Повышение эффективности использования минерального сырья. Грани проблемы

Ю. А. ЧЕРНЕГОВ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ: ГРАНИ ПРОБЛЕМЫ

Москва •2009

1

УДК 620.21 ББК 31

Чернегов Ю. А. Повышение эффективности использования минерального сырья: грани проблемы. –М.: ИАЦ «Энергия», 2009. –

124с.

Вработе рассмотрены такие аспекты повышения эффективности использования минерального сырья, как межотраслевое взаимодействие, полнота выемки, в том числе для возобновляемых источников, технологический, экологический, кадровый, управленческий аспекты и, наконец, то, что касается создания заменителей минерального сырья.

Особое внимание уделено методологии выработки новых технологических решений, а также мировоззренческим вопросам. В заключительной главе рассмотрены концепция выхода минеральносырьевого комплекса из кризиса и пути его послекризисного развития.

Материалы публикации могут быть полезны специалистам горнодобывающих отраслей, в том числе отраслей ТЭК, преподава-

телям и студентам соответствующих учебных заведений, а также определенному кругу читателей.

ISBN 978-5-98420-039-4

© Ю.А. Чернегов, 2009 © ИАЦ «Энергия», 2009

2

3

** *

Вцелях повышения эффективности использования минерального сырья необходимо рассматривать ряд аспектов, которые настолько переплетены между собой, что любая попытка вычленить хотя бы один из них кажется искусственной. Тем не менее нам предстоит сделать это, чтобы добиться четкости изложения.

Многоотраслевое взаимодействие

Минерально-сырьевой комплекс не охвачен существенными технологическими преобразованиями, его достижения связаны в основном с внедрением новой техники. Необходимость создания и освоения наукоемких инновационных технологий в комплексе наиболее четко прослеживается в отношении нефтяной промышленности, где коэффициент извлечения нефти из месторождений не превышает 40 %. Извлечение светлых нефтепродуктов из нефти составляет 67 %, тогда как в Японии этот показатель доведен до 90 %, в Республике Корее — до 95 %.

Прекращение отбора нефти из освоенных месторождений понуждает «раскупоривать» новые, зачастую находящиеся в неосвоенных районах при отсутствии развитой инфраструктуры, а это связано с большими объемами инвестиций и длительными сроками их освоения. Недостаточный уровень извлечения светлых нефтепродуктов из нефти вынуждает добывать большее ее количество за счет опять-таки новых дефицитных инвестиционных ресурсов.

Не лучше обстоят дела и в электроэнергетике. Максимальный КПД тепловых электростанций на угольном топливе достигает лишь 33 %. В то же время в лидирующих странах уже добились показателей в 40–45 %, и реализуются проекты по созданию станций на водороде с КПД 55–60 %. Появление объектов водородной

4

энергетики, обеспечивающих не только топливосбережение, но и уменьшение нагрузки на окружающую среду, недопустимо затянулось. Ввиду большой протяженности линий энергоснабжения Единой энергетической системы страны и запоздания в практическом освоении эффекта сверхпроводимости потери электроэнергии в сетях сопоставимы с объемом ее потребления во всей промышленности. Все это приводит к необходимости роста производства электроэнергии, строительства дополнительных мощностей по добыче топлива с привлечением новых инвестиций.

В оборонном комплексе имеются малогабаритные котлы с КПД 80–82 %. Некоторые предприятия уже применяют их для дополнительного электро- и теплоснабжения, а также для сокращения потерь в сетях, но их доля в энергетике пока незначительна.

Расширение применения нетрадиционных возобновляемых источников электроэнергии связано с необходимостью развития ряда отраслей обрабатывающей промышленности. Создание новых энергомашиностроительных производств и выпуск нетрадиционных материалов потребуются в связи с промышленным освоением реакций самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (горение твердого в твердом), развитием высокотемпературной электрохимической энергетики, улавливанием тепла металлургических шлаков и слитков металла, переработкой бытовых отходов, улавливанием метана от дегазации угольных пластов, появлением новых типов светильников.

