Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых в РСО-Алании

/

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты разработки месторождений обогащения полезных ископаемых

1.1 Разработка месторождений полезных ископаемых на современном этапе

1.2 История разработки месторождений полезных ископаемых

1.3 Понятия и методы обогащения полезных ископаемых

Глава 2. Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых в Республике Северная Осетия - Алания

2.1 Месторождение полезных ископаемых в РСО-Алании и их разработка

2.2 Практика обогащения полезных ископаемых в Северной Осетии

Глава 3. Перспективы развития систем разработки и обогащения полезных ископаемых

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Полезные ископаемые - минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере минерального производства.

Скопление полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения - районы, провинции и бассейны. Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, россыпей и других).

Полезное ископаемое - природное минеральное образование, которое используется в народном хозяйстве в естественном виде или после предварительной обработки.

Преобладают полезные ископаемые, находящихся в твердом состоянии; к жидким относятся нефть, рассолы, вода; к газообразным - природные горючие газы. Выделяют три группы полезных ископаемых: металлические, неметаллические и горючие. Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов. Неметаллические полезные ископаемые объединяют строительные материалы (естественные и искусственные), рудоминеральное неметаллическое сырье (слюды, графит, алмазы) и химическое минеральное сырье (калийные соли, фосфаты, сера). Признаками полезных ископаемых являются: спутники рудных месторождений (для золота - кварц, для платины - хромистый железняк и ток далее); обломки, валуны и т.д., попадающиеся в ложбинах рек; горные обнажения; минеральные источники; растительность. Полезные ископаемые имеют важнейшее значение в промышленности и хозяйстве. Наибольшее значение имеют уголь, нефть, газ, руды черных и цветных металлов, алмазы, золото.

Геологические условия образования и региональные закономерности размещения месторождений природных ископаемых формировались в течение всей истории развития земной коры, вследствие эндогенных и экзогенных процессов. Вещества, необходимые для образования природных ископаемых, поступают в магматических расплавах, жидких и газообразных растворах из верхней мантии, земной коры и поверхности Земли.

В зависимости от области промышленного применения среди минеральных ресурсов выделяют главнейшие группы: а) топливно-энергетическую (нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды); б) рудные, являющиеся сырьевой основой для чёрной и цветной металлургии (железная и марганцевая руды, хромиты, бокситы, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и др.); в) горно-химическое сырьё (фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера и её соединения, барит, борные руды, бром и йодсодержащие растворы); г) природные строительные материалы и большая группа нерудных П. и., а также поделочные, технические и драгоценные камни (мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и др.); д) гидроминеральные (подземные пресные и минерализованные воды).

В отличие от многих природных ресурсов, минеральные богатства земли невозобновимы. Поэтому всё более важной становится проблема наиболее эффективного и комплексного использования минерального сырья, в том числе резкое уменьшение его потерь при добыче и переработке. При разработке комплексных руд необходимо добывать не только основные компоненты. Например, из многих железных руд можно извлекать также кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и др. ценные элементы. Почти все редкоземельные и рассеянные элементы, необходимые в новой технике, не образующие в природе самостоятельных месторождений, могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов. Важное экономическое значение имеет использование попутного нефтяного горючего газа, а также серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений.

Глава 1. Теоретические аспекты разработки месторождений и обогащения полезных ископаемых

1.1 Разработка месторождений полезных ископаемых на современном этапе

Общая экономическая цель при открытой разработке - удалить наименьшее количество материала, при этом добиваясь наибольшей прибыли от вложения путем добычи наиболее товарного минерального продукта. Чем выше степень минерального отложения, тем выше стоимость. Для того чтобы сократить до минимума вложение капитала при подходе к наиболее ценному материалу в отложении, разрабатывается план прииска, в котором точно детализовано, каким образом руда будет извлекаться и обрабатываться. Поскольку многие рудные отложения не имеют однородной формы, плану разработки месторождения предшествует многократное исследовательское бурение для выяснения геологии и положения тела месторождения. Размер минерального месторождения диктует размер и разметку прииска. Разметка открытой разработки диктуется минералогией и геологией территории. Форма большинства открытых разработок приблизительно коническая, но всегда отражает форму минерального месторождения, которое разрабатывается.

- Открыто-шахтные разработки.

Представляют собой ряд концентрических уступов или террас, которые разделены подъездными дорогами, идущими спирально или зигзагами вниз от края разработки. Независимо от размера, план разработки шахты предусматривает план горных работ, инфраструктуру (например, склады, административные помещения и объекты технического обслуживания), транспортировку, оборудование, объемы и скорость добычи. Объемы и скорость добычи влияют на время существования разработки, которое определяется исчерпанием руды или ограниченностью экономических возможностей. Масштаб современных открыто-шахтных разработок варьирует от небольших частных предприятий, добывающих несколько сотен тонн руды в день, до обширных промышленных комплексов, которые добывают более миллиона тонн материала в день. Наиболее крупные объекты могут охватывать многие квадратные километры.

- Снятие пустой породы, покрывающей руду.

Пустая поверхностная порода - это лишняя порода, состоящая из отвердевшего или не отвердевшего материала, которую надо удалить для доступа к находящейся ниже залежи руды. Желательно удалять как можно меньше поверхностной породы для доступа к интересующей руде, но когда минеральное месторождение залегает глубоко, извлекается больший объем лишней породы. В большинстве методы удаления - циклические с чередованием фаз извлечения (бурение, взрывы и погрузка) и удаления (вывоза). Это особенно относится к тяжелой скальной породе, которая первоначально должна буриться и взрываться. Исключение из этого циклического принципа составляют драги, используемые при гидравлической открытой разработке, и некоторые типы разработки рыхлого материала колесными землечерпалками. Отношение ненужной породы к руде определяется как отношение обнажения. При крупных разработках нередки отношения обнажения от 2:1 до 4:1. Отношения свыше 6:1 имеют тенденцию быть менее пригодными с экономической точки зрения, в зависимости от товарной ценности. Удаленная лишняя порода может использоваться при прокладке дорог, в строительстве, для насыпей.

- Выбор оборудования для добычи.

Выбор оборудования для добычи - одна из функций плана разработки. К факторам, учитываемым при выборе оборудования, относятся, в частности, топография шахты и окружающей территории, количество руды, которое должно быть добыто, скорость транспортировки, расстояние, на которое руда должна транспортироваться для обработки, и установленный срок существования разработки. В целом, большинство современных операций по открытой разработке основывается на подвижных буровых вышках, гидравлических совках, фронтальных погрузчиках, скребках и грузовом транспорте для извлечения руды и обеспечения обработки последней. Чем крупнее разработка, тем больше требуется оборудования для осуществления ее плана. Оборудование в целом должно быть настолько большим, чтобы экономически соответствовать масштабу разработки, учитывая возможности этого оборудования. Например, небольшой фронтальный погрузчик может наполнять крупный грузовой транспорт, но такое сочетание неэффективно. Сходным образом, крупная землечерпалка может нагружать более мелкий грузовой транспорт, но это требует уменьшения оборачиваемости последнего и делает нерациональной работу землечерпалки, поскольку один ковш может вмещать руды больше, чем на одно транспортное средство.

- Карьерная добыча.

