CC BY
43
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99» МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99_______
Л.П. Тигунов, МПР РФ, ВИМС ВНЕДРЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ -
КАРДИНАЛЬНЫЙ ПУТЬ ОСВОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ РОССИИ В УСЛОВИЯХ СТАНОВЛЕНИЯ РЫНОЧНОЙ ЭКОНОМИКИ
Усилиями многих поколений геологов в Советском Союзе была создана мощная минеральносырьевая база: по запасам и добыче многих полезных ископаемых великая страна занимала одно из первых мест в мире. Ускоренными темпами развивалась металлургическая промышленность, что совершенно не мыслимо без добычи и обогащения огромных масс твердых полезных ископаемых. Одной из особенностей минерально-сырьевой базы СССР было относительно низкое содержание металлов в недрах, преобладание труднообогатимых руд, что требовало строительства крупных горно-обогатительных предприятий со сложными схемами их обогащения руд. Это приводило во многих случаях к высокой себестоимости концентратов. Возможности планового хозяйства позволяли предприятиям устойчиво работать десятилетиями. Большое значение для экономики имело преобладание открытого способа добычи при относительно еще небольшой глубине многих карьеров. С увеличением глубины отработки не только возрастала себестоимость добычи полезных ископаемых, но и на ряде ключевых месторождений снижалось качество руд.
Уже в начале 1980-х годов почувствовалась настоятельная необходимость в разработке и внедрении новых более производительных и экономически оправданных способов добычи и переработки руд, повышения качества конечной продукции. Страна, экономическое благополучие которой во многом зависело от устойчивого функционирования горноперерабатывающей подотрасли и экспорта полезных ископаемых и продуктов их переработки, много
внимания уделяла этой проблеме.
Прошло менее 10 лет, и положение резко обострилось: в Советском Союзе была четко отлажена система “добыча-переработка” в схеме “ГОКи-заводы”, которые нередко находились в разных республиках. Россия осталась без жизненно важных полезных ископаемых - без марганца, хрома, титана, циркония, стронция и других металлов (минералов), в то же время перерабатывающие предприятия работали на СССР-СНГ на Урале, в Сибири, в центре России. Это означало экономическую зависимость страны, чего суверенное государство допустить не может. Добыча полезных ископаемых существенно уменьшилась, а некоторых редких и цветных металлов прекратилась, одновременно прекратились работы по детальной разведке месторождений. Это создает критическое положение: списание запасов полезных ископаемых вследствие добычи и потерь во много раз превышает их прирост. При недостатке финансовых средств страна вынуждена расходовать значительные суммы, измеряемые сотнями миллионов долларов на импорт стратегически важных полезных ископаемых.
Так, текущие потребности в товарной марганцевой руде (550600 тыс.т/год), в марганцевых ферросплавах (~600 тыс.т/год ферромарганца и силикомарган-ца), в металлическом марганце и диоксиде покрываются за счет импорта из Грузии, Украины и стран дальнего зарубежья.
Потребности в титановых концентратах (ильменитовом, рутило-вом), пигментном диоксиде титана и в цирконовом концентрате также покрываются за счет импорта с Ук-
раины и стран дальнего зарубежья.
Аналогичное положение с солями стронция, ниобиевыми и танталовыми концентратами и т.д. Стоимость импорта минерального сырья и продуктов его переработки превышают 600 млн.долл.США ежегодно: таким образом Россия финансирует создание рабочих мест за рубежом, при систематических валютных займах в сопоставимых размерах.
По количеству потребляемых минеральных ресурсов Россия резко отстает от развитых стран [12]. В их перечне особое место занимают остро дефицитные и стратегические виды полезных ископаемых, к которым относятся уран, марганец, литий, титан, цирконий, стронций и др. Россия вынуждена импортировать не только минеральное сырье, но и продукты его переработки, что привело к существенному сокращению рабочих мест, а в некоторых случаях к полной остановке предприятий, снижению качества выпускаемого металла, изделий машиностроения. На карту поставлена экономическая и политическая независимость некогда могучего государства. Выход из создавшегося положения видится в возрождении отечественной промышленности, в т.ч. горнодобывающей, на новой прогрессивной основе. Одно из важнейших направлений - снижение издержек производства при добыче, обогащении и переработке твердых полезных ископаемых с целью создания конкурентоспособной продукции по ее качеству и стоимости. В первую очередь нужны предприятия, на строительство которых требуется мало времени и относительно небольшие капитальные вложения. Высокая про-
изводительность и качество получаемого минерального продукта должны обеспечивать рентабельную работу предприятий, быструю окупаемость вложенных средств.
