секция 13. современные технологии подготовки освоения и

СЕКЦИЯ 13. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ОСВОЕНИЯ И
ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО И УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.
261
ПОДСЕКЦИЯ 3. ПЕРЕРАБОТКА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.
Выход концентрата, E, %
Также, учитывая целесообразность и энергоемкость процесса магнитной сепарации, можно определить
оптимальную силу тока в обмотке для каждой фракции при допустимом выходе не менее 80 % (табл.).
При дальнейшем увеличении силы тока в обмотке выход концентрата возрастает незначительно и для
повышения качества (чистоты) концентрата рекомендуется проведение перечистных стадий. Также необходимо
поддерживать магнитную силу настолько низкой, насколько это возможно во избежание захвата немагнитных
зерен при образовании цепи магнитных частиц.
Зависимость выхода концентрата при сепарации фракции размером -1 +0,63 и силе тока 4 А от
количества перечистных стадий показана на рис. 2.
Количество перечистных стадий, N
Рис. 2 Зависимость выхода концентрата от числа перечистных стадий
Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы:
1. Железная руда Бакчарского железорудного месторождения является перспективным источником
железа ввиду его высокого содержания и больших объемов рудных залежей.
2. Наибольшей чистоты магнитного разделения данной руды можно добиться при использовании
магнитных сепараторов с низкой напряженностью магнитного поля, т.к. ценные соединения железа обладают
высокой магнитной восприимчивостью.
3. Из четырех выбранных для сепарации фракций самыми стабильными при разделении оказались
фракции с диапазоном размеров от 0,5 до 1 мм. Можно предположить, что соотношение «полезный компонент –
пустая порода» в них соразмерны.
4. При сепарации мелкозернистых фракций рекомендуется применение перечистных стадий при
минимальной силе тока в обмотке сепаратора или же переход к мокрой магнитной сепарации.
Литература
1.
2.
3.
Барлей Р.В, Уилс Б.А. Технология минерального сырья на перепутье. – М.: Недра, 1992. – 272 с.
Башлыкова Т.В. Металлургическая оценка и обоснование рациональной технологии переработки железной
руды Бакчарского проявления. – М.: ООО "НВП Центр-ЭСТАгео», 2009. – 145 с.
Шарлаимов В.И, Козин В.М. Экспериментальные исследования нестационарных процессов при движении
сплошной среды в гравитационном поле. – М.: Академия естествознания, 2007. – 232 с.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
Г.Т. Ешпанова, А.А. Муханова, В.Г. Загайнов
Научный руководитель ведущий научный сотрудник В.Г. Загайнов
АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан
Начиная с каменного века, от первого поднятого и использованного булыжника и до предстоящего
освоения и конверсии технологий переработки полного использования и воспроизводства истощенных упорных
минеральных ресурсов человек прошёл длинный и сложный путь. На современном этапе ему предстоит решить
сложные задачи воссоздания приходящих к полному исчерпанию минеральных ресурсов привычного
технологического качества. Изменения качества минерального сырья, произошедшие за тысячелетия (обеднение,
усложнение во всех аспектах, ухудшение технологических и экологических свойств), указывают на
закономерности его дальнейшего неизбежного изменения в сторону ухудшения относительно привычных
технологий обогащения и необходимости ещё большего усложнения и удорожания схем переработки.
Современные авторитетные прогнозы устанавливают сроки отработки традиционного минерального
сырья за 30−100 лет − ничтожно малый срок в геологической истории Земли. Поэтому названные проблемы
восстановления баланса исчерпаемых минеральных ресурсов необходимо преодолеть быстро, не превышая
примерно полувековой срок. Этот срок − технологический и ресурсный порог возможности и необходимости
использования привычных минеральных ресурсов.
Создавшаяся ситуация быстрого приближения времени исчерпания запасов твёрдых полезных
ископаемых не оставляет человеку вариантов выбора. Сроки завершения их отработки настолько малы, что
262
ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР
необходимы самые решительные, оперативные меры решения поставленных задач. Все работы по обеспечению
воспроизводства минерального баланса твёрдых полезных ископаемых должны быть завершены в указанные 30100 лет. Для достижения этой цели необходимо преодолеть подступающие основные ограничители успешному
развитию технологий переработки нового сложного и упорного беднейшего минерального сырья: абсолютная
количественная ограниченность минеральных ресурсов, определившая сроки их исчерпания; их
невозобновляемость; рост потребления минеральной продукции; повышение требований к её качеству в целях
удовлетворения потребностей научно-технического прогресса; тенденция увеличения добычи востребованного
минерального сырья при ограниченных его ресурсах; экологический – абсолютный запретительный барьер к
выполнению работ и сигнал к их остановке; технологический – отсутствие рентабельных технологий
переработки сложного, бедного и упорного нового минерального сырья; экономический – определяемый
уровнем рентабельности переработки беднейшего сырья.