Термин, используемый для описания специализированной методики открытой добычи, при которой очень плотная скальная порода извлекается из локализованных отложений. Добываемые при разработке карьера материалы или дробятся и ломаются, давая агрегатный или строительный камень - такой, как доломит и известняк, или комбинируется с другими веществами, давая цемент и известь. Строительные материалы получают из карьеров, расположенных в непосредственной близости от мест, где они могут быть использованы, так что транспортные расходы сводятся к минимуму. Карьеры размерного камня встречаются в местах, имеющих характеристики желательного минерала и могущих быть расположенными как близко, так и далеко от рынков сбыта; соответственно может быть проблема транспортировки.

- Гидравлические методы добычи полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых с помощью растворения - наиболее обычный из двух типов горной промышленности с применением воды - используется для того, чтобы извлечь растворимую руду, где обычные методы горной промышленности менее эффективны и/или менее экономичны. Известная также как выщелачивание или поверхностное выщелачивание, эта методика может быть основным методом добычи, как в случае добычи золота и серебра выщелачиванием, или может дополнять обычные пирометаллургические этапы плавки и очистки, как в случае выщелачивания низкосортных медных окисных. Методы открытой разработки месторождений полезных ископаемых руд.

Независимо от потребности или экономического преимущества, все поверхностные методы растворения соответствуют двум общим характеристикам: (1) руда добывается обычным способом и затем складывается в штабель на хранение и (2) водный раствор применяется к вершине рудного штабеля, который химически реагирует с металлом, представляющим интерес, получающийся при этом раствор соли металла подается через канал для хранения и обработки. Применение добычи с поверхностным растворением зависит от объема, металлургии минерала (ов), представляющего интерес, сопутствующей скальной породы и наличия в

распоряжении подходящей территории и дренажа для создания больших отвалов от выщелачивания, чтобы сделать эту операцию экономически оправданной.

1.2 История разработки месторождений полезных ископаемых

Подземная переработка месторождений известна ещё в глубокой древности. До Октябрьской революции 1917 подземная переработка месторождений в России была развита относительно слабо. Подземным способом добывали уголь в Донбассе, железную руду в Кривом Роге, руды меди, серебра и золота на Урале, полиметаллические руды на Алтае и в Казахстане. Бурение, отбойка и откатка производились вручную, подъём полезных ископаемых -- при помощи конной тяги или в некоторых случаях с помощью парового привода. Месторождения разрабатывали небольшими шахтами и рудниками, принадлежавшими частным владельцам и иностранным акционерным обществам. После победы Октябрьской революции в развитии подземной переработки месторождений выделяются 4 основных этапа.

Восстановительный период (1921-28) Советского государства стал для горнорудной и угольной отраслей промышленности одним из сложнейших этапов. Стволы шахт и рудников были большей частью затоплены, копры разрушены. Механизмы, имевшиеся в небольшом количестве, на этих предприятиях были изношены, не хватало квалифицированных рабочих. Однако, несмотря на огромные трудности, задача восстановления горной промышленности была решена. К концу восстановительного периода добыча угля в CCCP уже была выше на 22%, а добыча железных руд составила 70% соответствующего уровня 1913.

С начала периода индустриализации (1929-32) развернулась эксплуатация Тальбесского месторождения железных руд в Западной Сибири и Керченского месторождения в Крыму. Коренной реконструкции были подвергнуты рудники Кривого Рога и Урала. В эксплуатацию были введены новые месторождения марганцевой руды на Урале и в Западной Сибири. Были построены рудники по добыче медной руды на Урале и в Казахстане, 'Ачисайский' полиметаллический рудник, 'Тихвинский' бокситовый рудник, 'Балейский' золотой рудник, рудники редких металлов. В 1933-38 была создана советская никелевая промышленность. На комбинате 'Североникель' началась выплавка никеля из руд медно-никелевого месторождения Мончетундры. В 1938-39 в цветной металлургии были введены в строй новые крупные рудники, поставляющие сырьё для Южно-Уральского никелевого и Уральского алюминиевого заводов. В число действующих предприятий вошли Медногорский завод и 'Блявинский' медный рудник. В эти годы построен вольфрам-молибденовый комбинат в Тырныаузе и другие предприятия по производству цветных, редких и драгоценных металлов. В годы довоенных пятилеток были достигнуты большие успехи в развитии угольной промышленности. Благодаря строительству новых шахт и коренной реконструкции существующего фонда на основе механизации и электрификации добыча угля подземным способом в CCCP в 1940 возросла по сравнению с 1928 в 4,53 раза. В угольной промышленности в 1940 зарубка и отбойка были механизированы на 94,8%, доставка в очистных забоях -- на 90,4%, откатка (по грузообороту) -- на 75,2%, погрузка в вагоны -- на 86,5%. В горнорудной промышленности было почти полностью ликвидировано ручное бурение, осуществлена механизация погрузочных работ, подземной и поверхностной откатки, водоотлива, подъёма.

Вскоре после начала Великой Отечественной войны 1941-45 фашистами была временно захвачена территория Советской Украины, Кавказа -- места сосредоточения значительной части общесоюзной добычи угля, железной, марганцевой, вольфрамовой руд. Однако созданные в годы довоенных пятилеток металлургическая и горнорудная базы на востоке страны (Урал, Сибирь) позволили обеспечить нужды фронта и тыла в продукции этих отраслей промышленности. Для бесперебойного снабжения металлургических заводов Востока железных рудой были расширены эксплуатационные работы на 'Бакальском', 'Гороблагодатском' и других рудниках. С пуском 'Таштагольского' и 'Одрабашского' рудников усилилось снабжение местной железной рудой Кузнецкого металлургического комбината. В военный период добыча марганцевых руд на востоке страны увеличилась в 3 раза. Значительные успехи были достигнуты в добыче руд для производства алюминия, никеля, олова, магния, молибдена. В послевоенный период восстановления народного хозяйства продолжалось дальнейшее ускоренное развитие подземной переработки месторождений за счёт достижений научно-технического прогресса.

На современном этапе развития отрасли, начавшемся в 50-х гг., на горнорудных и угольных предприятиях страны механизированы все основные процессы подземных горных работ: бурение, отбойка, доставка, подземная откатка, подъём и другие процессы (подробнее см. в ст. Шахта). В 60-х гг. произошли существенные сдвиги в основном процессе добычи угля, в очистной его выемке на пологих и наклонных пластах, составляющих 83% всех разрабатываемых пластов. Широкозахватные комбайны стали вытесняться более производительными -- узкозахватными комбайнами и стругами, действующими в комплексе с механизированными крепями. Коренные изменения произошли и в технике подземных работ в горнорудной промышленности. На рудных шахтах с 50-х гг. стало применяться самоходное оборудование на бурении, заряжании скважин, погрузке, доставке горной массы и на вспомогательных процессах, что открыло возможность комплексной механизации подземных горных работ.

В изменениях, которые претерпевали системы подземной переработки месторождений, отражалось многообразие месторождений полезных ископаемых, средств и способов ведения горных работ. К концу 80-х гг. насчитывается свыше 200 основных систем и множество их вариантов с присущими им особенностями. Системы разработки отличаются одна от другой: видом и расположением подготовительных и нарезных выработок в массиве горных пород; направлением подвигания фронта очистной выемки относительно элементов залегания полезных ископаемых; состоянием образующегося в процессе выемки очистного пространства; построением и формой очистного забоя; количеством стадий очистной выемки; способами отбойки и доставки полезных ископаемых при очистной выемке. Опубликовано свыше 60 классификаций систем подземной переработки месторождений, работой над которыми занимались видные учёные в области горной науки Б.И. Бокий, А.М. Терпигорев, Л.Д. Шевяков, М.И. Агошков и др.

