Беседовала Наталья Демшина
«Управление рудопотоком — первый шаг к решению большой задачи создания модели геометаллургического производства «рудник — фабрика — завод», — говорит Владимир Макаров, заведующий кафедрой геологии месторождений и методики разведки ФГАОУ ВО «СФУ».
В 2022 году коллектив сотрудников Института цветных металлов и материаловедения СФУ во главе с Владимиром Макаровым разработал концепцию управления рудопотоком в Заполярном филиале «Норникеля».
— Владимир Александрович, почему возникла идея создания концепции управления рудопотоками на «Норникеле»?
— Такая необходимость продиктована сложностью руд и в целом месторождений Заполярного филиала «Норникеля». Руды здесь богатые по содержанию полезных компонентов, но сильно различаются по качеству и показателям извлечения металлов. При этом общее содержание металлов в рудах снижается, объем богатых руд уменьшается.
В этих условиях, чтобы повысить эффективность работы обогатительной фабрики и металлургического передела компании, встал вопрос о сквозном прослеживании качества продукции в производственной цепочке комбината: рудник — фабрика — завод. Это, собственно, и есть основная задача Геометаллургии, к решению которой «Норникель» приступил в прошлом году. Вопрос управления рудопотоками с целью формирования стабильно высокого качества рудной смеси (шихты), поступающей на обогатительную фабрику, в связи с этим вышел на первый план.
Важно понимать, что система управления рудопотоками существует на каждом руднике, и в «Норникеле» она была всегда. Но сейчас ее необходимо пересмотреть — создать новую, более эффективную систему. Эта задача и была поставлена перед коллективом ученых-горняков СФУ.
— Каковы основные положения концепции управления рудопотоками?
— Концепция строится на глубоком понимании и знании строения месторождения. Это означает, что, кроме картирования содержания элементов, необходима еще модель распределения технологических сортов. Календарное планирование отработки месторождения должно осуществляться с учетом этих сортов.
То есть при формировании рудопотока для обогатительной фабрики учитываются не только содержание металлов в руде, но и ее технологические сорта. Оптимальная комбинация этих сортов и дает максимальный экономический эффект на стадии обогащения руды, влияет на стабильный выход концентрата, что определяет высокое качество продукции и низкие потери на конечной стадии производства — металлургическом переделе.
Технологические сорта руды будут определяться уже в забое, а затем учитываться на протяжении всей транспортной цепочки: в вагонетках, на конвейерных лентах. Следующий шаг — формирование буферных узлов накопления. Специальные рудные узлы накопления предполагается размещать на трактах выдачи руды из рудников. Это позволит уже на поверхности смешивать руды разных сортов так, чтобы получать смеси, оптимальные для обогащения.
Если коротко: отработка руд в планы горных работ будет закладываться таким образом и руда из разных блоков смешиваться так, чтобы в заданное время на фабрику пришла руда нужного качества.
— Можно ли создать универсальную концепцию управления рудопотоками?
— Это невозможно, ведь каждое месторождение уникально. На одном объекте простые руды, на другом сложные. Кроме того, в процессе отработки качество и сортность руды меняются. На верхних горизонтах они одни, на более глубоких — другие. Концепция управления рудопотоками должна это учитывать. А ее применение требует постоянного контроля, технологического опробования, испытаний. На некоторых месторождениях именно испытания являются элементом постоянного мониторинга, например на Быстринском ГОКе.
То есть на месторождении постоянно должны выполняться технологическое сопровождение и картирование. И это тоже задача Геометаллургии: оценивать и вносить коррективы в процесс обогащения.
— Какая работа по разработке концепции для «Норникеля» уже проведена?
— Мы провели аудит существующего рудопотока. Оценили, каким образом движется руда от забоя до обогатительной фабрики и как формируется и трансформируется информационный поток о качестве сырья, поступающий с того или иного рудника. Выявили причины колебаний качества сырья. В дальнейшем это позволит выработать предложения для работы минерально-сырьевого комплекса Заполярного филиала компании в части календарного планирования отработки руд различных технологических сортов, размещения аналитических комплексов для определения качества сырья на трактах выдачи руды, технологий выравнивания содержания металлов в рудопотоках и оптимальной для обогащения смеси технологических сортов. Это определит высокое качество концентрата для металлургического завода. И, соответственно, отразится на себестоимости конечного продукта компании — металлов.
— Что, на ваш взгляд, является базовым моментом в реализации этой концепции?
