Материалогический подход к проблеме устойчивого развития ресурсодобывающих регионов

Вестник ДВО РАН. 2012. № 2

УДК 620.22:332.1

А.Д.ВЕРХОТУРОВ, Б.А.ВОРОНОВ, Н.П.РОМАНОВСКИЙ

Материалогический подход к проблеме устойчивого развития ресурсодобывающих регионов

Рассматриваются стратегии устойчивого экономического развития ресурсодобывающих регионов. Рекомендуются наукоемкие технологии, способствующие устойчивому развитию таких регионов. Показана значимость материалогического подхода при решении проблем устойчивого развития.

Ключевые слова: минеральное сырье, ресурсодобывающий регион, устойчивое экономическое развитие, материалогический подход.

Materialogical approach to the problem of sustainable development of resource-producing regions.

A.D.VERKHOTUROV, B.A.VORONOV (Institute of Water and Ecology Problems, FEB RAS, Khabarovsk), N.P.ROMANOVSKIY (Institute of Tectonics and Geophysics, FEB RAS, Khabarovsk).

Strategies of sustainable economic development of resource-producing regions are viewed. High technologies promoting sustainable development of such regions are recommended. It has been shown a significance of materialogical approach to the solution of problems of sustainable development.

Key words: mineral raw materials, resource-producing region, sustainable economic development, materialogical approach.

На рубеже XX-XXI вв. перед человечеством встали две важнейшие проблемы: истощение невозобновляемых минеральных ресурсов и деградация окружающей среды. Отношения между человеком, обществом и природой достигли критического уровня, когда дефицит ресурсов и все возрастающая экологическая опасность могут стать причиной национальных и межгосударственных конфликтов [11].

Международной комиссией ООН «По охране окружающей среды и развитию» под руководством Г.Х.Брундтланд в 1987 г. предложена концепция выхода из надвигающегося глобального кризиса - переход на устойчивое экономическое развитие. Под моделью устойчивого развития понимается такое развитие, при котором удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения не подрывает ресурсный потенциал будущих поколений [11, 13]. За неимением иных достойных альтернатив эта идея, несмотря на ее некоторую декларативность, стала активно обсуждаться с позиций социологии, политологии, философии, экологии и смежных дисциплин. В конечном счете сформировалась новая научная дисциплина - мировая экологистика, которая, по мнению Н.С.Касимова с соавторами [9], стала занимать центральное место среди междисциплинарных наук на рубеже XX-XXI вв.

В 1992 г. в Рио-де-Жанейро прошла конференция ООН по проблемам окружающей среды и развития. Обсуждая глобальную программу «Повестка дня на XXI век», ее участники рассмотрели социальные и экономические аспекты, вопросы сохранения и рационального

* ВЕРХОТУРОВ Анатолий Демьянович - доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, ВОРОНОВ Борис Александрович - член-корреспондент РАН, директор (Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск), РОМАНОВСКИЙ Николай Петрович - доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник (Институт тектоники и геофизики им. Ю.А.Косыгина ДВО РАН, Хабаровск). * E-mail: ivep@ivep.as.khb.ru

использования ресурсов, усиления роли основных групп населения, средства осуществления задач развития общества на современном этапе. На конференции было сформулировано новое понимание концепции устойчивого развития. Принципиально предложенная программа не отличалась от программы 1987 г., однако в ней несравненно больше, чем ранее, уделялось внимание механизмам снижения экологического риска (экономическим, социальным, политическим, организационным). В то же время недостаточное значение придавалось производственным рискам, связанным с практической деятельностью человека [9]. Механизмы экологизации производства стали обсуждаться в более поздних работах [8].

Все это позволяет считать, что проблема устойчивого развития общества чрезвычайно многообразна, а выработка единой парадигмы экономического развития требует системного и комплексного подхода. Ее решение должно базироваться на конкретных результатах исследований по каждому разделу или аспекту проблемы. Особое значение в последнее время приобретают результаты оценки влияния отдельных производств на экономические риски и уровень безопасности людей. По мнению С.А.Пегова [14], это обусловлено необходимостью определения новых приоритетов в науке и технике, механизмов их реализации, снижения рисков в социально-экономической сфере, оптимизации процессов управления и развития инновационных мероприятий, новых технологий в условиях быстрого нарастания природных изменений. Именно комплексное рассмотрение различных подходов (аспектов, разделов) позволит определить стратегическое направление в решении глобальной проблемы устойчивого развития.

