Некоторые аспекты развития мировой добычи минерального сырья


Прошло несколько тысячелетий с тех пор, как человечество начало добывать и использовать природные минеральные ресурсы, но только в относительно недавнее время были освоены современные промышленные методы их добычи и переработки.

Вторая половина XX века характеризуется бурным развитием добычи известных и новых видов минерального сырья, являющихся источниками энергии, ценнейшими компонентами всевозможных металлов, сплавов, пластмасс, строительных материалов, широко используемых в черной и цветной металлургии, топливно-энергетической и химической промышленности, на транспорте и др. В настоящее время из минерального сырья извлекаются почти все химические элементы. Это стало возможным после того, как в середине XX века горное производство начало перестраиваться на базе крупной современной индустрии, а развитие горной науки благодаря трудам многочисленных научных школ позволило создать основы современной поточной и цикличной технологии добычи и обогащения полезных ископаемых. Масштабы горного производства в настоящее время настолько велики, что в нем занято около 100 млн. человек.

В связи с ускоренной отработкой наиболее доступных месторождений полезных ископаемых значительно усложнились условия разработки в шахтах и рудниках, находящихся в старых освоенных бассейнах, в которых горные работы проникли на большие глубины, где температура пород достигает 40—50°С, а давление газа и воды исчисляется десятками и сотнями кгс/см2. Это потребовало создания для этих предприятий специальных способов управления горным давлением, осушения и дегазации горных пород, проветривания выработок и кондиционирования воздуха. Одновременно производятся поиски новой технологии, локализирующей эти условия.

Для дальнейшего повышения производительности и безопасности труда необходимо преодолеть природные барьеры, ограничивающие производственные мощности шахт, и создать эффективные методы борьбы с такими динамическими проявлениями, как внезапные выбросы, горные удары, суфлярные выделения, прорывы воды и т. д., а также с агрессивными рудничными водами, усложняющими разработку полезных ископаемых.

Без учета горно-геологических п перечисленных факторов невозможно создать эффективную горную технологию, спецификой которой является подвижность рабочего места и наличие сложных природных условий, при которых известные методы разработки полезных ископаемых не всегда рентабельны.

Наиболее перспективна технология открытых горных работ, как правило, ограниченная только по глубине разработки и коэффициенту вскрыши и обеспечивающая более высокие технико-экономические показатели по сравнению с подземной добычей. Применяющаяся технология подземных разработок весьма разнообразна, в связи с чем рассмотрим главным образом только наиболее эффективную и перспективную ее разновидность. Для угольных и других пластовых месторождений при сопротивляемости резанию полезных ископаемых, не превышающей 400 кгс/см, перспективной является поточная технология с агрегатами или механизированными комплексами, для всех остальных — цикличная технология с буровзрывной выемкой и самоходным оборудованием.

Дальнейшее развитие получает гидравлическая добыча в сочетании с гидравлическим транспортом.

Особое место в перспективе занимает геотехнология или бесшахтный способ добычи определенных видов минерального сырья.

Несмотря на значительные различия горно-геологических условий и физико-механических свойств полезных ископаемых и боковых пород, применяющаяся и новая технология их разработки должны быть унифицированы, а выпускаемое горное оборудование стандартизовано в соответствии с научно обоснованными параметрическими рядами, обеспечивающими повышение надежности, удельных показателей по мощности и производительности при одновременном снижении удельной металлоемкости, а также затрат на производство и эксплуатацию машин. Эту сложную, задачу, имеющую большое экономическое значение и требующую усиления международного научно-технического сотрудничества и кооперации в области горного машиностроения, следует решать в ближайший период. Опережающее развитие более экономичного открытого способа разработки полезных ископаемых, расширение области его применения на глубины 400 м и более, повышение коэффициента вскрыши, обеспечение условий для развития наиболее прогрессивной бестранспортной и транспортно-отвальной технологии потребует создания для этой цели экскаваторов с рациональными параметрами стрел и ковшами большой емкости, а также высокопроизводительных роторных и многочерпаковых экскаваторов непрерывного действия, буровых станков, ленточных конвейеров и транспортной техники.

Растущие потребности в каменных коксующихся и газовых углях, антрацитах, цветных металлах, марганце, рудах с более высоким содержанием железа, урановых рудах, минеральных удобрениях, сырье для химической промышленности и других вызвали развитие подземной добычи этих видов минерального сырья, залегающих, как правило, на больших глубинах. В связи с этим проблема совершенствования технологии подземных работ приобретает новое значение.

Так, в 1960—1970 гг. была создана и получила широкое применение эффективная поточная технология разработки угля механизированными комплексами и агрегатами, базирующаяся на гидрофицированной крепи, узкозахватных комбайнах или стругах, безразборных передвижных конвейерах. Эта технология позволила в 2—3 раза повысить производительность труда на очистных работах и еще далеко не исчерпала свои возможности. Механизированные комплексы начали применяться также при разработке пластовых месторождений марганца, калийных солей, урана и т. д.

