Разработка техногенных месторождений горно-химического минерального сырья, как средство повышения эффективности горнохимического производства на территории Приморского края

Таким образом, в период адаптации студентов первого курса к обучению высшей математике необходимо применять различные формы обучения с учетом специфики предмета, нагрузки и уровня знаний студентов.

Т.М. Звонарева

РАЗРАБОТКАТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРНОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ТЕРРИТОРИИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

К техногенным месторождениям относят техногенные образования (отвалы горнодобывающих предприятий, хвостохранилища обогатительных фабрик, шлакозольные отвалы топливно-энергетического комплекса, шлаки и шламы металлургического производства, шламо-. шлако- и т.д. отвалы химической отрасли) на поверхности Земли по количеству и качеству содержащегося в них минерального сырья пригодные для промышленною использования в настоящее время или в будущем по мере развития науки и техники.

В конце 80'Х начале 90-х годов XX века, исследования кафедры литологии, динамической и морской геологии Ленинградского горного института и МНТК «Механобр», положили начало активной разработки идеи использования техногенных месторождений полезных ископаемых в качестве источников вторсырья или в виде прямой товарной продукции.

Особенностями техногенных месторождений являются: размещение только в промышленно развитых районах; размещение у поверхности Земли; их горная масса, как правило дезинтегрирована; состав минералов (более 30000), шире чем в обычных месторождениях (около 3000). Последнее предопределяет сложность переработки техногенных руд, так как многообразие минеральных форм, зачастую требует иных технологий, чем для исходных руд.

Исследованиями последних лет установлено, что в России к настоящему времени накоплено свыше 50 миллиардов тонн техногенных отходов, содержание металлов в которых нередко превышает их содержание в рудах, извлекаемых из недр и поступающих на обогащение. Однако, до настоящего времени техногенные месторождения используются в незначительных масштабах. Основной причиной этого является то, что для широкого вовлечения их в переработку требуется строительство практически новых производств, реализующих новые технологические принципы и решения (которые к тому же должны быть доведены до промышленного производства). Отсюда, зачастую, при последовательной замене действующих технологических линий на новые производства неизбежны высокая капиталоёмкость нового строительства и реконструкции.

Анализ объемов добычи и переработки различных видов минерального сырья (кроме топливно-энергетического) разрабатываемых на территории Приморского края, доли их запасов от российских, технологий переработки и обогащения, диапазона продукции получаемой из сырья позволяет выделить в качестве особо перспективных техногенных месторождений отвалы и шламохранилшца горно-химических предприятий, принадлежащих Управляющей компании «Русская горно-рудная компания» (на территории Приморья это ООО «Русская горно-рудная компания^ (.Ярославский ГОК) и ЗАО «Горно-химическая компания «Бор»).

ООО «Русская горно-рудная компания» расположено в поселке Ярославском на юге Приморского края, в 50 км от г.Уссурийска ив 150 км от г. Владивостока. Сырьевая база ООО (•Русская горно-рудная компания» в границах крупнейших в мире месторождений, разрабатываемых комбинатом, составляет 51,3 млн.т и позволяет полностью удовлетворить потребности российской промышленности в плавиковом шпате более чем на 50 лет, а также предприятие способно экспортировать более 100 тыс.т данной продукции (около 80 % в объеме продаж комбината). Кроме плавикошпатовых руд комбинат обладает запасами цинковых, тантал-ниобиевых руд, редкоземельных металлов (литий, бериллий, цезий, рубидий), известняков, строительного камня (габброиды), декоративного блочного камня (гранодиориты).

Являясь основным производителем плавикошпатового концентрата в масштабах России и стран СНГ. ООО «Русская горно-рудная компания» практически полностью определяет развитие данной отрасли в РФ.

Главный источник фтора - плавиковый шпат, представляет собой природный минерал флюорит состава СаР2, добываемый для нужд промышленности. Подавляющий объем промышленных фтористых продуктов производится из плавикового шпата. Второй источник - попутное извлечение фтора при переработке фторсодержащего фосфатного сырья (апатитов, фосфоритов) на фосфорную кислоту при производстве сложных минеральных удобрений.

Главным источником получения фтористых продуктов из минерального сырья в России является добыча плавикового шпата (до 190 тыс.т, что покрывает до 65% потребления). Наблюдается серьезный дефицит кусковых металлургических сортов - их добывается всего лишь 10 тыс.т/год (5-6% от потребления). Дефицит спроса перекрывается импортом. Динамика импорта плавикового шпата в Россию приведена в табл. 1.

Таблица 1

Импорт плавикового шпата в Россию за период с 2005 по 2008 года, нетто тонн

2005 2006 2007 8 месяцев 2008

Плавиковый шпат Вес, т Затраты, 1000$ US Вес. т Затраты, 1000$ US Вес, т | Затраты. ] 1000$ US Вес, т Затраты. 1000$ US

CaF? <97 % 155672 12583,43 180402 18350,54 193542 26585.23 175924 30009,18

CaF2> 97 % 4227 583,12 613,6 130,91 1991,4 551,64 599,7 237,55

Итого 159899 33166,6 181015,2 18481,5 195533,1 1 27136,9 176523.7 30246,7

Динамика ввоза плавикового шпата в Россию, по странам-экспортерам приведена в табл. 2.

