» » Состояние и перспективы горных технологий

Состояние и перспективы горных технологий

07.08.2016

Насколько назрела необходимость реорганизации горнорудного производства можно судить, например, по опыту одного из наиболее старых и технологически развитых регионов России Республики Северная Осетия — Алания, где этапы индустриального и постиндустриального развития экономики горных регионов проявлены особенно. Переход к рыночной системе взаимоотношений здесь совпал с начальным этапом постиндустриального развития при существенном снижении роли добывающей отрасли. Особенностью региона является противоречивый симбиоз позитивных и стихийно возникающих катастрофических явлений природного и техногенного характера.
На Садонских месторождениях (Садонское, Згидское, Мизурское, Фиагдонское, Архонское, Холстинское и др.) всегда отрабатывали наиболее богатые участки рудных тел, оставляя в недрах некондиционные руды. Потерянные запасы переводились в категорию неактивных, которые сейчас достигают 50 % от исходных суммарных запасов месторождений рудного района.
Руды Садонских месторождений перерабатывались на обогатительных фабриках. Извлечение свинца после обогащения руд достигало 80 — 82, цинка — 82—84, серебра — 60,2, кадмия — 56,2, висмута — около 30 %. Большая часть неизвлеченных металлов находится в хвостохранилищах и представляет собой, с одной стороны, запасы пока еще не востребованных техногенных месторождений, с другой — крупные техногенные накопления веществ различных классов экологической опасности.
За многие годы эксплуатации месторождений рудоносные блоки на отдельных участках рудного района обрушены с выходом на поверхность зон обрушения и оседания диаметром до 70 м. Зоны обрушения являются проводниками водных масс, которые выщелачивают оставшиеся руды. Высокие потери руд, до 40 % от исходных запасов, температура 30—50 °C и достаточное количество воды и воздуха приводят к постоянному окислению сульфидов и к их непрерывному изменению и растворению растворами сквозного трещинною и инфильтрационного происхождения. Концентрация металлов в рудничных стоках, поступающих в р. Ардон, превышает ПДК по свинцу в 40—50 раз, по цинку — в сотни раз.
Технологии добычи и обогащения садонских руд всегда были экономически неэффективными, что при государственной экономике компенсировалось дотациями. Разубоживание и потери руд соответственно до 60 % и 20 % приводили к тому, что добыча 1 т суммарного металла становилась примерно вдвое дороже. В новых экономических условиях, без государственной поддержки, стало очевидным, что существуют вполне объективные причины не только технологического, но и организационного характера, которые не смогут обеспечить финансовое благополучие Садонского свинцово-цинкового комбината (ССЦК).
Причины кризиса добычи садонских свинца, цинка и сопутствующих металлов вызваны применением не соответствующих целям и задачам способов управления рудоносными массивами, недоучетом геомеханики их естественного развития, стадийным принципом выемки запасов с высокими потерями и разубоживанием руд, недостаточной полнотой извлечения полезных компонентов при обогащении, наконец, пирометаллургическим переделом руд со значительными потерями металлов.
Тектонические, минералого-геохимические, эколого-геодинамические, геоморфологические и гидрогеологические особенности литосферы, разнообразные ландшафты Северного Кавказа, различающиеся рельефом, климатом, резким чередованием высот, сочетанием многочисленных водных потоков в глубоких ущельях и разделяющих их горных хребтов и являющиеся первично сбалансированными элементами экологических ресурсов региона, особенно подвержены уже свершившемуся негативному влиянию подземного и поверхностного горно-рудного производства.
В процессе добычи и переработки полезных ископаемых, в том числе и повторной, многие минеральные виды, особенно сульфиды и карбонаты, находясь в зоне окисления и подвергаясь выщелачиванию и выносу в горные речные системы, будут способствовать укрупнению и усилению старых или же формировать новые мощные очаги загрязнения экосистем цинком, свинцом, кадмием, висмутом, железом и многими другими элементами площади всего Северного Кавказа, от бассейнов Черного и Азовского морей вплоть до Каспия. Кроме того, проявляются аэро- и гидродинамические связи хранилищ отходов горного производства с компонентами экологических систем окружающей среды, что особенно пагубно влияет на экологию равнинных зон Предкавказья.
Все отмеченное однозначно свидетельствует о необходимости более активного поиска рациональных решений в части организации добычи и переработки полезных ископаемых. В мировой практике уже с середины прошлого века применяют ресурсосберегающие технологии добычи руд с твердеющей закладкой и с выщелачиванием металлов, а пирометаллургия при переработке руд уступила место малоотходной гидрометаллургии. Эффективность этих технологий примерно в 1,5 раза выше, чем без закладки, за счет полноты извлечения руд и уменьшения ущерба окружающей среде.
Конверсия традиционной технологии на новые технологии, в первую очередь с закладкой пустот твердеющими смесями, должна была обеспечить снижение степени разубоживания руд, образующихся при их выемке; максимально полное использование вскрытых запасов при условии подземного и поверхностного кучного выщелачивания металлов из руд со средним (5—6 %) и низким (до 2 %) суммарным содержанием полезных компонентов и их гидрометаллургическую переработку с извлечением комплекса ценных элементов доступными по цене реагентами выщелачивания.
Утилизация доломитовой мелочи, образующейся на действующих карьерах, для изготовления вяжущих материалов или создание собственного вспомогательного производства доломитового сырья не только увеличит выход руд полиметаллических месторождений, но и сократит ущерб окружающей среде от незаложенных пустот, служащих водоводами, и выщелачивающихся руд, вскрытых горными работами и загрязняющих подземные воды.
Особенность концепции состоит в резком увеличении объема сырьевой базы предприятия за счет вовлечения в производство руд, считавшихся ранее некондиционными и потерянными. Богатые руды выдаются на поверхность и по электрохимической технологии перерабатываются на гидрометаллургическом заводе, обедненные же — выщелачиваются в подземных блоках рудников и в штабелях на промплощадках.
В рамках горного предприятия традиционные и конверсионные технологии комбинируются по эколого-экономическим критериям (рис. 1.2).
Состояние и перспективы горных технологий