Одним из мероприятий, которые в короткие сроки позволили бы стабилизировать положение в обеспечении страны минеральными ресурсами в условиях жесточайшей нехватки финансовых средств, является разработка и внедрение способов скважинной технологии добычи твердых полезных ископаемых и, в первую очередь, остро дефицитных, стратегических.
Способ скважинного подземного выщелачивания урана со строительством крупных высокорентабельных комплексов уже давно оправдал себя [1, 9] и является одним из перспективнейших направлений в ликвидации дефицита этого металла. В ряде регионов России начато строительство промышленных предприятий по СПВ урана в большом объеме [8].
Выполненные в 1970-80-е годы и в начале 1990-х годов опытные работы [2] показали возможность скважинной гидродобычи фосфоритов, строительных песков, железных руд, титано-циркониевых песков, россыпного золота, алмазов из кимберлитовых трубок, энергетических углей [14, 15, 16,
19, 20].
Глубина гидродобычи на месторождениях железных руд достигла 800 м, строительных песков - 300 м, углей - 100 м, других полезных ископаемых - 25-80 м. Во всех случаях использовалось стандартное серийное отечественное оборудование - буровые станки, компрессоры, насосы, и лишь скважинные гидродобычные агрегаты имели оригинальную конструкцию. Производительность добычных скважин колебалась от 510 до 60-120 тонн в час твердого продукта при Т:Ж = 1:10-2. В качестве энергоносителя использовались вода и воздух. Техникоэкономические расчеты и фактические показатели свидетельствовали о целесообразности строи-
тельства рудников СГД, которые обещали быть рентабельными при глубине отработки до 1000 м даже таких относительно дешевых полезных ископаемых, как железные руды [14]. Рудник СГД при глубине отработки полезного ископаемого 1000 м может быть построен в течение одного года и за 2-3 года выйти на мощность 500-1000 тыс.т добычи руды. Таких примеров строительства подземных горных комплексов отечественная добывающая промышленность не знает.
Несмотря на опытный характер работ, себестоимость гидродобычи руды оказалась ниже, чем на действующих горных предприятиях соответствующих министерств, меньше оказались и удельные капитальные затраты на промышленное строительство. Несомненным достоинством СГД является возможность регулирования процессов самоизмельчения и самообогащения руд, существенного снижения глинистой составляющей, что особенно важно при добыче титано-циркониевых, оловянных и др. песков. Это позволяет либо вообще обойтись без обогатительной фабрики на месторождении, либо строить ее по упрощенной, более экономичной схеме.
Положительные результаты опытных работ по СГД позволили расширить области применения этого способа добычи [17]: в дальнейшем были получены положительные результаты СГД на алмазоносных кимберлитах, глубоко залегающих россыпях золота, титано-циркониевых песков [19, 20]. Были выполнены соответствующие расчеты для СГД марганцевых [15] и стронциевых руд. В положительном аспекте рассматриваются экологические и социально-экономические проблемы [16] скважинной гидродобычи полезных ископаемых в условиях рыночной экономики [18].
Однако промышленные предприятия построить не удалось: на всех месторождениях недропользователям не хватало средств, строительство рудников растягивалось во времени и затем приос-
танавливалось. Было установлено, что фактических данных по морфологии и строению рудных тел, тектоническому строению участков опытных работ, физикомеханической характеристике руд и вмещающих пород недостаточно для устойчивого функционирования рудника СГД. Крайне необходимыми оказались опережающие и сопутствующие СГД геофизические работы в наземном и скважинном вариантах, на что недропользователь идет крайне неохотно. Таким образом сформировалось мнение о разработке требований к изученности месторождений, которые могут отрабатываться способом СГД и о необходимости доизучения в этом плане всех лицензируемых месторождений твердых полезных ископаемых.
Основными показателями рентабельной работы рудника СГД являются производительность добычной скважины по твердому продукту (т/час) и общий объем рудной массы, полученной из одной скважины или их группы. Как и в горном производстве, в СГД существует минимальный объем добычи полезного ископаемого, определяющий безубыточность работы рудника (скважины). Весьма перспективными являются работы по искусственному воздействию на рудный массив с целью снижения его прочности, увеличения радиуса разрушения и активного воздействия гидромонитора на руду с целью повышения производительности скважины (химические, электрохимические, пневматические и др. способы). К сожалению, такие исследования и натурные работы проводятся в крайне небольшом объеме.
