CC BY
183
УДК 622.34;622.7 Д.В. Ермаков
РОЛЬ ИНЖЕНЕРА-ТЕХНОЛОГА В РАЗВИТИИ СОВРЕМЕННОГО ПРОЕКТА ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Сжатые сроки начала реализации проекта* и, зачастую, экономия финансовых средств, приводят к сокращению исследовательских работ и, как следствие, к неточности оценки возможностей проекта. Во многих случаях это происходит из-за отсутствия понимания значимости проводимых исследовательских работ. В данном докладе изложены необходимые, на наш взгляд, объемы исследований руд на обогатимость (металлургические исследования) и описана роль инженеров-технологов в развитии проекта добычи полезных ископаемых. Поскольку в настоящее время роль иностранных инвестиций в сфере горной добычи возрастает, в данной статье будут рассмотрены этапы подготовки проекта с учетом требований западных инвесторов и финансовых институтов к инвестированию в горнодобывающий проект.
Ключевые слова: Горный инженер, полезные ископаемые, горнодобывающие проекты, стадии проекта, инвестиции.
Семинар № 9
ш ш ри развитии проекта, особенно -1.1 в условиях значительного повышения цен на ресурсы руководители и собственники компаний стараются как можно скорее получить прибыль от добываемых полезных ископаемых, что, зачастую, приводит к недооценке отдельных технических аспектов развития проекта, необходимых для успешной реализации проекта. Последствия такой недооценки могут повлечь за собой не только дополнительные расходы финансовых средств и задержки по времени реализации проекта, но также и проблемы в работе перерабатывающего комплекса. В свою очередь, это может привести к недовольству акционеров, не исполнению обязательств по кредитам и нежелательным переменам в руководстве компаний.
МсCarthy, член AusIMM, в 2004 году дал следующую оценку технических рисков проектов добычи полезных ископаемых**, показанную на диаграмме (рис. 1):
Из диаграммы видно, что инженер-технолог отвечает за область риска равную примерно 27%. Если учесть, что стоимость капитальных затрат на строительство обогатительной фабрики в среднем, по экспертным оценкам, составляет около 50% от стоимости всего проекта, то можно определить степень ответственности, возлагаемой на инже-нера-технолога.
Для четкого понимания видов и объемов работ, производимых при изучении руд на обогатимость, проводящихся согласно международным стандартам, необходимо рассмотреть принятые мировыми финансовыми институтами стадии
*Под «проектом» понимается деятельность по добыче полезных ископаемых.
2При проведении данного анализа были использованы данные от 1021 горнодобывающие компаний работающих по всему миру.
Рис. 1. Распределение технических рисков в развитии горнодобывающего проекта
развития проектов, так как технологические исследования входят в обоснования инвестиций подготавливаемые на разных стадиях проекта.
Подход к разделению стадий подготовки и развития проекта принятый и использованный в России несколько отличается от западных стандартов, на основании которых, работают западные финансовые организации.
На рис. 2 представлена диаграмма, демонстрирующая этапы развития проекта в соответствии с российскими и международными стандартами.
Таблица резюмирует цели, и требования к глубине технологических испытаний для 4-х уровней/стадий развития проекта добычи полезных ископаемых при подходе западных инвесторов. При этом необходимо учитывать, что все стадии развития технологии тесно переплетаются со стадиями горных и геологических работ.
Компанией SRK был проведен анализ изменения стоимости (капитализации) предприятия на разных этапах инженерных исследований, и получен график, представленный на рисунке 3.
На графике представлена относительная оценка ресурсов и запасов в сопоставлении с оценкой, присвоенной запасам действующей компании (100%).
Каждая стадия развития проекта имеет свой календарный план и бюджет. При этом очевидно, что объемы финансирования каждой стадии напрямую зависят от сложности и размеров проекта. В настоящем докладе сделана попытка определить необходимую глубину изучения руд на обогатимость по стадиям принятым в западных компаниях, специализирующихся на развитии горнодобывающих проектов и подготовки обоснований инвестиций для них.
Первый этап изучения - изучение на уровне Scoping Study
Исследования на уровне Scoping Study включают в себя следующие цели:
• Установить потенциал и эконо-
мическую жизнеспособность месторождения;
• Определить размер проекта и
определить объем запасов, который потребуется для целесообразности развития проекта;
• Определить возможные мето-
ды/технологии извлечение полезного ископаемого;
• Определить предварительную
стоимость технологии извлечения и подготовить исходные данные для предварительного экономического анализа.
