Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LIX Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 27 июня 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Материаловедение и металлургическое оборудование и технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Коневцов Л.А. К ВОПРОСУ О ПРОБЛЕМЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РФ // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. LIX междунар. науч.-практ. конф. № 6(54). – Новосибирск: СибАК, 2016. – С. 45-61.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

К ВОПРОСУ О ПРОБЛЕМЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РФ

Верхотуров Анатолий Демьянович

канд. техн. наук, науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук,

РФ, г. Хабаровск

Крюков Виктор Глебович

канд. техн. наук, науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук,

РФ, г. Хабаровск

Коневцов Леонид Алексеевич

канд. техн. наук, науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук,

РФ, г. Хабаровск

TO A QUESTION ON A PROBLEM OF COMPLEX USE OF MINERAL RAW MATERIALS OF THE FAR EAST OF THE RUSSIAN FEDERATION

Anatoly Verhoturov

dr. Sci. Tech., the main scientific employee. Federal state budgetary establishment of a science, Institute of the Water and Ecology Problems, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences,

Russia, Khabarovsk

Victor Kryukov

the candidate of geologo-mineralogical sciences, the senior scientific employee. Federal state budgetary establishment of a science, Institute of Science Mining, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences,

Russia, Khabarovsk

Leonid Konevtsov

candidate of Tech.Sci., the scientific employee. Federal state budgetary establishment of a science, Institute of the Materials science of the Khabarovsk scientific center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences,

Russia, Khabarovsk

 

АННОТАЦИЯ

Показана оценка приоритетной позиции горного дела в реализации конечной цели – получения из исходного сырья материалов и изделий из них в условиях Дальнего Востока РФ, которая прогнозируется на длительную перспективу. Это обусловливается громадным потенциалом недр, возможностью решения проблемы комплексного использования сырья на основе развития нового научного направления в науке о материалах, применения новых технологий, малоформатного металлургического производства.

ABSTRACT

The estimation of a priority position of mining in ultimate goal realisation - making from initial raw - of the materials and from them the of products in the conditions of the Far East of the Russian Federation, which is predicted on long prospect is shown. It is caused by enormous potential of mineral wealth, possibility of the decision of a problem of complex solution use of raw materials on the basis of development of a new scientific direction in a science about materials, exploitation of new technics, small metallurgical manufacture.

 

Ключевые слова: минеральное сырье; комплексные исследования; металлургия; новые технологии; материалогия.

Keywords: mineral raw materials; complex explorations; metallurgy; new technics; materialogical.

 

Введение.

Громадными минерально-сырьевыми запасами полезных ископаемых обладает Дальний Восток (ДВ) России, поэтому особая роль в его развитии отводится горнодобывающей отрасли производства. Так, в многоаспектном исследовании под руководством академиков В.И. Сергиенко, П.А. Минакира [8] показано, что речь “по сути, должна идти о создании на ДВ динамичного промышленно-транспортного комплекса на основе использования прогрессивных технологий переработки сырья и высокотехнологичных видов деятельности”.

Авторы данной статьи считают, что в таких ресурсодобывающих регионах как ДВ, необходима не только добыча минерального сырья, его переработка, но и получение материалов и изделий. Цель настоящего исследования заключается в создании модели развития высокотехнологичного комплексного добывающего и перерабатывающего производства в регионе добычи исходного сырья.

Анализ развития технологий переработки сырья и отходов, новых тенденций в получении материалов из сырья и отходов с использованием принципиально новых технологий, позволил сформулировать новую идею по дальнейшему развитию ресурсодобывающих регионов [7]. Суть идеи заключается в превращении ресурсодобывающего региона из поставщика сырья в поставщика материалов и изделий, полученных с использованием высоких технологий. В ряде институтов ДВО РАН: ИМ ХНЦ, ИМиМ, ИВЭП, а также в вузах ДВГУПС, КнАГТУ выполнен значительный объём теоретических и экспериментальных исследований по решению этой проблемы. Использовались технологии получения материалов методами порошковой металлургии, алюминотермии, электрошлакового переплава, СВС-метода. Исследования подтвердили возможность производства различных материалов и изделий непосредственно из минерального сырья в регионе его добычи.