Многовековой приоритет научно-технического развития цивилизации («дальше, выше, быстрее, прочнее») привел к тому, что «именно отрасли промышленности, производящие материалы как основу развития цивилизации, наряду с классической энергетикой и транспортом XX века, заложили основу экологических кризисов и конечной гибели всего живого на Земле в случае, если человечество будет и далее следовать этой пагубной парадигме» [6, с. 37].

Необходимо отметить, что 19-я специальная сессия Генеральной Ассамблеи ООН, состоявшаяся в июне 1997 г., подтвердила основные принципы Рио-де-Жанейрской декларации 1992 г. по окружающей среде и развитию и предложила программу действий по дальнейшей реализации «Повестки дня на XXI век».

Национальные планы действий по охране окружающей среды уже разработаны и осуществляются в некоторых западных странах. К сожалению, в России стратегии устойчивого развития, которая была бы утверждена на законодательном уровне, не существует. В соответствии с Указом Президента Российской Федерации «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» от 4 февраля 1994 г. № 236 российское правительство в январе 1996 г. рассмотрело Проект концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, подготовленный Минэкономики и Минприроды Российской Федерации. Однако широкого общественного обсуждения данной концепции не было. Предложенный правительством документ вызвал весьма резкую оценку некоторых экспертов. В частности, В.А.Коптюг с соавторами оценили концепцию как попытку «увлечь страну в направлении, прямо противоположном пути к устойчивому развитию» [11, с. 54]. Критические замечания группы академиков РАН, поддержанные комитетом по экологии Государственной думы, получила и вторая редакция проекта (ноябрь 1997 г.). Тем не менее этот документ можно было бы принять за основу после доработки и широкого обсуждения в научном сообществе, государственных и общественных организациях. При доработке концепции целесообразно было бы учесть идеи и предложения группы специалистов из ведущих институтов Российской академии наук, изложенные в фундаментальном научном труде «Новая парадигма развития России в XXI веке. Комплексные исследования проблем устойчивого развития: идеи и результаты» [13].

Представляется, что дальнейшее изучение рассматриваемой проблемы должно базироваться на индуктивном (от частного к общему) подходе к систематизации результатов исследований различных отраслей производства, вносящих риски в жизнедеятельность человека. Прежде всего это касается отраслей, добывающих и перерабатывающих природное сырье, производящих материалы и изделия на их основе [2-5, 12].

Сегодняшняя ситуация позволяет утверждать, что в руководстве страны, в научных и общественных кругах на протяжении последних 20 лет не сложилось однозначного отношения к разработке стратегии устойчивого развития России. Особенно тревожит то, что в ней не определено место природно-ресурсного, прежде всего минерально-сырьевого, потенциала, не подготовлена современная промышленно-технологическая база для переработки сырья [10]. К 2000 г. предприятия, входящие в минерально--сырьевой комплекс, обеспечивали более 50% ВВП и до 70% экспорта. Оценивая роль минерально--сырьевых ресурсов в стратегии развития России, президент В.В.Путин в те годы считал, что, по крайней мере, в первой половине XXI в. российская экономика сохранит свою сырьевую направленность [16]. Сегодня, спустя 10 лет, В.В.Путин уже говорит о необходимости по-новому оценить экономические задачи России, поскольку «потенциал сырьевой экономики иссякает, а главное не имеет стратегических перспектив». Первостепенной задачей становится создание высокотехнологичных производств [17].