США, создав новые источники освещения с высоким КПД и использованием не применявшихся ранее эффектов, смогли отказаться от строительства 100 дополнительных атомных электростанций, что обеспечивает существенную экономию урановых руд.

5

Реализация программы развития атомной энергетики в стране стала возможной и эффективной в связи с созданием новых типов ядерных реакторов, которые позволяют возводить станции как большой, так и средней, а также ограниченной мощности. Последнее очень важно для строительства энергообъектов в районах нового освоения.

Важна роль геологии в обнаружении месторождений не только остродефицитного минерального сырья, в частности радиоактивного, редкометалльного и редкоземельного, но и в направленном поиске минеральных ресурсов в освоенных и осваиваемых районах страны в связи с предстоящим развитием экономики. Здесь следует отметить обнаружение в последние годы месторождений хромитов на Европейском Севере, россыпного хрома в Нижегородской и Воронежской областях, никель-кобальтовых руд в Амурской области, редкометалльного, редкоземельного сырья в Рязанской области и Забайкальском крае, радиоактивного сырья в Республике Саха (Якутия). Титаноносные пески в большом количестве наличествуют в руслах Амура и его притоков, в Татарском проливе и на шельфе островов Курильской гряды. За счет экономии на сооружении объектов инфраструктуры будет достигнуто снижение инвестиций и повышение конкурентоспособности отечественной продукции.

Полнота извлечения полезных ископаемых

Полнота извлечения полезных ископаемых из недр определяется прежде всего использованием соответствующих технологии и техники в горнодобывающих отраслях.

При подземной разработке полезных ископаемых это технологии с закладкой выработанного пространства и

6

погашением целиков с отступающим порядком их выемки. Для открытого способа разработки определяющим является использование соответствующей выемочной техники. Так, для выемки маломощных пропластков угля Национальным научным центром горной промышленности — Институтом горного дела им. А. А. Скочинского разработаны фрезерный агрегат, позволяющий послойно отрабатывать пропластки особо ценных полезных ископаемых при мощности слоя, равной нескольким сантиметрам, бесштанговый универсальный самоходный промышленный комплекс для скоростного проведения восстающих выработок сплошным забоем, для безлюдной выемки крутопадающих угольных пластов и рудных залежей крутого падения. Специфические технологии применяются при выемке сближенных рудных тел и пластов, а также при извлечении некондиционных запасов полезного ископаемого. При разработке сульфидных руд цветных и благородных металлов во всем мире используют микробиологические технологии. Значительны достижения в этом направлении в России. Для выемки некондиционных углей используют методы их подземной газификации. Повышение нефтеотдачи месторождений достигается, в частности, понижением вязкости нефти, химические способы обеспечения которого разработаны в оборонном комплексе.

Полнота извлечения полезных ископаемых органически связана с их разубоживанием: как правило, чем меньше потери, тем значительнее разубоживание. Существуют технические средства и технологические способы одновременного сокращения потерь и разубоживания. Так, переход от экскаваторов типа «механическая лопата» с жесткой рукоятью ковша к системам канатного напора существенно меняет траекторию движения ковша, в результате чего одновременно обеспечиваются со-

7

кращение потерь и уменьшение разубоживания. Однако отечественное машиностроение выпускает такие экскаваторы в ограниченном количестве. В результате рудники цветной металлургии закупают дешевые экскаваторы китайского производства типа «обратная лопата» и устанавливают их для погрузки в транспортные средства на горизонте расположения экскаватора. Эта технология позволяет снизить потери, но одновременно увеличивает разубоживание рудной массы, а также не позволяет использовать такое преимущество обратных лопат, как возможность сокращения транспортных горизонтов.

