Мирошкин В.Н., Управляющий директор, Департамент отраслевой экспертизы ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Геология, минерализация и современные технологии промышленного освоения минеральных ресурсов комплексных россыпных месторождений редких металлов.

     На протяжении всего своего существования человек сталкивается с необходимостью освоения и вовлечения в хозяйственный оборот различных минеральных и сырьевых ресурсов, которые в сфере материального производства называются полезные ископаемые.

     Становление отрасли недропользования берет свою начало от первого каменного охотничьего топора и продолжается уже в новейшее время промышленными масштабами добычи урановых руд, редких и редкоземельных металлов.

     Появление термина «редкие металлы» объясняется сравнительно поздним началом промышленного освоения и дальнейшим использованием этих элементов, что связано с их малой распространённостью (или рассеянностью в земной коре), а также трудностями извлечения из минерального сырья для выделения в чистом виде.

     По мере расширения сферы практического использования этой значительной группы металлов (их более 60 и, в том числе: литий, бериллий, галлий, индий, германий, ванадий, титан, молибден, вольфрам, цирконий, редкоземельные элементы) появления новых отраслей промышленности, развития высоких технологий термин «редкие металлы» постепенно утрачивает своё первоначальное значение.

 

     Одним из основных геолого-промышленных типов месторождений титана (Ti) и циркония (Zr) являются современные и древние (в геохронологическом аспекте) морские отложения, в которых сформировались циркон-рутил-ильменитовые россыпи, обеспечивающие в настоящее время 60% мировой добычи титана и 95% добычи циркония.

     Цирконий практически не образует собственных крупных и богатых месторождений, а заключен в коренных рудах и россыпях вместе с титаном, железом, медью, танталом, ниобием, редкоземельными металлами, где является одним из основных или попутным полезным компонентом.

     Государственным балансом Российской Федерации учтено двенадцать россыпных месторождений и по количеству разведанных запасов и прогнозных ресурсов титана и циркония наша страна занимает одно из ведущих мест в мире.

     При этом отличительная особенность отечественных россыпных месторождений состоит в том, что они представляют собой комплексные полиметаллические месторождения титана, циркония, кварцевых (кварц-глауконитовых, кварц-полевошпатовых) песков и каолина, освоение которых даёт возможность получать концентраты циркона, ильменита и рутила, которые применяются в базовых отраслях промышленности (металлургия, атомная энергетика, высокотехнологичное машиностроение).

     Тем не менее, все известные редкометалльно-титановые россыпи России, при высокой ценности запасов рудоносных песков по сравнению с аналогичными зарубежными месторождениями, характеризуются более сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями разработки, технологическими свойствами рудных песков (большая глубина залегания, незначительная мощность рудоносного пласта, высокая глинистость, тонкозернистость рудных минералов) и, как следствие, относительно низкой экономической эффективностью их освоения.

     Ключевым направлением решения этой проблемы является совершенствование технологических решений и методов эффективного и рационального недропользования.

     Кроме этого, применение практических методов технологической минералогии и повышение комплексности использования руд – один из главных, если не единственный способ повышения инвестиционной привлекательности российских россыпных месторождений, дальнейшего расширения и воспроизводства минерально-сырьевой базы страны.

 

     Комплексные титановые (титан-циркониевые, циркон-ильменитовые) россыпные месторождения редких металлов представляют собой полиминеральные россыпи, главными полезными компонентами которых являются минералы титана и циркония, а попутными – редкоземельные фосфаты (монацит, ксенотим) и различные алюмосиликаты (дистен, силлиманит, ставролит, гранат, эпидот). Полезными компонентами этих россыпей могут быть и минералы легкой фракции – кварц, полевые шпаты, глауконит, а также глинистая фракция.

     Оконтуривание продуктивных залежей этих россыпей производится, как правило, по сумме тяжелых минералов в пересчете на «условный ильменит» или циркон.

     Главные рудные минералы россыпей – ильменит FeTiO3, рутил TiO2, лейкоксен Fe2Ti3O9, циркон ZrO2.

     Плотность данных минералов находится в пределах 4 – 5 г/см3, поэтому они концентрируются в рудоносных (металлоносных) пластах песков различного гранулометрического или зернового состава.