Основную классификацию систем подземной переработки месторождений можно разделить на 3 группы: системы подземной разработки угольных месторождений; системы подземной разработки рудных месторождений; общие классификации систем подземной переработки месторождений твёрдых полезных ископаемых (практического применения не получили). Наиболее распространённой в CCCP, несмотря на определённые недостатки, является отраслевая классификация систем подземной разработки каменноугольных месторождений Л. Д. Шевякова, основанная на признаке расположения подготовительных выработок и предложенная в 1933.

1.3 Понятия и методы обогащения полезных ископаемых

Твердые полезные ископаемые, добываемые из недр земли, в большинстве случаев не могут быть использованы в промышленности без предварительной обработки, поскольку по содержанию ценных компонентов, влажности, крупности и ряду других параметров не соответствуют потребительским нормам качества. Более 80 % природного минерального сырья подвергается первичной переработке на обогатительных фабриках и установках.

Обогащение полезных ископаемых -- совокупность процессов первичной обработки минерального сырья для концентрирования полезных компонентов путем удаления пустой породы и разделения минералов.
Методы обогащения полезных ископаемых основаны на различии в физических свойствах минералов и обеспечивают извлечение полезных компонентов, слагающих минеральное сырье, без изменения их фазового состава.

В результате обогащения полезных ископаемых получают окончательный товарный продукт (асбест, известняк и др.), один или несколько концентратов, промежуточный продукт и хвосты.

Концентрат -- продукт обогащения полезных ископаемых, в котором содержание ценных компонентов выше, чем в исходном материале и остальных продуктах аналогичных операций обогащения. Концентраты получают название по основному компоненту, концентрирующемуся в них в процессе обогащения (медный, свинцовый и т. д.).

Хвосты -- отходы обогащения, состоящие в основном из пустой породы и с незначительным содержанием полезных компонентов, извлечение которых технологически невозможно или экономически невыгодно.
Промежуточные продукты -- по минеральному и химическому составу занимают среднее положение между концентратами и хвостами. Промежуточные продукты не являются конечными продуктами обогащения и подвергаются дальнейшей переработке механическими или химическими способами.

Извлечение е -- показатель, обозначающий, какая часть извлекаемого компонента, содержащегося в исходном материале, перешла в концентрат или другой продукт обогащения. Извлечение выражается в процентах, реже -- в долях единицы и определяется как отношение массы компонента в данном продукте гiвi к его массе в исходном материале 100бi.
Извлечение компонента в концентрат, %:

ек = (гкв) 100 %/(100б) = гкв/б.

Если выход концентрата неизвестен, то извлечение компонента в концентрат можно рассчитать по уравнению

ек = (в/б)(б - и) 100 % /(в - и),

полученному подстановкой в уравнение выражения для г из уравнения.

Суммарное извлечение каждого компонента во все полученные конечные продукты обогащения составляет 100 %. Извлечение ценных компонентов в концентрат при обогащении полезных ископаемых составляет от 60 до 95 % и выше.

Степень концентрации К -- показатель, обозначающий во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с его содержанием в исходном материале. Определяется как отношение содержания полезного компонента в концентрате в к содержанию его в исходном материале а:

К = в/б.

Степень концентрации при обогащении полезных ископаемых может быть от 2 до 100.

Степень сокращения R -- показатель, обозначающий во сколько раз масса полученного концентрата гк меньше массы переработанного полезного ископаемого:

R = 100/гк.

Степень сокращения при обогащении полезных ископаемых может составлять от 2 до 50 и более.

Эффективность обогащения полезного ископаемого, %, при разделении его на два продукта обычно определяют по формуле Ханкокка-Луйкена:

з = (е - гк)/(100 - б)100.

Процесс весьма эффективен, если з > 75 %, эффективен, если з > 50 %, и неэффективен, если з < 25 %.

- Промывка

Некоторые руды обязательно подвергают первичному обогащению, или промывке, под которой понимают механического дезинтегрирование в воде смеси руды с глинистым и глауконитовым дисперсным материалом, обволакивающим и цементирующим отдельные куски полезного минерала, с последующим выделением дисперсного материала.

- Измельчение

В большинстве случаев - это основная и часто наиболее энергоемкая операция, предназначенная для разрушения до требуемых размеров сырья, а также для раскрытия взаимно сросшихся агрегатов (зерен) и образования частиц отдельных минералов. Грубое измельчение, или дробление, крупных кусков руды проводят в щековых, конусных или валковых дробилках; макс. размер кусков 12-18, иногда 2-4 мм.

- Термическая обработка

Подготовительной операцией служит также обжиг, осуществляемый для изменения физ. свойств и хим. состава минерального сырья, перевода его полезных компонентов в извлекаемую форму и удаления вредных примесей. Обжиг заключается в нагревании руд определенной температуры, зависящей от их вида и свойств, а также от целей обогащения.

- Основные операции (разделение и концентрированно полезных компонентов)

Собственно обогащение базируется на использовании природных или искусственно создаваемых различий в физ. и физ.-хим. свойства минералов либо др. компонентов.

- Рудоразборка (сортировка)

Используется для отделения кусков руды или угля от породы благодаря их разному цвету и блеску. Ее производят либо вручную (напр., при добыче драгоценных камней) отбором кусков обычно размером не менее 50 мм, редко до 25 мм на ленте конвейера, либо с помощью автоматических аппаратов.

Глава 2. Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых в республике Северная Осетия-Алания

2.1 Месторождения полезных ископаемых в РСО-Алании и их разработка

Северная Осетия располагает значительными рекреационными ресурсами: горно-рекреационным комплексом в Цейском ущелье с его ледниками, сосновыми лесами и водопадами, бальнеологическими курортами Кармадон и Тамиск на целебных минеральных источниках.

Основные полезные ископаемые: полиметаллы (цинк, свинец, олово, медь, серебро); строительные материалы, облицовочные камни (мрамор, известняк, доломиты): минеральные и пресные ледниковые воды; 42 целебных минеральных источника.

Залежи полиметаллов, разрабатываемые Садонским свинцово-цинковым комбинатом, служат хорошей сырьевой базой для цветной металлургии. Промышленные запасы полиметаллических руд сосредоточены в 11 месторождениях, из которых в настоящее время эксплуатируются только три: Садонское, Згидское и Архонское. Балансовые запасы свинцово-цинковой руды оцениваются в 12,4 млн. т. Суммарная добыча полиметаллических руд в 1995 г. составляла 79 тыс. т.

Из нерудных полезных ископаемых на территории республики разведано: 9 месторождений песчано-гравийных смесей (эксплуатируются 7); 6 - песков различного назначения (разрабатываются 3); 12 - глин для производства кирпича, черепицы и керамзита; 3 - песков для изготовления силикатного кирпича; 3 - облицовочного камня и 2 - нерудного сырья многоцелевого назначения (известняки, доломиты). Наибольшее развитие получила добыча песчано-гравийных смесей, осуществляемая на 16 карьерах (производительностью свыше 2,5 млн. куб. м в год).

На территории Северной Осетии разведано 4 месторождения нефти: Северо-Заманкульское, Харбижинское, Северо-Ахловское, Красногорское с извлекаемыми запасами 4358 тыс. т, в т. ч. 4158 тыс. т отнесены к забалансовым (из-за высокого содержания сероводорода - до 7% в попутном газе). Единственное из четырех эксплуатируемых месторождений - Заманкульское, в нем т. н. осетинский сектор (в пределах республики) занимает площадь 50,8 га. Месторождение эксплуатируется с 1958 г. при интенсивности добычи 7-12 тыс. т/год.

