как к объекту разработки его карьером, заключающиеся в отказе от понятия «вскрышные породы», в представлении обо всей горной массе как о полезных ископаемых и горных породах - отходах производства, учете комплексности всех месторождений, представляющих собой источник добычи многих минеральных ресурсов в условиях стремления к безотходной и малоотходной технологиям.
Малоотходная разработка месторождения определяется стрем-
Схемы формирования складов техногенных месторождении (V], У2, У3, У4~ виды горных пород техногенного месторождения)
лением к наиболее полному использованию горных пород карьерного поля. Некоторые из них могут стать полезными ископаемыми со временем, поэтому необходимо их упорядоченное размещение в специально отведенных местах внутри карьера или на его борту.
Склад приобретает многоцелевое назначение, его использование ведет к повышению интенсивности и комплексности разработки месторождения, он служит для сортировки и усреднения качественного состава полезного ископаемого, а также является: средством для увеличения при необходимости производительности карьера, буферным устройством между карьером и обогатительной фабрикой, средством стабилизации производительности по полезным ископае-
Вид накопления горных пород Годовой Общий объ- Размеры складов и отвала Площадь
Виды горных пород объем накопления горных пород, млн. м3 ем накопления горных пород, млн. м3 вид схе- мы сторона основания, м высота яруса, м отчуж- даемых земель, 2 КМ
У1 - 316 30
I У 2 - 1042 30 10,0
Уз - 1969 30
У4 - 2194 30
У! -316 30
ІІА У2-1042 30 9,8
У3-1969 30
У4 -2194 30
У! -408 15
ІІБ У2-1435 15 9,4
VI - графити- У3-2747 15 (14,5)*
стые сланцы; У4-3064 15
Склад V2 - тальксо- о" II > II > У! -316 30
техно- держащие сланцы; Vз - амфиболиты; СП II > У 2 = 20; ІІІА У2-1042 30 14,0
месторо- ждения ОС II > Уз = 74,3; У3-1969 30 (19,06)
с* 40 II ;> У4 = 92,6 У4-3741 10
V4 - геллеф- У! -316 30
линты ІІІБ У2-1042 30 6,0
У3-1969 30 (9,88)
У4 -2194 30
У! -316 30
ІІІВ У2-1435 15 9,5
У3-2747 15 (14,47)
У4 -3064 15
У! -316 30
ІІІГ У2-1042 30 9,9
У3-1969 30
У4 -2194 30
смесь графити- соотношение длины к ширине
стых, тальксо- основания отвала - 4:1; три 7,7
Валовый отвал держащих сланцев и амфиболи- Угод = 12,56 (V 4 = 6,2 и Уот Уобщ = 188,4 (У4 = 92,6 и яруса высотой по 20 м каждый, общая (отвал - 2,9, склад гел-
тов; геллефлинты = 6,36) Уот = 95,8) высота - 60 м; лефлинт -
складируются от- высота склада геллефлинт - 4,8)
дельно 30 м
*В скобках указана площадь отчуждаемых земель с учетом перевалки горных пород
мым, хранилищем временно неиспользуемых горных пород - отходов карьерного производства.
Таким образом, отказ от устаревшего технологического процесса отвалообразования в пользу более современного складирования временно неиспользуемых горных пород, а так-
же многоцелевое назначение складов предопределяют совершенно новый подход к теории и практике организации заключительного технологического процесса в карьере.
Общая последовательность действий при переходе от отвала к складу такова:
Вид накопления горных пород 1лата за apei ДУ земли, млн руб.* Дополнительна! плата за аренду земли, млн руб. Количество единиц оборудования, шт. Капитальные вложения, млн руб. Дополнительные капитальные вложения, млн руб. Общие затраты на переход от отвала к складу, млн руб.
Склад техногенного местороження і 15,1 4,3 ЭКГ-5 - 1; ЭКГ-10 - 8 318,89 14,89 19,19
IIA 14,7 3,9 ЭКГ-5 - 1; ЭКГ-10 - 8 318,89 14,89 18,79
ІІБ 21,78 10,98 ЭКГ-5 - 2; ЭКГ-10 - 12 485,78 181,78 192,76
IIIA 28,8 18,0 ЭКГ-5 - 2; ЭКГ-10 - 12 485,78 181,78 199,78
ІІІБ 15,0 4,2 ЭКГ-5 - 1; ЭКГ-10 - 11 432,89 128,89 133,09
ІІІВ 21,9 11,1 ЭКГ-5 - 1; ЭКГ-10 - 12 470,89 166,89 177,99
ІІІГ 15,02 4,22 ЭКГ-5 - 1; ЭКГ-10 - 8 318,89 14,89 19,11
*Плата за аренду земли рассчитана с учетом фактора времени (коэффициент дисконтирования - 0,15) на основе данных Костомукшского ГОКа
1. выбор рациональной схемы склада техногенного месторождения (ТМ) и ее обоснование;
2. составление паспорта склада;
3. оценка экономических показателей складирования.