Таким образом, исследования в области развития и использования минерально-сырьевого потенциала в нашей стране приобретают чрезвычайно важное значение. При определении оптимальных вариантов устойчивого развития ресурсодобывающих регионов России, как нам представляется, в первую очередь следует рассматривать апробированные результаты многолетних исследований по добыче, переработке и использованию минерального сырья. Это касается и вольфрамсодержащего сырья, добываемого в южных районах Дальнего Востока [2-5, 12]. При этом следует учитывать, что в регионе сложилась сложная схема работы производственного комплекса, добывающего и использующего вольфрамовое сырье. Вначале в горнодобывающих районах извлекается и перерабатывается в концентрат рудная масса. Затем концентрат отправляется в западные районы страны или за рубеж для последующей переработки на гигантских горно-металлургических предприятиях (в том числе с использованием экологически опасных и дорогостоящих пиро-гидрометаллургических технологий) и получения вольфрамсодержащих материалов и изделий. Обратная транспортировка этих материалов и изделий, в которых нуждалась промышленность Дальнего Востока, вызывала дополнительные организационные и экономические нагрузки, что отнюдь не способствовало устойчивости развития региона. На Дальнем Востоке подобные проблемы существуют не только в добыче вольфрамового, но и ряда других видов минерального сырья (к примеру, оловянного).

Ниже рассматриваются предлагаемые нами способы повышения устойчивости развития ресурсодобывающих регионов.

Варианты устойчивого развития ресурсодобывающих регионов

В работе [13] на примере отдельных регионов показано, что проблемы их устойчивого развития, как и России в целом, теснейшим образом связаны с природно-ресурс-ным потенциалом. Академик В. А.Коптюг с соавторами отмечают, что особенно болезненно сказывается на экологическом состоянии стержневое положение рыночной экономики -погоня за максимальной прибылью: безудержно экспортируя минеральное сырье, Россия «проедает» свое будущее. Положение усугубляется тем, что многие наиболее рентабельные месторождения (железных и урановых руд, цветных и благородных металлов и т.д.) после распада СССР остались в других республиках. Хотя Россия и сохранила огромные природные богатства, разработка месторождений в Сибири и на Дальнем Востоке стала малорентабельной, в том числе в связи с высокими транспортными расходами. Уже

сегодня на мировом рынке утрачена конкурентоспособность дальневосточных олова, меди, вольфрама, цинка и свинца. Поэтому переход к рациональному использованию минерального сырья с глубокой его переработкой в районах добычи - одно из ключевых условий стратегии устойчивого развития российских регионов и страны в целом. На смену гигантским, обремененным огромными затратами, экологически опасным металлургическим и химическим комбинатам в ряде случаев должны прийти малые, экономически более выгодные и экологически менее опасные горно-металлургические производства, работающие в местах добычи сырья и использующие новейшие технологии. Одной из таких технологий может стать плазменная металлургия. Как отмечал академик Ю.В.Цветков [19], плазменная металлургия хорошо корреспондируется с наметившимся созданием ми-низаводов, особенно для получения малотоннажной и ценной продукции.

Реализация национальной стратегии устойчивого развития требует разработки критериев оценки текущего состояния природных ресурсов и индикаторных характеристик их использования. В.А.Коптюг с соавторами выделили 130 базовых индикаторов устойчивого развития, отражающих нынешнее состояние различных сфер жизнедеятельности, происходящих изменений и корректирующих действий [11]. Для блока добывающих и перерабатывающих отраслей наиболее важными являются: утвержденные запасы минерального сырья (т); утвержденные энергетические ресурсы (в нефтяном эквиваленте); срок исчерпаемости утвержденных энергетических ресурсов (годы); вклад глубокой промышленной переработки природного сырья в стоимость произведенного продукта;

производственный вклад в экспортную продукцию; отношение возобновляемых ресурсов к невозобновляемым.

Академики Г.С.Голицын, Ю.В.Гуляев и К.В.Фролов [13], разрабатывая методологические и информационные основы оценки текущего состояния регионов и системные подходы к определению возможных стратегий перехода к их устойчивому развитию, выделили четыре блока такой оценки: социально-экономический, промышленно-технологический, медико-биологический и эколого-геофизический (рис. 1). Для каждого из этих блоков существуют процедуры мониторинга и получения объективных оценок их текущего состояния (диагноз), формирования оперативного, тактического и стратегического прогнозов развития, что в конце концов обеспечивает разработку стратегии перехода к устойчивому развитию. Однако, по нашему мнению, здесь следовало бы выделить дополнительный блок - горно-перерабатывающий. Он непосредственно будет связан с промышленно-тех-нологическим и опосредованно - с эколого-геофизическим блоком.