— Во главе лежит надежное определение качества руды в рудном теле при эксплуатационной разведке, в забое при отработке и в потоке. То есть получение адекватной, объективной информации о ее технологических свойствах, процентном содержании металлов, минеральном составе и других показателях. Причем на каждом этапе производства, начиная с геологоразведки и заканчивая металлургическим переделом. Это позволит формировать рудопоток для фабрики по качественным параметрам, оптимальным для обогащения. Для этого нужны экспресс-методы определения минерального и элементного состава руд. Необходимы потоковые анализаторы, которые прямо на конвейерной ленте позволят оценить, сколько руды и какого качества прошло на обогатительную фабрику.
На основании этих данных можно будет вносить управляющие решения: добавить руды определенной сортности в рудопоток и сделать другую смесь. Соответственно, нужно выстроить систему управления, которая будет автоматически направлять ручейки руды и смешивать руду разного качества. Это очень сложная задача, ведь в Заполярном филиале «Норникеля» на одну обогатительную фабрику поступает руда с нескольких рудников, в каждом из которых имеются десятки очистных забоев. И, как правило, качественные показатели руды в них различаются.
— Есть ли уже сейчас в России приборы и технологии для экспресс-определения состава руд в потоке?
— Да, на семинаре, который СФУ и «Норникель» совместно провели в Красноярске в конце марта, разработчики такого оборудования предложили ряд решений. Есть рудоконтролирующие станции (РКС), определяющие качество руды на основе рентгенофлуоресцентного анализа, есть установки, работающие на основе нейтронно-активационного анализа. В России нейтронно-активационные потоковые анализаторы уже внедрены в угольной и цементной промышленности. В Заполярном филиале тоже есть опыт использования РКС при анализе качества руды на ленточных конвейерах. Оборудование есть. Необходимо адаптировать его работу к качественному составу норильских руд.
Необходимо решить еще один важный вопрос: где разместить анализаторы на разных этапах от забоя до фабрики, чтобы иметь возможность принимать управляющие решения своевременно. Ведь, если проверить руду, которая уже пришла на фабрику, изменить ее состав уже будет невозможно. Поэтому один из важных вопросов в концепции управления рудопотоком — определение точек опробования, чтобы можно было в нужный момент принимать решения, влияющие на стабилизацию содержания полезных компонентов и формирования шихты оптимальной технологической сортности.
Семинар помог продвинуться в этом направлении. Доклады участников дали пищу для размышления. Это касается геологоразведки: какую информацию можно оперативно получить на стадии ГРР по технологической сортности и минеральному составу. А также оценить возможности аналитического потокового оборудования, которое уже есть на комбинате, и что из современных методов может быть еще внедрено.
— Можно ли сказать, что это следующий шаг в развитии концепции управления рудопотоком?
— Да. Это один из очередных шагов к ее внедрению. Концепции управления рудопотоком и Геометаллургии сейчас обсуждаются в компании «Норникель». Ее внедрение — долгая, поэтапная работа. Что-то можно изменить, оптимизировать уже сейчас. Что-то требует глубокой перестройки технологических процессов.
Например, для решения вопроса формирования буферных и усреднительных рудных узлов накопления нужно провести исследовательские работы, чтобы выбрать конструкцию, подходящую для условий Заполярья. К тому же богатые руды месторождений Заполярного филиала «Норникеля» на воздухе возгораются, поэтому их нельзя хранить долго. Есть ограничения. Требуются исследования по продолжительности хранения.
Необходимо исследовать также, как в горе происходит смешивание и усреднение руды. Там много рудоспусков, пунктов перегрузки, где руда смешивается, усредняется. Важно понять, как можно использовать эти рудоспуски, в первую очередь капитальные, для стабилизации качества руды. Это очень сложные задачи. Их решение должно начинаться с геологии. С четкого понимания, какие геологические типы руды и где залегают. Второй момент — календарное планирование горных работ: текущее и годовое. Предстоит решить, в каком сочетании руды какого качества и сортности будут отрабатываться. Третий шаг — фиксирование этих руд и сопровождение по всей транспортной цепочке планируемых соотношений. Тогда на фабрику будет приходить руда стабильного качества, с определенным содержанием полезных компонентов, с технологическими показателями, оптимальными для обогащения, извлечения металлов.
Тема сложная и актуальная. На ХVI Международном горно-геологическом форуме «МИНГЕО СИБИРЬ» 23–25 мая в Красноярске совместно с «Норникелем» мы организуем круглый стол, посвященный развитию Геометаллургии. Будем обсуждать проблемы геолого-технологического картирования руд, вопросы планирования горных работ и рудоподготовки, управления качеством рудопотока, в том числе экспресс-анализа руд в потоке.