Минерально-сырьевые запасы ДВ региона.

ДВ регион является богатейшей минерально-сырьевой базой РФ (рис. 1), поэтому формирование перерабатывающих и машиностроительных отраслей производства является одной из первоочередных задач его развития.

На схеме (рис. 1) символами отмечены месторождения, содержащие запасы: 1. Золото. 2. Вольфрам. 3. Порфировые медно-золотые. 4. Медно-никелевые. 5. Олово. 6. Серебро. 7. Сурьма. 8. Каменный уголь. 9. Редкие земли. 10.Титан. 11. Железо. 12 – Ареал Нижнего Приамурья. 13 – Границы субъектов России.

 

Рисунок 1. Схема размещения полезных ископаемых на ДВ РФ

 

Показаны субъекты РФ ДВ региона (рис. 1): I. Республика Саха (Якутия). II. Чукотский АО. III. Магаданская область. IV. Амурская область. V. Хабаровский край. VI. Камчатский край. VII. ЕАО. VIII. Сахалинская область. IX. Приморский край. Следующие месторождения отмечены номером на карте (рис. 1): 1. Томтор. 2. Одинокое. 3. Депутатское. 4. Тирехтях. 5. Пыркакайское. 6. Майское. 7. Песчанка. 8. Купол. 9. Прогноз. 10. Верхнее_Менкече 11. Агылкинское. 12. Сектачан. 13. Сарылах. 14.Верхне Аркагалинское. 15. Нежданинское. 16. Булурское. 17. Наталкинское. 18. Эльконские. 19. Селигдар. 20. Дёсовское. 21. Таёжное. 22. Куранахское. 23. Бол. Сейим. 24. Бамское. 25. Чульмаканское. 26. Арбарастах. 27. Эльгинское. 28. Худурканское. 29. Богидэ. 30. Маймаканское. 31. Кун-Маньё. 32. Крутогоровское. 33. Шанучское. 34. Давакит. 35. Гербиканское. 36. Мильканское. 37. Итматинское. 38. Гарь. 39. Маломырское. 40. Огоджинское. 41. Албынское. 42. Албазино. 43. Многовершинное. 44. Кувалорог 45. Ургальское. 46. Правоурмийское. 47. Фестивальное 48. Соболиное. 49. Дяппе. 50. Малмыжское. 51. Зимовье. 52. 53. Кимканское. 54. Сутарское 55. Лермонтовское 56. Восток-2. 57. Липовское 58. Тигриное. 59. Зимнее. 60. Ариадненское. 61. Арсеньевское.

Многие из отмеченных месторождений вызывают значительный коммерческий и научный интерес. На основе минеральных концентратов месторождений Комсомольского рудного района в Хабаровском крае разработана технология изготовления железомедных сплавов и лигатур. Это направление определяется подготовленностью сырьевой базы таких металлов как вольфрам, медь, молибден, железо, хром, никель и кобальт. Практически все металлы выявлены в качестве месторождений в южной части ДВ.

Вольфрам в настоящее время добывается из руд месторождений «Восток-2» и «Лермонтовское». Приморье ежегодно поставляет на рынок около 4000 т. вольфрамового концентрата. Месторождение вольфрама Восток-2 находится в северо-западной части Приморского края. Рудные тела локализуются в скарнированных терригенно-осадочных породах мезозойского возраста. Руды месторождения комплексные, содержат вольфрам (3,9 % оксида вольфрама), медь, свинец, цинк, висмут, кадмий, серебро, золото, таллий и другие компоненты. Минеральные формы вольфрама – шеелит, в меньшей мере вольфрамит.

К этому объекту близки по составу руд Лермонтовское, Скрытое, Малиновское и др., расположенные в северо-западной части Приморья. Подобные проявления выявлены и изучаются в Амурской области (Геткачинское). В недалеком прошлом при добыче золота на Харгинском месторождении попутно получали шеелитовый концентрат. В Хабаровском крае шеелитовый концентрат получали из руд олово-сульфидного месторождения Фестивального. Следует отметить наличие в крае недоизученного месторождения Богучанского. Весьма перспективным объектом представляется месторождение Зимовьё.