Scoping
ТЭД
Pre-Feasibility
Feasibility
~\
Engineering design>-
ОБИН
Проект
Рис.. 2. Сравнения глубины проработки и этапов развития проекта в соответствии с российскими и международными стандартами
• Предоставить технологическую оценку подтверждающую целесообразность дальнейших геологоразведочных работ.
• Предоставить масштаб, бюджет и подтверждение целесообразности выполнения Pre-Feasibility Study.
Издержки на обширные анализы и исследовательские работы зачастую неоправданны на такой стадии развития проекта. Обычно они должны быть сокращены до видимой минерологи и минимальной тестовой работы необходимой для установления возможных используемых технологий и определения предварительных технологических параметров процесса. Примеры таких лабораторных исследований это - бутылочное цианирование или чистая флотация на одном или двух крупностях по-
мола и стандартном реа-гентном режиме. Определение рабочих индексов при измельчении приветствуется, но может быть определено по аналогии (на базе минерального анализа и опыта работы других предприятий).
Для исследований обычно используются пробы кер-нового бурения. В идеале набор проб будет покрывать исследование основных видов минерализации и должен быть выбран инженером-техноло-гом после изучения минералогического анализа и консультации с геологами. Немаловажным фактором является происхождение проб. Пробы должны иметь паспорт с описанием места, времени отбора, а также иметь краткую геологическую характеристику. Все данные включаются в отчеты, как лаборатории, так и в отчет Scoping study. Необходимо учесть, что в ходе аудита проведенных исследований учитываются только результаты исследований, проведенные на известном, имеющем паспорт пробы, материале. Для многих проектов на данном этапе развития проекта достаточный вес пробы составляет в размере 510 кг для каждого вида минерализации.
Стоимость технологических исследований на уровне Scoping Study обычно составляет 30 000 - 50 000 долларов (включая отбор проб и их транспортировку). Результаты лабораторных исследований, вместе с анализом минералогических типов руды являются основой для выбора технологии переработки.
На данной стадии проекта оцениваются ожидаемые капитальные затраты.
Рис. 3. Изменение капитализации предприятия в зависимости от глубины инженерной проработки
Расчеты капитальных затрат основаны на:
Предполагаемой технологической схеме переработки.
Предварительной схеме размещения оборудования.
Списке основного оборудования и схеме энергоснабжения.
Капитальных затратах на оборудование, с использованием расценок продавца или аналогичных предприятий.
Зачастую в зарубежной практике используется следующая формула для приближенного расчета капитальных затрат: CAPEX 2 = CAPEX 1 Х (Rate 2 / Rate 1) 0,6
При расчете стоимости отдельных переделов технологического процесса используются различные коэффициенты.
Расходы на строительство определяются как процент от стоимости основного оборудования.
Точность такого подхода обычно составляет не более +/- 30%.
Основные статьи операционных расходов состоят из:
• Стоимости рабочей силы на обслуживание производства и обслуживание оборудования.
• Расходов на измельчение и дробление.
• Расходов на реагенты (зависят от выбранного технологического процесса и определяются по лабораторным испытаниям, минералогии и опыту ин-женера-технолога).
• Расходов на энергоснабжение. Обычно такие расходы оставляют около 35кВт на тонну руды. Для северных районов эта цифра может быть увеличена. Стоимость электроэнергии определяется поставщиком, либо стоимостью электроэнергии на дизельной электростанции.
• Расходов воды, которые обычно варьирует 1-4 м3 на тонну перерабатываемой руды.
• Транспортных расходов, определяемых исходя из места расположения и инфраструктуры района предприятия.
В оценку также включаются:
• Расходы на реализацию готовой продукции: транспортировка, плавка и аффинаж.
142
Требования к технологическим испытаниям на различных стадий развития проекта добычи полезных ископаемых
Этап развития проекта Цель изучения/стадии развития проекта Требования к технологическим исследованиям и глубина проработки
Scoping Study • Определение потенциала экономической целесообразности развития Проекта (служит основой для определения плана дальнейшего развития). • Устанавливает масштаб проекта. • Предварительные лабораторные исследования на ограниченном количестве проб; • Минералогия выбранных геологоразведочных проб; • Предполагаемый метод извлечения; • Предполагаемые технологические параметры; • Капитальные затраты основанные на опыте работы по другим проектам; • Операционные расходы, основанные на опыте работы других проектов;
Pre-Feasibility Study • Подтверждение экономической целесообразности развития этого проекта • Оценка и выбор оптимального варианты технологии извлечения ценного компонента • Не оптимизированные лабораторные исследования на материале представительном для основного типа рудной минерализации. • Предварительный металлургический баланс и технологическая схема. • Предварительный список оборудования и определение стоимости от отдельных производителей. • Определение капитальных затрат с точностью +/-25%. • Определение операционных затрат на основе запрошенной стоимости расходных реагентов • Подготовка данных для внесения в геологическую модель и оптимизации блоковой модели запасов.
