Горный институт Кольского научного центра РАН

Н.Н.Мельников
РАЗВИТИЕ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА СТРАНЫ,
В ТОМ ЧИСЛЕ КОЛЬСКОГО РЕГИОНА
Горный институт Кольского научного центра РАН
Горнопромышленный комплекс (далее ГПК) - это основа экономики нашей страны,
развитие которой зависит от устойчивости этого комплекса. Как в СССР, так и в нынешней России
примерно 70% всех потребляемых ресурсов - это минеральное сырье, 90% производства тепла и
энергии - горючие полезные ископаемые, 90% ресурсов для обеспечения тяжелой индустрии минеральное сырье и, наконец, 17-20% товаров массового потребления - также минеральное
сырье. Ключевыми регионами по обеспечению государства минеральным сырьем являются: Север
России, Дальний Восток, Чукотка и т.д.
Горнопромышленный комплекс Мурманской области включает в себя крупнейшие предприятия
цветной и черной металлургии, горно-химического и редкоземельного сырья, стройматериалов: горнометаллургический комбинат "Печенганикель", комбинат "Североникель", Оленегорский и Ковдорский
горно-обогатительные комбинаты, комбинат "Апатит", предприятия "Севредмет", "Ковдорслюда",
"Чалмозеро", "Мусковит" и др. В совокупности они обеспечивают значительную или даже
преобладающую часть потребности России в таких видах минерального сырья, как фосфатные руды
(95%), флогопит и вермикулит (80-90%), нефелиновое и керамическое сырье (35%), железо (10%),
бадделеит (100%). Совместно с АО "Норильский комбинат" предприятия ГПК покрывают потребности
страны в никеле (90%), меди (60%), кобальте (85%), ниобии, тантале, редкоземельных металлах (100%).
В прогнозируемых на долгосрочную перспективу условиях социального и экономического
развития РФ большинство видов продукции ГПК Мурманской области безальтернативны с позиций их
возможного производства в других районах страны, и поэтому развитие этих производств имеет
стратегическое значение.
Продукция ГПК составляет 50% промышленного производства Мурманской области.
Предприятия ГПК являются градообразующими для ряда крупных населенных пунктов, в которых
в общей сложности проживает треть населения области (300 тыс. чел.).
Россия - страна территориально очень протяженная, с холодным климатом, не имеющая
инфраструктуры на 2/3 своей территории. Наиболее богатые, благоприятные в горногеологическом отношении месторождения, расположенные в освоенных районах, в основном
отработаны, к этому следует добавить постоянное ухудшение условий разработки в связи с
увеличением глубины горных работ.
Большей частью запасы руд России сосредоточены в месторождениях с низким
содержанием полезного компонента, в сложных климатических и горно-геологических условиях
(это относится и к углю). Поэтому по сравнению с зарубежными аналогами они являются
малорентабельными в разработке и особенно для экспорта.
В последние десятилетия в ходе «так называемых реформ» происходит развал экономики
страны, в том числе из-за отказа государства и правительства регулировать экономические
процессы в базовых отраслях. Тем не менее, необходимо для текущего момента с учетом
специфики состояния отечественного ГПК выделить основные аспекты для его устойчивого
развития, а отсюда и страны в целом.
1. Горное и обогатительное производство (ключевые вопросы)
Если поставить задачу повысить производительность труда на каждой операции горного и
обогатительного производства вдвое, с одной стороны, а с другой - сократить вдвое потери
минерального сырья для всего технологического комплекса, то для среднестатистического
предприятия с открытыми или подземными работами получается следующая картина (табл. 1).
Таблица 1.
Прирост годовой прибыли на предприятии при повышении
производительности труда и сокращении потерь
Мероприятие
Повышение производительности труда вдвое на:
бурении скважин
геолого-разведочных работах
взрывных работах
экскавации горной массы
погашении горно-подготовительных работ
транспорте горной массы
осушении
содержании дорог
прочих карьерных и общерудничных работах
дроблении, измельчении, обогащении (при тех же коэффициентах
извлечения)
водоснабжении
содержании хвостового хозяйства
очистных работах при подземной разработке
проведении, креплении, поддержании выработок
Сокращение вдвое (при той же производительности труда на всех
работах):
потерь балансовых запасов в недрах
при разубоживания пустыми породами или бедными рудами
потерь основного компонента при обогащении
потерь попутных компонентов и сопутствующего минерального
сырья и отходов
Возможный
прирост годовой
прибыли, %
3.0
3.5
3.0
6.0
8.0
Итого 23.5
16.0
4.0
0.6
3.0
34.0
6.0
2.0
Итого 65.6
40.0
15.0
Итого 55.0
10.0
10.0
10.0
25.0
Итого 55.0
1.1. Из данных табл. 1 следует, что основные усилия по созданию новых и
совершенствованию существующих технологий и мероприятий должны быть сосредоточены:
- для открытых работ - в области транспорта горной массы;
- для подземных работ - в области добычных или очистных работ наряду с проведением,
креплением и поддержанием выработок, особенно подготовительных;
- для открытых и подземных работ - при переработке сырья, т.е. в его обогащении и
измельчении.