Одновременно для повышения эффективности подземной разработки рудных месторождений при буровзрывной технологии были созданы высокопроизводительные вибропитатели, конвейеры, дробильные агрегаты и маневренное самоходное оборудование (буровые установки, автопогрузчики, автосамосвалы и др.), позволившие механизировать трудоемкие процессы и осуществить поточно-цикличную технологию.

Получает развитие также ранее созданная гидравлическая технология добычи угля, эффективность которой значительно возросла при осуществлении непрерывного гидротранспорта угля от забоя до потребителя. В частности, это было реализовано на гидрошахте «Юбилейная», поставляющей коксующиеся угли на обогатительную фабрику Ново-Кузнецкого металлургического завода.

He рассматривая такие разновидности новой прогрессивной технологии добычи твердого минерального сырья, как буровая, шнекобуровая, буровзрывная с применением механизированных крепей сопряжений, остановимся на геотехнологии, получающей развитие в последние годы, и на подземной газификации угля, освоенной в бывш. СССР в середине 30-х годов. Геотехнологией стали называть в собирательном виде скважинный способ добычи фосфоритов, бесшахтный способ добычи твердого минерального сырья, используя его свойство выщелачиваться (медь, цинк, в будущем свинец и др.), взаимодействовать с бактериями (уран и др.) или растворяться в определенных реагентах (уголь и др.)» что связано с процессами обработки полезного ископаемого в подготовленных панелях или в старых горных выработках, а также в отвалах горных пород. К геотехнологии относят также бесшахтный способ добычи серы методом выплавления, получивший широкое применение в ряде стран.

Наиболее важным для совершенствования бесшахтного способа добычи твердого минерального сырья является создание эффективных химических реагентов или выращивание бактерий в сочетании с методами дистанционного контроля за состоянием массива извлекаемого полезного ископаемого и боковых пород, а также способов автоматического управления процессами извлечения металла, ценных компонентов и др.

Если с развитием химии как раздела горной науки создадутся условия для расширения области применения геотехнологии и будет повышаться ее эффективность, то по мере отработки геологических запасов нефти и газа ученые будут вынуждены совершенствовать технологию подземной газификации угля и его химическую переработку с извлечением жидких и газообразных компонентов. Широкое развитие этой технологии следует ожидать в начале XXI столетия.

В ближайшие годы геотехнология получит применение для окончательной отработки запасов, содержащих медь, уран, цинк и другие металлы, находящиеся в отвалах старых рудников, а также как самостоятельная технология при разработке более бедных месторождений. Ее смогут применять в комбинации с прогрессивной поточно-цикличной буровзрывной технологией.

Особая специфика крупной горнодобывающей промышленности, требующая значительных капиталовложений и отличающаяся высокой фондоемкостью, оказывает большое влияние на экономику не только внутри данной страны, но и за ее пределами, в связи с чем растут тенденции к законодательному регулированию всей ее деятельности вплоть до национализации, что и осуществлено в ряде стран.

Если раньше в мире преимущественное развитие получила добыча энергетического сырья, то за последние 15 лет среднегодовой прирост объемов мировой продукции по энергетическому сырью составляет 5,1 %, по металлическим рудам — 4,1%, по неметаллическому сырью — 6,3%.

Более высокие темпы развития добычи неметаллического сырья были обусловлены главным образом ростом потребности в калийных солях, фосфатах и серной кислоте, идущих на производство удобрений для сельского хозяйства. Так, в Советском Союзе за последние 15 лет добыча фосфатов возросла в 4,5 раза, калийной руды — в 6 раз, серной руды — в 5,4 раза и самородной серы — почти в 6 раз, что создало надежную сырьевую базу для производства удобрений. Этому способствовали развитие добычи фосфатного сырья на Хибиногорском месторождении (апатито-нефелиновые руды) и фосфоритов на месторождениях Kapa-Tay и других, освоение добычи калийных солей на Старобинском, Верхнекамском и других месторождениях, механизация процессов добычи и переработки минерального сырья.

За последние 15 лет среднегодовые темпы прироста добычи минерального сырья в социалистических странах составляли 7,8%, что позволило значительно улучшить положение с сырьевыми ресурсами и обеспечило растущие потребности в нем в этих странах. По некоторым видам минерального сырья социалистические страны заняли ведущие места в мировом производстве. Так, Советский Союз занимает первое место в мире по добыче угля, железной руды, марганца и калийных солеи. Третье место в мире занимают ПНР — по добыче серы и ГДР — по добыче калийных солей, четвертое место ПНР по добыче угля и ВНР — по добыче бентонита.

Роль минерального сырья в экономике страны в большой мере характеризуется его долевым участием в экспорте. Так, освоив разработку открытым способом литеритов, содержащих 0,8-2,4% никеля и 20—53% железа, Куба не только удовлетворяла свою потребность в этих металлах, но и осуществила их экспорт.

В ПНР уголь, сера, медь и цинк составляют основу экспорта страны. Минеральное сырье, добываемое в СФРЮ и СРР, имеет большой удельный вес в экспорте этих стран.