Feasibility Study • Создание прочной основы для развития проекта. • Оценка финансовой привлекательности проекта. • Подготовка основы для детального проекта строительства. • Оптимизированные технологические исследования на представительном материале основных рудных зон и изучение влияния разубоживающих пород. • Исследования изменчивости технологических свойств руд. • Полупромышленные испытания, приветствуются. • Получение и анализ качества готовой продукции.
143
Анализ рынка сбыта. • Определение требований к поставщикам реагентов и других расходных материалов. • Подготовка проб отходов производства и их анализ (хвосты). • Оптимизированная технологическая схема, массовый баланс, исходные данные и разработка концепции организации производства. • Оценка капитальных затрат с точностью не менее +/-15% на основе коммерческих предложений от поставщиков. • График переработки и получения готовой продукции, определение графика операционных затрат. • Оценка рисков проекта.
Engineering • Создание проекта • «Чистовой/проверочный» технологический тест. • Окончательные технологические параметры и подписанные инженерные документы. • Строительство предприятия. • Просмотр производительности и стоимости. • Разработка системы контроля за бюджетом.
• Капитальные затраты на строительство и обслуживание хвостового хозяйства, исходя из объема и срока работы предприятия.
• Стоимость автоматизации производственного процесса.
• Административные расходы.
Обычно отчет на данной стадии не
несет цели продажи или инвестиций в строительство. Данная работа позволяет на начальной стадии проекта оценить его перспективность, определить план дальнейшего развития и упорядочить имеющиеся и необходимые данные.
Стадия развития проекта PreFeasibility Study предполагает:
• Развитие и углубление изучения вариантов технологии переработки руды.
• Выбор наиболее экономически целесообразного варианта технологии переработки и производительности.
• Объем, стоимость и план следующего этапа исследовательских работ.
• Определение стоимости переработки руды на обоснованном уровне.
• Проведение технологических исследований на представительных пробах, в рамках которых необходимо:
о Подготовить предварительные исходные данные для экологических оценок.
o Подготовить предварительные исходные данные для проектирования строительства хвостохранилища.
o Подготовить исходные данные для анализа рынка сбыта готовой продукции.
o Подготовить исходные данные для расчета капитальных затрат с точностью ±20% - ±25% .
o Подтвердить и детализировать операционные затраты.
о Определить технологических показателей для оптимизации блоковой модели и проектирования рудника.
Каждая рудная минерализация должна быть изучена для разделения по сортам и типизации руд.
В ходе технологических исследований определяются следующие параметры, которые затем учитываются при проектировании и входят в блоковую модель рудника:
• минеральный состав и тип руд;
• степень извлечения ценных компонентов;
• твердость (физические свойства) руд;
• качество получаемого концентрата;
• стоимость переработки;
• стоимость реализации продукции.
Для проведения технологических исследований объем пробы обычно не менее 50 кг, а в некоторых случаях вес пробы доходит до 500 килограмм, для каждого вида минерализации. Каждая проба также должна иметь паспорт происхождения, который включается в отчет о про-веденных исследованиях. Необходимо отметить, что некоторые типы руд нуждаются в специальных условиях хранения, которые обсуждаются с лабораторией. Дополнительно отбирается проба для определения рабочих индексов цикла рудоподготовки, обычно около 100 кг каждого типа руд.
Изучение индексов рудоподготовки включает:
• Прочность руд на одноосное сжатие (UCS);
• Рабочий индекс дробления Бонда(CWi);
• Рабочий индекс стержневой мельницы (RWi);
• Рабочий индекс шаровой мель-ницы(BWi);
• Индекс абразивности руд;
Определение работы при полусамо-
измельчении SMC Tests, SPI test, SAGdisign test, JK drop test или тест McPherson (какой из тестов бо-лее представительный все еще идут дебаты) на данном этапе обычно не проводится. Пригодность метода определяется для следующей стадии развития на основе следующих параметров, применение полусамоизмельчения не рекомендуется по следующим показателям:
• Рудная минерализация находится в полностью окисленной зоне
глин или минеральный состав имеет очень изменчивый характер;
• UCS больше чем 180 МПа;
• BWi больше чем 20 кВт/т; и
• RWi незначительно выше чем BWi и оба выше чем 15 кВт/т.