Таблица 2

Ввоз плавикового шпата в Россию за период с 2005 по 2008 года, нетто тонн

Экспортер 2005 2006 2007 2008

Монголия 155833,76 178705,71 193741,86 173575,01

Киргизия 3740,00 1836,00 816,20 559,00

Казахстан 325,00 390,00 - 1657,00

Г ермания - 40,00 440,00 220,00

Китай - 40,00 455,00 379,26

Таджикистан - - - 130,00

Прочие 0,15 3,50 80,07 3,50

Как видно из представленных данных, основным поставщиком плавикового шпата является Монголия. Поставки данного вида сырья из остальных стран составляют на порядки меньше. Следует отметить, что в отношении всего импорта плавикового шпата наблюдается тенденция непрерывного роста. При сохранении существующих темпов к концу 2008 года следует ожидать, что импорт плавикового шпата составит 264785,66 т.

Проблема дефицита фторсодержащих материалов, предопределена долгосрочной ориентацией РФ на вал низкокачественных российских флюоритовых концентратов и политикой, направленной на массированное использование импортных потоков металлургического плавикового шпата из Монголии. Названные факторы привели к отсутствую в России подготовленных богатых месторождений высоко-качественного флюорита. Ситуация усугубляется тем, что фтористое сырье относительно дешево и может быть эффективно вовлечено в производство только в районах с развитой инфраструктурой.

ЗЛО «Горно-химическая компания «Бор» (ТХК "Бор") (основано в Ю58 г.) - единственный в России производитель борсодсржащей прод> кцни, который разрабатывает единственное в России (и одно из трех в мире) месторождение датолитов, промышленные запасы которого составляют более 160 млн.т. руды. Предприятие является уникальным с точки зрения технологии выпуска продукции -нигде в мире бор из датолитовой руды не получают. Путем дальнейшего ее обогащения с получением датолитовых концентратов и последующего разложения последних серной и угольной кислотами получают 9 основных видов боропродуктов (всего - около 20), в том числе борат кальция, перборат натрия, гранулированный борный ангидрид, плавленный октоборат натрия, техническую буру, и

другие. Большая часть этой товарной продукции ориентирована на экспорт, главным образом в Японию, КНР, Южную Корею, а также в ряд европейских стран.

В последние три года «Бор» выпускает около 110 тыс. т борной кислоты в год По мнению экспертов INFOMJNE, в 2007-2008 гг. возможен рост объемов производства до 120-125 тыс. т.

На всех региональных рынках наиболее серьезный конкурент ОАО ’’Бор" - американская компания "US Borax" (входящая в состав группы RTZ-CRA), реализующая 1,3 млн.т бороиродукции (49% мирового рынка). В Европе соперником "Бора" является турецкая госкомпания "Etibank", которая продает 1 млн.т боропродукции (36% мирового рынка). Третий конкурент - североамериканская химическая компания IMC, работающая на европейских и американском рынках. Южно-американские производители реализуют значительные объемы боратов натрия, борной .кислоты и концентратов в Южной и Северной Америке и странах АТР, тогда как китайские производители работают преимущественно с внутренним рынком, хотя им и не удается покрывать растущий спрос на внутреннем рынке Китая.

В отношении уровня мировых цен ситуация на рынках для боропродуктов выглядит следующим образом.

На рынках АТР, где присутствуют три основных игрока в лице US Borax, Чили и ОАО «Бор», цены диктуют американские и турецкие производители (за счет низкой себестоимости продукции, отлаженной системы сбыта и возможности поставить потребителю сразу несколько видов продукции, например буру и борную кислоту, что ОАО «Бор» сделать не может). Турецкий колеманит (руда) прибьшает в АТР судовыми партиями во 25-30 тыс.т морем и размалывается на месте до требуемых покупателями размеров.

ОАО «Бор» приходится следовать сложившимся ценам на рынке, используя в качестве преимущества только свое выгодное географическое положение (близость к основным рынкам АТР) и репутацию производителя качественного товара.

Что касается других рынков. Американского и Европейского, то рынок Америки занимают две крупные компании US Borax и 1МС, а также Турецкий Etibank, аналогичная ситуация в Европе, с той лишь разницей, что ОАО «Бор» в Европу поставляет свою продукцию пользуясь репутацией производителя качественной продукции и хорошим связям., наработанным еще в период работы через «Агрохимэкспорт», который был спецэкспортером боропродукции до 1993 г., но для предприятия эти контракты малоприбыльны из-за больших транспортных расходов.

Сравнение производственных программ по добыче рудного сырья и выхода полезного компонента для рассматриваемых предприятий УК «Русская горно-рудная компания» показывает, что процесс накопления хвостов обогащения имеет высокую интенсивность и к настоящему времени на каждом из них накоплено свыше 20 млн.т. материалов. Таким образом запасы техногенного месторождения продуктов переработки борсодержащего сырья (в пересчете на В2О3) позволяют отнести его к крупным (более 1 млн.т), а запасы техногенного месторождения продуктов переработки фторсодержащего сырья (в пересчете на CaF2) позволяют отнести его к весьма крупным (более 2 млн.т). Отходы серно-кислотной переработки боросодержащего минерального сырья Дальнегорского месторождения датолит-волластонитовых скарнов являются тонкодисперсным материалом, содержащим CaS04‘2H20 в смеси с Si02,еле дующего химического состава и незначительного количества других минеральных примесей, мас.% (см. табл.З).