Медь и молибден образуют как собственные месторождения медно- молибден-порфировой формации (месторождение Малмыж в Хабаровском крае), так и участвуют в сложении руд комплексных, чаще всего, олово-сульфидных объектов. К числу последних относятся эксплуатируемые месторождения Комсомольского рудного района (Фестивальное и Перевальное), а также не осваиваемые объекты (Соболиное, Октябрьское).

Наиболее представительным в ряду комплексных является месторождение Фестивальное. Оно располагается в центральной части Хабаровского края. В пределах рудного поля выявлено свыше 30 субпараллельных минерализованных зон дробления и смятия мощностью до 30 метров. Они формируют субмеридиональную зону кварц-турмалиновых тел, секущих меловую туфогенно-осадочную толщу. Эти рудные зоны содержат основные запасы олова, меди, вольфрама и ряда других рудных компонентов. Руды месторождения включают (в %): олово 1,41; медь 0,65–1,48; вольфрам 0,05–0,12; висмут 0,021–0,044; свинец 0,05; цинк 0,11; серу, мышьяк. В повышенных количествах присутствуют (в г/т): индий 18; золото 0,16; серебро 20,0–55,3; скандий, молибден, сурьма, кадмий и другие элементы. По технологическим особенностям руды месторождения Фестивального относятся к труднообогатимым.

Основная масса оставшихся от эксплуатации руд Фестивального месторождения, сконцентрирована в зоне Геофизической и насчитывает более 12000 т меди. На половину выработано рудное тело Водораздельное. В настоящее время отрабатывается зона Красивая с запасами меди более 50000 тонн. Достаточно велики перспективы медно-порфирового оруденения. Этот тип объектов до начала XXI века не представлял интереса для горной промышленности ДВ. Однако разведка рудопроявления Малмыж в Хабаровском крае позволила перевести его в разряд уникального по запасам месторождения. Возможности выявления подобных объектов существуют практически в каждом ДВ регионе России. Месторождение Малмыж представляет протяженную, более 15 км, линейную рудоносную структуру, состоящую из отдельных участков – потенциальных месторождений [10]. Оно пространственно и генетически связано со штоками гранодиоритов и кварцевых диоритов, прорывающих алевролиты, песчаники и гравелиты. В границах тел метасоматитов локализуются штокверки двух типов: магнетит-сульфидный существенно медный и кварц-сульфидный золото-медный. Первичная рудная минерализация представлена магнетитом, пиритом, халькопиритом, в подчиненном количестве отмечаются борнит, сфалерит и пирротин, галенит, очень редко молибденит. Наиболее перспективными считаются проявления «Центральное», «Долина» и «Плоское», в пределах которых рудная минерализация осталась не оконтуренной как по площади, так и на глубину (при максимальной глубине скважин 476 м). Авторские запасы и ресурсы, категории С2 и Р1, составляют 5,7 млн. т меди и 230 т золота при средних содержаниях меди 0,4 % и золота 0,1–0,3 г/т.

Цирконий. Алгаминское месторождение [3] расположено на севере Хабаровского края. К субгоризонтально залегающим доломитам юдомской свиты нижнего кембрия приурочены циркониевые руды. В их составе отмечаются бадделеит до 50 %; циркон и гельциркон до 45 %; кварц и карбонаты. Руды комплексные, содержания элементов (в %): оксид циркония 0,1–12; вольфрам до 1,5; иттрий до 0,3; уран до 0,1; гафний – 0,066; ниобий – 0,052; тантал. Запасы оксида циркония категорий С12 составляют 73 тыс. т, ресурсы категории Р1 – 200 тыс. тонн. В зоне окисления формируется природный концентрат. Цирконий обнаруживается в рудах многих комплексных месторождений редкометально-редкоземельного сырья. Такие проявления известны на севере Хабаровского края: Арбарастах, Красная Горка, Улканское, Бугундя и др. Это источники сырья на достаточно далекую перспективу. В более освоенных районах следует отметить Чергиленское месторождение комплексных бериллий-редкоземельных руд. Содержания оксида циркония в этом объекте в среднем составляет 0,46 %. Учитывая близость железной дороги и востребованность такого сырья, можно прогнозировать доизучение этого месторождения и последующее его освоение.