По этим трем позициям возможный прирост годовой прибыли составляет более 50% для
всего предприятия. Поэтому действия, например, в области улучшения буровых работ на 30-50%,
на первый взгляд, значимые, никакого влияния на существенное улучшение эффективности
предприятия в целом не окажут.
1.2. Для подземных горнорудных работ интересные идеи высказывает американский
инженер Б.Хеджберг в работе "Крупномасштабная подземная добыча - альтернатива открытому
способу разработки".
Для предприятия производительностью по руде 10 млн. т/год он сравнивает открытый и
подземный способы добычи и приходит к выводам, что бурение, взрывание и погрузка руды
несколько дороже под землей, чем на поверхности. Главное различие состоит в объеме работы,
которую необходимо провести под землей для подготовки к выемке руды (сюда же входит
вентиляция, геоконтроль, состояние откатки). Как правило, 50% стоимости подземных работ при
использовании систем валовой выемки можно отнести к подготовительным работам.
При подземных работах капитальные затраты выше в 2-3 раза (по мобильному
оборудованию - в 2 раза, стационарному - в 3 раза). Делается общий вывод, что для увеличения
эффективности функционирования подземных рудников, необходимо снижение:
- капиталовложений, т.е. сокращение стволов, уклонов, стационарного оборудования;
- горно-подготовительных работ, т.е. укрупнение масштаба, совмещение этих работ с
добычными, применение систем с гигантским подэтажным обрушением, торцевым выпуском и
мобильной техникой;
- времени работы персонала благодаря укрупнению оборудования, автоматизации,
роботизации.
1.3. Известно, что общие потери полезных ископаемых при извлечении составляют более
50% геологических запасов. Не меньшие резервы кроются и в сокращении разубоживания
добываемого ископаемого пустыми породами или обедненными рудами. Поэтому обращает на
себя внимание и второй путь, показанный в табл. 1, - сокращение потерь вдвое (при той же
производительности труда на всех процессах).
Сокращение потерь балансовых запасов в недрах, при разубоживании, потерь при
обогащении и потерь попутных компонентов при их элиминации также дает возможный прирост
годовой прибыли более 50%. Важно, что реализация мероприятий этого рода требует меньше
времени, капитальных затрат, затрат на НИР и ОКР для достижения цели по сравнению с прямым
повышением производительности труда в 2 раза.
Здесь же необходимо подчеркнуть, что, как правило, для руд цветных металлов и
химического сырья, затраты на дробление, измельчение, обогащение, водоснабжение, хвостовое
хозяйство доходят до 60% от общей стоимости. Поэтому улучшение технологий рудоподготовки и
обогащения имеет первостепенное значение.
2. Возможности новых технологий
В последнее время распространяется мнение, что в горном деле надо применять технологии,
основанные на новых принципах. Изобрели лазер - внедряем лазерные установки, развивается
атомная энергетика - дробим руду ядерным взрывом, испытываются новые электрофизические
методы - бурим породу высокочастотными электроразрядами и т.п.
Многие из таких предложений показывают свою бесперспективность, как правило, уже на
полупромышленной стадии. Тем не менее создаются коллективы, образуются лаборатории,
тратятся силы и средства иногда годами, а отдачи нет.
Яркий пример тому - использование солнечной энергии при помощи прямых
преобразователей энергии - солнечных батарей. Чтобы получить электроэнергию, производимую
сейчас в мировом масштабе, необходимо большую часть суши Земли покрыть солнечными
батареями, поскольку теоретически с 1 м2 земной поверхности нельзя снять больше 1 кВт, а
практически, с учетом погоды и КПД батарей - более 0.4-0.5 кВт. Как говорится, комментарии
излишни.
Вернемся к горному делу.
Американские исследователи ввели понятие - коэффициент энергоемкости - отношение
удельной емкости разрушения к временному сопротивлению пород при одноосном сжатии. Были
получены следующие результаты.
Электрофизические и термические способы разрушения:
лазерный луч - 450, плазма - 120, электронный луч - 8.
Механические способы разрушения:
- разрушение энергией струи жидкости: низкоскоростная - 85, непрерывная высокого
давления - 45, импульсная высокого давления – 1;
- резание с наложением ударных нагрузок: ультразвук – 1.5, конический расширитель - 0,7.
- разрушение энергией удара: мощный высокоскоростной удар (взрыв) – 0.07, мощный
механический удар (ударник, шарошка) – 0.5;
Комбинированные способы разрушения пород:
- гидромеханический – 4.0, термомеханический – 0.1.