Несколько иной подход к формированию стратегии развития сырьевых регионов предлагает академик В.И.Ишаев [7]. Он полагает, что без специальной политики и государственной поддержки Дальний Восток может окончательно превратиться в сырьевой придаток динамично развивающихся стран АТР. Несмотря на то что сегодня сырьевые отрасли «вытягивают» экономику региона, его сырьевая специализация постепенно теряет свой потенциал. Под руководством В.И.Ишаева разработано несколько сценариев развития Дальнего Востока, в том числе опирающихся на модернизацию научно-технического потенциала и создание наукоемкой продукции. По его мнению, ни один из сценариев не может быть реализован в чистом виде, но любой из них предполагает специальную промышленную политику.

Таким образом, существуют два основных подхода к устойчивому развитию ресурсодобывающих регионов:

диагностический - через диагноз состояния и прогнозы к стратегии устойчивого развития [13];

промышленно-технический - через научно-техническую модернизацию промышленного потенциала [7].

Рис. 1. Стратегия устойчивого развития регионов в соотношении с задачами диагноза его состояния, прогноза и управления [13]

Эти подходы к решению проблемы устойчивого развития дополняют друг друга, но не учитывают минерально-сырьевые аспекты безопасности России. Не подвергая сомнению важность указанных подходов, считаем, что большую комплексность в решении задач устойчивого развития регионов может обеспечить материалогический подход [1], который предполагает теснейшее взаимодействие с промышленно-техническим развитием, создание перспективного мобильного оборудования для переработки минерального сырья и получения материалов и изделий в регионах его добычи.

Материалогический подход к использованию минерально-сырьевых ресурсов

Как уже отмечалось, одна из основных проблем ресурсодобывающих регионов заключается в том, что извлекаемое сырье проходит в них лишь первичную переработку, а для получения из него материалов и изделий сырье отправляется в промышленно развитые районы страны или за рубеж. В результате ресурсодобывающим регионам достается лишь незначительная часть экономической прибыли. Основную же выгоду получают регионы, производящие и экспортирующие материалы и изделия.

Материалогический подход направлен на изменение стратегии развития сырьевой экономики в ресурсодобывающих регионах и предполагает не только добычу и первичную обработку сырья, но и получение из него материалов и изделий непосредственно в районах добычи сырья на основе современных достижений науки и техники. Методология данного подхода основывается на предложенных в разное время парадигмах комплексного и рационального использования минерального сырья, обобщенных Ф.Д.Ларичкиным [12] (см. таблицу). Такой подход обеспечивает, на наш взгляд, комплексное решение триединой задачи развития природноресурсного комплекса: перманентное обеспечение отраслей

Авторы моделей Краткое описание

В.И.Вернадский Рециркуляция металлов и неметаллических полупродуктов, создание сплавов и материалов с учетом не только свойств, но и распространенности элементов в природе. Рациональное преобразование биосферы в «ноосферу», сосуществование общества в гармонии с природой

А.Е.Ферсман Полное использование всех ценных компонентов минерального сырья, создание комбинированных межотраслевых производств, в которых технологические процессы приспосабливают к составу сырья

И.П.Бардин Отходы одних технологических переделов минерального сырья или производств должны служить сырьем для других

Э.В.Брицке Технология производства материалов сосуществует с окружающей средой, применяется принцип комплексного использования сырья

Н.В.Мельников, М.И.Агошков Комплексное освоение недр: достижение оптимальных для народного хозяйства и интересов будущих поколений показателей полноты использования всех видов ресурсов

В.А.Резниченко Организация комплексного производства: создание межотраслевых технологически замкнутых производств в рамках предприятий, месторождений, регионов, отраслей; рециркуляция материалов, разработка материалов с учетом распространенности элементов в природе, сохранение окружающей среды

А.Д.Верхотуров Создание минизаводов в местах добычи сырья с использованием высоких технологий; идеальной схемой безотходного производства должна быть разомкнутая система производства материалов, обеспечивающая полную переработку отходов

