Поиск - новости науки и техники

Охота за несокрушимым. Якутские ученые модернизируют добычу алмазов.

Слово “алмаз” согревает душу тех, кто неравнодушен к ювелирным изделиям: в результате огранки из этого камня, как известно, получается бриллиант. Кстати, оно имеет древнегреческое и арабское происхождение (перекочевало из одного языка в другой) и переводится как несокрушимый. Ну а читателей “Поиска” наверняка в первую очередь заинтересует его научное определение: минерал, кубическая аллотропная форма углерода.
Алмазы найдены в более чем 35 странах, а добываются в 25. Наша страна по запасам этого минерала занимает первое место в мире, на ее долю приходится почти 60%. Большая часть российских запасов – около 80% – сосредоточена в Республике Саха (Якутия), менее 20% – в Архангельской области и совсем немного в Пермском крае. То есть условия промысла наших алмазов очень непростые. И добывать драгоценные минералы становится все труднее. Разработка месторождений карьерами сегодня производится уже на больших глубинах, начался переход на подземную добычу, в эксплуатацию вовлекаются небогатые месторождения, удаленные от производственных мощностей и инфраструктуры. Трудности, как известно, заставляют совершенствовать производство, вкладываться в новые технологии.
Почти все российские алмазы (98%) добывает акционерная компания “АЛРОСА” – мировой лидер в своей отрасли. Научное и проектное сопровождение ее деятельности возложено на отраслевой институт алмазодобывающей промышленности – “Якутнипроалмаз”.
Основной партнер “АЛРОСА” среди учебных заведений конечно же Северо-Восточный федеральный университет им. М.К.Аммосова. Компания и вуз недавно завершили совместный проект “Создание комплексной экологически безопасной технологии добычи и переработки алмазоносных руд в условиях Крайнего Севера”. Он выполнялся в рамках Постановления Правительства РФ №218. Проект выдержал отбор из 457 заявок и стал одним из 107 победителей. На его реализацию “АЛРОСА” получила из федерального бюджета субсидию в размере 150 млн рублей, добавив из собственных средств 168,89 млн рублей. На организационном уровне, что очень ценят и в вузе и в компании, инициативу поддержало руководство Республики Саха (Якутия).
Участниками проекта стали научные коллективы горного и геологоразведочного факультетов, Физико-технического, Инженерно-технического институтов, Института прикладной экологии Севера, Мирнинского политехнического института (филиала) СВФУ. Было проведено 25 научно-исследовательских и технологических работ по шести направлениям. Цель проекта определили так: “повышение рентабельности добычи алмазов за счет создания комплексной инновационной технологии добычи и переработки алмазоносных руд с минимальным экологическим ущербом”. Поэтому разрабатывались не только темы, связанные с увеличением эффективности извлечения алмазов и повышением качества алмазного сырья, но и вопросы экологии, безопасной жизнедеятельности в районах добычи и переработки руд.
“К работам были привлечены специалисты из Института проблем комплексного освоения недр РАН, Института горного дела УрО РАН, Института горного дела Севера СО РАН, ОАО “Иргиредмет”, Уральского государственного горного университета, МЭИ, – рассказывает министр профессионального образования, подготовки и расстановки кадров Республики Саха (Якутия) Валерий Фридовский, в период реализации проекта работавший на посту проректора СВФУ. – Участие в исследованиях сотрудников этих организаций положительно сказалось на качестве работ, помогло наладить научные контакты и расширить исследовательские возможности”.
Всего к научно-исследовательским, опытно-конструкторским и технологическим работам были привлечены 121 научно-педагогический работник и 149 молодых ученых, аспирантов, студентов СВФУ. Выполнение НИОКТР сопровождалось разработкой значительного объема научно-технической документации. Участие СВФУ в проекте инициировало дооснащение отдельных компонентов инновационной инфраструктуры университета и создание новых учебно-научных лабораторий. Так, на базе СВФУ были организованы научно-образовательный центр “Геотехнологии Севера”, Центр коллективного пользования “Мирнинский политехнический институт (филиал) СВФУ – институт “Якутнипроалмаз” – Научно-исследовательское геологоразведочное предприятие АК “АЛРОСА” (ОАО)”. Значительно возросло число студентов, проходящих производственную практику и стажировку в различных подразделениях АК “АЛРОСА”.
“Результаты проведенных в рамках проекта исследований использованы в подготовке современных “обучающих кейсов”, при модернизации образовательных программ, – продолжает В.Фридовский. – Учебный процесс совершенствовался по различным техническим направлениям: исследование руд на обогатимость, технология обогащения алмазного сырья, экология человека, проектирование рудников, процессы подземных горных работ, динамика подземных вод, инженерная экология Севера, металлические, железобетонные и каменные конструкции. Расширилась тематика научных исследований вуза, повысилась их инновационная отдача”.
Вот лишь некоторые результаты проекта. Одной из самых интересных тем стала технология безопасной выемки руды с использованием комплекса горно-транспортного оборудования с дистанционным управлением. Работа в глубоких карьерах, особенно в криолитозоне, – дело очень сложное. Применение традиционных технологий и техники в таких условиях закономерно ведет к снижению эффективности производства, несет опасность как для людей, так и для оборудования. Тем более что при разработке используют взрывные методы. Выход, как показывает мировой опыт, – создание горно-транспортной техники с дистанционным управлением (ДУ) или оснащение такими системами уже существующих машин.