     Титан-циркониевые пески позволяют получать в промышленных масштабах следующие концентраты: ильменитовый (содержание TiO2 58 – 68%), лейкоксеновый (содержание TiO2 62-90%), рутиловый (содержание TiO2 92-98%), цирконовый.

     Промышленная ценность титан-циркониевых россыпей определяется не только главными полезными минералами титана и циркония, но и нерудной составляющей (кварц, каолин, полевой шпат), поскольку отходы обогащения, кварцевый песок и глина, могут использоваться в качестве сырья для стекольной и керамической промышленности, производстве формовочных материалов.

 

     Одним из таких примеров комплексного россыпного месторождения редких металлов является Ордынское россыпное циркон-ильменитовое месторождение (Новосибирская область), которое расположено в зоне погружения структур Колывань-Томской складчатой зоны под отложения Западно-Сибирской плиты.

     Прогнозные ресурсы категории Рз Ордынского месторождения с относительно изученной площадью 600 км2 составляют по диоксидам циркония 15 000 000 тонн и диоксидам титана – 63 000 000 тонн.

     Расчеты ресурсов были выполнены при бортовых содержаниях «условного ильменита» 18 кг/м3, средней мощности продуктивного пласта рудоносных песков 12 м и средних содержаниях циркона 3,5 кг/м3, ильменита 14 кг/м3, условного ильменита 41 кг/м3.


Joxi фото.jpg

     

     Проявления ильменит-цирконовой минерализации территории были известны по данным геологоразведочных работ начиная с 1960-х годов, однако из-за большой глубины залегания рудоносных песков (120-160 м) проблема их изучения и возможной экономически целесообразной эксплуатации возникла только в 1990-е годы в связи с появлением нового технологического способа освоения месторождения – скважинной гидродобычи (СГД).

     Скважинная гидродобыча (СГД) представляет собой технологический метод подземной добычи твердых полезных ископаемых, основанный на приведении полезного ископаемого (рудоносного слоя) на месте залегания (в продуктивном пласте) в подвижное состояние путем гидромеханического воздействия внутри пласта на рудоносный слой и дальнейшей транспортировки его в виде гидравлической смеси (пульпы) на поверхность.

     Технологический способ скважинной гидродобычи был предложен советским инженером В.Г. Вишняковым в 1935 году. В дальнейшем метод использовался в условиях промышленного применения при разработке фосфоритов и песков для стекольной промышленности в 1960-х годах в Польше и россыпного золота в 1970-х годах в Канаде. При этом, основные работы по созданию серийных промышленных образцов технологического оборудования для скважинной гидродобычи и технологических схем применения метода также относятся к 1970-м годам.

     В СССР, а затем и в РФ, технология скважинной гидродобычи в промышленных масштабах применялась при добыче фосфоритов, а также для извлечения обводненных крупнозернистых песков, залегающих под слоем многолетней мерзлоты (криолитозоне) в районах предполагаемой разработки нефтяных месторождений в Тюменской области, для создания в дальнейшем эксплуатационных участков и размещения буровых установок.

     Перспективными для применения этого метода являются практически все легко диспергируемые, пористые, рыхлые и слабосцементированные залежи полезных ископаемых: месторождения торфа, фосфоритов и марганецсодержащие отложения, россыпные месторождения золота, олова, янтаря, алмазов, титана, осадочные месторождения редких и радиоактивных руд, мягкие бокситовые руды, битуминозные песчаники, угли, горючие сланцы.

 

     Основными экономическими преимуществами предлагаемой технологии скважинной гидродобычи для разработки продуктивных слоев месторождения по сравнению с другими методами (способами) извлечения полезных ископаемых являются следующие:

  • использование серийного технологического оборудования при относительно простом аппаратурном оснащении процессов гидромеханического воздействия на продуктивный пласт, извлечения и транспортировки полезного ископаемого на поверхность для дальнейшей переработки;

  • возможность замены капиталоемких вскрышных работ использованием бурения добычных скважин и значительное снижение горно-капитальных затрат при выполнении необходимого объёма горных работ, сокращение трудоемкости добычи продуктивного слоя, включая глубокозалегающие пласты.

     Эффективность перевода рудоносного слоя в подвижное состояние обеспечивается механической прочностью вмещающих пород рудного продуктивного пласта, которая в свою очередь и определяет основные параметры технологии и оборудования СГД.

     Кроме этого, глубина залегания рудоносного слоя определяет конструктивные особенности добычного оборудования и также влияет на экономическую эффективность применения метода.

