Маркшейдерия и недропользование

В условиях истощения минерально-сырьевой базы действующих предприятий, недостатка средств для поддержания действующих горных мощностей (вскрытия и подготовки новых эксплуатационных горизонтов), отставания с промышленным освоением новых разведанных месторождений из-за дефицита инвестиций, вовлечение в переработку техногенного сырья цветных и редких металлов приобретает актуальное значение.

В настоящее время значительные объемы техногенных ресурсов (рудных отвалов прошлых лет, лежалых хвостов обогатительных фабрик, шлаков металлургического производства и т.п.) накоплены практически во всех подотрослях цветной металлургии и ресурсы их постоянно пополняются. Так, например, в Уральском регионе хвосты обогащения медно-цинковых руд составляют около 198 млн. т, в которых содержится более 500 тыс. т меди, 715 тыс. т цинка и около 40 млн. т серы, а также значительное количество кадмия, висмута, золота, серебра и других попутных металлов.

В хвостах обогатительных фабрик АО "Бурибаевское рудоуправление", АО "Святогор" и АО "Учалинский ГОК" сосредоточено 60,2 млн. т сырья со средними содержаниями меди 0,35-0,48%, цинка - 0,99-1,04%, серы - 17,1-33,7%. В отходах обогащения Сибайской обогатительной фабрики АО "Башкирский медно-серный комбинат" накоплено 24,6 млн. т хвостов, в них 49,1 тыс. т меди (среднее содержание 0,20%), 119,8 тыс. т цинка (0,49%) и 8,85 тыс. т кадмия (0.0094%). На Гайской обогатительной фабрике накоплено в хвостохранилище 61,3 млн. т лежалых хвостов, содержащих 170,8 тыс. т меди ().278%), 159,5 тыс. т цинка (0,26%), 45,94 т золота (0,75 г/т) и 485,5 т серебра (7,92 г/т). Кроме того, на уральских медеплавильных заводах скопилось более 100 млн. т шлаков медеплавильного производства, содержащих не менее 370 тыс. т меди, 2,2 млн. т цинка, более 9 т золота, 175 т серебра, 38 т висмута и около 10 тыс. т кадмия. Наиболее перспективными из них являются шлаки Медногорского и Среднеуральского медеплавильных заводов.

В хвостохранилищах свинцово-цинковых обогатительных фабрик России сосредоточено около 95 млн. т хвостов, содержащих 156 тыс. т свинца, почти 420 тыс. т цинка и 110 т серебра. Содержание свинца в хвостах колеблется от 0,14% до 0,29%, цинка - от 0,3 до 0,8%.

В оловянной промышленности накоплено более 146 млн. т отвалов забалансовых руд, основные объемы которых сосредоточены в отвалах бывшего Шерловогорского ГОКа (около 96% олова, содержащегося в рудных отвалах оловянной промышленности России). В хвостах обогащения оловянных руд (более 110 млн. т) содержится около 148 тыс. т олова со средним содержанием 0,125%, из них не менее 50 млн. т со средним содержанием олова 0,18%. Более 60% запасов техногенного олова приходится на предприятия Приморского и Хабаровского краев, остальное - на неработающие в нестоящее время оловодобывающие предприятия Магаданской области. В хвостах обогащения фабрик АО "Дальневосточная горная компания" за все время эксплуатации накоплено 36,5 млн. т лежалых хвостов, содержащих 69,4 тыс. т олова (0,19%), 132,5 тыс. т меди (0,363%) и 8,7 тыс. т вольфрама (0,029%). Переработка лежалых хвостов только одной Центральной фабрики АО "Горная компания "Хрустальная" со средним содержанием олова 0,165% по традиционной схеме флотации может дать 13-14 тыс. т олова в концентрате.

Значительная часть техногенных минерально-сырьевых ресурсов сосредоточена в хвостах обогатительных фабрик ликвидированных оловодобывающих предприятий - Хапчерангинского (Читинская область), Охотничье, Галимное, Невское, Днепровское - (все в Магаданской области), Кестер и Эге-Хая в Республике Саха-Якутия и др.. Суммарно в них накоплено 8730 тыс. т хвостов с содержанием олова 0,25% (21,8 тыс. т олова), из которых может быть извлечено более 7,5 тыс. т олова.