Товарными продуктами технологии являются металлы, строительное сырье, обессоленная вода, хлор, водород, кислород, кислоты и щелочи, реализация которых на рынке спроса и потребления существенно удешевляет основное производство.
Положение Фиагдонского месторождения, его геологическое строение и особенности рудоносности типичны для всей Садонской группы свинцово-цинковых месторождений и рудопроявлений. Фиагдонское месторождение отнесено к Северо-Кавказской провинции распространения свинцово-цинковых руд, к образованиям сульфидного парагенезиса. Проявления этого типа вытянуты цепью вдоль Садоно-Унальской антиклинали, в ядре которой находятся палеозойские граниты, а крылья сложены вулканитами, песчаниками и сланцами юрского возраста. Рудные тела Фиагдонского месторождения локализованы в монотонной толще метаморфизованных песчано-глинистых сланцев. Для них характерна форма сложных жил, ориентированных вкрест основной антиклинали.
Количество руд, пригодных для отработки с использованием новых технологий в уже известных телах садонских объектов (целики и вкрапленные руды на глубоких горизонтах и флангах), в настоящее время достигает 30 млн т, что сопоставимо с еще не вскрытыми запасами рудного поля. О целесообразности их вовлечения в отработку новыми технологиями свидетельствует тот факт, что из рудничных стоков Фиагдонского и Архон-ского месторождений по простой технологической схеме, используя раствор кальцинированной соды и цинковую пыль, получен гель с влажностью 65—78 %. При этом в геле Фиагдонского месторождения за 48 сут осаждено 32 т цинка, Apхонского за 51 сут — 40 т.
Однако фиагдонский проект перехода на специальные технологии был дискредитирован тем, что при заводе «Электроцинк» не был построен цех для гидрометаллургического извлечения металлов из гелевого концентрата.
Эколого-технологическому перевооружению горного производства препятствует методика оценки технологий, в соответствии с которой в качестве компенсации экосистемам действующими предприятиями предлагается не полная величина ущерба, а только ее часть, несоизмеримо малая по сравнению с подлинным ущербом окружающей среде.