     Себестоимость добычи рудоносного слоя методом СГД с увеличением глубины залегания растет менее существенно, чем при традиционных методах добычи и проведения горных работ.

 

     Результаты технологических испытаний, проведенных на материале рудоносных песков Ордынского месторождения, показали, что в процессе СГД на 50% снижается содержание глинистой составляющей в песках при улучшении качества добытого сырья и конечных продуктов технологической схемы. Особого внимания заслуживает возможность технологического извлечения минеральных ресурсов редких металлов (Hf, Nb, Ta, Sn, Sc, Zr) и редкоземельных элементов (Cе, La, Y, Yb и др.).

     Поскольку технологические свойства рудоносных песков Ордынского месторождения подвержены пространственной изменчивости, для обеспечения в дальнейшем устойчивой работы горно-обогатительного комплекса на стадии разведки и в процессе эксплуатации месторождения предусматривается геолого-технологическое картирование.

     В качестве одного из основных инструментов геолого-технологического картирования компанией ООО «ВЭБ Инжиниринг» с использованием цифровых технологий информационного моделирования объектов промышленного строительства была разработана предварительная цифровая 3D геологическая модель подготовленного к эксплуатации лицензионного участка Ордынского месторождения.

     Геолого-технологическое картирование позволяет определить технологически однородные блоки и количественные показатели обогащения полезных ископаемых в составе данных блоков, причем показатели пространственного размещения технологически однородных блоков (технологических типов рудоносных песков) могут быть использованы в дальнейшем для различных вариантов изменения производственного регламента горно-обогатительного комплекса.

 

Элементы цифровой модели месторождения (ЦММ) Филипповского лицензионного участка Ордынского россыпного циркон-ильменитового месторождения


TelegramDesktopфото2.jpg

Поделиться:


Возможно, вам будет интересно:

Петушков А.В., Руководитель проектов ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Создание маркетплейсов.

25.12.2017

Эксперты

Петушков А.В., Руководитель проектов ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Создание маркетплейсов.

     В 2000-х годах во всем мире начался бум маркетплейсов: Amazon, Ebay, Alibaba, Uber, Airbnb и другие позволили сделать получение товара или услуги максимально простым и удобным и уже прочно вошли в нашу жизнь.

Читать больше

Шаповалов Б.З., Начальник управления проектирования и эксплуатации объектов ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Экспертиза инвестиционных проектов.

14.12.2017

Эксперты

Шаповалов Б.З., Начальник управления проектирования и эксплуатации объектов ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Экспертиза инвестиционных проектов.

     Экспертиза инвестиционных проектов является одним из основных направлений деятельности нашей компании. ООО "ВЭБ Инжиниринг" имеет компетентную опытную команду экспертов, выполняющих работы по экспертизе инвестиционных проектов, техническому аудиту и консалтингу.

Читать больше

Наумов А.Ю., Руководитель проектной группы, Управление цифрового проектирования ООО"ВЭБ Инжиниринг" – Цифровые услуги (BIM).

11.12.2017

Эксперты

Наумов А.Ю., Руководитель проектной группы, Управление цифрового проектирования ООО"ВЭБ Инжиниринг" – Цифровые услуги (BIM).

     BIM (Building Information Modelling) – информационное моделирование – это подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания (к управлению жизненным циклом объекта), который предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей информации об объекте со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда объект и всё, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единая система.

Читать больше

Еремин О.А., Отраслевой специалист ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Сельское хозяйство.

11.12.2017

Эксперты

Еремин О.А., Отраслевой специалист ООО "ВЭБ Инжиниринг" – Сельское хозяйство.

     Сельское хозяйство – одна из системообразующих отраслей экономики любой страны. Вне зависимости от почвенно-климатических условий даже самые развитые промышленные страны вкладывают очень большие средства в развитие собственного сельского хозяйства. Имеющиеся в стране земельные угодья представляют собой бесплатно данную природой огромную производительную силу. В сельском хозяйстве земля и растения, перерабатывая бесплатную энергию солнца, работают для производства продукции. Кризис в сельском хозяйстве и спад его производства сразу наносит тяжелый удар по всей экономике, поскольку приводит к потере бесплатных природных ресурсов, в результате эти потери приходится оплачивать при импорте продовольствия.

Читать больше

slider 4 3 2 1