Большие перспективы имеет способ скважинного подземного выщелачивания металлов, например, из марганца из карбонатных руд (пород), металлоносных кор выветривания, в первую очередь, линейно-трещинного и карстового типов. Последнее относится к золотоносным россыпям и корам выветривания [10] с рудами силикатного никеля и кобальта; способ
17
СПВ обещает высокие результаты на карбонатных месторождениях марганца, флюорита, стронция и др.
Ввиду относительно небольшой капиталоемкости, скважинные технологии добычи выгодно применять при отработке месторождений с небольшими запасами руд [5], сложной морфологией рудных тел, их глубоким залеганием, с труднообогатимыми рудами.
Представляется плодотворной идея комплексирования способов СПВ и СГД, например, для добычи карбонатно-флюоритовых, карбонатно-стронциевых и др. труд-нообогатимых руд, которые нельзя отработать способом СГД: на первом этапе рекомендуется провести СПВ для выщелачивания карбонатного цемента, на втором этапе способом СГД на поверхность доставляется концентрат минералов.
Опытные работы в Казахстане позволили сделать заключение о целесообразности СГД энергетических и технологических углей, для создания особо благоприятных условий для добычи газа из угольных и других месторождений. Особое внимание должно быть привлечено к металлоносным углям (германий, галлий, ванадий, никель и др.).
Несмотря на высокий угольный потенциал России [6], в том числе по антрацитам [4], многие районы страны испытывают острый недостаток топлива, в частности, потому, что закрываются нерентабельные шахты и угольные разрезы. Аренс В.Ж. и др. [3] показали высокую эффективность СГД энергетических и коксующихся углей, что особенно важно для районов Западной и Восточной Сибири, Урала и Приморья с их затухающей добычей. Одновременно решаются и социальноэкономические вопросы. Перспективной представляется доработка углей на закрытых шахтах и разрезах (Урал, Кемеровская обл., Приморье)..
В условиях крайнего недостатка финансовых средств и необходимости экономической стабилизации России, создания предпосы-
лок для дальнейшего подъема промышленности способы скважинной добычи твердых полезных ископаемых представляются наиболее приемлемыми. Первоочередными для строительства рудников СГД являются:
♦ по железным рудам - месторождения богатых железных руд КМА, на Урале, в Западной Сибири; на Украине;
♦ по марганцевым рудам -рудники СПВ (карбонатные руды глубоких горизонтов) в Республике Коми, на Урале, в Кемеровской области, Красноярском крае; на Украине; рудники СГД на месторождениях окисленных руд в этих же районах, Алтайском крае, Иркутской области; на Украине, в Казахстане;
♦ по железо-марганцевым рудам латеритного типа с никелем, кобальтом и др.металлами в Республике Коми, Архангельской области, на Урале, в Алтайском крае, Красноярском крае и др., на Украине;
♦ по окисленным медным рудам - на Урале;
♦ по титано-циркониевым россыпям - в Белгородской области, Ставропольском крае, Воронежской и Нижегородской областях, на Среднем и Южном Урале, в Томской, Омской, Новосибирской, Тюменской областях; на Украине и в Казахстане;
♦ по стронциевым рудам - в
Пермской обасти;
♦ по металлоносным битумам и асфальтитам (ванадий, никель, золото и др.) - в Оренбургской обл., в Республике Татария, в Казахстане;
♦ по алмазам - в Архангельской области и других районах Европейской части России, где будут выявлены глубокозалегающие (100 м и более) алмазоносные кимберлиты;
♦ по металлоносным углям (германий, галлий и др.) - на Сахалине, в Приморском крае, Республике Хакасия;
♦ по энергетическим, металлоносным и технологическим углям - в Западной и Восточной Сибири, в Приморском крае и
других районах;
♦ по золотоносным россыпям и корам выветривания - на Урале, в Кемеровской области, Алтайском крае, Красноярском крае, Республике Бурятия, в Читинской и Амурской областях, в Республике Якутия-Саха, на Украине;
♦ по касситеритовым россыпям -в Приморском крае, в Республике Якутия-Саха и др. районах..
Строительство рудников СГД и СПВ позволило бы в короткие сроки (за 5-6 лет) полностью удовлетворить предприятия России в продукции высокого качества - титановой, циркониевой, марганцевой, ванадиевой, железорудной, стронциевой, германиевой, снять импортную зависимость России по этим важнейшим видам минерального сырья.