В целом на рудниках распространена практика снижения потерь полезных ископаемых путем смещения забоя экскаваторов в сторону породного массива при резком повышении разубоживания. Это дает следующие результаты: поскольку пропускную способность фабрики лимитирует приемная способность головного конвейера по рудной массе, переработка последней с пониженным содержанием полезного компонента приводит к росту себестоимости концентрата и сокращению его выхода. Прибыль фабрики как налогооблагаемая база сокращается, а с нею уменьшаются и платежи

вбюджет.

Ксожалению, этому активно способствует законодательство: установлены платежи за сверхнормативные потери полезных ископаемых, в то время как за сверхнормативное разубоживание такие выплаты не предусмотрены. Налицо грубая ошибка, о чем говорят многие.

Участились случаи, когда платежи за сверхнормативные потери оспаривают в судебном порядке и выносят приговоры, благоприятные для недропользователя. Ничего удивительного: и недропользователь, и судебные органы расположены на одной и той же территории — срабатывает административный ресурс.

8

Вопрос полноты извлечения не сводится только к полноте выемки минерального сырья из недр. Зачастую за кадром остается задача полноты извлечения из минерального сырья всех полезных компонентов. Так, в соответствии с проектом из руд Соколовско-Сарбайского ГОК, расположенного в Республике Казахстан, но ныне приобретенного российскими предпринимателями, производят только железосодержащий концентрат. Однако в этих рудах есть не только железорудный компонент. В рудах отрабатываемых месторождений содержится 70 % запасов кобальта бывшего СССР, который отправляется в хвостохранилище обогатительной фабрики.

С приходом рыночной экономики построили предприятие по извлечению кобальта. Оно работает как высокорентабельное. Между тем руды, аналогичные соколовско-сарбайским, на территории России разрабатываются Шерегешским, Таштагольским и Казским подземными рудниками (Рудный Алтай), но к извлечению кобальта там и не приступали.

На одном из крупных горно-обогатительных комбинатов цветной металлургии в хвостохранилища поступает до 60 % содержащегося в пиритных рудах цинка, хотя он считается вторым по значимости после меди, если говорить об основных извлекаемых компонентах. Кроме основных в рудах цветных металлов всегда содержатся так называемые попутные компоненты, в том числе самый востребованный в мире элемент — индий, цена которого на мировом рынке в настоящее время превысила 1 тыс. дол. за килограмм и продолжает расти. Хвосты обогащения используются в подземных рудниках в качестве закладочного материала. Огромная потенциальная ценность, уже извлеченная на поверхность, возвращается под землю, не будучи использованной.

9

Извлечение попутных компонентов может происходить не только на стадии первичного обогащения, но также на стадии вторичной переработки так называемых техногенных объектов, в металлургии и нефтехимии.

В настоящее время Республика Казахстан является одним из крупнейших в мире производителей рения, бериллия, хромовой руды и феррохрома, тантала, ниобия, галлия, технического таллия, урана, ванадия, висмута, кадмия, бора и серы. Многие редкие и редкоземельные элементы извлекаются как попутные из руд черных и цветных металлов, из природного газа. Казахстан обладает большими возможностями по добыче и извлечению индия из руд полиметаллических месторождений. Республика владеет технологиями по производству целой гаммы редких металлов и редкоземельных элементов.

Для минерально-сырьевой базы черной и цветной металлургии Казахстана характерны систематическое ухудшение горно-геологических условий разрабатываемых месторождений, снижение содержания основных полезных компонентов в руде, усложнение их минерального состава, рост доли труднообогатимых руд и т.д. В то же время месторождения являются комплексными, в них содержится широкая гамма полезных элементов. Сделан вывод, что в таких условиях только полное и комплексное использование минерального сырья может обеспечить конкурентоспособность предприятий Казахстана. В связи с этим поставлена задача ускорения работ, направленных на разработку и внедрение новых технологических процессов и средств, обеспечивающих более полное извлечение всех компонентов, содержащихся в руде.

Знаменателен сделанный стратегический вывод: накопленные финансовые ресурсы от реализации продукции нефтегазового и горно-металлургического сек-

10