Титан. Коренные месторождения титансодержащих руд это магматические, метаморфические и россыпные (континентальные, прибрежно-морские) месторождения [1; 2; 9], они сосредоточены в пределах Восточно-Азиатского анортозитового пояса. На сегодня в западной, Каларской, части пояса разведаны и уже осваиваются месторождения Куранахское и Большой Сейим. Запасы по Куранахскому месторождению титана составляют 1,6–2,1 млн т, при содержании ТiO2 9,2–13,7 %, по месторождению Большой Сейим – 22,8 млн. т. Прогнозные ресурсы TiO2 превышают 30 млн. т. Прерывистая цепь крупных габбро-анортозитовых массивов приурочена к тектоническим блокам архейских пород, где с большинством из массивов связано образование около двух десятков комплексных апатит-ильменит-титаномагнетитовых месторождений. В восточной Джугджурской части пояса выявлены Гаюмское, Маймаканское, Богиде, Геранское, Джанинское. Месторождения Давакит и Урожайное относятся к южной Баладекской части анортозитового пояса.

Наиболее полно изучено Куранахское месторождение. Оно представлено рядом протяжённых рудоносных зон размерами (5,5–6,5) х (1,5–2,0) км, в составе которых выделяется несколько десятков локальных рудных тел мощностью до 25 м при протяжённости 300–400 м. Доля массивных руд в их составе варьирует в пределах 4–80 %, чаще составляя 20–45 %. Руды легкообогатимы, пригодны для последующего передела и химико-металлургической переработки с получением ильменитового концентрата, пигментного диоксида титана.

Никель и кобальт. Медно-никелевые месторождения, представленные рудами пирротин-пентландит-халькопиритового состава, выявлены на границе Хабаровского края и Амурской области. В пределах Восточной Становой зоны установлена никеленосность тел мафит-ультрамафитов [5]. Запасы подготовлены на месторождении Кун-Маньё. Содержания основных компонентов: никель 0,5–1,0 (до 1,5) %, кобальт и медь – десятые доли процента. Запасы категорий С1 и С2 составляют (тыс. тонн): 121,9 никеля, 2,2 кобальта и 23,7 меди. Проявления никеля установлены в Амурской области – Лукиндинское и др., но промышленная ценность их невелика.

Бор. В Приморье Дальнегорского рудного поля известны борсодержащие геденбергит-датолит-волластонитовые скарны с концентрически-полосчатой текстурой (Рудник Бор, Дальнегорск). Верхнее месторождение (Верхний рудник), Дальнегорск (Дальнегорское рудное поле) – кристаллы кальциевых силикоборатов (датолита, данбурита, аксинита) и апофиллита. Расположено в центральной части Дальнегорского района. Под скарновой залежью на глубине 1100–1400 м скважинами выявлены биотит-роговообманковые гранитоиды. Геденбергитовые, гранатовые, волластонитовые и другие скарны развиты по известнякам и алюмосиликатным породам и преимущественно сосредоточены в надинтрузивной зоне этого гранитоидного массива. Зона гроссуляр-волластонитовых скарнов сформировалась, заместив часть тела триасовых известняков, на тонкослоистых почковидных агрегатах которых отлагались данбурит с подчиненным количеством датолита. Выше зоны скарнирования сформировались протяжённые карстовые полости, в которых образовался крупнокристаллический данбурит, размер кристаллов от 1–2 до 20–25 см в поперечнике. На втором этапе формировались андрадит-геденбергитовые скарны, связанные со становлением гранитоидов палеогенового возраста. Данбурит полностью замещается гранатом, геденбергитом, ортоклазом, датолитом, кварцем, кальцитом и аксинитом.

Графит в настоящее время не добывается, но имеются месторождения в ЕАО (Союзное, Сутарское, Бирское и др.) и в Приморском крае (Тургеневское). Месторождение Союзное относится к числу крупнейших в России по запасам графита. Рудой считаются графитсодержащие породы, в которых количество углерода превышает 5 %. Они наблюдаются в виде тел мощностью от нескольких десятков метров до 550 метров. Запасы графита по объекту оцениваются в 1044 млн. тонн. Главными минералами графитсодержащих пород являются кварц и графит, второстепенными полевой шпат, биотит и флогопит, а также пирротин. В меньших количествах отмечаются актинолит, роговая обманка, эпидот хлорит, серицит, пирит, халькопирит, магнетит.