Сравнение разрушения породы при помощи лазерного луча и взрыва с химическими ВВ
показывает, что при использовании лазера затраты энергии выше на 104.
Резание или фрезерование горной массы коническим расширителем (резцом) у экскаватора
КСМ-2000Р, предложенного ИГД им. А.А.Скочинского, соответствует коэффициенту
энергоемкости 0,7. Взрывной способ разрушения пород для этих целей с коэффициентом 0,07
выглядит эффективнее в 10 раз.
Поэтому такие подходы, если они не оправдываются другими технологическими или
системными преимуществами, заранее бесперспективны.
Еще один пример: «Для обеспечения терморезания скальных прослойков на глубину черпания
роторного экскаватора в 3 м при скорости перемещения ротора вдоль забоя до 30 м/мин необходимо
применение теплового генератора тепловой мощностью 300 мВт».*) Для сравнения: один блок Кольской
АЭС с реактором ВВЭР-440 дает мощность 440 мВт.
Таким образом, рассчитывать на принципиально новые технологии, основанные на
"революционных" подходах, по сравнению с уже применяющимися в мировой практике, следует
аккуратно.
3. Качество горной продукции
К числу важнейших проблем повышения эффективности и устойчивости ГПК страны относится
повышение качества горной продукции. Этот постулат хорошо иллюстрируется состоянием
производства железорудного концентрата у нас и в мировом масштабе.
В настоящее время в мире добывается около 1 млрд.т руды в год. Основные производители:
Австралия, Бразилия - более 120 млн.т каждая, Канада, Индия, страны СНГ - по 30 млн.т.
Стабильно растет доля металлизированных окатышей из высококачественных концентратов.
Также растет доля металлургического производства - электроплавки или плавки при помощи газа на
скрапе и на металлобрикетах (так называемое губчатое железо с содержанием Fe до 85%). Ожидается,
что потребление металлобрикетов после 2000г. составит более 50 млн. т/год, сейчас их цены на 15-17
дол/т выше, чем на суперокатыши. Считается, что эта технология будет одной из основных в будущем.
ОАО "Олкон" выпускает в настоящее время обычный концентрат с содержанием железа 65,7% по
цене 16,7 дол/т. Горным институтом КНЦ РАН и институтом Механобр разработана технология по
выпуску суперконцентрата с содержанием железа 72% и значительным снижением вредных примесей.
Его цена на мировом рынке равна 35-40 дол/т. Состав концентратов показан в табл.2.
Таблица 2.
Количественный и качественный состав железорудных концентратов
Вид
Состав
продукции
Fe MnO CaO MgО AL2O3
S
Р205
Обычный концентрат
65.7 0.11
0.6
0.8
0.4
0.15 0.025
Супер-концентрат
72 0.081 0.02 0.007 0.03
0.01 0.034
Si02
7.75
0.3
Из суперконцентрата можно производить ферритовый стронциевый порошок, цена которого
составляет 750-800 дол/т, а также составы для магнитов ценой 3000-3600 дол/т.
Вот что такое качество и конечный вид продуктов горного производства!
К слову сказать, ОАО "Олкон" планирует ежегодное производство до 10 тыс.т ферритовых
порошков и до 2 тыс.т сырья для магнитов.
Если на ОАО "Апатит" создать производство фосфорных удобрений на месте (глубокая
переработка до конечного продукта - двойного суперфосфата), то эффективность его производства
возросла бы в 3 раза, что обеспечило бы также снижение нагрузки на железнодорожные перевозки
концентрата и его потери при этом.
Сюда же необходимо отнести и комплексное извлечение сопутствующих основному продукту
полезных компонентов, что в ряде случаев дает эффект по прибыли, сравнимый с производством
основного монопродукта.
4. Экономические и другие проблемы
В связи с подготовкой Миннауки РФ и Российской Академии наук предложений по повышению
эффективности использования недр России с учетом специфики состояния экономики страны нами было
предложено осуществление следующих мер:
В геологии
1. Инвентаризация месторождений по иерархии:
- стратегическое сырье;
*)
К.И.Наумов, диссертация на соискание ученой степени к.т.н., специальность "Физика горных пород", 1979
г., МГИ, "Исследование процесса разрушения твердых прослойков во вскрышных породах с целью
повышения работы роторных комплексов".
- полезные ископаемые для собственного обеспечения;
- сырье для экспорта;
- сырье регионального, локального уровня, в основном для стройиндустрии.
2. Проведение геологоразведочных работ для восполнения и обеспечения запасами
горнодобывающих отраслей на срок не менее 25 лет.
3. Госбюджетное финансирование геологоразведочных работ до стадии предварительной
разведки.
В экономике
1. Не менее 50% госсобственности на предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭКа),
предприятия стратегические и системы собственного обеспечения; отсюда их поддержка, управление и
контроль.