В настоящее время все больше применяется роллер-пресс (ВВД) возможность применения которых на начальном этапе определяется на изучении состава руд.
Предварительный анализ методов обогащения, таких как выщелачивание, флотация, гравитация и т.д. основывается на необходимости и оптимизации этих процессов. Для примера: при исследовании золотомедных руд изучается возможность и целесообразность применения комбинации гравитации, выщелачивания и флотации, возможность применения гравитации в «голове» процесса для выделения золота, цианирование концентрата и т.д. Оцениваются технологические показатели, операционные и капитальные затраты каждого варианта.
Объем исследований и вариантов полностью зависит от минералогического состава руд. Одиночный замкнутый тест и тест на средней ожидаемой
крупности измельчения может быть достаточным для данного уровня исследований. Расход реагентов определяется предварительно и оптимизация для каждого типа руд не требуется.
Стоимость работ, выполняемых на уровне Pre-Feasibility Study, обычно находится в пределах от 70 000 до 100 000$. Стоимость исследования комплексных и упорных руд может находиться в значительно более высоких пределах.
Отчет Pre-Feasibility Study должен покрывать такие аспекты как:
• Основные параметры технологического процесса;
• Предварительная технологическая схема;
• Предварительная водно-
шламовая и качественно-количественная схемы;
• Выбор участка и расположения оборудования;
• Предварительная структура организации предприятия;
• Предварительный список оборудования;
• Предварительную оценку потребности в электроэнергии;
• Предварительный расчет стоимости строительных работ;
• Предварительный расчет капитальных затрат;
• Расчет операционных затрат;
• Определение примерного графика строительства и движения основных средств;
• Топографическая съемка района строительства;
• Предварительный анализ инженерных изысканий места строительства основных объектов строительства;
• Оценка доступности строительных материалов.
Расчет капитальных затрат производится на основании следующих параметров:
Стоимость основного оборудования, основанная на консультациях с поставщиками;
Стоимость металлоконструкций, бетонных работ, стоимость прокладки трубопроводов, основанная на консультациях со строительными организациями.
Примерный расчет стоимости проектных работ;
Расчет необходимых средств на запуск предприятия и запасные части;
Составление плана и стоимости дальнейших технологических испытаний.
Стоимость капитальных затрат рассчитывается с точностью +/- 20 - 25%.
Просматриваются и обновляются расчеты стоимости операционных затрат полученные при проведении Scoping Study.
В рамках проводимого анализа:
• Составляется предварительный график отработки месторождения. При этом проводимый анализ учитывает:
• Место расположения предприятия и индустриализация района;
• Стоимость доставки рабочего персонала и график организации работы;
• Расходы реагентов, которые определяются на основании проведенных технологических испытаний, и их стоимость, определяемая по результатам консультаций с возможными поставщиками и производителями;
• Стоимость смазочных средств и обслуживания оборудования, рассчитываемая по процентной ставке;
• Необходимый объем оборотных средств, определяемый в процессе исследования;
• Расход электроэнергии, определяемый на основании подготовленного списка оборудования и стоимости электроэнергии в регионе;
• Стоимость организации складского хранения.
Такие важные технологические параметры как извлечение, коэффициент использования оборудо-вания, график запуска производства и выпуск готовой продукции учитываются в составлении финансово - математической модели.
Стоимость реализации готовой продукции должна быть определена по следующим параметрам:
• Качество получаемой продукции по результатам лаборатор-ных исследований.
• Предварительных расчет стоимости транспортировки готовой продукции.
• Стоимость плавки, аффинажа, анализ возможных штрафов по нарушению качества готовой продукции.
• Независимый маркетинговый анализ.
Время выполнения Pre-Feasibility Study зависит от квалификации исполнителя и сложности проекта. Обычно такие исследования проводятся 8-12 месяцев.
Основная задача выполнения данной стадии проекта не только доказать что проект технически выполним и экономически целесообразен, но и создать основу для проектирования и привлечения инвестиций.
Принимается, что до начала выполнения Feasibility Study необходимо закончить около 30% всех лабораторных исследований. На самых ранних этапах необходим отбор проб и проведение технологических исследований. Обычно при проведении исследований приглашаются консультанты специализи-
рующиеся на различных технологических процессах, таких как измельчение, флотация и т.д.