Остановимся более подробно на экономическом обосновании выбора рациональной
схемы склада техногенного месторождения
(рисунок).
Было выделено 3 группы. К первой группе относятся техногенные месторождения, которые размещаются отдельно друг от друга без примыкания, что требует больших земельных отводов.
Ко второй группе относятся техногенные месторождения, размещаемые с примыканием друг к другу. При этом выделяются две подгруппы, отличающиеся условиями примыкания в плане (ПА) или по высоте (ПБ).
Техногенные месторождения третьей группы скомпонованы с учетом комбинаций первых двух групп.
Выбор конструкции склада техногенного месторождения производится с использовани-
3Т
ем интегрального критерия затрат за определенный период оценки
3ТП =£(K• Ен + С)-ß,-tП-ßr ^min,
i=1 r=1
где T - период формирования техногенного месторождения, лет; К - капитальные затраты, руб.; Ен - нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений; С - эксплуатационные расходы, руб.; П - прибыль от реализации техногенного месторождения, руб.; r -начало отработки техногенного месторождения; R - окончание отработки техногенного месторождения; ßt, ßr - коэффициенты учета фактора времени методом сложных процентов.
В основу сравнения схем складирования положено определение только дополнительных затрат по сравнению с традиционным валовым способом отвалообразования с учетом ущерба от экологических последствий и их окупаемость во времени за счет реализации прибыли при отработке техногенного месторождения.
Этот метод был реализован для условий Костомукшского ГОКа, где вместо предполагаемого Западного железнодорожного отвала нами предложен склад.
При сравнении приведенных схем склады представлены в виде правильных усеченных пирамид, наиболее предпочтительных для землепользования. Угол откоса яруса равен 350, коэффициент разрыхления пород - 1,5, период формирования склада - 15 лет.
Таблица 3
Элементы паспорта описания склада горных пород - отходов карьера Костомукшского ГОКа
Названия показателей Значения и описания показателей
1 2
1. Наименование предприятия ОАО «Карельский окатыш»
2. Вид собственности Сырьевой дивизион холдинга «Северсталь - групп»; министерство гос. собственности - 20 %; физические лица - 21,8 %; юридические лица - 58,2 %.
3. Субъект РФ Республика Карелия
4. Экономический район Северный
5. Характеристика ТМ и его использования
5.1. Вид производства Горно-металлургическое
5.2. Общая характеристика сырья ТМ
5.2.1. Виды полезных ископаемых ТМ, предлагаемые складировать отдельно 1. графитистые сланцы; 2. тальксодержащие сланцы; 3. амфиболиты; 4. геллефлинты
5.2.2. Агрегатное состояние сырья ТМ твердое
5.2.3. Существующий способ хранения пород ТМ Западный железнодорожный отвал
5.2.4. Предлагаемый способ хранения пород ТМ Западный железнодорожный склад
5.2.5. Начало складирования 2003 год
5.2.6. Окончание складирования 2018 год
5.2.7. Единицы измерения количества сырья ТМ м3
5.2.8. Общий ожидаемый объем сырья склада 188,4 млн. м3 (в том числе графитистых сланцев - 1,5 млн. м3; тальксодержащих сланцев - 20 млн. м3; амфиболитов - 74,3 млн. м3; геллефлинт - 92,6 млн. м3)
5.2.9. Ежегодное поступление сырья склада 12,56 млн. м3 (в том числе графитистых сланцев - 0,1 млн. м3; тальксодержащих сланцев - 1,3 млн. м3; амфиболитов - 4,9 млн. м3; геллефлинт - 6,2 млн. м3)
5.2.10. Ежегодное использование сырья склада В настоящий момент используются только геллефлинты
5.2.11. Средняя объемная масса 2 т/м3
5.2.12. Химический и минеральный состав горных пород склада
5.2.12.1. Единицы измерения содержания компонента Массовые % валовой пробы
5.2.12.2. Виды горных пород склада Тальксодержащие сланцы Амфиболиты
5.2.12.3. Название компонента Амфибол Карбонат Тальк Биотит Полевой шпат Рог. Обманка Магнетит Хлорит Сульфиды <2 £ 1 1 9 § 3 3 $
1 2
5.2.12.4. Величина содержания компонента 46,85 12,0 11,45 10,93 7,18 3,9 3,8 2,46 1,24 48,6 0,71 12,3 1,5 8,12 5,48 9,9 0,9 0,12
5.2.13. Существующая схема отвалообразования Трехъярусный отвал (высоты двух верхних ярусов по 20 м, высота нижнего яруса - от 20 до 40 м), состоящий из смеси вскрышных пород; отдельно складируются геллефлинты (высота яруса - 30 м)
5.2.14. Предлагаемая схема складирования Складирование всех четырех видов горных пород ТМ с примыканием друг к другу в плане
5.2.14.1. Преимущества и недостатки предлагаемой схемы складирования - при формировании; - при отработке Достоинства при формировании: относительная независимость работы горного и транспортного оборудования, возможность совмещения горнотранспортного оборудования для смежных горных пород ТМ; при отработке: сосредоточение различных горных пород на одной площади, относительная доступность к ТМ; Недостатки при формировании: усложнение работы горного оборудования при формировании контактных зон; при отработке: потери и засорение в контактных зонах
5.2.14.2. Технология складирования Склады ТМ, примыкающие друг к другу, будут иметь общий въезд; различные виды ТМ располагаются на примыкающих друг к другу участках; отсыпка будет вестись с конечного контура склада
5.2.14.3. Возможная технология разработки склада Для разработки склада рекомендуется использовать погрузчики.