Таблица 3

Химический состав, мас.% Минералогический состав, мас,%

СаО 23-28 Двуводный гипс (Са$04-2Н20 ) 50-56

SiOo 20-28 Аморфный кремнезем (SiO? ‘ Т1Н2О) 16-22

S03 27-36 Недоразложившиеся минералы 4-12

B20, 0,7- 1,2 Борная кислота 1-2

Fe20, 0,7 -3,0 Ангидрш (при хранении переходит в CaS04-2H20) И - 20

Н2О (кристаллическая) 12- 15

В Институте химии (ИХ) ДВО РАН, коллективом под руководством проф.Гордиенко ПС. разработаны технологии переработки таких отходов в цементы, строительные смеси, вяжущие материалы, модифицирующие добавки к бетонам и строительным растворам, получение из них аш идрита и гипса, волластонита и ксоноглта.

Фторсодержащие от ходы процесса переработки, фторсодержащих руд Вознесенского месторождения являются тонко дисперсным материалом содержащим (мас.%) СаР2 (15,4-29.6 %). СаСОз (9,2-10.3 %}, БЮ? (37,6- 40,5 %), примеси, в том числе вода (47;8-19,6%).

В ы шеуп омя нуты й коллектив разработал также технологии переработки отходов флюоритового производства с получением аморфного кремнезема (5Ю2 • пН20), высокочнстых фторидов щелочноземельных металлов (ТЧаР, КР, СаР2). фторида аммония, плавиковой кислоты. с\льфага аммония (МН4)2504, а При необходимости сульфатов К, Ка и т.п. (как минеральные удобрения), окислов редкоземельных и щелочных металлов, гипса, волластонита и ксонотлита,

Кроме того, в активе ИХ ДВО РАН есть фторидные технологии переработки титаносодержащего сырья (в том числе - титано-магнетита), обеспечивающие повышенный (по сравнению с традиционными технологиями) выход оксида титана высокой белизны и получение широкого спектра дополнительной продукции, за счет утилизации побочных продуктов основного производства. Внедрение такой технологии позволит повысить востребованность фторсодержащей продукции.

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что только вовлечение в переработку техногенных месторождений, сформированных из отходов горно-химического производства, позволит частично покрыть дефицит спроса фтористых продуктов, повысить экспортный потенциал горно-химического производства и существенно расширить качество продукции и ее ассортимент. Это, в свою очередь позволит усилить экономический эффект работы отрасли на территории Приморского края ещё на порядок,

Данные заключения основаны на следующих положениях:

- содержание многих попутно извлекаемых, потенциально полезных компонентов в единице вещества техногенных месторождений, зачастую намного выше их исходной концентрации в рудах (например, на Вознесенском месторождении флотационные хвосты обогащения ежегодно пополняют более 600 т оксида бериллия и около 4000 т оксида лития, при этом содержание ВеО в хвостах на 25 % больше, чем в коренных рудах);

-зачастую стоимость единицы потенциально полезных компонентов, содержащихся в техногенных месторождениях - отходах горно-химического предприятия, превышает стоимость единицы конечной продукции его «основного» производства (расчеты показывают возможность увеличить ценность извлекаемых продуктов но Вознесенскому месторождению в 12 раз, по сравнению с производственной программой, предусматривающей только производство фторсодержащих продуктов);

- вещество в техногенных месторождениях находится уже в измельчённом состоянии, что позволяет миновать многие стадии технологического процесса обработки сырья, являющиеся наиболее капиталоёмкими (например, при необходимости только среднего и мелкого дробления отходов, удельные затраты энергии составят 12 - 25 МДж/г, вместо 150 МДж/т, требуемых при измельчении исходной руды, а переработка хвостов вообще исключает затраты энергии на измельчение).

~ доступность техногенных месторождений полезных ископаемых также позволяет избежать затрат, связанных с извлечением (добычей) полезного сырья;

- как попутный эффект, можно назвать снижение затрат на охрану окружающей среды, т.к. утилизация минеральных отходов обеспечит их удаление из окружающей среды (вместе с содержащимися в них токсичными веществами), что позволит высвободить значительные площади земли, используемые для их складирования (площадь отвалов, терриконов, шлакозолоотвалов в Приморье составляет более 7967 га, хвостохранилищ - 396 га). По этому фактору, техногенные месторождения - отходы горно-химического производства, наиболее эффективны, поскольку их массовая переработка обеспечивает максимально полную утилизацию материала с максимально широким ассортиментом получаемой продукции.

Исходя из изложенного, напрашивается следующий вывод: экономический эффект от вовлечения в переработку материала техногенных месторождений может оцениваться в миллиарды долларов США ежегодно.