На правах рукописи
Борзых Ольга Сергеевна
ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПЕРЕОЦЕНКА
МАРГАНЦЕВОРУДНЫХ ОБЪЕКТОВ ЮЖНОЙ СИБИРИ В ЦЕЛЯХ
СОЗДАНИЯ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Специальность 25.00.11 – Геология, поиски и разведка
твердых полезных ископаемых, минерагения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Москва – 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» (ФГУП «ВИМС»)
Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Печенкин Игорь Гертрудович
Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук Белов Сергей Викторович кандидат экономических наук Алискеров Вадим Азизович
Ведущая организация: Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (РГГРУ)
Защита состоится 16 марта 2012 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 216.005.01 в Федеральном государственном унитарном предприятии научно-исследовательский «Всероссийский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 31.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВИМС»
Автореферат разослан «_» февраля 2012 года
Ученый секретарь диссертационного совета Луговская И.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Переход России на инновационный путь развития позволит повысить ее конкурентоспособность на мировом рынке, сделать экономику устойчивой и обеспечить развитие в будущем. Для этого стране необходимы сильные региональные центры роста инновационной экономики, в которых ведется активная деятельность по созданию новых технологий. Одним из таких опорных центров может стать Красноярский край, входящий в Сибирский федеральный округ (СФО). С Сибирским регионом связаны большие планы, реализовать которые можно только общими усилиями власти, недропользователей, геологов, горняков, технологов, экономистов, экологов и научного сообщества.
Минерально-сырьевая база (МСБ) марганца России представлена труднообогатимыми карбонатными, оксидно-карбонатными, оксидными (в том числе окисленными) рудами, преимущественно бедными, со средним содержанием металла около 20 %. Кроме того, они менее технологичны по сравнению с рудами зарубежных месторождений в связи с полиминеральным составом и высокой дисперсностью, что обуславливает их трудную обогатимость. Разработка отечественных месторождений марганца в стране практически не производилась, а обеспечение промышленности металлом осуществлялось за счет поставок марганцевой продукции из Украины, Грузии и Казахстана. С распадом СССР появилась сложная проблема обеспечения марганцем промышленных предприятий России. В связи с этим возникла необходимость ввода в эксплуатацию собственных марганцевых месторождений окисленных руд, наиболее перспективных для промышленного освоения.
Для вовлечения в освоение отечественных марганцевых руд Сибирского региона необходимо создание рентабельного горнорудного производства, основанного на внедрении рациональных эффективных технологий, позволяющих получать из низкокачественных руд наряду с концентратами обогащения востребованную товарную продукцию:
кондиционные высококачественные концентраты (ВМК), химические соединения марганца – химический и электролитический диоксиды марганца (ХДМ, ЭДМ), электролитический металлический марганец (ЭММ) и ферросплавы (Тигунов Л.П., 2000). Это может создать предпосылки для развития МСБ ферросплавного производства на территории Южной Сибири, значительно снизив импортную зависимость.
Все это определяет актуальность работы, обусловленную необходимостью проведения геолого-экономической переоценки освоения марганцевых месторождений на территории Южной Сибири с учетом рациональных технологий их переработки.
Цель работы – обоснование возможностей создания собственного минерально-сырьевого комплекса ферросплавного производства в СФО на основе геолого-экономической переоценки марганцеворудных объектов и повышения их инвестиционной привлекательности.
Реализация данной цели предусматривает решение следующих основных задач:
• выделение наиболее перспективного для освоения промышленного типа марганцеворудных объектов окисленных руд на территории СФО с определением геологических, горнотехнических и технологических факторов, влияющих на их промышленную значимость, • проведение геолого-экономической переоценки освоения месторождений с труднообогатимыми окисленными марганцевыми рудами в регионе с использованием различных технологий переработки и выбором наиболее экономически эффективных, • обоснование промышленной значимости марганцеворудных объектов на примере конкретных месторождений Южной Сибири на основе применения современных экономически эффективных технологических решений, • разработка рекомендаций по повышению инвестиционной привлекательности марганцевых объектов Сибирского региона.
Объект исследования – марганцевые месторождения окисленных руд Южной Сибири.
В основу диссертации положены результаты научно-исследовательских работ, а также материалы работ по государственным контрактам и хозяйственным договорам, выполненным автором в период 2009-2011 гг. в отделе геолого-экономической и экологической оценки месторождений ФГУП «ВИМС». Автор являлся ответственным исполнителем работ по геолого-экономической переоценке месторождений марганца Южной Сибири, проведенной на основе рекомендованных технологий переработки руд. В работе использованы фондовые материалы геологических отчетов, материалы по технико-экономическому обоснованию (ТЭО) разведочных кондиций, научно-правовые и методические документы, действующие в сфере недропользования, а также результаты минералого-аналитических исследований и укрупненных лабораторных технологических испытаний, выполненных сотрудниками ФГУП «ВИМС».