Особого внимания заслуживают месторождения карбонатных марганцевых руд в Свердловской, Челябинской областях, в Красноярском крае для строительства рудников СПВ: в короткие сроки предприятия электротехнической, электронной промышленности, черной и цветной металлургии, медицины могут быть обеспечены высококачественными продуктами марганца. Месторождения марганца России (и СНГ) характеризуются низкокачественными труднообога-тимыми рудами. Рудники СГД и СПВ позволили бы кардинально решить проблему этого дефицитного стратегического вида сырья.
На таком же уровне государственной важности находится проблема ускоренного освоения тита-но-циркониевых россыпей России: рудники СГД, построенные в Омской, Томской, Нижегородской областях и Ставропольском крае полностью и в короткие сроки сняли бы зависимость предприятий России по титановым и циркониевым концентратам от импорта. Широкое внедрение способов скважинной технологии добычи невозможно без государственной поддержки на этапе доизуче-ния месторождений, проведения опытных и опытно-методических работ, что существенно снизит
риск при освоении месторождений и ускорит их выход на промышленный уровень добычи полезных ископаемых.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Абдульманов И.Г., Фазлулин М.И., Мосев А.Ф., Пименов М.К., Савинова Н.К. Комплексы подземного выщелачивания. М., Недра, 1992, 263 с.
2. Аренс В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых. М., Недра, 1986, 279 с.
3. Аренс В.Ж., Брюховецкий О.С., Чхеян Г.Л. Скважинная гидродобыча угля. РАЕН, МГА, М., 1995, 140 с.
4. Велов В.И. Антрациты России: запасы, качество, рациональное использование. Минеральные ресурсы России, № 5, 1994, с. 12-17.
5. Денисов М.Н. Разведка и освоение малых месторождений рудных полезных ископаемых. Минеральные ресурсы России, 3 %., 1994, с.31-33.
6. Данилов В.П., Медведев В.Я. Угольный ресурсный потенциал России. Минеральные ресурсы России, № 3 , 1995, с.7-13.
7. Железорудная база России. Антоненко Л.К., Архипов Г.И., Бергман
И.А., Голивкин Н.И., Верегин М.И., Тигунов Л.П. и др. Под ред.Орлова В.П. Геоинформарк, М., 1998, 848 с.
8. Кротков В.В., Ветров В.И., Наумов С.С., Тарханов А.В., Бирка Г.И. Минерально-сырьевая база и производство урана в РФ. Минеральные ресурсы России, № 2, 1998, с. 11-14.
9. Мосинец В.Н., Лобанов Д.П., Тедеев М.Н. и др. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания. М., Недра, 1987, 304 с.
10. Минаков В.М., Орьев В.А., Тигунов Л.П. Скважинная гидродобыча (СГД) на месторождениях благородных металлов - состояние и перспективы. Руды и металлы, № 2, 1995, с.79-87.
11. Наумов С.С., Машковцев Г.А., Шумилин М.В. Проблемы развития сырьевой базы урана. Минеральные ресурсы России, № 2, 1996, с. 12-17.
12. Орлов В.П. О стратегических видах минерального сырья. Минеральные ресурсы России, № 4, 1995, с.4-7.
13. Сергиенко И.А., Мосев А.Ф. Бурение и оборудование скважин для подземного выщелачивания металлов. М., ВИЭМС, 1989, 55 с.
14. Тигунов Л.П. Состояние и перспективы развития сырьевой базы черной металлургии. Железные русы. Минеральные ресурсы России, № 3, 1992, с. 11-15.
15. Тигунов Л.П. Состояние и перспективы развития сырьевой базы черной металлургии. Марганцевые руды. Минеральные ресурсы России, № 6, 1992, с. 12-15.
16. Тигунов Л.П. Социальноэкономические и геоэкологические аспекты внедрения скважинной технологии добычи твердых полезных ископаемых. Минеральные ресурсы России, № 3, 1993, с.25-28.
17. Тигунов Л.П., Панков А.В., Бабичев Н.И. Расширение области примиенения скважинной гидродобычи. Горный журнал, № 1, 1995, с.27-29.
18. Тигунов Л.П., Панков А.В., Бабичев Н.И. Скважинная технология добычи в условиях рыночной экономики. Горный журнал, № 4, 1996, с. 10-12.
19. Тигунов Л.П. Конъюнктура минерального сырья. Вып.19. Титан. М., ВИЭМС, 1995, 95 с.
20. Тигунов Л.П. Конъюнктура минерального сырья. Вып.20. Цирконий. М., ВИЭМС, 1995, 51 с.
© Л.П. Тигунов
