В РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
КОМБИНИРОВАНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РУДОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
© Аренс Виктор Жанович1; Лобанов Дмитрий Петрович2; Толкунов Борис Леонидович3; Фазлуллин Марат Исмаилович2
1Горно-металлургическая секция РАЕН
всероссийский научно-исследовательский институт химический технологий 3Российский геологоразведочный университет
Статья поступила 22.07.2010 г.
Предложено повысить комплексность использования рудо-минерального сырья путем комбинирования традиционных и физико-химических методов производства металлов. Для этого необходимы интенсификация физико-химических исследований и разработка межведомственной целевой долгосрочной программы научно-исследовательских, опытно-конструкторских, опытно-промышленных работ.
Ключевые слова: комплексное использование; комбинирование; традиционные, геотехнологические способы; рудо-минеральное сырье.
Россия — одна из самых богатых стран в отношении твердых полезных ископаемых. Занимая место в первой пятерке стран мира по запасам и добыче железных руд, меди, золота, серебра, платиноидов, вольфрама, молибдена, кобальта, никеля, Россия полностью обеспечивает внутренний рынок и экспортирует значительные объемы сырья и продукции. При этом экспорт некоторых видов сырья и продукции металлических полезных ископаемых составляет 50-70% объема добычи (вольфрам, кобальт, никель, медь, золото, серебро) и выше (платина, палладий).
Не столь благополучно развитие минерально-сырьевой базы цинка, свинца, олова, сурьмы, барита, флюорита. Хотя по запасам этих видов сырья Россия занимает лидирующие позиции в мире, даже невысокое их внутреннее потребление не обеспечивается отечественными горнодобывающими предприятиями. Нынешний уровень их потребления требует ввоза сырья.
В состав минерально-сырьевой базы России входят также остродефицитные виды сырья, к которым относятся необходимые в промышленном производстве бокситы, титан, цирконий, хромовые и марганцевые руды. Для этой группы полезных ископаемых добыча обеспечивает лишь незначительную часть необходимого сырья. В то же время Россия экспортирует продукты переработки этих видов полезных ископаемых — алюминий, титан, титановую губку, феррохром, производимые, в основном, из импортируемого сырья.
После распада СССР в России не оказалось качественной минерально-сырьевой базы таких важнейших видов, как марганец, хром, рений, фосфориты, значительно сузилась минерально-сырьевая база урана, золота, полиметаллов.
о
° Регионы с развитой промышленностью испыты-
вают недостаток в железорудном, медном, свинцовом,
со
£ цинковом сырье. Минерально-сырьевая база России по отдельным видам сырья, созданная во времена | СССР, оказалась нерентабельной в современных эко-< номических условиях [1]. В связи с этим очень остро 2 встает вопрос повышения экономической эффек-
тивности освоения месторождений, ранее учтенных государственным балансом, за счет использования инновационных технологий, к которым относятся физико-химические методы (ФХМ) добычи полезных ископаемых.
Рациональное использование запасов полезных ископаемых при их добыче и переработке — одна из главных проблем горнодобывающей промышленности. Несмотря на постоянное совершенствование традиционных способов, степень полноты и комплексности использования многих видов полезных ископаемых все еще низкая, а новые прогрессивные способы и технологии внедряются очень медленно. Необходимо ускорить внедрение ФХМ, в частности, подземного и кучного выщелачивания металлов. Благодаря низкой капиталоемкости геотехнологических комплексов, высокой производительности труда и невысокой себестоимости продукции по сравнению с традиционными способами, в переработку могут быть вовлечены некондиционные руды. Это позволит значительно расширить сырьевую базу действующих предприятий, повысить полноту и комплексность извлечения полезных компонентов. Последнее имеет неоспоримые социально-экономические преимущества при освоении новых месторождений, особенно в необжитых районах.
Общая оценка сырьевой базы большинства месторождений меди, урана и других металлов показывает, что при традиционных способах эксплуатации разведанных месторождений количество неиспользуемых запасов (технологические потери и забалансовые руды) вдвое превысит прирост балансовых запасов. Исследованиями [2-5] доказана возможность переработки таких руд методами кучного и подземного выщелачивания. Вовлечение в переработку выщелачиванием только половины неиспользуемых руд позволило бы получить дополнительную продукцию в объемах эквивалентных повышению сквозного извлечения основного компонента из кондиционных руд на 10-12%.
Месторождение
Т
Разработка месторождения
Открытый способ
ПВ с поверхности через скважины
Руда
сульфиды.