По результатам проводившихся сейсморазведывательных работ выявлено 7 перспективных нефтяных и газовых структур с прогнозируемыми за-пасами 21,3 млн. т нефти, 9 млрд. куб. м растворимого газа и 26,5 млрд. куб. м свободного газа. До 1992 г. весь комплекс работ по разведке нефти и газа на территории РСО - А выполняло производственное объединение «Грознефть». После утверждения в 1994 г. Программы «Нефть Осетии» осетинский сектор Заманкульского месторождения передали на баланс концерна «Севосетиннефтегазпром», который ведет работы по реконструкции этого старейшего нефтепромысла, а также занимается нефте- и газоразведкой.

На первом этапе выполнения программы «Нефть Осетии» намечено восстановить уже имеющиеся скважины. За счет этого можно поднять добычу нефти до 130 тыс. т в год, одновременно необходимо привлечь 33 млн. долларов инвестиций. В 1999 г. при наличии финансовой поддержки концерн мог бы довести добычу до 15-18 тыс. т нефти в год. Пока же программа развития нефтяной промышленности реализуется слабо: нефтедобыча крайне низкая, единственный построенный в 1996 г. нефтеперерабатывающий завод «Батако» простаивает и приносит убытки. Своего бензина и дизельного топлива в республике нет.

Геологической службой Северной Осетии открыты и изучены более 250 минеральных источников (в 42 основных месторождениях). По своему химическому составу и целебным качествам источники Тиб-1, Тиб-2 (Тибское месторождение), Кармадон, Зарамаг, Заманкул и некоторые другие не уступают всемирно известным месторождениям Боржоми в Грузии, Висбаден в ФРГ, Карловарская вода в Чехии, Трускавец на Украине, Мацеста в РФ, в Сочи. Воды Уродона уникальны, но практически не используются: крупных предприятий по разливу и реализации минеральных вод нет, хотя, по оценкам специалистов, продажу наиболее известных вод Северной Осетии при соответствующих инвестициях и рекламе можно было бы довести до 500 млн. бутылок в год.

В ущелье Зелихар Алагирского района обнаружены ирлиты (аналоги цеолитов). Эти глинистые материалы, имеющие широчайшее хозяйственное применение, например, в качестве абсорбентов (фильтров-поглотителей) газов, пыли, грязных стоков, в том числе и при очистке питьевой воды; удобрений благодаря содержащимся в них микроэлементам; биостимуляторов и т. п.

Запасы облицовочных камней (известняков, мрамора, базальта, гранита и др.) могут разрабатываться в течение 300 лет. Плитками известняков из Поповхуторского месторождения отделана станция метро «Баррикадная» в Москве.

В Северной Осетии обнаружены также золото и вольфрам (их содержание высоко в рудах Джимидонского месторождения).

В целом же минерально-ресурсная база республики используется пока недостаточно. Из ископаемых богатств самыми ценными являются высококачественные руды цинка, свинца, серебра. Главные месторождения свинцово-цинковых руд сосредоточены в верховьях рек Фиагдона, Ардона и Уруха. Здесь наибольшее промышленное значение имеет Садонский рудоносный район с месторождениями: Садонское, Згидское, Холстинское и Архонское. Однако, значительная часть запасов Садонского, Архонского и Згидского месторождений локализована на участках погашения капитальных горных выработок, а также на флангах и глубоких горизонтах месторождений. Исходя из этого освоение этих запасов связано с высокими капитальными затратами. При этом количество активных балансовых запасов, удовлетворяющих условиям безубыточной добычи, составляет всего 30% от балансовых запасов. В итоге обеспеченность вышеперечисленных рудников запасами по расчетам соответственно составляет 11, 6 и 5 лет.

Перспектива связана с доразведкой Джимидонского месторождения. В 2004 г. запасы участка Бозанг Джимидонского месторождения утверждены по сумме категорий С1+С2 в количестве 0,9 млн. т. руды, 24,4 тыс. т свинца и 72,3 тыс. т цинка, при среднем содержании условного цинка 9,19 % и средней мощности 2,0 м., что позволяет обеспечить стабильную работу Садонского горнорудного предприятия на 20 лет и более. Помимо полиметаллических руд на территории Северной Осетии имеются проявления молибдена, меди, олова, золота и мышьяка, значительная часть которых находится в бассейнах рек Ардона и Уруха. В нескольких районах обнаружена нефть. В 1958 году открыто Заманкульское месторождение, восточнее селения Старый Батакоюрт. В пределах республики оно наиболее крупное и с 1958 года эксплуатируется.

Значительные богатства нефти и газа таят в себе недра Эльхотово-Змейского района и селения Зилга. Найдены признаки нефти в районе реки Майрамадаг и в Куртатинском ущелье. В горах и предгорьях Северной Осетии много и других нерудных ископаемых: тут известняки глины, мергели, мрамор, гранит, доломиты, кварцевые и строительные пески, вулканические пеплы, гравий, глинистые сланцы, графит. Особенно большое значение имеют доломиты. Они широко используются в металлургической, стекольной, строительной и керамической промышленности. Крупным месторождением доломитов является Боснийское, расположенное в 21 км к югу от г. Владикавказ по Военно-Грузинской дороге. Сырье, добываемое на месторождении удовлетворяет требованиям предъявляемым к доломитам для металлургии и для стекольной промышленности. Запасы доломитов на месторождении по состоянию на 01.01.2006 составляют 228075,9 тыс.т. кат. А+В+С1 и 4213 тыс.т. кат. С2 , что составляет 70,7% доломитового сырья для стекольной промышленности или 10,2% доломитов для металлургии от общероссийских запасов. В 90-х годах были оценены запасы доломитов для стекольной промышленности по месторождению Восточный Геналдон в количестве 103,5 млн. т по категории С2, которое пока не передано в недропользование - является объектом нераспределенного фонда. Одним из основных месторождений карбонатного сырья для химической промышленности в России является Длиннодолинское месторождение известняков. Оно было разведано в качестве сырьевой базы для сахарной промышленности, производства карбида кальция, строительной извести, известняковой муки и других целей. Запасы месторождения на 01.01.2006 по категории А+В+С1 составили 105871,4 тыс. т - 8,3% от запасов карбонатного сырья в России.

В Республике имеются значительные запасы такого дефицитного строительного сырья как цементное сырье. Основной интерес для инвесторов представляет разведанное Алагирское месторождение цементных мергелей, с утвержденными запасами в количестве 95597,9 тыс.т. (категория А+В+С1).

Помимо Алагирского месторождения еще ряд участков прирученных к толщам верхнемеловых и валанжинских отложений, которые протягиваются в субширотном направлении через всю республику, могут быть переданы в пользования для геологического изучения (поисков, разведки и утверждения запасов) за счет средств недропользователей с последующей добычей цементного сырья. В том числе: Калухский, Тарский, Хошхаранрагский, Тагардонский, а также участки на флангах Длиннодолинского месторождения.

Наиболее перспективны месторождения базальтообразующих пород, пригодные для производства тепло- и звукоизоляционных материалов, расположенные в горных массивах, сложенных амфиболитами (Джимидонский), диабазами (Дзамарашский) и эффузивными базальтоидами (Бугультинский). Пригодность горных пород Джимидонского и Дзамарашского месторождений для производства базальтовых супертонких волокон подтверждена результатами пионерных заводских испытаний, выполненных на заводах «Базальт» (г. Азов) и «Газоаппарат (г. Владикавказ).