2. Коренное изменение системы платежей и налогообложения (предприятия, наряду с общими для
всех отраслей налогами и платежами, вынуждены осуществлять дополнительные платежи за право
пользования недрами, на воспроизводство минерально-сырьевой базы, за складирование промотходов и
др. (по существу имеет место двойное налогообложение)). Следует:
- снизить ставки отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы
до 0,5-1%;
- оставлять в распоряжении предприятий до 50% платежей за недра для ликвидации негативного
воздействия на окружающую среду;
- установить ставку налога на имущество в размере 1 % и исключить из стоимости основных
фондов балансовую стоимость горнокапитальных выработок, сооружений по складированию отходов и
фондов для производства горноподготовительных и вскрышных работ;
- освободить от НДС строительно-монтажные работы, производимые хозспособом.
3. Снижение тарифов на электроэнергию, услуги МПС, тепло- и водоснабжение для
горнодобывающих предприятий.
4. Образование на возвратной основе специальных инвестиционных фондов по отраслям за счет
небольших процентов от амортизационных отчислений государству.
В государственной геополитике
1. Защита внутреннего рынка от импорта сырья и оборудования, которые производятся в нашей
стране (теория протекционизма).
2. Привлечение иностранного капитала, т.е. льготы на зарубежные инвестиции, улучшение Закона
о разделе продукции, обеспечение гарантий государства и регионов для зарубежных инвесторов.
3. Льготы или в отдельных случаях отмена таможенных пошлин на зарубежное оборудование,
средства автоматизации, управления и запасные части, которые не выпускаются отечественной
промышленностью.
В технике и технологии горных работ
1. Увеличение единичных мощностей оборудования, особенно на открытых горных работах, и
модернизация существующих парков.
2. Автоматизация производства.
3. Внедрение компьютерных технологий в технологические процессы, управление
предприятиями, проектирование и конструкторские работы.
4. Поддержка государством в полном объеме ведущих научно-исследовательских и
конструкторских организаций, в первую очередь системы РАН, финансовое участие промышленных
предприятий и организаций в отраслевой науке.
Политика в регионах
1. Усиление стабильности работы предприятий путем соответствующей финансовоэкономической политики государства для регионов, которые являются ключевыми по отдельным видам
сырья (например, Кольский полуостров: фосфаты, тантал, ниобий, редкоземельные минералы, слюды).
2. Снижение или освобождение от ряда местных налогов на время освоения месторождений и
строительства предприятий.
3. Создание региональных горнопромышленных ассоциаций и финансово-промышленных групп с
соответствующими фондами.
В качестве примера, иллюстрирующего изменение размеров отдельных платежей от изменения
ставок отчислений для ОАО "Апатит", приводится табл. 3 (цены 1997 г.).
Таким образом, для повышения эффективности использования минерально-сырьевой базы России
и ее рентабельности надо менять экономические подходы и принципы управления страной.
Освободиться от политики «так называемых реформ», которая окончательно провалилась. Самая
действенная мера - разумное сочетание государственного (госзаказ) и рыночного сектора в
промышленности и сельском хозяйстве.
Таблица 3
Изменение размера платежей от изменения ставок отчисления
Действующие
Ставка
Платежи
отчислемлрд. руб.
ний, %
Мероприятия
1. Снизить ставки отчислений на
воспроизводство минерально-сырьевой
базы: апатит
нефелин
2. Оставить в распоряжение предприятия
для выполнения природоохранных
мероприятий 50% начисляемых сумм
платежей за право пользования недрами
3. Установить ставку налога на
имущество 1% вместо 2%.
При отчислении налога исключить из
стоимости основных средств балансовую
стоимость горно-капитальных
выработок, сооружений по
складированию отходов и основных
фондов, занятых на производстве горноподготовительных и вскрышных работ,
величина которых зависит от горногеологических условий
разрабатываемого месторождения
Предлагаемые
Ставка
Платежи
отчислемлрд. руб.
ний, %
3.1
8.2
23.2
2.6
1.0
3.0
7.5
0.9
15.7
1.7
-
7.8
-
3.9
3.9
22.8
37.2
2.0
1.0
60.0
4. Освободить от налога на добавленную
стоимость строительно-монтажные
работы, выполняемые хозспособом
5. Отменить ввозные пошлины на все
виды технологического
горнотранспортного и обогатительного
оборудования, а также на запчасти,
комплектующие изделия и материалы
для технологических нужд
Уменьшение
платежа
млрд. руб.
-
50.0
-
41.7
8.3
-
52.5
-
50.0
2.5
2.5
40.5
1.25
20.3
20.2
-
236.6
-
147.1
89.5
6. Не применять повышающую ставку
налога (более 1.25% от суммы
реализации продукции) на пользователей
автодорог в соответствии с п.2 ст.5
Закона РФ "0 дорожных фондах в РФ"
Итого
5. Другие пути нормализации экономики страны
Здесь речь пойдет в первую очередь об экономии энергоресурсов, в том числе угля, для
предприятий ТЭКа и, таким образом, о снижении нагрузки на ГПК, МПС и улучшении
экологической обстановки. Данное предложение касается рационального использования
подземного пространства страны, подземного строительства (ПС) и энерго- и
материалосбережения на примерах мирового опыта и отечественных разработок.