Гидрометаллургический передел
Руда сульфидная
Флотация
1
Концентрат
Хвосты
ос
Специально подготовленные участки и блоки
Отвал
Отработанные участки
ОВ на месте складирования
Комбинация очистных работ с ПВ
Гидроразмьи с выщелачив
В естественном залегании
Дробление, отмывка
КВ
Выщелачивани в аппаратах
] I
Продуктивные растворы
Хвостохранилище
. I1—
Гидромет.передел
Воды рудничного и карьерного водоотлива
N
С гидроизоляцией
С предварит. разрушением
Переработка продуктивных растворов
Металлургический завод
т
Отходы,, ["Переработка
Бактерии
■ химпродуктж
¡едн^е!
Продукция
растворы
Регенерация растворов
Растворы
Возврат на выщелачивание
Продукция
Схема комбинирования ФХМ и традиционных способов получения металлов
Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации месторождений свидетельствует о повышении экономической эффективности горно-металлургических предприятий при комплексном использовании сырья и утилизации отходов производства, что наиболее полно реализуется при комбинировании различных способов добычи и переработки руд.
Широкое промышленное применение ФХМ в комбинации с традиционными способами получения металлов позволит значительно увеличить полноту и комплексность использования минерального сырья и повысить технико-экономические показатели работы предприятий. Предлагаемая принципиальная схема такого комбинирования приведена на рисунке. На схеме отдельные элементы технологических процессов укрупнены. Например, объединены в один узел дробление, измельчение и классификация руд, не разделены виды переработки продуктивных растворов, не раскрыто многообразие вариантов подземного (ПВ), кучного (КБ) и отвального (ОВ) выщелачивания и способов утилизации отходов горно-металлургического производства. Поэтому схема дает лишь общее представление о том, какие способы и их комбинации могут быть применены при добыче металлов. Практическая реализация и уточнение предлагаемой схемы будут определяться горно-геологическими условиями и технико-экономическими показателями при эксплуатации конкретных месторождений.
Использование схемы в полном объеме будет зависеть главным образом от состояния теоретических исследований, обоснованности промышленных технологий и объемов внедрения в производство кучного и подземного выщелачивания металлов. В этом отношении уже имеются сдвиги. Достигнуты
успехи в разработке основных параметров процесса бактериально-химического выщелачивания меди. Объекты кучного выщелачивания золота из стадии опытно-промышленной разработки перешли в категорию промышленной эксплуатации: накоплен 15-летний опыт кучного выщелачивания золоторудных месторождений. Получены положительные результаты при опытных и опытно-промышленных исследованиях процесса подземного выщелачивания золота, меди. Пройдена начальная стадия опытных работ по кучному и подземному выщелачиванию никеля.
Однако состояние промышленного внедрения добычи упомянутых металлов физико-химическими способами не может быть признано удовлетворительным. К числу основных причин медленного развития ФХМ металлов следует отнести некомплексность исследований, монопромышленный подход к переработке выщелачиванием многокомпонентных руд, отсутствие обоснованной методики технико-экономической оценки эффективности применения физико-химических способов, недостаточное количество организаций и специалистов, привлекаемых к решению этой важной проблемы, и слабая координация их деятельности.
Успешное решение рассматриваемой народнохозяйственной проблемы во многом зависит от своевременной разработки межведомственной комплексной целевой программы научно-исследовательских, опытно-конструкторских, опытных и опытно-промышленных работ по ФХМ добычи металлов на ближайшую и дальнюю перспективу. Рекомендуемые основные направления исследований, позволяющих создавать основы безотходной технологии, представлены в таблице. Реализация такой программы требует организационной перестройки научно-исследовательских работ с тем, чтобы обеспечить четкую координацию деятельности академических, учебных и отраслевых институтов, а также предприятий, эксплуатирующих месторождения полезных ископаемых и имеющих различную ведомственную подчиненность.
Выводы. 1. Добыча и переработка руд традиционными способами, несмотря на постоянное совершенствование, сопровождается значительными потерями основного и сопутствующих компонентов. Сократить потери и повысить комплексность использования сырья можно путем комбинирования традиционных и физико-химических методов получения металлов.
Основные направления исследований по выполнению целевой программы развития физико-химических способов добычи металлов
Направления исследований Вид исследований
Геолого-гидрогеологические исследования рудных месторождений и разработка теоретических основ экономической оценки применимости геотехнологических способов добычи полезных ископаемых Геолого-геохимические исследования, оценка запасов балансовых и забалансовых руд месторождений. Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования месторождений. Технико-экономические исследования по обоснованию применения геотехнологических способов
Технологические исследования процессов химического и микробиологического выщелачивания металлов (урана, меди, золота, серебра, пл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.