При проведении различных крупномасштабных геологических работ в Республике были обнаружены на значительной площади проявления такого остродефицитного сырья как бентонитоподобные глины. Прогнозные ресурсы щелочных и щелочно-щелочноземельных бентонитов категорий Р1+ Р2 оценены в объеме 50 млн. т и запасы категории С2 - 10 млн.т.

Разведаны значительные запасы кварцевых песков (Хаталдонское месторождение - 3,4 млн. куб.м.; Тарское месторождение - 0,9 млн. куб.м.; Медвежегайское месторождение 4,2 млн. куб.м.), Кроме разведанных запасов, имеется свыше 65 млн. куб. м прогнозных ресурсов кварцевых песков оцененных по категории Р1 и Р2, приуроченных к чокракскому и караганскому ярусам простирающимся через всю республику в субширотном направлении. Однако разведанные запасы и ресурсы остаются невостребованным, из-за экономической невыгодности отработка их традиционным карьерным способом. Разведанные месторождения кварцевых песков могут быть введены в эксплуатацию при внедрении передовой технологии скважинной гидродобычи. Это чрезвычайно актуально для республики в связи с большими потребностями стеклотарных предприятий.

В Республике имеются запасы облицованных камней, учитываемые государственным балансом по 3 месторождениям:

Геналдонскому месторождению доломитов - 2132 тыс. м3 (А+В+С1);

Поповхуторскому известняков - 399 тыс. м3 (А+В+С1);

Ларцидонскому мраморизованных известняков - 422 тыс. м3 (А+В+С1).

В настоящее время отрабатывается лишь Геналдонское месторождение. За счет него в основном удовлетворяется спрос на облицовочные породы средней твердости, к которым относятся: известняки, доломиты, мрамора.

Действующие камнеобрабатывающие предприятия (в т.ч. имеющих современное итальянское оборудование), работают, в основном, на привозном сырье.

В Республике имеется ряд перспективных проявлений облицовочных камней, за счет которых можно в значительной степени удовлетворить растущую потребность в этом сырье, пополнить сырьевую базу республики и региона как твердым камнем (буронские и дарьяльские граниты, вазахохские диориты, диоритовые гнейсы, кассарские филлиты, дзамарашдонские, бугультинские и цазиудонские базальтоиды, диабазы, габбро-диабазы и брекчии, цамадские туфолавы и кластолавы и др.), так и камнем средней прочности (доломиты и известняки геналадонского и поповхуторского типа, мельхиорские и кахтисарские известняки, кассарский мрамор).

Под термином 'кровельные сланцы' объединяются разнообразные сланцы: обладающие способностью раскалываться на тонкие (от 2.5 - 6 мм до 10 мм) плитки. Такие тонкорассланцованные породы могут применяться в качестве кровельного и облицовочного материала.

Республика Северная Осетия - Алания обладает значительными ресурсами кровельных сланцев. В полосе развития глинистых сланцев можно выделить ряд участков (перспективных месторождений):

- в долинах рек Терек и Геналдон - Верхне-Ларское, Нижне-Ларское, Тагаурское, Джимаринское;

- в Фиагдонском ущелье - Кайское, Кайджинкомское, Гутиатыкауское, Далагкауское, Хидикусское;

- в Алагирском ущелье - Джимидонское; Нижне-Зарамагское, Зругское;

- в Горной Дигории - Мацутинское.

Развитие строительной индустрии в России в последние годы существенно повысило потребность в строительном сырье, и в том числе, в облицовочных камнях. Спрос на кровельные сланцы появился не только внутри республики, но и за ее пределами. В настоящий момент только одно Кайджинкомское месторождение с запасами сырья в объеме 430 тыс. м3 в т.ч. плитки кровельной и облицовочной 40 тыс. м3 передано в пользование. Размещение полезных ископаемых на территории Северной Осетии связано с ее геологическим строением. Рудные богатства здесь, как и в других местах земного шара, образовались в связи с вулканическими процессами, с проникновением в земную кору расплавленной магмы. Вот почему все рудные месторождения республики расположены в районах Главного Кавказского хребта Бокового, т. е. в полосе интенсивных вулканических процесс и тектонических разломов. В своей основной массе магма состоит из окисей кремния, калия, натрия, магния, Кальция, алюминия, железа. По трещинам и разломам магма вторглась в верхние зоны земной коры и при затвердевании выделяла в газообразном и жидком состоянии различные химические соединения, в том числе и соединения металлов. В процессе остывания магмы из нее выделялось большое количество водяных паров и металлов в виде газов. При смешении водяных паров с металлоносными газами и поверхностными водами глубокой циркуляции возникали горячие водные растворы (гидротермы), из которых, в связи с происходившими химическими реакциями, образовывались многочисленные группы месторождений полезных ископаемых.

Во время продвижения от магматических очагов к земной поверхности горячие рудоносные растворы проникали по трещинам и разломам горных пород, заполняли эти трещины и образовывали разнообразные типы рудных тел. Формы рудных тел зависят от типов вмещающих их трещин и пород.

В Северной Осетии рудные тела имеют форму жил, штоков, зон и находятся, в основном, вблизи Садоно-Унальского главного разлома и в отходящих от него трещинах. Строительные материалы и нефть залегают в той части территории, которая образовалась осадочными породами, -- Скалистый хребет, Терский и Сунженский. В общем, рудные и нерудные ископаемые Северной Осетии представляют собой сырьевую базу для развития таких важных отраслей промышленности, как горнодобывающая, металлургическая (цветная), химическая и производство стройматериалом.

2.2 Практика обогащения полезных ископаемых в РСО-Алании

месторождение разработка обогащение ископаемое

По запасам руд черных металлов, цинка, никеля, олова, титана, тантала Россия занимает первое место в мире; по запасам вольфрама, ниобия, золота и платиноидов - на втором месте; по запасам меди, свинца, молибдена и редких металлов - на третьем месте, но производство металлов не удовлетворяет потреблению, а дефицит восполняется импортом. В наиболее сложном положении оказалось производство стратегически важных металлов, таких как вольфрам, молибден, олово, свинец, цинк, значительная часть которых добывалась на Северном Кавказе.

Потребление в 2005 г. относительно 1995 г. сократилось: по железным рудам - в 1,6 раза, алюминию - в 7,8, меди - в 3,6 раз, никелю - более чем в 10 раз, свинцу - в 6,4 раза, цинку - в 4,7 раза, вольфраму, молибдену, платиноидам, редким металлам - на 90 процентов.

Проблема обеспечения свинцом и цинком видна при сопоставлении их производства и потребления на душу населения, которые составляют в развитых странах 4,2 и 4,3 кг, в развивающихся - 0,3 и 0,4 кг, а в России -только 0,1 и 0,6 кг соответственно . Минерально-сырьевая база свинца в России значительна, однако многие крупные разведанные объекты не осваиваются, так как добыча оказывается нерентабельной.

Проблемы выживания горных регионов Юга России имеют особую актуальность. Особенности горного ландшафта, заключающиеся в чередовании высот и ущелий, наличии многоводных и быстрых потоков способствуют тому, что продукты добычи минералов формируют мощные очаги загрязнения. В горных регионах нередки природные катаклизмы: наводнения, обвалы, кислотные дожди и др. К числу их относится, например, ледник Колка объемом более 150 млн. кубометров и высотой свыше 100 метров, сошедший в 2003 г. с высоты 4 тыс. метров со скоростью 150 км/час в районе Кармадонского и Кобанского ущелий Северной Осетии. Погибло 16 человек, без вести пропало более 120.