5.2.15. Среднее содержание вредных технологических примесей (токсичных элементов) -
5.2.16. Предлагаемые технологии переработки сырья ТМ 1. Геллефлинты: процесс обогащения натриевых геллефлинт до получения кварц-полевошпатовых концентратов, далее получение фарфоровых масс путем мокрого помола компонентов в керамических мельницах до тонины (менее 56 мкм) и отливка шликерным способом посуды; 2. графитистые сланцы: технология производства серной кислоты предприятий - аналогов; 3. тальксодержащие сланцы: введение в смеси тальк-хлоритовой породы в качестве разупрочняющей добавки в количестве 12 %, измельчение до порошка с размером зерна менее 63 мкм и добавка в лак для получения противопригарной краски; 4. амфиболиты: предварительное рыхление с последующим добавлением в бетон и при строительстве дорог низкого класса
5.2.17. Возможные виды получаемой товарной продукции • На основе геллефлинт: фарфоровая посуда, каменные строительные материалы, глушеные стекла; • на основе графитистых сланцев: серная кислота; • на основе тальксодержащих сланцев: разупрочняющие добавки стержневых смесей, противопригарные краски; • на основе амфиболитов: тяжелые наполнители бетонов, строительство дорог низкого класса
6. Основные экологические показатели
6.1. Плата за аренду земли, занимаемой складом 14,7 млн. руб.
7. Основные экономические показатели
7.1. Капитальные вложения при организации складирования 318,89 млн. руб.
7.2. Общие затраты на организацию складирования 333,59 млн. руб.
7.3. Затраты на переход от отвала к складу 18,79 млн. руб.
Площади отчуждаемых земель под склады и отвал представлены в табл. 1.
Следующим этапом являются экономические оценки дополнительных капитальных затрат, затрат на аренду земли и общих затрат на переход от отвала к складу, которые представлены в табл. 2. Плата за аренду земли при валовом отвалообразовании составляет 10,8 млн. руб., капитальные вложения -304,0 млн. руб.
Проанализировав полученные данные и считая, что доход от реализации продукции на основе сырья техногенного месторождения одинаков для всех схем складирования, приходим к выводу, что наиболее выгодной является схема ПА, при которой горные породы складируются с примыканием друг к другу в плане. Склады имеют общий въезд и отсыпка пород будет вестись с конечного его контура. Поскольку породы различных складов практически не вступают друг с другом в химический контакт, наличие экранирующих слоев излишне. Для последующей разработки пород склада рекомендуется использовать погрузчики.
Документом, содержащим описание склада техногенного месторождения, технологию складирования, возможную технологию разработки склада в будущем, а также экологические и экономические параметры, является паспорт описания склада горных пород - отходов карьера.
На основе предложенной Б.С. Шустерма-ном формы «Паспорта описания горнопромышленных отходов» нами разработан «Паспорт склада горных пород - отходов карь-
ера», элементы которого применительно к Кос-томукшскому ГОКу представлены в табл. 3.
Следующим этапом должно стать определение чистого дисконтированного дохода от реализации продукции, полученной на основе сырья техногенного месторождения, накопленного в складе, и экономического эффекта от перехода к складированию. Для горного предприятия немаловажным является также оценка влияния затрат, связанных с организацией складирования, на себестоимость основной продукции.
Отметим, что факт разработки техногенного месторождения не всегда гарантирует положительное разрешение экологических ситуаций, связанных с размещением отходов горнопромышленного производства. В большинстве случаев мы можем получить интегрированный экологический эффект, который обусловлен или меньшими нарушениями окружающей среды, чем при отработке природных месторождений, или благоприятными экономическими показателями, позволяющими отчислять на восстановление среды дополнительные средства. Тем не менее, складирование горных пород - отходов карьеров является в настоящее время одним из наиболее перспективных путей решения проблем мониторинга техногенных образований в районах их интенсивного накопления.
Исследование проведено при финансовой поддержке в виде ГРАНТА Министерства образования РФ по теме «Обоснование параметров техногенных месторождений, формируемых из горных пород - отходов карьера», код А03-2.13-19.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------------
Холодняков Г.А. - профессор, доктор технических наук,
Гридина Е.Б. - аспирантка,
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет).