Алюминий. Источником алюминия могут служить вторичные кварциты (алунитовая фация), анортозитовые массивы, силлиманитовые сланцы. Наиболее подготовленным для освоения считается Шелеховское месторождение вторичных кварцитов. Объект располагается в освоенном районе, в 20 км от ст. Шелехово. Вторичные кварциты развиваются по позднемеловым эффузивам кислого состава. Авторские запасы алунита по категории С2 превышают 4,64 млн. т. Состав руд довольно прост: главные минералы – кварц, алунит, пирофиллит, серицит, попутные – пирит, гематит, рутил, гидрослюда, диккит, диаспор, андалузит. Содержание алунита колеблется в пределах от 15–20 до 50–60 %. Среднее содержание составляет 28,3 %. Запасы оксида алюминия составляют 1,69 млн. тонн.

Перспективны для получения глинозема анортозиты. Это комплексные железо-титан-фосфорные руды со значительным количеством алюминийсодержащих минералов андезина и лабрадора (содержание оксида алюминия 27–32 %) во вмещающих андезинитах. Такие месторождения известны в Амурской области (Куранахское, Большой Сейим) и Хабаровском крае (Маймаканское, Богидэ, Гаюмское, Урожайное и др.). В 2009 году начато освоение Куранахского месторождения. Андезиниты складируются в отвалах. Технологические исследования таких пород во Всесоюзном алиминиево-магниевом институте (ВАМИ) показали принципиальную возможность извлечения из них глинозёма.

Флюорит добывался на месторождении Вознесенском, расположенном в Приморском крае. После кризиса 2008 г. эксплуатация периодически прекращается из-за убыточности предприятия. Месторождение считается одним из крупнейших в РФ: в недрах и хвостах, осталось более 20 млн. т. флюорита. Оруденение локализуется в нижнекембрийских известняках, прорванных массивом лейкократовых гранитов вознесенского комплекса. Рудная зона имеет протяжённость около 1,5 км. Морфология рудных тел – залежи, штоки. Границы их проводятся по изоконцентрате флюорита в 20 %. В рудах установлены флюорит, кварц, карбонаты, литиевые слюды, топаз, а также тантало-ниобаты, берилл, сфалерит, касситерит. В качестве примесей отмечаются рубидий и цезий. На фланге главного рудного тела обособляются сфалеритовые руды.

Такое же комплексное оруденение устанавливается на соседнем Пограничном месторождении плавикового шпата. Более сложный состав руд свойствен Лагерному месторождению (F, Be, W, Ta, Nb, Sn, B), расположенному в пределах этого рудного района. Известны также комплексные с флюоритом месторождения олова (Хинганское в ЕАО, Тигриное, Арсеньевское, Искра и др. в Приморье, Правоурмийское в Хабаровском крае), бериллия (Преображеновское в ЕАО, Учаминское в Хабаровском крае), вольфрама (Богучанское в Хабаровском крае, Забытое в Приморье, Гетканчинское в Амурской области).

Новый подход к проблеме переработки минерального сырья.

В ДВ регионе функционирует металлургическое предприятие со сталелитейным и прокатным производством – ОАО «Восток-металл». Компаниями ГК «Петропавловск» начато освоение железо-титанового месторождения Куранахское в Амурской области и готовится к эксплуатации Кимканское и Сутарское месторождения железных руд. На этой базе планируется создание Дальневосточного металлургического кластера. Это крупные базовые структуры чёрной металлургии. Их развитие требует постоянной поддержки со стороны государства и тщательно сбалансированной стратегии действий каждого комплекса.

Вопрос ставится о возрождении индустриализации в таком сырьевом регионе как ДВ РФ. Под индустриализацией авторы понимают высокотехнологичное получение материалов из минерального сырья, промышленных отходов на основе применения концентрированных потоков энергии (рис. 2). При этом используются технологии и оборудование, обеспечивающие комплексную, рациональную переработку сырья в экологически приемлемых условиях, исключающих экологически опасные химические, пиро- и гидрометаллургические производства. Технологии и оборудование позволяют выпускать материалы из минерального сырья и отходов на мини-предприятиях.