Концепция устойчивого развития горных и горнодобывающих регионов Кавказа включает в себя направления:

- превращение регионов в элемент мировой цивилизации;

- использование ресурсного потенциала горных регионов с учетом

интересов горцев;

- координация отношений между институтами управления

горными регионами;

- планирование развития горных регионов с учетом их специфики;

- подготовка специалистов по проблемам горных регионов;

- сохранение традиционных систем природопользования, культурного и природного наследия, и др. категорий развития.

Добыча полезных ископаемых в горах известна с глубокой древности. Так, интерес к Садонскому свинцу увеличился в первой четверти XIX века. Первые исследования Садонского месторождения были выполнены в 1842 г., а в 1843 г. была начата его промышленная эксплуатация. В 1892 г. в качестве сырья стали использовать ранее теряемые цинковые руды. К 1913г. Садонский рудник становится крупным предприятием с обогатительным переделом на Мизурской фабрике и металлургическим - на Владикавказском заводе. В 1927 г. Северная Осетия была единственным в России производителем цинка и 63 % свинца.

Аналогичны темпы интенсивного освоения запасов и других месторождений Северного Кавказа. Их запасы отрабатывали выборочно, оставляя в недрах некондиционные для того времени руды и осложняя геомеханические условия для рудовмещающих пород. Потерянные запасы переводились в категорию неактивных, которая в настоящее время достигает 50% от исходных запасов. Руды металлических месторождений перерабатывали на обогатительных фабриках, а хвосты переработки формировали техногенные месторождения.

За годы эксплуатации рудовмещающие массивы в границах месторождений разрушены с выходом зон обрушения на земную поверхность. Эти зоны являются проводниками водных потоков, которые выщелачивают минералы, вынося в горные реки растворы опасных ингредиентов.

Технологии добычи и обогащения на кавказских предприятиях нерентабельны, что при плановой экономике компенсировалось дотациями. Разубоживание руд породами до 60 % и потери руд при добыче не менее 20% приводили к тому, что добыча металла обходилась намного дороже рыночной цены.

Технологические причины кризиса добычи металлических руд:

-несоответствие способов управления массивом и управлением качеством;

-стадийный порядок выемки запасов с высокими потерями и разубоживанием;

-недостаточная полнота извлечения полезных компонентов при обогащении;

-пирометаллургический передел руд с потерями металлов.

Концепция технологической конверсии включает в себя:

-снижение разубоживания руд породами при закладке пустот твердеющими смесями;

-полное использование запасов при выщелачивании металлов из убогих и бедных руд;

-гидрометаллургическую переработку руд с извлечением всех ценных компонентов.

Комбинированная технология выщелачивания руд, хвостов и очистки металлосодержащих стоков до норм ПДК, включающая вскрытие минералов анолитом и обессоливание растворов в электродиализаторах, позволяет извлекать металлы с большей эффективностью, а также сделать накопленные отходы безопасными для утилизации.

От успеха конверсии зависят показатели жизнедеятельности горных регионов: экономические, социальные и экологические. Месторождения Северного Кавказа составляют основу добывающей и перерабатывающей отраслей промышленности регионов Северного Кавказа.

Регионы располагают не только богатыми природными ресурсами, но и техногенными ресурсами - отходами производства объемами до 10 до 100 млн.м3. Техногенные месторождения опасны для окружающей среды как поставщики химических реагентов в биосферу. Ущерб от них остается не оцененном в полной мере, учитывая многообразие процессов, протекающих в их массивах. При захоронении хвостов принятыми в настоящее время технологиями опасность химической деградации увеличивается.

Так, в Республике Северная Осетия-Алания до 1984 г. хвосты обогащения Садонских руд складировали во временном хвостохранилище и сбрасывали их в реку Ардон в паводковый период, отчего в районе деятельности комбината выявлены природные и техногенные аномалии в почвах, донных отложениях, водных системах и основных видах сельскохозяйственных культур. Распределение максимальных значений показателей заболеваемости по зонам г. Владикавказа свидетельствует о том, что состояние здоровья населения в северной части города, где расположены металлургические заводы, хуже, чем в южной. В районах расположения предприятий цветной металлургии прогрессирует детская смертность, впервые выявленные врожденные пороки развития, смертность от злокачественных опухолей и т.п. Компоненты геологической среды содержат концентрации мышьяка, вольфрама, молибдена, сурьмы, свинца, цинка в несколько раз превышающие ПДК или фоновые значения, характерные для Кавказа в целом, вызывающие заболевания: молибденос, пневмокониоз, хронический пылевой бронхит, ларингофарингиты, мочекаменная болезнь. Город Владикавказ по уровню заболеваемости его населения отнесен к зоне патогенеза.

Природная составляющая процесса сводится к повышенной проницаемости аллювия, слагающего Осетинскую равнину, на которой расположен г. Владикавказ, и сложности удаления загрязнителя путем его перемещения по латерали и его быстрому вертикальному проникновению с загрязнением более глубоких горизонтов геологической среды. В аналогичном положении находятся и другие горнодобывающие регионы Северного Кавказа, располагающие запасами техногенных месторождений.

На сегодняшний день крупнейшим предприятием по добыче и обогащению полезных ископаемых является завод «Электроцинк», входящий в состав холдинга «УГМК». Это одно из старейших предприятий Северной Осетии. Его история тесно связана с зарождением свинцово-цинковой промышленности не только в Северной Осетии, но и во всей стране.

За свою более чем столетнюю историю завод неоднократно становился первым во многих начинаниях. В 1904 году здесь был получен первый в России металлический цинк. А в 1934 году новый электролитный цех выдал первый в СССР чистый электролитический цинк, после чего бывший «Кавцинк» и был переименован в «Электроцинк».

На протяжении десятилетий предприятие оставалось признанным флагманом отечественной цветной металлургии, пионером в области разработки и внедрения передовых технологий получения свинца и цинка. В 1945 году за выполнение заданий Правительства завод награждается орденом Трудового Красного Знамени, а в 1971 году за успехи в выполнении производственных заданий и внедрение новых технологий получает свой второй орден - «Знак Почёта».

В конце 2003 года «Электроцинк» вошел в состав Уральской горно-металлургической компании. Предприятие уверенно наращивает выпуск продукции, проводит реконструкцию и модернизацию производства, реализует масштабную программу природоохранных мероприятий.

В 2007 году в состав ОАО «Электроцинк» вошел завод «Кристалл». Образовано плавильно-прокатное производство цветных металлов. С вхождением в состав УГМК выросли расходы на социальные нужды ОАО «Электроцинк», что позволило предприятию проводить более активную социальную политику, направленную на улучшение условий жизни и здоровья людей.

Сегодня «Электроцинк» производит и реализует: цинк, свинец, кадмий, серную кислоту, цинк-алюминиевые сплавы, полипропилен вторичный, сплавы на основе меди, медный прокат, медный провод, цинковый провод.

Таблица 1. Финансовый результат за 2009-2011 гг.

В состав свинцового производства входят склады лома и кокса, отделения: разделки лома, переработки органики, плавки в короткобарабанных печах, электропечное, купеляционное и рафинировочное. В свинцовом производстве получают свинец из сырья: аккумуляторный лом, черновой свинец и сульфидный свинцовый концентрат.
Продукцией свинцового производства является свинец марок С0, С1, металл Доре, висмутистый свинец, полипропилен. Выпуск свинца идёт параллельно с освоением новой техники и технологии. Работы на участке свинцового производства ведутся в соответствии с программой перспективного развития предприятия, намеченной на 2004-2007 годы.