5.1. Использование подземного пространства для обеспечения безопасности ядерной
энергетики.
За последние 40 лет потребление энергии человечеством выросло в 2,2 раза. С ожидаемым
ростом населения в 2025-2050 гг. потребление энергии должно, как минимум, удвоиться.
Учитывая существующие и прогнозные запасы основных энергоносителей (нефть и газ), следует
обратить внимание, что за 130 лет добычи нефти переработана 1/3 ее мировых запасов. Из этого
количества 1/3 запасов извлечена, в свою очередь, только за последние 10 лет и, если допустить
необходимость удвоения энергопотребления в ближайшем будущем, то можно ожидать пиковых
величин добычи нефти примерно в 2010-2020 гг., а газа - в 2030-2040 гг., после чего начнется ее
падение на фоне все возрастающей потребности в энергии. Использованием электростанций на
угле поправить положение невозможно, поскольку с экономической точки зрения это потребует
трудновообразимых капитальных затрат, а с экологической - будет близко к катастрофе
(нарушение земель горными работами и отвалами, выбросы газов, особенно CO2, скопление
огромных золо- и шлакоотвалов, радиоактивное загрязнение атмосферы и поверхности земли).
Остаются два пути:
- использование ядерной энергии и гидроэнергии;
- энергосбережение.
Даже при максимальном развитии ядерной энергетики, она удовлетворит только 50%
ожидаемого энергопотребления. Следует шире использовать подземные гидроаккумулирующие
станции и обеспечить гарантированный уровень безопасности ядерной энергетики созданием
подземных АЭС.
Хорошо известна ситуация, которая сложилась в стране в области теплоснабжения.
Повышение цен на органическое топливо, реструктуризация угольной промышленности,
одновременное повышение цен на доставку топлива от мест добычи к местам потребления
приводят к постоянному росту цен на отпускаемое тепло. Нестабильная экономическая ситуация
обуславливает неритмичность поставок топлива, что в свою очередь оказывает влияние на
перебои теплоснабжения. Подобная тенденция особенно заметна в большинстве районов Севера,
Северо-востока и Дальнего Востока.
Многочисленные исследования показывают, что для большого числа регионов России
атомная энергетика экономически предпочтительнее энергетики на органическом топливе, в
первую очередь угле.
Разработан проект (институты НИКИЭТ, ВНИПИЭТ Минатома РФ и Горный институт КНЦ
РАН) подземной атомной станции теплоснабжения (ПАСТ) с четырьмя бассейновыми реакторами
РУТА суммарной тепловой мощностью 220 МВт для теплоснабжения г. Апатиты Мурманской области.
Показано, что введение в действие ПАСТ РУТА примерно в 2 раза сократит себестоимость
отпускаемого тепла в городе, сэкономит около 270 тыс.т условного топлива в год, снизит вредные
выбросы в атмосферу от существующей в городе угольной ТЭЦ на 20 тыс.т SO2, 3200 т NО, 30 т
СО, 7 т альдегидов и на 6500 т выбросов зольной пыли, разгрузит железные дороги МПС СевероЗападного направления. Следует заметить, что по массе перевозок уголь составляет 20% всех
перевозимых грузов по железным дорогам России, уступая по этому показателю лишь
строительным материалам.
В настоящее время только в России, по подсчетам института АЭП Минатома РФ,
просматривается более 100 потенциальных площадок для подобных АЭС (наземных и
подземных), которые способны полностью снять актуальность проблемы теплоснабжения малых и
средних городов Кольского полуострова, Архангельской области, севера Сибири, Якутии,
Дальнего Востока и др.
5.2. Использование подземного пространства для теплоэнергосбережения.
Что касается теплоэнергосбережения, то появилось новое направление - хранение под
землей запасов тепла и холода. В КНР за последние годы построено более 1000 подземных
складов-холодильников, где на каждую тонну хранимого материала (продуктов и т.п.) экономится
более 100 кВт/ч электроэнергии. Следовательно, и здесь подземное пространство представляется в
виде важнейшего государственного ресурса для эффективного развития энергетики и снижения
нагрузки на предприятия ТЭК в ГПК.
В подземном городском пространстве можно размещать многие гражданские и
промышленные сооружения, коммуникации всех видов (транспорт, энергоснабжение,
канализация), объекты складского хозяйства, гаражи и подземные стоянки, спортивные и
культурные сооружения, отели, торговые центры, предприятия бытового обслуживания.
За рубежом уже начато широкое использование подземного пространства для создания
инфраструктуры городских мегаполисов, например в Японии, под г.Токио планируется к 2010 г.