В ходе исследований было подтверждено, что внедрение системы ДУ не только обеспечивает более безопасные условия ведения работ, но и увеличивает объем добычи. В 2014 году при оснащении системой ДУ одного колесного погрузчика фирмы Caterpillar и четырех автосамосвалов САТ-740 дополнительно может быть отгружено и вывезено из карьера 740 тысяч тонн руды.
Были также опробованы новые способы формирования рабочей зоны карьеров – применены крутонаклонные транспортные съезды. Ученые и производственники также разработали комплекс экономически эффективных методов отбойки, дезинтеграции, обогащения алмазосодержащих руд, которые повысили степень извлечения и сохранности алмазов при соблюдении экологических норм.
“Некоторые результаты имеют ярко выраженную северную специфику, – рассказывает заместитель директора по научной работе института “Якутнипроалмаз” Игорь Зырянов. – Так, мы разработали физическую и математическую модели растепления руды. Они могут быть использованы для оценки процессов смерзания кусков мерзлой и влажной руды между собой и примерзания ее к стенке установок. Экспериментально исследован новый метод дезинтеграции кимберлита. Вместе с учеными университета мы разработали экологически безо-пасные ресурсосберегающие методы повышения извлечения и качества алмазных концентратов. Они уже заложены в основу технологических регламентов Мирнинского и Айхальского горно-обогатительных комбинатов.
Немало усилий было потрачено на то, чтобы улучшить работу горнотранспортного оборудования. По результатам натурного эксперимента в карьере “Юбилейный” Айхальского ГОК была определена зависимость фактического и удельного расхода топлива от высоты подъема горной массы. В итоге разработан норматив периодичности капремонта базовых узлов карьерных самосвалов. Это позволит сократить затраты на ремонт и эксплуатацию транспорта”.
Еще одна проблема, над которой трудились ученые СВФУ и специалисты “АЛРОСА” – надежность конструкций промышленных зданий и сооружений. Был проведен инструментальный аудит несущих металлических конструкций предприятий алмазодобывающей компании. С помощью электроразведочных методов оценено состояние гидротехнических сооружений в условиях криолитозоны.
Так, в теле ограждающей дамбы хвостохранилища (хвосты – растворы для обогащения кимберлитовой руды) ученые определили таликовые зоны и динамику их миграции. Талики – это вода в свободном состоянии, не замерзающая при минусовых температурах вследствие насыщенности солевыми растворами. Таликовые зоны разрушают ограждающие дамбы и грозят экологии – хвосты характеризуются повышенной агрессивностью для естественной среды. Мониторинг таких сооружений чрезвычайно важен для горно-обогатительных комбинатов.
Шла работа и по темам, связанным с обеспечением безопасности жизнедеятельности и охраной окружающей среды. Дело в том, что отвалы вскрышных пород располагаются в непосредственной близости от крупных населенных пунктов. Нужно минимизировать поступление в воздух и воду пыли, которая там накапливается, и придать этим объектам эстетичный вид. Но в условиях вечной мерзлоты и бедных почв не так просто высадить в таких местах даже траву. Якутские ученые убедились в перспективности биологической рекультивации с применением нетрадиционных материалов, таких как старика луговых трав (прошлогодняя трава), осадки канализационных очистных сооружений, биомат (полотно из растительных волокон – соломы, кокосового волокна или их смеси, укрепленных полипропиленовой или джутовой нитью).
За время выполнения проекта – с 2010 по 2012 год – было подано 15 заявок и получено 10 патентов с использованием его результатов. По тематике завершенных НИОКТР опубликовано 68 научных работ в российских журналах и четыре – в зарубежных, а также изданы три монографии. Результаты исследований были представлены на III Международном молодежном инновационном форуме Interra “Вузы – территория инноваций” (Новосибирск), XXXIV Международном геологическом конгрессе (Брисбен, Австралия), на Международной профессиональной выставке горнодобывающей промышленности “MINExpo International-2012” (Лас-Вегас, США) и выставке-конференции, которая подвела итоги реализации в 2010-2012 годах мер государственной поддержки по Постановлению №218. На Петербургской технической ярмарке СВФУ и АК “АЛРОСА” участвовали в конкурсе “Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка” и были награждены дипломом I степени и золотой медалью.
“Работа над проектом была полезной и для ученых СВФУ, и для специалистов АК “АЛРОСА”, – говорит В.Фридовский. – Они обменялись знаниями в представляющих взаимный интерес областях, что, несомненно, пригодится и в дальнейшем. Ведь сложившаяся система “вуз – наука – производство” будет работать не только в рамках каких-то временных объединений”.

На фото: Алмазная столица России город Мирный и знаменитая кимберлитовая трубка “Мир”, где добыча велась с 1957 по 2001 год. Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км, является одним из крупнейших в мире.

Александра МАЛГИНА
Фото с сайтов
maxi–exkavator.ru и Fototerra.ru

Нет комментариев