В никелевой промышленности в хвостохранилищах Норильской и Талнахской обогатительных фабрик АО "Норильский горно-металлургический комбинат" накоплено 4584,2 тыс. т хвостов обогащения, содержащих 0,26% никеля, 0,27% меди и 0,013% кобальта. Кроме того, накоплены шлаки металлургического производства в количестве 4,6 млн. т, в них: 6,5 тыс. т никеля, 16,2 тыс. т меди и 3210 т кобальта.

В вольфрамовой промышленности наибольший объем отходов обогащения сосредоточен в хвостохранилищах обогатительных фабрик ранее действовавшего АО "Джидинский ВМК" (более 30 млн. т со средним содержанием WO₃. 0,075%, а также в хвостохранилищах обогатительных фабрик Иультинского (Магаданская область) и Приморского (Приморский край) горно-обогатительных комбинатов. В хвостах обогатительной фабрики Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината накоплено 105,7 млн. т лежалых хвостов, в которых содержится 42,7 тыс. т вольфрама (содержание 0,04%) и 12,75 тыс. т молибдена (0,012%).

Огромные объемы серпентинитовых отходов асбестового производства (до 4 млрд. т) с содержанием магния 20-22% накоплены на асбестовом предприятии Урала ОАО "Ураласбест". В настоящее время выполнены предпроектные проработки строительства в г. Асбест завода по производству магния из этих отходов мощностью до 50 тыс. т магния в год.

Использование накопленных за многие десятилетия эксплуатации техногенных минерально-сырьевых ресурсов для получения из них концентратов цветных металлов в настоящее время незначительно и ограничено 1,5-1,6 млн. т лежалых хвостов обогатительных фабрик, 3,2-3,5 млн. т рудных отвалов прошлых лет и 1,8-2,0 млн. т отходов металлургического производства (шлаков, выломок и др.).

В медной промышленности для более полной загрузки мощностей обогатительных фабрик в качестве сырья наиболее широко используются рудные отвалы прошлых лет и отходы металлургического производства. Так на Сибайской обогатительной фабрике АО "Башкирский медно-серный комбинат" в 1998 г. было переработано 884 тыс. т некондиционной руды из отвалов прошлых лет, содержащих 10,9 тыс. т меди и 4 тыс. т цинка.

За весь период деятельности Гайского ГОКа на обогатительной фабрике было переработано 3788 тыс. т рудных отвалов прошлых лет с содержанием меди 1,66%, цинка - 0,54%.

На Учалинской обогатительной фабрике АО "Учалинский горно-обогатительный комбинат" переработано 261 тыс. т рудных отвалов Молодежного карьера и получено 14,4 тыс. т медного концентрата (2,4 тыс. т меди) и 3,7 тыс. т цинкового (1,7 тыс. т цинка).

На Красноуральской обогатительной фабрике АО "Святогор" в 1997 г. в качестве сырья было использовано 127,4 тыс. т лежалых хвостов обогащения, содержащих 1018 т меди, и получено 7,3 тыс. т медного концентрата (654 т меди).

На обогатительной фабрике АО "Среднеуральский медеплавильный завод" из-за отсутствия собственного рудного сырья, добываемого ранее на Левихинском и Ломовском рудниках, в последние годы все в больших объемах обогащению подвергаются шлаки металлургического производства и выломки плавильных печей. Если в 1997 г. было переработано 440,8 тыс. т медных шлаков прошлых лет (4720 т меди при среднем содержании 1,15%) и получено 27 тыс. т медного концентрата (3020 т меди), то уже в 2000 г. на ОФ переработано 862 тыс. т шлаков прошлых лет, содержащих 9128 т меди (1,06%) и получено 45,5 тыс. т медного концентрата (5167 т меди). Кроме того, было переработано 16,9 тыс. т конвенторного шлака и выломок (2267 т меди при среднем содержании 6,9%) и получено 8,1 тыс. т медного концентрата (1097 т меди).

На Волковском руднике АО "Святогор" (Красноуральск, Свердловская обл.) в 2000 г. получены первые 400 кг цементационной меди с содержанием меди 74,5%. Медь будут получать из отвалов и залежей медьсодержащих окисленных руд. В течение трех сезонов из кучи-отвала (120 тыс. т руды) планируется извлечь около 70% содержащейся в ней меди (около 400 т).