Для проведения исследований на измельчаемость, в зависимости от применяемого метода, обычно отбираются пробы массой 700 - 1000 килограмм. На данной стадии подробно изучается изменчивость руд в зависимости от рудных тел и минерализации. Подробно изучается ассоциации минералов и виды нахождения ценных компонентов в руде. Исследования проводятся на свежем, обычно керно-вом, материале. Пробы должны отвечать сроку окупаемости проекта. При проектировании одностадиального по-лусамоизмельчения или использования валков высокого давления необходимы полупромышленные испытания. Полупромышленные испытания приветствуются для отработки технологических режимов и корректировки реа-гентного режима и расхода реагентов. Полупромышленные испытания проводятся в замкнутом водообороте. Необходимо изучение состава вод используемых на месторождении и отличие их состава от лабораторных. Объем пробы зависит от типа используемого оборудования, состава руд, предполагаемой технологии и определяется после консультации с лабораторией.
Стоимость таких исследований варьирует в широких пределах: от
250 000 до 2 000 000 долларов.
Полученные результаты технологических исследований являются основой для дальнейшего проектирования.
В состав Feasibility Study входят:
• Детальный перечень исходных данных и параметров проектирования технологического процесса.
• Детальное описание технологической схемы переработки.
• Детальный массовый баланс для подбора оборудования и операционных расходов.
• График переработки и производства готовой продукции.
• Детализированный план размещения цехов, дорог и инфраструктуры.
• Детализированный план размещения оборудования.
• План организации производства.
• Список оборудования и электропотребителей.
• Сроки изготовления и предполагаемые даты поставки основного оборудования.
• Проработка схемы доставки оборудования и реагентов на участок.
• План и график строительства.
• Детализированный расчет капитальных затрат с точностью не мене +/-15%.
• Расчет производственных затрат с точностью не менее +/- 15%.
• Стоимость проектирования.
• Помесячная стоимость строительных работ.
• График запуска производства.
• План - график погашения банковских обязательств.
• Отчет по результатам выполненных работ.
С учетом данных, полученных в ходе последней стадии исследований составляется обновленный план производства. Капитальные затраты определяются на основе конкурентных карт полученных от производителя. На основе оценки стоимости полученной от поставщиков определяется стоимость вспомогательных производств
(лаборатория и т.д.). Обычно на стадии Feasibility Study проводится оценка рисков возможных рисков по между-
народному стандарту (AS/NZS 4360:1999). В Feasibility Study инженер-технолог описывает проведенные исследовательские работы и проводит анализ полученных результатов и их представительность.
Цель подготовки Feasibility Study -доказать, что проект технически выполним, экономически целесообразен, и создать основу для проектирования проекта и привлечения инвестиций.
— Коротко об авторе -------------------------------------------------------------------
Ермаков Д.В. - старший металлург, обогатитель компании SRK Consulting (Russia) Ltd Email: dyermakov@srk.ru.com
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
A
--------------------------------------------------------- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Гребенюк И.В., аспирант кафедры разработки месторождений полезных ископаемых,
Селиванова Т.В., кандидат технических наук, доцент кафедры геофизики,
Молев А.П., кандидат технических наук, доцент кафедры геофизики,
Белов А.В., доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых,
Дальневосточный государственный технический университет.
ОЦЕНКА ПРОДВИЖЕНИЯ ФРОНТА ОГНЕВОГО ЗАБОЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ СПОСОБОМ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ (780/11-10 от 17.08.2010 г.) 8 с
Одной из перспективных скважинных технологий добычи угля является технология подземной газификации угля (ПГУ). Исследования продвижения огневого забоя при отработке угольного пласта способом ПГУ являются одним из самых важных направлений исследований в этой области. В статье приведено решение прямой задачи гравиразведки в двухмерном (профильном) варианте для типовой петрофизической модели угольных месторождений Дальнего Востока, пригодных для отработки способом ПГУ. Цель исследований - теоретическая оценка разрешающей способности применения гравиразведки для поверхностного мониторинга за продвижением огневого фронта при отработке угольных пластов способом ПГУ.
Ключевые слова: подземная газификация, скважинная добыча угля, огневой забой.
Grebenyk I. V., Selivanova T. VMolev A.P., Belov A. V.
ESTIMATION OF FIRE FACE MOVEMENT AT UNDERGROUND COAL GASIFICATION TECHNOLOGY
One of perspective technologies of coal mining is the of underground coal gasification technology (UCG). Researches of movement of the coal layer fire face at UCG are one of the most important directions of researches in this field. In article the decision of a direct gravimetric research problem in a twodimensional (profile) variant for typical petrophisical models of coal deposits of the Far East, suitable for working off by UCG is resulted. The purpose of researches -a theoretical estimation of resolution of gravimetric research application for superficial monitoring behind advancement of fire front at UCG technology.
