Добыча полезных ископаемых в России

Как добывают руду

Руду можно добывать по‑разному — всё зависит от того, как она залегает в земле и насколько выгодно её оттуда доставать. Есть три основных пути: копать сверху, бурить вглубь или комбинировать оба способа.

Копаем сверху — открытая добыча

Этот метод выбирают, когда руда лежит не слишком глубоко. Так можно за раз добыть очень много сырья.

Как это работает:

Сначала изучают место. Геологи проверяют, сколько тут руды и какого она качества.

Планируют карьер. Решают, где именно его делать, какого размера и как будут вести работы.

Готовят площадку. Убирают деревья, организуют места для техники и складирования пустой породы.

Вскрывают рудное тело. Взрывают верхний слой пустой породы и вывозят его в отвал.

Добывают руду. Вынимают полезное сырьё и везут на обогатительную фабрику, где из него извлекают металлы.

Восстанавливают территорию. Когда месторождение истощается, стараются вернуть природу в более‑менее исходное состояние — сеют траву, возвращают плодородный слой почвы и т. д.

Идём вглубь — подземная добыча

Если руда залегает глубоко или рельеф не позволяет копать карьер, приходится строить шахты. Это сложнее и дороже, но иногда другого выхода нет.

Что делают:

• прокладывают штольни, шахты, стволы, чтобы добраться до руды;
• добывают сырьё — иногда взрывают, иногда работают механически, с помощью техники;
• вывозят руду и пустую породу — для этого используют грузовики, поезда или конвейеры.

Совмещаем подходы — комбинированный метод

Иногда начинают с открытого способа, а потом уходят под землю — если рудное тело уходит вглубь. Такой подход требует тщательного планирования, но может быть выгодным.

От руды к металлу: как всё устроено

После добычи руду везут на фабрику, где из неё получают концентрат — сырьё с высоким содержанием нужного элемента. Если в руде несколько ценных компонентов, делают несколько видов концентрата.

Дальше концентраты отправляют:

• на металлургический завод — например, железную руду превращают в сталь;
• на химический комбинат — там из сырья получают нужные соединения;
• иногда сразу на аффинаж — например, лигатурное золото везут на завод, где делают чистые золотые слитки.

Исключения бывают. Например, на Яковлевском месторождении железная руда настолько богата, что её не нужно обогащать — только дробить и сортировать.

Три шага переработки руды

Шаг 1: готовим руду к обогащению

Цель — добиться нужного размера частиц. Руда, которая приходит на фабрику, может быть от 400 до 900 мм, а для обогащения нужны частицы мельче 0,1 мм.

Что делают:

• дробят;
• просеивают (грохочение);
• измельчают;
• сортируют по размеру (классификация).

Важно правильно подобрать схему дробления и измельчения — от этого зависит, насколько хорошо раскроются ценные компоненты. Если недодробить — они останутся в пустой породе, если перемолоть — станут слишком мелкими и уйдут в отходы.

Современные фабрики часто используют комбинацию мельниц полусамоизмельчения и шаровых — это экономит электричество и сокращает число машин.

Обогащаем — повышаем содержание ценного компонента

На этом этапе стараются максимально сконцентрировать нужный элемент в продукте и убрать лишнее. Методы могут комбинировать — поэтому каждая фабрика по‑своему уникальна.

Доводим до готовности — вспомогательные операции

Почти все процессы идут в воде, поэтому в конце концентрат и отходы нужно осушить:

• сначала сгущают — уменьшают количество воды;
• потом фильтруют;
• при необходимости сушат.

Готовый концентрат содержит 8–12 % влаги. Отходы обычно отправляют в хвостохранилище по пульпопроводу. Если строить хвостохранилище нельзя, хвосты сгущают и фильтруют, а потом складируют в полусухом виде.

Методы обогащения: как отделяют ценное от пустого

Гравитация: разделяем по весу

Работает за счёт разницы в плотности, размере и форме частиц. Чем сильнее эта разница между ценным компонентом и пустой породой, тем лучше идёт разделение.

Подходит для:

• золота;
• серебра;
• свинца;
• платины и др.

Плюсы: не нужны химикаты, много вариантов оборудования (столы, шлюзы, центробежные концентраторы и пр.).

Флотация: ловим пузырьками

Принцип: одни минералы «любят» воду (гидрофильны), другие — нет (гидрофобны). Гидрофобные частицы цепляются за пузырьки воздуха и всплывают в виде пены.

Используется для:

• сульфидных минералов;
• драгоценных металлов.

Нужны реагенты:

• собиратели — делают минералы гидрофобными;
• пенообразователи — создают устойчивую пену;
• регуляторы — поддерживают нужный pH;
• депрессоры — усиливают гидрофильность ненужных минералов;
• активаторы — восстанавливают активность поверхности.

Флотация требует точной настройки — даже небольшие ошибки снижают эффективность.

Магнитная сепарация: притягиваем магнитом

Разделяет минералы по их магнитным свойствам. Получается два продукта: магнитный (часто — концентрат) и немагнитный.

Применяется для:

• железных руд;
• марганцевых;
• хромовых и др.

Может идти в сухой или мокрой среде, с разным уровнем магнитного поля.

Гидрометаллургия: растворяем и извлекаем

Металлы растворяют в реагентах, а потом выделяют из раствора. Часто используют для золота, если другие методы не подходят.

Пример: выщелачивание. Руду заливают растворителем (кислота, щёлочь, соль), металл переходит в жидкость, а потом его извлекают электролизом.

Что учесть при запуске проекта

Выбираем схему переработки

Надо учитывать:

• состав руды;
• её физические свойства;
• экономику проекта;
• цену металла на рынке.

Раньше месторождения с 3 г золота на тонну могли быть невыгодными, а сейчас перерабатывают и с 1 г/т.

Считаем деньги: капитальные затраты

Строительство фабрики может съесть до половины бюджета проекта. Но экономить на исследованиях опасно — потом выйдет дороже из‑за ошибок.

Строим ГОК

Горно‑обогатительный комбинат — это не только фабрика и карьер. Часто приходится:

• прокладывать дороги;
• тянуть ЛЭП;
• строить жильё для рабочих;
• решать вопросы с водой и очистными сооружениями.

А ещё — учитывать, что месторождения часто находятся в глуши.

Кто участвует в процессе

Организации, которые считают запасы

Они делают:

• технико‑экономическое обоснование (ТЭО) — решают, какие кондиции (временные или постоянные) подойдут для месторождения;
• технический проект отработки — описывают, как именно будут добывать руду (это не то же самое, что проектная документация!).

Документы проверяют в ГКЗ — без этого не дадут разрешение на работу.

Проектные организации

Занимаются всей документацией — от чертежей до расчётов. Всё должно соответствовать нормам.

Консалтинговые компании

Считают запасы по методике JORC — это нужно, чтобы привлечь иностранных инвесторов. Такую оценку можно провести на любом этапе проекта.