 

Рисунок 2. «Высокие технологии» «новой индустриализации»

 

К высокотехнологичным способам относятся плазменные процессы, металлотермия, электрошлаковый переплав, другие. Индустриализация, в понимании авторов, предполагает комплексный подход, сближение и совершенствование геологического, горного, металлургического, материаловедческого и машиностроительного циклов круговорота вещества и материалов во «второй природе» и обеспечение экологической безопасности в процессе получения материалов и изделий.

Однако для обоснованного, целенаправленного получения материалов из минерального сырья, продукции первого передела и отходов в ресурсодобывающих регионах необходима углублённая проработка теоретических и практических вопросов, комплексное решение проблемы на базе вклада средств в развитие в этом направлении науки (рис. 3).

 

Рисунок 3. Схема развития ресурсодобывающего региона при поддержке развития науки с целью получения из местного сырья перспективных материалов и изделий из них

 

В связи с чем, нами предложен новый раздел науки о материалах «Энтропийно-экологическая материалогия» (ЭЭМ), являющийся научной базой индустриализации и комплексного решения проблемы ресурсодобывающих регионов [6; 7]. Основой ЭЭМ являются современные данные в области наук о материалах: 1) циклический круговорот вещества и материалов во «второй природе» (ЦКВМ) (рис. 4); 2) эволюция парадигм в области горного дела, металлургии, материаловедения [7]; 3) уточнённая парадигма материаловедения: состав – технология – структура – свойства [6]; 4) данные модельных экспериментов по воздействию концентрированных потоков энергии на минеральное сырьё и отходы [7].

Производственно-экологический ЦКВМ (рис. 4) предполагает комплексное изучение циклов получения материалов из минерального сырья и отходов в цепочке: геология – горное дело – металлургия – материаловедение – машиностроение – экология.

Для формирования ЭЭМ и её практического использования необходимо предварительное проведение исследований, приведённых в таблице 1.

В настоящее время в качестве перспективных технологий получения материалов и изделий “новой индустриализации” можно использовать порошковую металлургию, металлотермию, электрошлаковый переплав, электроискровое и дуговое воздействие. На их основе изучены возможности переработки сырья месторождений, содержащих промышленные запасы вольфрама, бора, титана и циркония [4; 7].

 

Рисунок 4. Схема составляющих звеньев производственно-экологического ЦКВМ во «второй природе» – методологической основы современного этапа развития наук о материалах

 

Вместе с тем, в металлургической отрасли могут функционировать малые предприятия, производящие композиционные, сварочные и наплавочные материалы, ферросплавы, электроискровое легирование, а также малоформатные предприятия, приближенные к местам добычи полезных ископаемых. Эти направления обеспечивают достаточно высокую рентабельность и перспективу использования «высоких технологий» и «инновационных процессов» на базе концентрированных потоков энергии. Следует подчеркнуть, что объёмы минерального сырья для отмеченных направлений определяются первыми тоннами, реже – десятками тысяч тонн.

Таблица 1.

Модель новой индустриализации на ДВ России

Основное содержание работ по этапам

Ожидаемые результаты

Анализ современных экологических и технологических проблем переработки минерального сырья и отходов и тенденций их дальнейшего развития. Разработка методики исследования перерабатывающих комплексов, использующих инновационные технологии. Выяснение позитивных и негативных факторов в деятельности наиболее успешных предприятий

Основные тенденции в развитии технологии по переработке минерального сырья и отходов в условиях устойчивого развития Дальнего Востока.

План мероприятий по ликвидации негативных факторов производства

Совершенствование модельных экспериментов по воздействию концентрированных потоков энергии на минеральное сырьё и отходы. Определение влияния энергетических параметров обработки и содержания восстановителей на эффективность переработки минерального сырья и отходов. Установление основных закономерностей технологии их переработки.

Регламент лабораторных исследований, проект нормативных положений полупромышленных исследований.