В успешном выполнении народнохозяйственных планов социалистических стран, предусматривающих развитие горнодобывающей промышленности на основе освоения природных богатств, большую роль сыграло создание отечественных научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов и высокий уровень кооперации между социалистическими странами. Одним из последних важных мероприятий в развитии угольной промышленности следует отметить соглашение между бывш. СССР, Польша и Чехия о кооперации по совместному производству механизированных очистных комплексов, гидравлического и некоторого другого оборудования. В настоящее время к этому соглашению присоединилась и ВНР.

Л.И. Брежнев на встрече с руководителями академий наук социалистических стран говорил: «Встречаясь с вами, не могу не сказать о том, что ученые социалистических стран вправе гордиться той ролью, которая принадлежит нм в деле социального прогресса человечества...

Эта роль вытекает из активного участия ученых социалистических стран в решении глобальных проблем, ставших перед человечеством в современную эпоху. Так обстоит дело, когда речь идет об охране окружающей среды, решении энергетических проблем.

Действительно, топливно-энергетический потенциал стран социалистического содружества неизмеримо вырос по сравнению с довоенным периодом. Формируется оптимальная структура народного хозяйства, осуществляются рациональное размещение производительных сил, кооперация и специализация. В ряде социалистических стран создано современное горное машиностроение, что позволило осуществить технический прогресс в горнодобывающих отраслях народного хозяйства. Все это способствовало росту добычи и обогащения полезных ископаемых и значительно расширило область применения и эффективность использования минерального сырья.

Значительно повысился промышленный потенциал и уровень производства минерального сырья в ГДР, ВНР, СРР, Чехии, СФРЮ и на Кубе, в то время как уровень обеспечения минеральным сырьем ряда развитых капиталистических стран за счет собственных ресурсов весьма низок (например, в Японии он составляет 6%, в странах Западной Европы — 24%). В Советском Союзе уровень экспортных поставок минерального сырья значительно превосходит импорт. Польша значительно увеличила добычу угля, освоив богатейший Верхне-Силезский каменноугольный бассейн Ii осуществив разработку буроугольных месторождений открытым способом. Были открыты месторождения медной руды и природной серы. Значительное увеличение производства угля, меди и серы, а также высокий уровень механизации производственных процессов и качества продукции позволили ПНР стать крупным мировым экспортером по этим видам минерального сырья.

Несмотря на ограниченные природные ресурсы, Чехия обладает развитой тяжелой промышленностью. По добыче угля она занимает третье место среди социалистических стран, освоив богатейший Остравско-Карвииский каменноугольный бассейн и перспективное Северо-Чешское буроугольное месторождение. В Чехии доля импортного топлива (включая отсутствующие в стране нефть н природный газ) и энергии составляет около 50 %. Развивая разработку перспективных месторождений, Чехия стремится полностью удовлетворять потребность в ртути, сурьме, магнетите, вольфраме, цинке и др. В CPP созданы методы извлечения металла из бедной руды, что позволило расширить добычу и переработку полиметаллических руд.

В ГДР интенсивно ведется разработка калийных солей подземным способом и бурых углей открытым способом. ГДР является передовой страной в мире по глубокой переработке бурого угля с получением твердых, жидких и газообразных горючих, что обусловило создание мощной химической промышленности.

Ряд капиталистических стран (США, Великобритания, Япония, Франция, ФРГ и др.) направляет свои капиталовложения. в развивающиеся страны, чтобы получить доступ к источникам дефицитного минерального сырья. Вновь обращено внимание на разработку ранее нерентабельных месторождений с бедным содержанием металла. Так, в Австрии для снижения импорта железной руды осуществлена реконструкция открытых разработок местной руды с низким содержанием железа (до 35%), что позволило снизить ее стоимость и применить в шихте с богатой криворожской рудой в доменных печах.

В России проводятся фундаментальные научные исследования в области экономики минерального сырья: повышения эффективности геологоразведочных работ, технологических процессов добычи и обогащения, комплексной разработки недр; расширения области применения сопутствующих компонентов; снижения потерь в недрах. Необходимо увеличить полноту извлечения полезного ископаемого по площади и мощности и вовлечь в разработку забалансовые запасы. При решении этих проблем используются достижения ядерной физики и геофизики. Создаются приборы для прогнозирования и определения качества полезного ископаемого, автоматического вождения выемочных машин по контакту уголь — порода и усреднения качества добываемого сырья.

Высокие требования к качеству минерального сырья и чистоте его отдельных компонентов, предъявляемые промышленностью, повысили ответственность за соответствие поставляемого сырья стандартам. В связи с этим создаются методы и приборы для управления качеством минерального сырья в процессе его добычи, обогащения и отгрузки потребителям. Так, при разработке открытым способом высокозольных углей гарантируется верхний предел по зольности угля, поставляемого электростанциям. Аналогично при разработке железной руды, поставляемой металлургическим заводам, гарантируется нижний предел содержания металла.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru ©
При цитировании информации ссылка на сайт обязательна.
Копирование материалов сайта ЗАПРЕЩЕНО!