создание подземного города в полном смысле этого слова.
Подземное строительство, являясь составной частью горного дела, имеет свои особенности,
но подчиняется общим положениям и закономерностям горной науки.
5.3. Использование глубинного тепла Земли.
Помимо гидро- и ядерной, также необходимо серьезно рассматривать такой экологически
чистый источник энергии, как глубинное тепло Земли (ГТЗ) - будущее важное направление в
энергетике. Так, в Японии выявлено 22 района, где геотермальные ресурсы обнаружены на
глубинах 2 - 4 км. Если их использовать, то можно произвести 400 млн.кВт энергии, что равно
200% нынешнего уровня.
Существующие геотермальные электростанции, геотермальные ресурсы которых
находятся на глубине менее 2 км, обеспечивают производство около 6 млн. кВт (США,
Филиппины, Италия, Новая Зеландия, Япония). Энергетический потенциал ГТЗ для всего мира
оценивается на несколько порядков больше.
По японским данным использование энергии ГТЗ с площади 2,5 м2 на глубине 4 км даст
240 тыс. кВт энергии по цене 12,7 иен/кВт, что чуть дороже (9-11 иен/кВт) в атомной и топливной
энергетике, но сравнимо со стоимостью электроэнергии, выработанной гидростанциями.
Количество же СО2 будет меньше 0,1 от уровня обычных топливных станций, т.е. сопоставимо с
атомными и гидростанциями. В этой связи ожидается, что производство энергии с
использованием ГТЗ становится одной из обещающих энергогенерирующих систем XXI века.
Заканчивая этот раздел, следует отметить, что при использовании подземного пространства
нужно меньше добывать руды, угля, производить концентратов и т.д., т.е. снизить нагрузку на
ГПК, кроме того существенно снижаются расходы на железнодорожные перевозки.
6. Предложения Горного института КНЦ РАН
В институте разработано и доведено до промышленного освоения значительное количество
новых технологий, начиная с изготовления ВВ на основе местных материалов (отходов
производства) и заканчивая технологиями восстановления нарушенных земель горного
производства. Применительно к процессам обогащения: начиная от создания новых реагентов и
заканчивая водоочисткой при замкнутом водообороте обогатительных фабрик.
Целесообразно выделить и предложить следующие эффективнозначимые технологии и
мероприятия по обеспечению устойчивости ГПК, которые могут быть использованы не только на
предприятиях Кольского полуострова.
6.1. Циклично-поточная технология (ЦПТ), увеличивающая эффективность транспорта
горной массы на карьерах.
Сущность данной технологии состоит в замене карьерного автомобильного и
железнодорожного транспорта на конвейерный с одновременным дроблением руд, пород на
стационарных или передвижных дробильных пунктах (внутрикарьерных). За счет этого резко
сокращается длина и вырастает производительность транспорта при непрерывности потока.
На Оленегорском карьере с 1981 г. используется дробильно-конвейерный комплекс ЦПТ
мощностью 12 млн.т в год, через который ежегодно пропускается 8,5-9,2 млн.т руды из
Оленегорского карьера и заскладированной руды на поверхности из других карьеров.
Комплекс состоит из наклонного конвейерного ствола, стационарного пункта крупного
дробления, конвейерной галереи на поверхности, соединяющей здание перегрузочного пункта с
корпусом среднего и мелкого дробления фабрики. Перепад высот составляет 155 м по глубине
карьера; при реконструкции карьера по проекту предусматривается ввод конвейеров еще на 100 м
вниз. Срок строительства комплекса составил около 3 лет.
На Ковдорском ГОКе ЦПТ введена в эксплуатацию в 1987 г. для транспортирования руды и,
в отличие от Оленегорского карьера, конвейер был расположен в круто-наклонной траншее в
отапливаемой галерее. Длина конвейера 725 м, общая высота подъема руды 160 м, срок и
окупаемость строительства - по 5 лет Также как и в Оленегорске, крупность дробленой массы
равна 300 мм, исходная - 1200 мм; производительность комплекса -до 16 млн.т/год.
В настоящее время там же подготовлен к эксплуатации комплекс ЦПТ для вскрышных
пород с передвижными дробильными комплексами за исключением поверхностной линии с
отвалообразователем. Производительность конвейеров составляет 2000 м3/ч (4000 т/ч), длина 350-700 м (магистральные) и до 1250 м (торцевой), угол наклона 16°, температурный диапазон
работы от +45°С до -40°С (-60? С при вспомогательной скорости).
В перспективе развития работ на Ковдорском карьере предусматривается использование ЦПТ в
наклонных стволах для транспорта руды с глубины 500 м.