Разработка технологии комплексной переработки минерального сырья и отходов

Теоретические основы переработки минерального сырья и отходов. Технология переработки шеелитового, бадделеитового концентратов и оловосодержащих отходов

Разработка комплексного раздела науки по переработке минерального сырья и отходов – энтропийно- экологической материалогии.

Предложения по формированию минерало- материалогического кластера

 

 

Институтами ИМ ХНЦ ДВО РАН, ИВЭП ДВО РАН, ДВГУПС (с нашим участием) определена технология синтеза циркониевой лигатуры из бадделеитового концентрата. Методами порошковой металлургии в лабораторных условиях изготовлена композиционная оксидная и боридная керамика на основе бадделеитовых концентратов Алгаминского месторождения. Пробы для исследований отбирались из руд с крайне низкими содержаниями радиоактивных минералов. В настоящее время для получения легирующих сварочных материалов, как правило, используются дорогостоящие и дефицитные химически чистые элементы или их соединения. В г. Хабаровске, в ИМ ХНЦ ДВО РАН, ТОГУ, ДВГУПС [7], получены новые сварочные и наплавочные материалы на основе использования шеелитового концентрата месторождений «Лермонтовское» и «Восток-2». Фазовый состав концентрата достаточно сложен (в %): WO3 – 59,5; SiO2 – 2,9; CaO – 26,8; MgO – 1,6; TiO2 – 0,2; FeO – 0,6; Fe2O3 – 3,8; Fe3O4 – 1,7; Na2O – 0,3; K2O – 0,1 и другие. Методом алюминотермии получены вольфрамсодержащие интерметаллиды в составе W-Ме, где Ме (металл) – Fe, Cr, Mo, Zr, Co, Ni, материалы, пригодные для изготовления электродов для электроискрового легирования металлических поверхностей. Составлялась специальная шихта из смеси шеелита, оксидов перечисленных металлов и алюминия. Оптимальный подбор состава шихты обеспечивал необходимый температурный режим для полного восстановления оксидов и устойчивое распределение продуктов реакции на металлическую и шлаковую составляющие. Полученные материалы превосходят стандартные сплавы по изнашиванию в 1,5 раза, по жаростойкости в 1,2–1,5 раза. По результатам экспериментальных исследований серии флюсов с различными восстановителями установлено, что оптимальным из них является ферросилиций в количестве 10 масс. %. Для повышения технологических свойств и более качественной металлургической обработки жидкого сплава в состав шихты вводились гранит и флюоритовый концентрат. Это направление достаточно хорошо обеспечено минеральными ресурсами. Наиболее доступны граниты, их месторождения эксплуатируются карьерами практически во всех субъектах ДВ. Остальные компоненты в концентрированном виде встречаются реже. Число подготовленных для освоения объектов не превышает двух десятков.

Малоформатное перерабатывающее производство. К государственным интересам следует отнести формирование на ДВ стационарных перерабатывающих комплексных производств, в том числе железорудного (сталелитейного, прокатного, металлургического) в местах добычи исходного сырья [4]. Учитывая мировой опыт пространственного совмещения добывающих предприятий и металлургических комплексов, актуальным становится перемещение перерабатывающих производств к местам добычи ресурсов. В настоящее время конструируются или уже используются мини-предприятия по переработке продукции горнодобывающей промышленности: плазменные котлы, электрошлаковый переплав, металлотермия, порошковая металлургия, установки типа MACRO. Определённая ограниченность мобильных установок в части полного извлечения всех компонентов делает необходимым их кооперирование со стационарными предприятиями, имеющими более сложное оборудование. В этом направлении научно-исследовательскими институтами Хабаровского, а также Приморского краёв осуществлены комплексные работы по использованию минерального сырья и отходов горного производства для переработки и получения материалов и изделий. При этом были объединены усилия геологов, горняков, материаловедов, механиков и экологов. Новым представляется выбор технологий, исключающих использование пиро-, гидрометаллургических производств, различных химикатов, прежде всего кислот и щелочей, замена их перспективными технологиями с использованием концентрированных потоков энергии (дуговых, искровых разрядов, плазмы, методов порошковой металлургии).