В противоречие этим отрицательным ограничителям в развитии минерально-сырьевой базы, многие
современные экономические прогнозы указывают, что к срокам наступления фазы делового оживления шестого
кондратьевского цикла (К-6) мир будет стоять на пороге такой научно-технической революции, после успешной
победы которой сегодняшнее состояние существования человеческого сообщества будет представляться не
более, чем «каменный век». Этот высокий оптимизм, разумеется, может оправдаться при условии устранения
отмеченных негативных явлений в состоянии минерально-сырьевой базы и недропользования. Однако,
рассчитывать на осуществление оптимистических экспертных прогнозов без кардинального изменения
минерально-сырьевого баланса к лучшему состоянию не приходится.
Для решения острейшей проблемы компенсации отрабатываемых твёрдых полезных ископаемых
требуется оптимальная стратегия использования минерального вещества литосферы и техногенных накоплений,
что важно для спасения нашей страны и всёй мировой экономики от сырьевого коллапса.
Компетентные специалисты-профессионалы и авторитетные организации мира в глобальном плане
предлагают меры по решению минерально-сырьевых проблем сосредоточить в трёх основных направлениях:
1. Добыча дефицитных полезных ископаемых на иных планетах, на спутнике Земли – Луне и доставка
добытого сырья на Землю.
2. Постепенный переход от общего планетарного «сухопутного» пользования минеральным сырьём на
преобладающую добычу ресурсов Мирового океана.
3. Рентабельное обеспечение экономики полезными ископаемыми на поверхности земли путями
развития технологий обработки геоматериалов с достижением полного комплексного их использования,
получения минеральной продукции высоких технологий, расширения её номенклатуры.
Руководством к подобной деятельности могут служить уже предложенные концептуальные положения
ресурсовоспроизводящей полной комплексной переработки минерального сырья земной коры и любых
минеральных отходов деятельности человека [3, 4, 6]. Первый из трёх названных основных направлений
обеспечения экономики полезными ископаемыми – вариант получения минеральных ресурсов из космоса на
нынешнем этапе содержит в себе много неопределённостей и ставит трудные для осуществления сложнейшие
научные, технические и технологические задачи. В создавшейся ситуации сегодня невозможно представить даже
сроки и технические возможности осуществления хотя бы одной экспедиции на одну из планет солнечной
системы. Заметим, однако, что необходимо будет решать проблему инопланетного минерального обеспечения
Земли и работать при этом по непрерывному производственному графику добычи и доставки инопланетных
полезных ископаемых, затрачивая на это огромное время (продолжительность полётов исключительно большая)
и ресурсы. Потребуется не одна тысяча лет, чтобы подготовиться и осуществить первый полёт. В то же время,
минерально-сырьевую проблему необходимо решить полностью за названные полувека. Похоже, на
современном этапе проекты удовлетворения потребностей экономики Земли за счёт добычи полезных
ископаемых на иных планетах и доставки их на нашу следует отложить, они весьма нереальны для названных
сроков и на ближайшую перспективу, а значит, не приемлемы.
Вторым, кажущимся более практичным, является направление океанического обеспечения
минеральными ресурсами. Но к этому варианту следует относиться также с большой осторожностью. Из
прогнозов многих авторитетных учёных и известных организаций создаётся уверенность, что доля полезных
ископаемых морских месторождений в третьем тысячелетии (и не ранее) станет преобладающей относительно
месторождений суши [1, 2, 5, 7]. Согласно этим обоснованным прогнозам, не только требуемых 30−100 лет, но
нескольких веков, в том числе, времени XXI века, будет недостаточно для кардинального перехода от
существенно континентальной минерально-сырьевой базы твёрдых полезных ископаемых к общепланетарной с
преобладающим превосходством в ней доли минеральных ресурсов Мирового океана. Океанический вариант
обеспечения планеты минеральным сырьём относительно инопланетного является более предпочтительным, но и
он находится далеко за пределами сроков исчерпания традиционных ресурсов полезных ископаемых на
поверхности Земли.
Таким образом, земная кора вновь выступает единственным реальным и радикальным источником
полезных ископаемых, ресурсы и запасы которых огромны и их можно устанавливать с конкретной целью
каждый раз при минимальных затратах на геологоразведочные работы. Они (ресурсы и запасы) будут способны
своими количествами (объёмами) обеспечить образование новой нетрадиционной горно-перерабатывающей
индустрии на длительную перспективу и способствовать переходу в течение 30−100 лет на новые технологии
переработки геоматериалов на основах новой концептуальной методологии (идеологии), что исключительно
важно для спасения нашей страны и всёй мировой экономики от сырьевого коллапса.
СЕКЦИЯ 13. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ОСВОЕНИЯ И
ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО И УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.
263
ПОДСЕКЦИЯ 3. ПЕРЕРАБОТКА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.