Экономичность ЦПТ определяется тем, что 75-80% энергии расходуется полезно (у
автосамосвалов только до 40%), так как соотношение между массами полезного груза и самого
транспортного средства составляет 4:1. Стоимость дизельного топлива примерно в 3 раза выше
стоимости электроэнергии при транспортировании по горизонтали и в 8 раз - при подъеме горной
массы из карьера. Эти обстоятельства становятся решающими при выборе средств транспорта для
глубоких карьеров.
6.2. Технология сокращения объемов вскрышных работ путем укручения бортов карьеров на
основе геомеханического моделирования.
В существующих проектах отработки карьеров заложены углы откосов конечных бортов 4045°, в то время как на зарубежных карьерах, отрабатываемых в скальных породах, борта имеют
углы 50-60°. Компьютерное геомеханическое моделирование и натурные исследования,
проведенные в Горном институте для Оленегорского карьера, показали, что при отсутствии в
бортах неблагоприятных плоскостей ослабления и трещиноватости скальные массивы в бортах
карьера с откосом в 60° имеют достаточный резерв устойчивости. Для карьера глубиной 300 м
переход от углов в 40° к 55° приводит к оставлению около 100 млн.м3 вскрыши в бортах карьера
при экономии около 500 млн. руб. (в ценах 1998 г.). В случае уже начатого формирования бортов
карьера по проекту, при переходе к более крутому борту, предприятия будут иметь возможность
оставления в карьере площадок шириной 100-150 м, на которых можно будет разместить станции
перегрузок руды и вскрыши на железнодорожный транспорт или иные необходимые для карьера
объекты, что снизит себестоимость производства горных работ.
Применение вертикальных уступов - следующий шаг к экономии вскрыши. Существующая
технология установки уступов на конечном контуре со щелеобразованием под углами 65-70°
сформировалась в 70-х гг. как наследница оборки уступов без применения отрезной щели. В то же
время такая характеристика, как высота устойчивого вертикального обнажения даже для
полускальных пород (известняков и мергелей) составляет 36-50 м, для скальных пород она равна
150 м.
Данное обстоятельство позволяет рекомендовать изучение возможности использования
вертикальных уступов на конечном контуре и их внедрение. Ориентировочный эффект составляет
3-5 млн.м3 для карьера средних размеров или 25 млн.руб. Эффект достигается за счет оставления
части пустых пород в уступах карьера и сокращении объемов вскрышных работ. Кроме того, в
бортах будут оставляться широкие бермы безопасности, что существенно облегчит их зачистку.
В 1998 г. стоимость 1 м3 вскрыши на Ковдорском и Оленегорском карьерах составляла 3-5
руб., стоимость 1 т руды -10-15 руб.
Аналогичные расчеты для Ковдорского ГОКа по укручению бортов карьера и вертикальным
уступам дают еще больший эффект - несколько сотен.м3 вскрыши, так как глубина карьера будет
значительно больше 300 м (до 500-700 м), с потенциальным эффектом более 1 млрд.руб. (в
существующих ценах).
6.3. Эффективные технологии обогащения руд с увеличением извлечения полезного
компонента, снижением потерь руды и повышением качества концентрата для предприятий
ГПК Кольского полуострова.
Один из примеров реализации данной технологии - получение суперконцентрата на ОАО
"Олкон" описан в п. 3 (см. табл. 2). Этой технологией заинтересовался также Михайловский ГОК,
и Горный институт планирует начать эти работы в ближайшее время. Промышленные испытания
технологии, проведенные для АО "Карельский окатыш" (Костомукша) дали положительные
результаты. Данная технология при соответствующей корректировке и адаптации может быть
использована для всех типов магнетитовых руд: как для кварцитов (таконитов), так и для
скарновых руд.
Рентабельность горнорудных предприятий следует повышать также за счет комплексного
использования руд, что может дать значительный эффект (например, для ОАО "Апатит" - до 25%
при производстве дополнительно сфенового концентрата с учетом последних технологических
разработок). Наиболее легко внедряемым мероприятием в данной области, не требующим
значительных капитальных затрат, является применение новых флотационных реагентов.
Разработка научных принципов подбора флотационных реагентов с заданными свойствами с
учетом экономических предпосылок их применения позволила создать ряд новых реагентов класса
амидных и эфирных производных моно- и дикарбоновых кислот и определить технологические
параметры их синтеза.
Наибольшего внимания заслуживает новый класс собирателей для флотации фосфатных руд эфирокислоты, получаемые из нефтехимического сырья и способные заменить собиратели
растительного происхождения. Этот класс собирателей малочувствителен к ионному составу оборотных
вод, имеет высокую селективность действия при флотации апатита. Аналогичными свойствами при
флотации апатита обладают сульфонаты с разветвленным радикалом, также полученные на основе
отходов нефтехимической промышленности. Они могут значительно улучшить качество собирательной
смеси, используемой на АНОФ-2 ОАО "Апатит", и способствовать внедрению технологии комплексной
переработки хвостов апатитового производства с выделением нефелинового, сфенового, эгиринового и
титаномагнетитового концентратов. Сульфонаты пригодны и для флотации других типов руд, например
кианитовых.