В 2005 г. внедрена новая, более чистая в экологическом отношении технология производства свинца путем переработки аккумуляторного лома в короткобарабанных печах. Были ликвидированы шихтарное и агломерационное отделения и шахтная печь, что позволило резко сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.

В 2006 г. внедрен раздельный выпуск свинца и шлака на всех короткобарабанных печах. Переход на раздельный выпуск свинца и шлака на трех короткобарабанных печах позволил существенно улучшить показатели процесса плавки по содержанию свинца в шлаке.

Для облегчения условий труда работников сдана в эксплуатацию система аспирации печей, которая продолжает совершенствоваться, смонтированы и работают крышные вентиляторы. В результате количество вредных примесей в воздухе рабочей зоны уменьшено в 4 раза.

Дальнейший этап реконструкции свинцового производства коснётся участка разделки аккумуляторного лома, переработки отходов органики.

В 2007 году введена в действие комплексная линия по разделке аккумуляторного лома. Комплексная линия - это новая технология, которая позволит получать качественные продукты разделения, как свинецсодержащие фракции, так и пластмассу, уже не содержащую свинец, которую в дальнейшем можно использовать практически в качестве готовой продукции с минимальными затратами.

Построен специализированный склад соды, прорабатывается процесс механизации подачи соды в цех с выполнением условий герметизации. Начато применение гранулированной соды. Это дополнительно улучшило ситуацию по чистоте воздуха рабочей зоны цеха.

Произведена реконструкция отделения рафинирования свинца, которая включит в себя, в частности, удлинение самого здания цеха, строительство дополнительных мест для котлов, замену существующих котлов на более производительные, ориентировочно с объемом 260 тонн. Все это позволит довести производство свинца до 50 тыс. тонн в год.

Произведена реконструкция плавильного отдела свинцового производства (электропечи). Удлинение склада промпродуктов позволит упорядочить их хранение и вести раздельную переработку, что повысит извлечение свинца в готовую продукцию и снизит его содержание в шлаках электропечей.

Освоена новая технология переработки свинцовых кеков собственного производства на короткобарабанных печах. Разрабатывается установка переработки свинцовых шлаков.

В гидрометаллургическом цехе происходит отмывка от хлора вельцвозгонов, поступающих из цеха окиси цинка, и непрерывное нейтральное выщелачивание отмытых окислов. В результате получают цинксодержащие растворы, которые направляют в выщелачивательный цех, где они объединяются с растворами огаркового цикла.

Остаток после нейтрального выщелачивания направляется на кислое выщелачивание, в результате которого получают индийсодержащие растворы. Эти растворы поступают в редкометальный отдел ГМЦ для производства текущего индиевого концентрата. Остаток после кислого выщелачивания, свинцовый кек, содержит свинец и некоторое количество серебра. Его направляют на переработку в свинцовое производство для извлечения этих металлов. В 2006 г была завершена реконструкция редкометального отдела ГМЦ. В технологический процесс были введены 2 фильтр - пресса ЧМ-100 и ЧМ- 25, 3 агитатора по 40м3 каждый, автоклав - 10м3, 3 цементатора, сборник готового индиевого электролита, котел для плавки чернового индия.

Итогом реконструкции явилось продолжение технологической цепочки ГМЦ с извлечением индия из индийсодержащих растворов в текущий индиевый концентрат.

На 2007-2008 гг. год в Гидрометаллургическом отделе ГМЦ проведена реконструкция фильтровально-сушильного отдела, выведены из производственного процесса морально устаревшие вакуум фильтры и сушильные барабаны и установлены современные 2 фильтр - пресса ЧМ-100. В результате чего резко сократился расход электроэнергии, прекратился расход природного газа, улучшилась экологическая обстановка. В редкометальном отделе установлен фильтр-пресс ЧМ-50 для фильтрации слива кислых сгустителей с целью повышения качества индиевого концентрата.

В 2009-2010 гг. ведется разработка технического проекта установки для выпаривания нейтральных растворов с целью регулирования баланса цинкового производства.

Глава 3. Перспективы развития систем разработки и обогащения полезных ископаемых

Основой существования технократической цивилизации сегодня и в обозримом будущем является минеральное сырье, которое дает исходные материалы и энергетическую базу производству 70% всей номенклатуры конечной продукции человеческого общества.

Как отмечал акад. В.И. Вернадский, «жизнь является… не внешним, случайным явлением на земной поверхности. Она теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в этом механизме исполняет величайшей важности функции, без которых он (человек) не мог бы существовать». Иными словами, в какой бы степени недра Земли не были освоены (исчерпаны), общество не может существовать без минерального сырья, то есть быть в состоянии, когда его использование невозможно.

В XXI веке минерально-сырьевая база России будет характеризоваться дальнейшим значительным увеличением глубины горных работ (глубина залегания полезных ископаемых превысит 700-1500 м), ростом горного давления и температуры пород, усложнением природных условий вновь осваиваемых месторождений - снижением (более чем в 1,5-2 раза) содержания полезных компонентов, повышением содержания вредных примесей, увеличением (почти в 3 раза) доли труднообогатимых (упорных) полезных ископаемых, ухудшением экологической обстановки, особенно в крупных горнодобывающих регионах.

Горнодобывающие и перерабатывающие предприятия, занимающиеся освоением минерально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, остаются одними из крупных загрязнителей окружающей среды. Этим предприятиям принадлежит первое место, прежде всего по твердым отходам, так как из добываемых ежегодно многих миллиардов тонн горных пород около 2/3 идут в отходы в виде отвалов горных пород и хвостохранилищ обогатительных фабрик, которые в большей части не используются. Предприятия к тому же ежегодно выбрасывают миллионы тонн вредных пылегазовых отходов, загрязняя атмосферный воздух, земельные и водные ресурсы, так как на их долю приходится более 1/3 всех выбросов вредных веществ. После переработки добытых полезных ископаемых получают единицы процентов железа из железосодержащих руд, и только доли процента цветных металлов из соответствующих руд, 15-40% готовой продукции из строительных горных пород, в среднем 10-12% полезной энергии из углей и сланцев. В то же время значительная часть отходов горно-обогатительного и металлургического производств является ценным техногенным сырьем для получения как металлов, так и строительных материалов, удобрений, химической продукции и др.

В России также имеются сотни миллионов тонн хвостов переработки свинцово-цинковых, оловосодержащих и многих других руд и россыпей, часто с более высоким содержанием, чем содержание полезных ископаемых в рудах, перерабатываемых на предприятиях.

Современное состояние минерально-сырьевого комплекса России, и без того ухудшающееся в связи с кризисными явлениями в мировой и соответственно Российской финансово-кредитной системе, в условиях резкого колебания цен на минеральные ресурсы, высокого уровня инфляции в сочетании с ростом банковских ставок (до 24-26%), сокращения до 30-40% уровня использования обрабатывающих отраслей, нехватки доступных кредитных средств даже у крупных горнодобывающих компаний, современной системы налогообложения, близкой к полной изношенности основных средств и применения устаревших технологий привели к нерентабельности освоения существенной части балансовых запасов месторождений. Сохранение этого состояния, а также отсутствие требуемых инвестиций и средств для освоения новых геотехнологии и техники резко снижают уровень использования потенциала горной промышленности и не обеспечивают конкурентоспособность ее продукции (по номенклатуре, качеству и стоимости) на мировом рынке.