1. На основе изученных геологических и минералого-технологических особенностей окисленных руд марганцевых объектов Южной Сибири выделены три морфогенетических типа месторождений: первый – с остаточно-инфильтрационными рудами, второй – с обломочными рудами в коре выветривания, третий – с инфильтрационными рудами в карстовых структурах. Для них характерны различия в вещественном составе, содержании вредных примесей и качестве руд, что определяет целесообразность применения индивидуальных технологических решений, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей освоения.
2. Сравнительный геолого-экономический анализ эффективности различных способов переработки труднообогатимых окисленных марганцевых руд Сейбинского месторождения позволил обосновать целесообразность использования комбинированных способов переработки с применением гидрометаллургических и геотехнологических методов, для получения востребованной товарной продукции.
3. На основе результатов выполненной геолого-экономической переоценки марганцевых месторождений с окисленными рудами на территории Южной Сибири разработаны рекомендации по повышению их инвестиционной привлекательности путем выбора наиболее экономически эффективных технологий получения широкого спектра дефицитных товарных продуктов.
• Доказана возможность перевода ранее нерентабельных или низкорентабельных марганцевых объектов Южной Сибири в промышленные месторождения, что подтверждено технико-экономическими расчетами.
• Показана целесообразность промышленного освоения марганцевых объектов с труднообогатимыми окисленными рудами на основе применения экономически эффективных инновационных технологий их переработки, в том числе метода кучного выщелачивания.
• Разработана научно обоснованная система мероприятий, обеспечивающая повышение инвестиционной привлекательности марганцеворудных объектов Южной Сибири с оценкой эффективности их освоения.
В результате выполненной геолого-экономической переоценки марганцевых месторождений Южной Сибири (Порожинского, Усинского, Николаевского, Дурновского, Селезеньского, Сейбинского) повышена их инвестиционная привлекательность на основе выбора экономически эффективных технологий получения товарных продуктов. Результаты работы были использованы ОАО «Майнекс Ресорсес» для обоснования продолжения дальнейших геологоразведочных работ (ГРР) на оцениваемом Сейбинском месторождении марганца с целью инвестирования денежных средств в данный объект.
Цели и задачи работы предопределили комплексный характер исследований, включающих в себя: анализ и научное обобщение геологических, технологических, геолого-экономических данных, маркетинговые исследования, экономический и инвестиционный анализы.
Автором использовались результаты минералого-аналитических исследований и лабораторных технологических испытаний руд, выполненных в ФГУП «ВИМС».
Основные положения диссертационной работы и отдельные предложения, выработанные в процессе ее выполнения, были доложены на научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Геология, поиски и комплексная оценка твердых полезных ископаемых»
(Москва, ВИМС, 2009, 2011), на V международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые – наукам о Земле»
(Москва, 2010), на Международном совещании «Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья» (Казань, 2010), на VIII Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2011); на X Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2011). В 2011 г. результаты исследований были оформлены коллективом авторов в конкурсную работу, за которую получена премия Российского геологического общества (РосГео) и Федерального агентства по недропользованию МПР России (Роснедра) в номинации «Повышение недропользования».
Основные результаты диссертации опубликованы в 9 научных работах, в том числе 2 в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ.
Диссертация состоит из введения, пяти глав основного содержания, заключения и приложений. Материал изложен на 133 страницах машинописного текста, проиллюстрирован 20 рисунками, 30 таблицами.
Список литературы содержит 114 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю И.Г.Печенкину за руководство, поддержку и обсуждение полученных результатов. Автор глубоко признателен большому коллективу специалистов ФГУП «ВИМС» за совместное выполнение работ, ценные замечания, редакцию и предоставленные материалы для проведения исследований: Л.З.Быховскому, Л.П.Тигунову, А.В.Темнову, Л.В.Спорыхиной, Н.И.Орловой, Е.В.Ершовой, В.C.Пикаловой, Н.С.Собчинскому, С.И.Ануфриевой, Е.Г.Лихникевич, Э.Г.Литвинцеву, Е.С.Броницкой, В.Н.Соколовой, Г.А.Сладковой, Ю.Н.Лосеву, Е.А.Пестоновой, Е.С.Волкову. Е.Г.Ожогиной, Ю.Н.Шуваловой, Н.Н.Кривощекову, Т.А.Мартыновой, Е.C.Сорокиной. Автор выражает искреннюю благодарность за ценные рекомендации, всестороннюю поддержку и помощь И.Г.Луговской, И.В.Кузнецовой, Р.В.Голевой, В.П.Борискину, Т.И.Гетманской (ВИМС), А.А.Ашихмину (ЦКР-ТПИ), М.В.Карпухиной (ЦНИГРИ), А.Н.Серегину (ЦНИИчермет им. И.П.Бардина), А.М.Сазонову и Р.А.Цыкину (институт Горного дела и геологии СФУ).
ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ
Первое защищаемое положение.геологических и минералого-технологических особенностей окисленных руд марганцевых объектов Южной Сибири выделены три морфогенетических типа месторождений: первый – с остаточноинфильтрационными рудами, второй – с обломочными рудами в коре выветривания, третий – с инфильтрационными рудами в карстовых структурах. Для них характерны различия в вещественном составе, содержании вредных примесей и качестве руд, что определяет целесообразность применения индивидуальных технологических решений, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей освоения.
На долю Сибирского Федерального Округа в целом приходится около 63 % балансовых запасов марганцевых руд страны и 45,5 % суммы учтенных прогнозных ресурсов. Гос.балансом РФ по состоянию на 01.01.2011 г. учтены запасы по 11 месторождениям, среди которых 9 находятся в распределенном фонде с собственно марганцевыми и железомарганцевыми рудами:
разрабатываемые – Мазульское, Дурновское, Громовское, подготавливаемые к освоению – Порожинское, Усинское, Николаевское, разведываемые Селезеньское, Красное, Шунгулежское. В нераспределенном фонде учитываются: Чуктуконское месторождение, запасы марганца в котором учтены как попутные, а также разведываемое месторождение Каменское.
МСБ Сибирского региона представлена преимущественно карбонатными и оксидными рудами, сосредоточенными в месторождениях двух геолого-промышленных типов: вулканогенно-осадочных и гипергенных (окисленные руды). Качество руд определяется гранулярным, минеральным и химическим составами (с учетом вредных примесей), а также технологическими свойствами. Качество окисленных руд низкое и колеблется в широких диапазонах из-за содержания вредных примесей.
Объектами исследования явились марганцевые месторождения Южной Сибири с окисленными рудами, степень промышленного освоения которых отражена в табл. 1. Усинское, Порожинское и Николаевское месторождения подготавливаются к освоению; Дурновское – разрабатывается; Селезеньское – разведуется. Сейбинское месторождение не учитывается Гос.балансом, на нем проводится оценка запасов с последующим представлением в ГКЗ.
Марганцевые месторождения зоны гипергенеза представлены двумя группами, имеющими промышленное значение (по Б.М.Михайлову, 1986):
зонами окисления карбонатных и оксидно-силикатных руд (Усинское, Дурновское месторождения) и карстовыми месторождениями, среди которых выделяют инфильтрационные (Сейбинское месторождение) и обломочные руды (Селезеньское месторождение).
Месторождения зоны окисления характеризуются мелкими и средними масштабами, линзо-пластообразной формой рудных тел с различным залеганием (от крутого до пологого). Месторождения обломочных руд в продуктах переотложения кор выветривания и инфильтрационных переотложенных кор в карстовых структурах характеризуются близкими геологическими особенностями. Оруденение мелких месторождений представлено продуктами переотложения кор выветривания в основном с линзообразной и карманообразной формой рудных тел, преимущественно пологого залегания.
Степень промышленного освоения рассматриваемых марганцевых объектов Южной Усинское Порожинское На основании геологических особенностей и минералоготехнологической характеристики (табл. 2), определяющих качество окисленных марганцевых руд рассматриваемых месторождений, разработана следующая морфогенетическая типизация месторождений зоны гипергенеза.
Первый тип представлен на Усинском и Дурновском месторождениях с остаточно-инфильтрационными рудами в коре выветривания, второй тип – на Селезеньском месторождении с обломочными рудами в переотложенной коре выветривания, третий тип – на Сейбинском месторождении с инфильтрационными рудами в карстовых структурах. Руды характеризуются повышенным содержанием фосфора, представленного апатитом (Усинское и Селезеньское месторождения) и крандаллитом (Сейбинское месторождение), а также железа, представленного гетитом.
выветриваВИМС, 2000].
ния * ЗСМК – Западно-Сибирский металлургический комбинат Наиболее перспективны для освоения месторождения обломочных и остаточно-инфильтрационных руд, относимые нами к потенциальнопромышленным (по классификации Л.З.Быховского и В.С.Кудрина, 2001).
Для данных руд марганцевых месторождений, характеризующихся приемлемым количеством вредных примесей, разработаны достаточно простые технологические схемы механического обогащения, позволяющие получать кондиционные марганцевые концентраты и делающие освоение этих месторождений вполне рентабельными.
Менее перспективными для освоения являются месторождения инфильтрационных руд в карстовых структурах, отнесенные нами к перспективно-промышленным. Эталонный объект Сейбинское месторождение, расположенное на юге Красноярского края. Существующие технологические схемы механического обогащения не позволяют производить кондиционные по фосфору марганцевые концентраты. Один из путей получения высококачественных марганцевых концентратов – использование химических методов обогащения. Для данного подтипа выполнен анализ геологических, горнотехнических и технологических факторов, влияющих на возможность промышленного освоения (табл. 3).
Геологические, горнотехнические и технологические факторы,
ФАКТОРЫ
Несмотря на ряд отрицательных факторов, влияющих на возможность освоения подобных объектов, применение инновационных и усовершенствование традиционных технологий переработки труднообогатимых марганцевых руд, разработанных в последние годы, позволяет коренным образом изменить к ним отношение и считать их перспективными для рентабельного освоения Второе защищаемое положение. Сравнительный геологоэкономический анализ эффективности различных способов переработки труднообогатимых окисленных марганцевых руд Сейбинского месторождения позволил обосновать целесообразность использования комбинированных способов переработки с применением гидрометаллургических и геотехнологических методов, для получения востребованной товарной продукции.Рассмотрены возможности промышленного использования наиболее труднообогатимых окисленных марганцевых и железомарганцевых руд на примере Сейбинского месторождения.
Сейбинское месторождение оксидных (окисленных) марганцевых и железомарганцевых руд связано с мезозойско-кайнозойскими инфильтрационными корами выветривания, широко развитыми на терригенно-карбонатных породах рифей-венда, которые явились материнской формацией для образования рудного объекта. В геологическом отношении Сейбинский марганцеворудный узел находится в пределах Сисимо-Дербинской структурно-формационной зоны, расположенной в центральной части Восточного Саяна. Гипергенные инфильтрационные процессы в линейной коре выветривания привели к формированию марганцевого оруденения. Сейбинское месторождение состоит из трех участков: Сейбинского, Джетского и Джебартинского. В их пределах выявлено одиннадцать рудных тел, представляющих собой линзовидные, гнездообразные, жилоподобные, карманоподобные и сложные трудногеометризуемые залежи с максимальной мощностью 33, м. Протяженность рудных тел - от первых десятков до 600-1000 м, по падению они прослежены на 118 м. Глубина залегания рудных тел 1-70 м, причем более четверти из них выходит на дневную поверхность, что делает их доступными для открытой добычи. На месторождении имеются только окисленные гетит-пиролюзит-псиломелановые руды характеризующиеся преимущественно высоким содержанием железа.
Минералогическими исследованиями установлено, что окисленные марганцевые руды Сейбинского месторождения характеризуются весьма сложным полиминеральным составом и неоднородным строением, что обуславливает их трудную обогатимость (Ожогина Е.Г., 2009).
В пределах месторождения выделено несколько технологических подтипов окисленных марганцевых руд (согласно методическим рекомендациям…, МПР РФ, 2007), различающихся по содержанию Mn, P, Fe (табл. 4). В ходе укрупненных лабораторных исследований были разработаны схемы переработки всех изученных технологических подтипов окисленных руд, которые включали применение гравитационных, магнитных и химических методов обогащения, а также инновационные геотехнологические методы с получением товарных марганцевых продуктов для металлургической и химической промышленности (Ануфриева С.И. и др., 2009).
Технологические подтипы окисленных марганцевых руд Технологические подтипы высокофосфористые высокожелезистые 17,5 19,88 0, Сейбинское месторождение оксидных (окисленных) марганцевых и железомарганцевых руд может представлять промышленную ценность при внедрении инновационных технологических и экономически эффективных схем переработки, что подтверждено минералого-аналитическими исследованиями и технологическими испытаниями.
Выполненная геолого-экономическая переоценка освоения марганцевых месторождений зоны гипергенеза на примере Сейбинского месторождения позволила определить наиболее экономически эффективные технологии переработки. Она проведена по трем вариантам технологических схем, предусматривающих различные способы переработки окисленных руд и получения конечных товарных продуктов (табл. 5).
Для геолого-экономической переоценки прогнозные ресурсы пересчитаны через соответствующие коэффициенты приведения (Р1 к С2 – 0,5;
Р2 к С2 – 0,25) в запасы условной категории С2 в количестве 10 млн. т (по авторским запасам и прогнозным ресурсам) в соответствии с применяемой в настоящее время формулой Роснедра (А.С.Савин, С.В.Савин, 2009).
Сейбинский рудный узел, в пределах которого выявлено одноименное месторождение, расположен на юге Красноярского края в экономически освоенном Курагинском районе. Условия залегания рудных тел Сейбинского рудного узла позволяют вести их отработку открытым способом с годовой производительностью по добыче руды порядка 420 тыс. т. Техникоэкономические расчеты по определению эффективности освоения окисленных марганцевых руд Сейбинского рудного узла предусматривают определение показателей по следующим разделам: товарная продукция, эксплуатационные затраты, инвестиции в освоение объекта, налоги и отчисления, результирующие технико-экономические показатели, интегральные показатели экономической эффективности освоения объекта.
«