6.4. Технология энергосбережения для ТЭКа.
Горный институт совместно с институтами Минатома РФ может предложить к разработке
проект и сопровождение строительства подземных атомных станций типа РУТА мощностью от 50
до 300 МВт для теплоснабжения населенные пунктов страны, особенно Севера и Северо-востока,
а также подземных АЭС мощностью от 150 до 500 МВт для энергоснабжения с гарантированным
уровнем безопасности и защиты окружающей среды.
Данное предложение было показано в п. 5.1.
Заключение
1. Горнопромышленный комплекс - это становой хребет нашей страны, и ее развитие
зависит от устойчивости этого комплекса.
2. Наиболее богатые, благоприятные в горно-геологическом отношении месторождения,
расположенные в освоенных районах практически отработаны. Прослеживается постоянное
усложнение условий разработки существующих месторождений в связи с увеличением глубины
горных работ.
3. Запасы руд России, в основном, сосредоточены в месторождениях с низким содержанием
полезного компонента, в сложных климатических и горно-геологических условиях (это относится
и к углю). Поэтому по сравнению с зарубежными аналогами они являются малорентабельными.
4. Для значительного повышения эффективности предприятий ГПК основные усилия по
созданию новых, совершенствованию существующих технологий и процессов должны быть
сосредоточены:
- для открытых горных работ - в области транспорта горной массы;
- для подземных работ - в первую очередь, в сокращении горно-подготовительных работ, а
также капитальных выработок и стационарного оборудования;
- для подземных и открытых работ - на создании технологий переработки сырья, т.е.
измельчения и обогащения, в том числе на снижение потерь на всех стадиях извлечения и
переработки.
5. Как показал анализ, при современном уровне научных и инженерных знаний надеяться в
скором времени на принципиально новые технологии, основанные на "революционных" или
суперсовременных физических подходах, по сравнению с уже применяющимися в мире горными
технологиями, не приходится.
6. Повышение качества выпускаемой продукции, освоение ее новых видов, глубокая
переработка минерального сырья с доведением до конечного продукта и комплексное извлечение
полезного компонента - один из ключей устойчивого развития ГПК, его конкурентоспособности
на мировом рынке.
7. В области государственной политики и экономики необходимо срочное осуществление
следующих мер:
в геологии - инвентаризация месторождений по иерархии, расширение геологоразведочных
работ для восполнения сырьевой базы и частичное их госбюджетное финансирование;
в экономике - введение не менее 50% госсобственности на предприятия ТЭКа, предприятия
стратегические и системы собственного обеспечения, госзаказ, обеспечивающий экономическую и
политическую устойчивость страны. Коренное изменение системы платежей и налогообложения,
контроль государства за тарифами электроэнергии, МПС, тепло- и водоснабжением горных
предприятий;
в государственной геополитике - защита внутреннего рынка в интересах отечественного
производства, гарантии для зарубежных инвесторов, снижение таможенных пошлин на
зарубежное, не производимое в стране оборудование. Льготная экономическая политика для
ключевых горнодобывающих регионов страны.
8. Снятие части нагрузки при экономии энерго- и материальных ресурсов для ГПК, МПС и
улучшение экологической обстановки путем развития атомной энергетики, которая для
большинства регионов РФ экономически предпочтительнее энергетики на органическом топливе,
в первую очередь угле. Строительство подземных АЭС теплоснабжения типа РУТА мощностью
50-300 МВт, энергоснабжения - от 150 до 500 МВт с гарантированным уровнем безопасности и
защиты окружающей среды.
9. Рациональное использование подземного пространства страны, подземное строительство
для целей сбережения энерго-, металлоресурсов и строительных материалов.
10 Горный институт КНЦ РАН разработал и внедрил ряд новых технологий, позволяющих
значительно повысить эффективность функционирования горных предприятий. Институт готов к
их тиражированию и авторскому сопровождению за пределами Кольского полуострова. К
наиболее значимым для устойчивого развития ГПК технологиям относятся:
- циклично-поточная технология для транспортирования скальной горной массы на
открытых горных работах;
- технология сокращения объемов вскрышных работ путем укручения бортов карьеров на
основе геомеханического моделирования;
- новые технологии обогащения руд для получения суперконцентратов (железная руда),
получения фотореагентов для комплексного извлечения полезных компонентов (апатитонефелиновые
руды);
- разработка проекта и сопровождение строительства совместно с институтами Минатома
РФ подземных АЭС тепло- и энергоснабжения мощностью до 500 МВт с гарантированным
уровнем безопасности и защиты окружающей среды, как следствие, снижение нагрузки на ГПК
страны.
И последнее, надо кардинально менять политику «так называемых экономических реформ»,
возродить достоинство и былую мощь нашего Отечества.