А.Д.Верхотуров Разложение минералов, их восстановление и получение элементов, сплавов и соединений при воздействии на минералы (минеральное сырье) концентрированных потоков энергии (высоких температур и давлений), замена пиро-гидрометаллургических процессов новыми технологиями: лазерной, электронно-лучевой, электроискровой, электрошлаковой, плазменной обработкой, алюминотермией, экстремальными методами порошковой металлургии

К.Н.Трубецкой, В.А.Чантурия Развитие минерально-сырьевого комплекса как составной части процесса устойчивого развития при сохранении естественной биоты Земли путем создания эко-, геотехнологий освоения недр на принципах поточности, малоотходности, ресурсосбережения, ресурсо-воспроизведения, повышения контрастности свойств разделяемых компонентов с обеспечением экологической чистоты

минеральным сырьем, материалами и изделиями, вторичную переработку и сохранение окружающей среды (рис. 2).

Устойчивое развитие ресурсоперерабатывающих отраслей, на наш взгляд, требует широкого использования технологий нового поколения (рис. 3). К ним относятся:

1) технология с использованием плазменного котла с замкнутым типом производства, полным испарением минерального сырья и разделением его на элементы и соединения с последующей их конденсацией [3, 19];

2) плазменная обработка для восстановления минерального сырья и получения из него материалов [3, 18];

3) технологии с использованием установок типа MACRO и применением металлотермии [2];

4) электрошлаковый переплав для получения легированных быстрорежущих сталей [2, 3, 15];

5) методы порошковой металлургии для получения изделий из минерального сырья [3].

Некоторые из этих технологий апробированы нами на шеелитовом концентрате Лермонтовского горно-обогатительного комбината (Приморский край). Экспериментальные исследования проводились методами алюминотермии, электрошлакового дугового переплава, спекания в вакуумных печах. Экспериментальные работы осуществлялись в Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН, Тихоокеанском государственном университете и Дальневосточном университете путей сообщения. В результате получены электродные

Рис. 2. Схема решений триединой проблемы минералогической материалогии

взрывная Перспективные технологии, использующие концентрированные потоки энергии для вскрытия руд и концентратов и получения материалов высокие давления

плазменная механоактивация

электродуговая методы порошковой металлургии

СВС-метод, лазерная. электроискровая,

металлотермия электронно-лучевая электроимпульсная

Рис. 3. Методы воздействия на руды и концентраты для их комплексной и рациональной переработки с целью получения материалов и изделий

материалы для электроискрового легирования, электроэрозионной обработки, а также флюсы и электродные материалы для сварки, абразивные, порошковые, керамические, конструкционные материалы, а также материалы для лазерной наплавки и легирования.

Таким образом, проблема устойчивого развития ресурсодобывающих регионов может быть решена на основе материалогического подхода. Реализация данного подхода направлена на получение материалов и изделий из минерального сырья в районах его добычи с применением высоких технологий, обеспечивающих переработку сырья без использования методов пиро-гидрометаллургии, в экологически приемлемых условиях. Проведенные экспериментальные исследования показали перспективность предлагаемого подхода к разработке стратегии устойчивого развития ресурсодобывающих регионов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Верхотуров А.Д., Шпилев А.М. Введение в материалогию. Владивосток: Дальнаука, 2010. 780 с.

2. Верхотуров А. Д. Минералогическое материаловедение как раздел науки о материалах // Хим. технологии. 2002. № 7. С. 2-8.

3. Верхотуров А.Д., Фадеев В.С. Некоторые вопросы современного состояния и перспективы развития материаловедения. Владивосток: Дальнаука, 2004. 320 с.

4. Верхотуров А.Д., Воронов Б. А., Романовский Н.П. Некоторые методологические подходы к устойчивому развитию ресурсодобывающих регионов // Материалы конф. «Проблемы комплексного освоения георесурсов». Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2011. С. 81-92.

5. Верхотуров А.Д., Романовский Н.П., Шнайдер А.А. Промышленное получение материалов из вольфрамсодержащего сырья в Дальневосточном регионе // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 1. С. 75-80.