Таким образом, на ДВ России сформирована научная и опытно-экспериментальная основа развития металлургической отрасли, включающей не только традиционное сталелитейное и прокатное производства, но и новые направления. В их числе следует отметить производство композитов, сварочных и наплавных электродов, ферросплавы, получение защитных металлопокрытий, создание малоформатных предприятий, территориально совмещённых с горнодобывающими комплексами. Реализация новых направлений не требует значительных капитальных вложений, крупных инвестиций в горнодобывающее и перерабатывающее комплексное производство. Но при этом возможно получение высокотехнологичной продукции из сырья и рудных концентратов месторождений циркония, титана, вольфрама, бора, других элементов, составляющих руду [4]. Менее трудозатратная продукция по качественным характеристикам может не уступать лучшим мировым образцам, произведённым из дорогостоящих чистых металлов и их соединений. Для получения относительно чистых металлов предусматривается территориальное совмещение малоформатных перерабатывающих комплексов с ГОКами.

Выводы.

  1. Показано, что ДВ регион является богатейшей минерально-сырьевой базой W, Zr, B, Ti, других элементов, представляющих значительный научный и промышленный интерес.
  2. Проблема комплексной переработки минерального сырья ресурсодобывающего региона может быть решена на основе вклада в развитие науки, в том числе науки о материалах и её раздела – энтропийно-экологической материалогии.
  3. Базой комплексного научного подхода к решению проблемы развития ресурсодобывающего региона является изучение составляющих звеньев производственно-экологического ЦКВМ во «второй природе».
  4. Рядом академических и учебных институтов ДВ показана возможность создания малоформатных предприятий для получения материалов и изделий из исходного минерального сырья в регионе его добычи, что является одной из первоочередных задач.

 

Список литературы:

  1. Архипов Г.И. Минеральные ресурсы горнодобывающей промышленности Дальнего Востока. – М.: Горная книга, 2011. – 356 с.
  2. Бакулин Ю.И., Буряк В.А., Галичанин Е.Н. Основные проблемы изучения и добычи минерального сырья Дальневосточного экономического района. Минерально-сырьевой комплекс ДВЭР на рубеже веков. Хабаровск: ДВИМС, 1999. – 214 с.
  3. Буряк В.А., Беспалов В.Я., Гагаев В.Н. Новый геолого-промышленный тип циркониевого оруденения. Хабаровск: ИКАРП ДВО РАН. 1999. – 216 с.
  4. Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Романовский Н.П., Коневцов Л.А. Формирование горно-металлургических кластеров в Дальневосточном федеральном округе как основы его устойчивого развития. Труды VI евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Т. 1, Якутск, 24–29 июня 2013 г. – Якутск: Ахсаан, 2013. – С. 107–116.
  5. Гурьянов В.А., Приходько В.С., Пересторонин А.Н., Потоцкий Ю.П., Петухова Л.Л., Соболев Л.П. Новый тип медно-никелевых месторождений юго-востока Алдано-Станового щита // ДАН. 2009. Т. 425, – № 4. – С. 505–508.
  6. Избранные труды профессора А.Д. Верхотурова. Т. 1. Общие проблемы науки о материалах на современном этапе развития человеческой цивилизации / ред. член-корр. Б.А. Воронов, д.т.н. Ю.А. Давыдова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2016. – 384 с.
  7. Избранные труды профессора А.Д. Верхотурова. Т. 2. Получение новых материалов из минерального сырья и производственных отходов Дальневосточного региона / ред. член-корр. Б.А. Воронов, д.т.н. Ю.А. Давыдов. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2016. – 466 с.
  8. Синтез научно-технических и экономических прогнозов. Тихоокеанская Россия – 2050 / ред. П.А. Минакир, В.И. Сергиенко, Владивосток: Дальнаука, 2011. – 912 с.
  9. Склярова Г.Ф., Архипова Ю.А. Природно-ресурсный потенциал Дальневосточного Экономического района // Проблемы комплексного освоения георесурсов. Материалы IV Всероссийской научной конференции. Хабаровск: ДВО РАН. – 2011. Т. II. – С. 261–268.
  10. Читалин А.Ф., Ефимов А.А., Воскресенский К.И., Игнатьев Е.К., Колесников А.Г. Малмыж – новая крупная золотомедно-порфировая система мирового класса на Сихотэ-Алине // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 2013. – № 3. – С. 65–69.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом