Отраслевая база научно-технического прогресса

В мировом сообществе Казах­стан­ воспринимается как страна с развитой горно-металлургической промышленностью. Респуб­лика занимает первое место в мире по добыче урана, второе – по выпуску хрома, титановой губки, рения, третье-четвертое – по получению ниобия, галлия, таллия. Она также входит в первую десятку государств по выпуску марганца, цинка, свинца, алюминия.

Доля металлургии и горнодобывающей промышленности в ВВП составляет более 14%, в промышленном производстве и экспорте – 25%, в общем объеме продукции обрабатывающей промышленности – 50%. Эти экономические данные подтверждают высокую востребованность продукции ГМК. И тенденция, по мнению отраслевых экспертов, будет усиливаться в связи с интенсивным развитием высоких и наукоемких технологий.

Практика трех десятилетий независимости страны убедительно показывает, что горно-металлургический комплекс служит естественной основой научно-технического прогресса, который в свою очередь выступает драйвером инноваций во всех отраслях экономики, включая и сам ГМК.

Во всех современных наукоемких, высоких технологиях в той или иной мере используются конструктивные элементы, состоящие из высокотехнологичных металлов и сплавов, полученных из различного сочетания традиционных металлов и редких, редкоземельных элементов (металлов). Материалы с примесью «редких земель» (РЗЭ) обладают уникальными свойствами, способными коренным образом переформировать электротехнические, физико-механические характеристики конструкций. Этот блестящий результат зафиксирован и признан во всем мире.

Все инновационные решения в области космической, ракетной техники, атомной, водородной энергетики, нанотехнологий, медицины, биотехнологий, коммуникаций и других основаны на использовании высокотехнологичных сплавов с заданными характеристиками. В мире инновационных и высоких технологий широкое применение нашли следующие редкие и редкоземельные металлы: индий, иридий, скандий, рутений, рений, осмий, лютеций, родий и другие.

Названные элементы в своем большинстве содержатся в составе обычных руд черных, цветных, благородных металлов, в уране, угле, нефти и других полезных ископаемых. Их извлечение из базового сырья для обеспечения потребностей новых технологий в высокотехнологичных металлах и сплавах еще больше актуализирует проблему комплексной и полной переработки руд.

Эффективное решение этой многоплановой задачи становится основным приоритетом наук о Земле и горно-металлургической промышленности Казахстана.

Главной особенностью отечественных месторождений полезных ископаемых является их многокомпонентность. К примеру, месторождения руд цветных металлов содержат в своем составе более 20 важнейших благородных и редких металлов от золота и платины до рения и осмия. В республике успешно освоены технологии их извлечения из медных, свинцовых, цинковых и других концентратов, а также урановой руды, угля и нефти.

Научные основы и пионерные технологии получения редких и редкоземельных элементов из комплексного рудного сырья в Казахстане были созданы еще в начале второй половины ХХ века под руководством выдающегося ученого мирового масштаба академика АН СССР, первого президента АН Казахской ССР, первооткрывателя многих крупных месторождений полезных ископаемых Каныша Сатпаева.

Следующими поколениями ученых Казахского национального исследовательского технического университета им. К. Сатпаева, РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья РК» совместно с производственниками созданы новые технологии добычи и переработки многокомпонентных руд. Благодаря чему Казахстан в настоящее время является крупнейшим производителем бериллия (первое-четвертое места), тантала, ниобия, ванадия, висмута.

Однако, несмотря на достигнутые успехи, большинство горно-металлургических предприятий Казахстана среднего масштаба продолжает игнорировать сопутствующие профильным металлам драгоценные полезные компоненты (платину, золото, палладий, рений, осмий и другие), и они вместе с сырьем уходят в «хвосты» обогатительного и металлургического производств. На тех же предприятиях, где налажено попутное производство, очень низок коэффициент их извлечения из концентрата.

Такое положение связано с тем, что при утверждении запасов минеральных ресурсов попутные полезные компоненты часто не оцениваются и не ставятся на баланс. Соответственно, к недропользователям не предъявляются требования по их извлечению.

В то же время передовой опыт крупных предприятий ГМК Казахстана (ТОО «Казцинк», «БГМК») и теоретические исследования показывают, что за счет разработки и внедрения инновационных технологий и технических средств нынешний уровень извлечения благородных и редких металлов можно поднять в 2–2,5 раза, а профильных металлов – в 1,5 раза.

При этом совокупные доходы от продажи сопутствующих благородных и редких металлов будут превышать доходы от профильных металлов (меди, алюминия, цинка, свинца) в 10–15 раз. Стоимость тонны меди составляет 8 300 долларов, цинка, алюминия, свинца – 2 500. Цена же одного грамма золота, платины, палладия, рения достигает 60–50 долларов, иридия – 133, родия – 262 долларов.

Нынешнюю величину доходов от продажи продукции ГМК есть возможность обеспечить комп­лексной переработкой руд в объе­мах, по крайней мере, в 8–10 раз меньших, чем в настоящее время. По-другому говоря, имеющийся потенциал капиталоотдачи недр можно поднять на порядок.

Для масштабного внедрения мероприятий по повышению комплексности использования минерального сырья нужно решить вопрос о необходимости извлечения всех сопутствующих, особенно высокоценных, полезных компонентов из рудного сырья, спрос на которые многократно возрастает в связи с потребностями высоких технологий. Это позволит обеспечить производство коллективных концентратов редких и редкоземельных металлов в объемах, достаточных для того, чтобы Казахстан был способен занять свое место на мировом рынке РЗЭ – основополагающего компонента высоких технологий.

В последние годы в условиях недостаточного объема геологоразведочных работ обозначились и нарастают тенденции отставания темпов восполнения погашаемых запасов, общего уменьшения их объемов и ухудшения качества.

По многим приоритетным видам полезных ископаемых объемы погашаемых запасов значительно превышают их прирост от геологоразведки. Прирост запасов промышленных категорий по ряду позиций (железо, марганец, золото, цинк) получены главным образом за счет переоценки и доизучения ранее известных рудных объектов.

Учтенные балансом запасы разведанных в последние годы месторождений меди и золота характеризуются низким качеством и не могут выступать эквивалентом погашенным запасам. Это приведет к тому, что запасы меди и полиметаллов основных месторождений Рудного Алтая и Центрального Казахстана будут исчерпаны в течение последующих 15–20 лет.

Для рационального и целесообразного использования богатств недр на каждом из этапов переработки рудной продукции необходимо предусматривать возможность применения прогрессивных и эффективных технологий переработки. Например, на этапе геологоразведки с использованием современной высокоточной аппаратуры повышать полноту и достоверность геологического изучения отдельных блоков месторождения, более досконально определять вещественный состав как основных, так и совместно с ними залегающих полезных компонентов, полнее изу­чать технологические свойства руд, четко ограничивать объемы балансовых запасов.

По каждому месторождению нужно утвердить перечень подлежащих извлечению всех полезных компонентов с указанием минимального значения коэффициентов извлечения в концентрат и металл.

На этапе горной добычи нужно систематично уточнять минералогические, технологические параметры полезных компонентов, обеспечить наиболее полное извлечение из недр всех балансовых запасов, предусматривать привлечение к добыче части забалансовых запасов, не сильно влияющей на извлечение полезных компонентов в концентрат.

На этапе обогащения – сооружать и использовать несколько технологических схем переработки руд, резко повышающих коэффициент извлечения каждого полезного компонента в концентрат.

В цикле металлургического передела важно создавать дополнительные производства, нестандарт­ные технологии, обеспечиваю­щие максимальное извлечение всех полезных компонентов из рудного сырья.

На возможность практической реализации мероприятий по повышению комплексности использования рудного сырья указывает опыт ТОО «Kazzinc», где число извлекаемых полезных компонентов из руд достигло 20. Этот результат обеспечен за счет получения коллективного концентрата, его неоднократной­ последовательной переработки на дополнительно построенных локальных производствах с извлечением запланированного числа полезных элементов.

Научно-технические основы инновационных технологий извлечения редких и редкоземельных металлов из урановых руд, нефти (сейчас они безвозвратно теряются) и техногенных месторождений разработаны учеными КазНИТУ им. К. Сатпаева РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья РК», научных подразделений АО «НАК «Казатомпром»­. Сейчас эти технологии проходят опытно-­промышленные испытания и демонстрируют обнадеживающие результаты.

Таким образом, разработка и внедрение новых наукоемких технологий добычи и переработки минерального сырья, более полного извлечения полезных компонентов из естественных и техногенных месторождений, автоматизированное управление этими процессами обеспечит стабильное и эффективное функционирование горно-металлургического комплекса – базовой отрасли экономики Казахстана.