6. Вишняков Я.Д. Материаловедение и теория технологии материалов в контексте наук о рисках и безопасности. Ч. 1 // Материаловедение. 1998. № 4. С. 36-50.

7. Ишаев В.И. Россия в глобальном мире. Хабаровск: ИЭИ ДВО РАН, 2003. 364 с.

8. Июдина Е.П. Механизм экологизации производства // Вестн. РАН. 2002. Т. 72, № 6. С. 505-509.

9. Касимов Н.С., Мазуров Ю.Л., Тикунов В.С. Концепция устойчивого развития: восприятие в России // Вестн. РАН. 2004. Т. 74, № 1. С. 28-36.

10. Козловский Е.А. // Российские недра. М.: ИИЦ «Национальная геология», 2000. № 8. С. 1-2.

11. Коптюг В.А., Матросов В.М., Левашов В.К., Демянко В.К. Устойчивое развитие цивилизации и место в ней России. Владивосток: Дальнаука, 1997. 84 с.

12. Ларичкин Ф.Д. Формирование концептуальной модели рационального недропользования // Ресурсы, технология, экономика. 2005. № 3. С. 12-19.

13. Новая парадигма развития России в XXI веке. Комплексные исследования проблем устойчивого развития: идеи и результаты / под ред. В.А.Коптюга, В.М.Матросова, В.К.Левашова. М.: Academia, 2000. 397 с.

14. Пегов С. А. Устойчивое развитие в условиях глобальных изменений природной среды // Вестн. РАН. 2004. Т. 84, № 12. С. 1082-1089.

15. Проблемы и перспективы эффективного использования минерального сырья Дальнего Востока для производства металлических материалов / под ред. акад. В.И.Сергиенко. Владивосток: Дальнаука, 2009. 195 с.

16. Путин В.В. Минерально-сырьевые ресурсы в стратегии развития российской экономики // Россия в окружающем мире: Аналитический ежегодник: М.: МНЭПУ, 2000. С. 1-10.

17. Путин В.В. Россия сосредотачивается - вызовы, на которые мы должны ответить // Тихоокеан. звезда. 2012. 18 янв.

18. Туманов Ю.Н. Новые технологии для химико-металлургических процессов получения неорганических материалов // Вестн. РАН. 2009. Т. 79, № 12. С. 1082-1116.

19. Цветков Ю. В. Плазменная металлургия и проблемы комплексного использования сырья // Комплексное использование руд и концентратов М.: Наука, 1989. С. 27-37.

В лабораториях институтов

Современные методы решения задач петролеомики

и нефтепромысловой химии

Изучение влияния состава промышленных ингибиторов коррозии

на их технологические свойства

Методами масс-спектрометрии определен состав ряда ингибиторов коррозии, используемых для защиты трубопроводов. Так, основными действующими компонентами ингибитора коррозии, используемого для защиты мультифазных трубопроводов, являются имидазоли-ны (I) и имидазолин-амиды (II). Эксперименты на реальном трубопроводе показали, что действующие компоненты ингибитора длительное время сохраняются в системе и защищают трубопровод от коррозии. Было предложено перейти от непрерывной подачи ингибитора в трубопроводы к технологии периодической подачи (один раз в месяц), что позволило сократить расход ингибитора коррозии в 5 раз.

Маркин А.Н., Калашников В.И., Суховерхов С.В., Задорожный П.А. Защита ингибитором коррозии мультифазных трубопроводов проекта «Сахалин-2» // Территория НЕФТЕ-ГАЗ. 2011. № 12. С. 12-15; Задорожный П.А., Суховерхов С.В., Семенова Т.Л., Маркин А.Н. Идентификация и анализ действующих компонентов ингибиторов коррозии // Успехи масс-спектрометрии в нефтехимии, охране окружающей среды и пищевой химии: Материалы IX Междунар. конф. ПЕТРОМАСС-2011. М.: ИНХС РАН, 2011. С. 65-69; Задорожный П.А., Суховерхов С.В., Семенова Т.Л., Маркин А.Н. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием для анализа имидазолин-содержащего ингибитора коррозии // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 5. С. 80-84.