Основные положения предложенных авторами концепции и методологии использования и
воспроизводства минеральных ресурсов в условиях их исчерпания:
- выполнение геологических работ на площадях минеральных ресурсов литосферы;
- расширение комплексности использования исходного минерального вещества с выделением в готовую
продукцию кислорода, кремния, алюминия, входящих в пустопородные минералы;
- извлечение ресурсоопределяющих элементов в виде разнообразных материалов и создание
производств получения на основе ресурсоопределяющих элементов и их соединений инновационной продукции
высоких переделов (включая наноматериалы);
- комплексная безотходная переработка технологичного остатка от выделения новых ресурсных
элементов;
- постепенный переход на технологии извлечения элементов взамен обогащения минералов.
Данные предложения являются основой концепции и методологии комплексного использования и
самовосстановления минерального сырья на необозримую перспективу.
Сразу же, по решению проблем извлечения и использования названных новых ресурсоопределяющих
элементов, устанавливается высшее, близкое к полному (или полное), использование исходного минерального
сырья. Освоение новых ресурсоутверждающих элементов периодической системы и земной коры, входящих на
современном этапе в пустопородные минералы, конверсия технологий переработки минерального сырья как
научное направление и производство, станут революционными факторами созидания МСБ твёрдых полезных
ископаемых. Новое семейство технологий будут иметь инновационный характер на длительную перспективу.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Андреев С.И., Голева Р.В., Юбко В.М. Экономические и геополитические аспекты проблем освоения
минеральных ресурсов Мирового океана // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – Москва,
2006. – № 3. – С. 77 – 81.
Голева Р.В. К проблеме изучения и освоения минерально-сырьевых ресурсов Мирового океана //
Рациональное освоение недр. – Москва, 2010. – С. 53 – 60.
Загайнов В.Г., Тусупбаев Н.К. Безграничные минеральные ресурсы. Концепция и методология (обзорное
информационно–аналитическое исследование). – Алматы, 2013-2014. – 426 с.
Комплексная переработка минерального сырья Казахстана. Состояние, проблемы, решения. Т. 2. Теория и
технология обогащения природного и техногенного минерального сырья / А.А. Жарменов, В.А. Чантурия, Ю.П.
Ерёмин, В.Г. Загайнов, А.А. Ниязов и др. – Алматы: РГП «НЦ КПМС РК», 2008. – 462 с.
Минеральные ресурсы Мирового океана. Концепция изучения и освоение (на период до 2020 г.) / Под ред.
С.И. Андреев. – Санкт-Петербург: ВНИИокеангеология, 2007. – 97 с.
Мухамедилова А.М., Загайнов В.Г., Тусупбаев Н.К. Обеспечение
условий неисчерпаемости и
самовозобновления минеральных ресурсов – важнейшее и необходимое концептуальное требование к
конверсии технологий переработки // Горный журнал Казахстана. – Алматы, 2014. – № 2. – С. 6.
Сутырин Ю.Е. Перспективы освоения железомарганцевых образований глубоководных месторождений
Мирового океана // Национальная металлургия. – Москва, 2003. – № 4. – С. 89 – 94.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
КАРБОНАТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ РУД
Р.А. Загороднев, А.А. Иванова
Научные руководители доцент В.В. Тихонов, доцент И.В. Фролова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия
Металлургия – одна из важнейших структур экономики России. Фактически эта отрасль
промышленности является экономическим фундаментом, т.к. является основным поставщиком для предприятий
ВПК, машиностроения, строительства, и т. д. Важно развивать отрасль для поддержания стабильной экономики
государства. Однако, несмотря на свою важную роль, металлургия России переживает не лучшие времена и
имеет комплекс проблем, связанных как с финансами, так и сырьевой базой. Одной из таких проблем является
дефицит марганца и его продуктов.
Марганец имеет широкое применение в металлургической промышленности. Его применяют для
удаления кислорода при плавке стали. Одним из наиболее важных свойств марганца это его способность
повышать твердость и износостойкость стали, что особо важно при производстве бронетехники, землеройных,
дробильных машин и т. д.
В России марганец является дефицитным сырьем. Согласно данным Британской геологической службы
Россия занимает 16 место по его добыче (44400 т/год по данным на 2006 г.). Существует несколько крупных
отечественных месторождений марганца: Усинское, Полуночное, Пороженское, однако, все они находятся на
стадии выработки либо выработаны.
В связи с нехваткой данного сырья, металлургические компании пытаются покрыть недостаток за счет
импорта, тем самым вовлекая отрасль в зависимость от внешних сырьевых источников. Данная ситуация
отрицательно сказывается как на внутренней экономике, так и внешней политике России.
Одним из решений сырьевой проблемы может стать выщелачивание марганца из шламовых отходов
добывающих предприятий, зольных отходов ТЭЦ и т. д.