Истощение крупных приповерхностных месторождений с относительно хорошим качеством полезных ископаемых вызовет необходимость освоения крупных месторождений на больших глубинах, средних месторождений с бедным содержанием компонентов, вовлечения мелких месторождений с большим содержанием компонентов, в том числе на труднодоступных территориях, разработка которых в связи с уровнем развития техники и технологии была ранее экономически нецелесообразна. Потребуется доработка забалансовых и потерянных запасов на ранее разрабатываемых месторождениях, освоение морской минерально-сырьевой базы шельфовой зоны России для создания горных предприятий, широкое вовлечение в освоение техногенных месторождений и др.

С появлением всех этих проблем горным наукам необходимо на основе накопленных знаний о глубинных явлениях и закономерностях природы, свойствах природных и техногенных геосистем, технологических процессах разрабатывать новые геотехнологии извлечения и переработки полезных ископаемых из недр и специальные технические средства, обеспечивающие широкое промышленное применение безлюдной выемки в забоях, повышение безопасности работ и высокий экономический уровень функционирования предприятий при подземном, открытом и комбинированных способах разработки месторождений.

Таким образом, произошел глубинный исторический, философский процесс упорядочивания количественного и качественного «роста» предмета (объекта) исследований горных наук от минералов, процессов, технологий разработки и обогащения до техногенно-изменяемых недр Земли.

Заключение

Современные горные науки - это комплекс из 18-ти наук о закономерностях и методах освоения и сохранения недр Земли, целью которых является получение новых знаний, обеспечивающих возможность управления состоянием, а также изменением функционального назначения недр при их комплексном и экологически безопасном освоении и сохранении.

Дифференциация горных наук и соответствующих научных дисциплин способствовала более глубокому изучению динамических, газодинамических и многих других явлений и процессов, происходящих в массивах горных пород при освоении недр Земли различными методами и геотехнологиями.

Однако появление качественно новых глобальных проблем при освоении земных недр и разработка крупных научно-технологических проектов требуют для своего решения положить в основу будущего научного развития - междисциплинарность, которая может быть эффективно реализована лишь в тех крупных академических НИИ и вузах, где под одной «крышей» изначально были собраны специалисты в области всех горных наук, геологии, гидрогеологии, физики, математики, геохимии и других отраслей знаний.

Широкое содержание современных горных наук предопределяет развитие фундаментальных и прикладных исследований в целом ряде междисциплинарных научных направлений и задач, включая:

- создание научных основ оценки недр Земли, важнейших параметров их состояния и характеристик качества земных ресурсов;

- изучение механизмов образования наноразмерных частиц в природных технологических процессах, законов их транзита и депонирования в абиоте и биоте природных и антропогенных экосистем, в природно-технических системах освоения недр;

- развитие теории комплексного освоения недр Земли, обеспечивающего извлечение или утилизацию (подземных полостей, термальных вод и др.) всех георесурсов, конкуренто- и жизнеспособность предприятий в условиях проведения реформ, ресурсных, экономических и экологических ограничений;

- изучение закономерностей формирования и осуществления ресурсовоспроизводящих функций при комплексном, экологически безопасном освоении и сохранении различных видов георесурсов и разработка механизма и методов экономической оценки ресурсовоспроизводящей деятельности;

- совершенствование известных и создание новых методов выбора способов разработки месторождений и установления границ между сопоставимыми способами в условиях комплексного освоения недр Земли на основе экономичного и экологичного использования всех видов ресурсов земных недр и сохранения их путем управляемого ресурсовоспроизводства;

- разработка экономичной открытой физико-технической геотехнологии с подготовкой скальных пород к выемке для создания в карьерах рабочих площадок минимальной ширины с отнесением части вскрыши на более отдаленную перспективу, что особенно важно в условиях кризиса и для развития комплексного освоения месторождений открытым и комбинированным способами;

- дальнейшее совершенствование, создание и широкое применение малоотходных, ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий; оценка возможности модернизации существующих геотехнологий с целью обеспечения эффективной работы подземных рудников, шахт и карьеров в кризисных и послекризисных условиях и другие;

- развитие теории и разработка новых методов проектирования поэтапного экологически безопасного освоения недр Земли, в том числе средних и мелких природных и техногенных месторождений полезных ископаемых;

- создание теории и методологии равновесного (экологически сбалансированного) природопользования и разработка на этой основе геотехнологий освоения недр;

- развитие теории и разработка геомеханического мониторинга недр как комплексного ресурса с учетом техногенных изменений в их состоянии и различных направлений использования;

- развитие методологии и разработка геотехнологий искусственного формирования месторождений полезных ископаемых в литосфере;

- разработка информационных методов и автоматизированных систем управления технологическими процессами, освоением и сохранением земных недр;

- развитие теории и создание геотехнологий извлечения нетрадиционных видов углеводородов (метана угольных пластов, газогидратных залежей и др.);

- развитие теории глубокого обогащения угля с получением зольности концентрата не более 2% и содержанием серы менее 1% для производства и использования новых видов водоугольного топлива;

- развитие теории и создание новых высокоэффективных, экологически безопасных процессов комплексной переработки и вскрытия труднообогатимых (упорных) руд и сырья техногенных месторождений на основе комбинирования современных и перспективных методов, пиро- и гидрометаллургии, использующих дополнительные энергетические воздействия;

- изучение проблем освоения и использования чистых питьевых источников подземных вод;

- развитие методов прогнозирования и предотвращения катастроф при освоении недр и после техногенных процессов вторжения в них;

- развитие методологии междисциплинарной подготовки научных и инженерных кадров путем ухода от узкой специализации к широкой для выполнения крупных научно-технологических исследований, проектов и мобильности использования кадров в изменяющихся рыночных условиях горного производства.

Оценка перечисленных направлений и задач свидетельствует об изменении парадигмы развития исследований от метода анализа и накопления знаний к методу созидания, синтеза (более 80%).

Таким образом, в основу развития горных наук должен быть положен принцип междисциплинарности, открывающий широкие возможности для реализации наиболее радикальных идей и крупных научно-технологических проектов по модернизации техники и технологии освоения недр Земли, обеспечивающих возможность получения широкой номенклатуры высококачественной и конкурентоспособной на мировом рынке продукции.

Список использованной литературы

1. Российский статистический ежегодник. Стат.сб. Госкомстат России. - М., 2005.

2. Воробьев А.Е., Голик В.И., Лобанов Д.П. Приоритетные пути развития горнодобывающего и перерабатывающего комплекса Северо-Кавказского региона. - Владикавказ: Рухс, 1998

3. Дзасохов А.С., Голик В.И. Проблемы устойчивого развития горных регионов. // Вестник МАНЭБ. - С-Пб., 2004. - №4.

4. Голик В.И. Научные основы инновационных технологий извлечения металлов из хвостов обогащения. - М.: Цветная металлургия, 2010. - №5.

5. Официальный сайт завода «Электроцинк»

6. Голик В.И. ЭКОЛОГО-СЫРЬЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ

7. Шевяков Л.Д., Разработка месторождений полезных ископаемых, 4 изд., М., 1963

8. Агошков М.И., Малахов Г.М., Подземная разработка рудных месторождений, М., 1966

9. Эйгелес М.А., Обогащение неметаллических полезных ископаемых, М., 1952

10. Полькин С.И., Обогащение руд, М., 1953

11. Полькин С.И., Обогащение руд и россыпей редких металлов, М., 1967

12. Гребенюк В.А. Справочник по горному делу. - М: Недра, 1983.-815 с.

13. Покровский Н.М. Проектирование комплексов выработок подземных сооружений. - М.: Недра, 1986.-320 с.

14. Горная энциклопедия