В оловянной промышленности техногенные минерально-сырьевые ресурсы используются в качестве сырья практически на всех обогатительных фабриках действующих предприятий, но масштабы такого использования незначительны. Так на Солнечной обогатительной фабрике АО "Дальневосточная горная компания" в 1998 г. было переработано всего 4,5 тыс. т лежалых хвостов обогащения и получено 12,6 т оловянного концентрата (5,3 т олова). АО "Горная компания "Хрустальная" ежегодно перерабатывает на Центральной обогатительной фабрике 4,5-5 тыс. т рудных отвалов прошлых лет эксплуатируемого месторождения "Искра" с содержанием олова 0,65%. На обогатительной фабрике АО "Хинганское олово" регулярно перерабатываются лежалые хвосты обогащения из хвостохранилища ранее действующей фабрики №3. Так в 2000 г. было переработано 1027 т хвостов с содержанием олова 0,26% (2,7 т олова) и получено 5,4 т оловянного концентрата (1,1 т олова).

На заводах никелевой промышленности в качестве техногенного сырья для выпуска никеля и кобальта чаще всего используются металлургические шлаки прошлых лет. На Орском никелевом заводе АО "Южполиметалл" в 1998 г было переработано 129,4 тыс. т таких шлаков, содержащих 671 т никеля и 187,4 т кобальта, в 1998 г. - 58,5 тыс. т, содержащих 485,5 т никеля и 116,7 т кобальта. Небольшое количество рудных отвалов прошлых лет (4,5-5 тыс. т ежегодно) перерабатывается на Уфалейском никелевом заводе.

В молибденовой промышленности на Сорской обогатительной фабрике АО "Молибден" прочно утвердилась многолетняя практика переработки рудных отвалов прошлых лет. Количество последних по состоянию на начало 2000 г. достигло 52,5 млн. т. В них содержится 13540 т сульфидного молибдена (среднее содержание 0,026%) и 36825 т меди (0,070%). В 1998 г. на фабрике было переработано 4060,6 тыс. т рудных отвалов (1827 т молибдена и 2477 т меди) и получено 2937 т (51%) молибденового концентрата и 4900 т медного (1018 т меди), в 2000 г. соответственно 1926,1 тыс. т (866,7 т молибдена и 1271 т меди) и получено 1383,4 т (51%) молибденового концентрата и 2377 т медного (520 т меди).

В плавикошпатовой промышленности проблема использования рудных отвалов прошлых лет в качестве сырья для производства концентратов стоит особенно остро, что обусловлено значительным сокращением фронта добычных работ из-за дефицита средств на вскрытие и подготовку новых добычных горизонтов. В 2000 г. на обогатительной фабрике АО "Ярославский горно-обогатительный комбинат" было переработано 262 тыс. т рудных отвалов прошлых лет эксплуатации Вознесенского карьера с содержанием флюорита 27,5%. Небольшое количество плавикошпатовых рудных отвалов прошлых лет (4,5- 5 тыс. т) перерабатывается на Калангуйской обогатительной фабрике АО "Забайкалплавик".

Единственное в России предприятие по производству циркониевого сырья АО "Ковдорский горно-обогатительный комбинат" ежегодно перерабатывает 3,5-4,0 млн. т лежалых хвостов обогащения апатит-магнетитовых руд, получая из них 2,6-3,5 тыс. т высококачественного бадцелеитового (ZrO₂) концентрата.

Вовлечение в переработку накопленного на предприятиях цветной металлургии техногенного сырья обеспечит задачу наиболее полного и рационального использования минерально-сырьевых ресурсов, позволит более полно загрузить имеющиеся производственные мощности перерабатывающих комплексов, и, в конечном итоге, получить определенную экономическую выгоду.

Экономическая целесообразность вовлечения в переработку техногенных минерально-сырьевых ресурсов определяется путем решения следующего неравенства:

где Ц ценность, извлекаемая из одной тонны перерабатываемого техногенного сырья, руб./т, которая определяется по формуле:

где Ц - оптовая цена металла (металла в концентрате), руб./ т, С_сод- среднее содержание металла в одной тонне сырья, доли единицы, R - сквозное извлечение металла в товарный продукт (концентрат, готовый металл), dC_тр - затраты на транспортировку одной тонны сырья от места складирования до перерабатывающего комплекса, руб./т, С_пер - расходы по переработке сырья на обогатительной -фабрике (металлургическом заводе), руб./т.

В том случае, если техногенное сырье содержит несколько полезных компонентов, их стоимость приводится к стоимости основного металла через коэффициент К_i, который определяется по формуле:

где Ц_i - цена одной тонны i-того металла, R_i сквозное извлечение i-того металла в товарный продукт, Ц₀ и R₀ - соответственно цена и сквозное извлечение основного металла.

Общая ценность одной тонны техногенного сырья в этом случае составит: