Реферат: Премій Президента України для молодих вчених Курило Марія Михайлівна кандидат геологічних наук, доцент кафедри геології родовищ корисних копалин реферат

На здобуття щорічних Премій Президента України для молодих вчених


Курило Марія Михайлівна

кандидат геологічних наук,

доцент кафедри геології родовищ корисних копалин


реферат циклу наукових робіт за темою


Геолого-економічне моделювання та перспективи розвитку мінерально-сировинної бази для чорної металургії України


Київський національний університет імені Тараса Шевченка

2012




Розвиток гірничо-металургійного комплексу України нерозривно пов'язаний з відтворенням мінерально-сировинної бази (МСБ) для чорної металургії, яка характеризується значними обсягами споживання металічних і неметалічних корисних копалин. Актуальність роботи визначається головними напрямками досліджень вітчизняної мінерально-сировинної бази відповідно до Програми розвитку МСБ до 2030 року.

^ Об'єктами дослідження були вітчизняні родовища руд чорних металів і нерудної сировини для чорної металургії. Зокрема:

родовища залізистих кварцитів і багатих залізних руд, які розробляються,

родовища залізних руд, які не залучені в експлуатацію,

родовища і прояви залізних руд для якісної металургії,

родовища і прояви нерудних корисних копалин, які використовуються в чорній металургії бентонітових глин, плавикового шпату, флюсових вапняків і доломітів).

Метою роботи є моделювання геологічних і економічних критеріїв подальшого освоєння родовищ рудних і нерудних корисних копалин для чорної металургії на основі їх геолого-економічної оцінки. Очікуваним результатом роботи було прогнозування гірничо-геологічних та техніко-економічних параметрів освоєння мінерально-сировинної бази для чорної металургії.

Для досягнення мети були сформульовані головними завдання досліджень:

оцінка стану і визначення перспектив розвитку мінерально-сировинної бази чорної металургії;

дослідження геологічних особливостей залізорудних родовищ та родовищ флюсової сировини на різних етапах освоєння, що визначає методику їх геолого-економічної оцінки;

вдосконалення та опробування сучасних методик геолого-економічної оцінки родовищ твердих корисних копалин та їх пристосування для вітчизняних об’єктів;

аналіз найважливіших геолого-генетичних і промислових типів названих родовищ, їхніх геологічних особливостей, кондицій, технологічних властивостей руд;

використання сучасних методик вартісної оцінки родовищ корисних копалин відповідно до ступеня геологічного вивчення родовищ залізистих кварцитів та родовищ флюсової сировини;

геолого-економічна переоцінка запасів залізорудних родовищ відповідно до сучасних вимог світового ринку;

прогнозна оцінка запасів і ресурсів залізистих кварцитів відповідно до вимог якісної металургії.


^ Наукова новизна полягає у розробці нових і вдосконаленні існуючих методик геолого-економічної оцінки родовищ твердих корисних копалин для різних етапів їх геологічного і техніко-економічного вивчення. Крім цього, новизна результатів дослідження пов’язана із визначенням етапів освоєння та граничних умов експлуатації родовищ залізних руд, флюсової сировини, бентонітових глин.


^ Практична значимість отриманих результатів полягає у можливості прогнозування головних параметрів освоєння родовищ, що використовується при:

оптимізації гірничих і геологорозвідувальних робіт на родовищах, які експлуатуються;

ефективному плануванні відтворення мінерально-сировинної бази для чорної металургії;

залученні інвестицій в освоєння родовищ, які на даний час не розробляються.


^ Особливе практичне значення має опробування нових методик геолого-економічної оцінки родовищ корисних копалин на початкових етапах геологічного вивчення , які необхідні при визначенні вартості ділянок надр.

Головним результатом геолого-економічної оцінки родовищ поряд з визначенням якісних і кількісних характеристик запасів стали вартісні показники ділянок надр.

В основу системи моделювання залізорудних родовищ покладено тривимірну цифрову модель геологічного об’єкта (рудного тіла, родовища, рудного поля). Інформаційною основою системи була база даних попередньої, детальної та експлуатаційної розвідок свердловин. Для оцифровки вже існуючих графічних матеріалів (карт рельєфу місцевості, погоризонтних планів і розрізів) використані програмні продукти MAPINFO, ARCVIEW, ERMAPER та ін. Отримані за допомогою цих програм векторизовані карти є основою для побудови тривимірних моделей. Одним із результатів роботи моделі є розрізи і карти з прогнозними параметрами геологічних об’єктів та оцінкою їх імовірності.

^ Методи досліджень. При вирішенні поставлених завдань використовувались загальнонаукові методи досліджень та спеціальні методи геолого-економічних досліджень: групування фактичного матеріалу за різними ознаками, його узагальнення, системний аналіз (вивчення явищ в динаміці та взаємозв’язку), статистичні (аналіз кореляцій і регресії) та графічні методи; затверджені методики геолого-економічної оцінки родовищ (із обґрунтуванням кондицій на мінеральну сировину). Для прогнозних і перспективних ресурсів та попередньо розвіданих запасів родовищ було проведено оцінку із використанням інструментів кореляційного та регресійного аналізу та визначення вартості корисних копалин за методикою коефіцієнтів приведення. Основними методиками геолого-економічної оцінки, які використовувались, були:

Методики співставлення об’єкту з еталонними об’єктами та вибір об’єктів-аналогів певного геолого-промислового типу родовищ;

Використання регресійного та кореляційного аналізу при визначенні техніко-економічних параметрів об’єкту;

Експрес оцінка ресурсів із використанням перевідних коефіцієнтів;

Методики детальної геолого-економічної оцінки прямими розрахунками;

Методи ризиків гірничого бізнесу та можливості врахування при проведенні вартісної оцінки родовищ;

Методи врахування екологічних ефектів;


^ Загальна кількість публікацій по дані темі досліджень складає 41 наукову публікацію, в тому числі 4 монографії.


Виклад основного матеріалу

Робота складається з трьох частин, які присвячені окремим видам рудної і нерудної сировини для чорної металургії – залізним рудам, флюсовим карбонатним породам і плавиковошпатовій сировині, бентонітовим глинам. Ці складові поєднанні не лише напрямком використання сировини, що зумовлює спільний вплив зовнішніх факторів освоєння родовищ, але й методичними підходами, які використовувались.

Геолого-економічному моделюванню освоєння залізних руд і флюсової сировини присвячені окремі роботи у вигляді монографій, які також супроводжувались рядом статей. Дослідження, які стосувались геолого-економічної оцінки бентонітових глин, висвітлені в значній кількості статей у наукових виданнях. Методичні аспекти проведених досліджень викладені в чотирьох монографіях і декількох наукових публікаціях у фахових виданнях.

1. Геолого-економічне моделювання мінерально-сировинної бази залізних руд.

Розвитку чорної металургії України сприяла наявність на її території значних сировинних запасів залізних руд. Металургійна промисловість України переробляє багаті руди й залізисті кварцити, що збагачуються за простими схемами. Видобуток бурих залізняків через відсутність попиту був припинений у 1992 р. Практично всі родовища розвідано 15–30 років тому, за зовсім інших економічних умов.

В останні роки з тієї чи іншої причини розробка багатьох родовищ припинилась, хоча на балансі кожного з них зберігається значна частина затверджених раніше запасів, тому їх промислову цінність потрібно переоцінити. Крім того, майже половина всіх урахованих державним балансом родовищ залізних руд належить до резервних розвіданих або таких, що до розробки іще не плануються. Метою даної роботи в цій частині була оцінка промислової значущості запасів, що враховані державним балансом за чинними кондиціями, в умовах ринкової економіки та розробка рекомендацій з переоцінки балансових запасів родовищ, видобування і переробка рудної сировини яких, за чинними параметрами кондицій, не забезпечує ефективного виробництва товарної продукції.

Проведене в роботі теоретичне узагальнення відповідності залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України сучасним вимогам ринку та переоцінка промислових запасів залізорудних родовищ з застосуванням аналітичних методів і методу варіантів дозволяють зробити наступні висновки.

В сучасних умовах ринкових відносин (постійної зміни цін на сировину, енергетичні ресурси та ін.) існуючі кондиції балансових запасів залізорудних родовищ не дозволяють раціонально і ефективно використовувати залізорудну мінерально-сировинну базу гірничодобувних підприємств. Певний інтервал економічно ефективного відпрацювання промислових запасів постійно змінюється. Тому для геолого-економічної оцінки залізорудних родовищ доцільно диференціювати кондиційні показники, виділивши серед них підрахункові, експлуатаційні та поточні. Підрахункові кондиції є основою для затвердження запасів родовищ, що розвідані. Експлуатаційні кондиції доцільно встановлювати для родовищ, що експлуатуються на обмежений термін (5-10 років), за умов сталого розвитку ринку залізорудної продукції. Поточні кондиційні параметри повинні враховувати вимоги ринку до мінеральної сировини на обмежений термін (1-2 роки) і бути оперативним інструментом для управління якісними показниками промислових запасів залізорудних родовищ.

Обгрунтовано необхідність проведення робот по визначенню вартості запасів залізорудних родовищ, що стоять на державному балансі України, але не відпрацьовуються.

Результати проведеної детальної геолого-економічної оцінки родовищ, що розробляються, також дозволили визначити виплив динамічних факторів (кон’юнктура внутрішніх і зовнішніх ринків залізорудної сировини) та умов експлуатації родовища (гірничо-геологічних, зміною якісних і кількісних характеристик запасів) на економічну ефективність розробки оцінюваних об’єктів. Окремо обґрунтовано рекомендації до методик геолого-економічної оцінки, які враховують особливості визначення параметрів кондицій на мінеральну сировину для вітчизняних родовищ залізистих кварцитів, які розробляються

Визначено, що більшість вітчизняних родовищ залізистих кварцитів характеризуються значними показниками забезпеченості запасами промислових категорій (від 40 до 100 років), що дозволяє вести експлуатацію родовищ з досить високими об’ємами виробництва. Показано перспективність їх подальшого освоєння в проектних контурах розробки. З аналізу техніко-економічних і фінансових показників розробки родовищ можна зробити висновок, що їх подальша експлуатація є економічно ефективною і має прийнятні показники прибутковості при фіксованих показниках виробничої потужності. При цьому ціна реалізації товарної продукції забезпечує високі значення доходності. Граничні значення рентабельності роботи гірничодобувних підприємств будуть спостерігатись при зменшенні ціни реалізації залізорудної сировини на 15% і більше.

Враховуючи те, що в сучасний період визначальною тенденцією розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази світу є переорієнтація на забезпечення потреб якісної (бездоменної) металургії було проведено роботу по геолого-економічній оцінці залізорудної сировинної бази для якісної металургії України. Серед різноманіття структурно-генетичних типів залізорудних родовищ Українського щита вимогам якісної металургії відповідають родовища, розташовані в архейських залізисто-кременистих формаціях вулканогенно-осадового типу.

За геолого-мінералогічними і технологічними показниками залізисті кварцити архейської вулканогенно-осадової формації Правобережного району Українського щита відповідають вимогам якісної металургії, а їх розташування поблизу діючих гірничозбагачувальних комбінатів дозволяє передбачити можливість економічно доцільного їх видобутку. Правобережний район Українського щита може вважатись найперспективнішою залізорудною мінерально-сировинною базою для розвитку якісної металургії України.

2. Геолого-економічне моделювання мінерально-сировинної бази флюсової сировини

Металургійне виробництво, яке забезпечує значну частку приросту валового національного продукту та експорту нашої країни потребує великих обсягів неметалічних корисних копалин, у першу чергу флюсової сировини – вапняків, доломітів, плавикового шпату. Однак, в останні роки металургійний комплекс України постав перед проблемою забезпечення флюсовою сировиною, що пов’язано з порівняно невеликими розмірами і низькою якістю сировини відомих родовищ флюориту, недостатньою кількістю запасів якісних карбонатних порід, придатних для використання у сучасних металургійних процесах.

У зв’язку з цим Бахтинське і Покрово-Кириївське родовища флюориту не розробляються, а левова частка плавиковошпатової сировини для потреб металургійного комплексу ввозиться з Росії і Китаю. Гостра ситуація щодо забезпечення металургійного виробництва флюсовими карбонатними породами пов’язана з такими факторами, як виснаження родовищ із якісною сировиною та сприятливими гірничо-геологічними умовами розробки; підвищенням вимог промисловості до якості флюсової сировини у зв’язку із залученням нових технологічних процесів у металургії; необхідністю припинення розробки деяких об’єктів через екологічні причини або перспективи розвитку рекреаційних ресурсів.

Головними результатами, що отримані в роботі, можна вважати наступні.

1. Сформована система геологічних, технологічних, техніко-економічних показників по об’єктах вітчизняної МСБ флюсової сировини у відповідності з вимогами сучасного металургійного виробництва. Показано, що Покрово-Кириївське та Бахтинське родовища належать до гідротермального малосульфідного стратиформного типу, а їх руди є метасоматичними карбонатно-флюоритовими й кварц-польовошпат-флюоритовими і можуть бути джерелом флотаційних плавиковошпатових концентратів. За ступенем геологічного та техніко-економічного вивчення, сприятливістю гірничо-геологічних умов перспективним об’єктом для експлуатації є Бахтинське родовище. Визначено, що можливості випуску кускових концентратів пов’язані лише з прогнозними ресурсами кварц-флюоритових руд Сущано-Пержанської зони (прояв Центральний) та Бобринецького розлому (Бобринецький прояв).

2. Проведено вартісну експрес-оцінку вітчизняних родовищ і проявів плавикового шпату та флюсових вапняків за якісними і кількісними параметрами. Результати експрес-оцінки вартості запасів корисних копалин родовищ та проявів флюориту довели, що із врахуванням кількості і якості запасів корисних копалин, складності геологічної будови, цін на товарну продукцію та інших характеристик, найбільш перспективним об’єктом для освоєння є Бахтинське родовище флюориту. Вартісна оцінка Бахтинського родовища дає змогу стверджувати, що інвестування гірничо-збагачувального підприємства на базі родовища є доцільним за умов реалізації випущеної продукції за ринковими міжнародними цінами та при значеннях ставки дисконтування 8–10 %. Різниця між можливими збитками під час розробки родовища та вартістю флюоритових концентратів, що імпортуються, яка закладена у розрахунках, може обумовити його привабливість для інвестування з боку великих металургійних комбінатів.

3. Головні перспективи скорочення потреб України у плавиковошпатових концентратах пов’язані із залученням процесів безкоксової металургії в гірничо-металургійному комплексі, що може суттєво скоротити обсяги споживання флюориту і значно зменшити екологічні наслідки використання фтору. В існуючих економічних умовах реалізація цих проектів можлива в довгостроковій перспективі, а в найближчий термін потреби у плавиковошпатовій сировині прогнозуються на визначеному рівні.

4. Проведений геолого-економічний аналіз вітчизняної МСБ флюсових вапняків. Як перспективні для освоєння, з урахуванням довгострокових потреб металургії у якісних флюсах, виділені такі об’єкти:

Родниківське родовище флюсових вапняків є перспективним об’єктом для забезпечення запасами Комсомольського РУ. При проведенні оцінювальних робіт встановлено погіршення якості вапняків, збільшення показників закарстованості та водопритоків у виробки. Тим не менш воно все ж розглядається як сировинна база діючих підприємств. За прийнятими показниками доходів та собівартості видобутку сировини освоєння Родниківського родовища може бути високо рентабельним із забезпеченням високого відсотку внутрішньої норми прибутку добувного підприємства (більше 20 %). Освоєння родовища збільшить показники забезпеченості запасами флюсових вапняків для Комсомольського РУ більше ніж на 20 років.

Ділянка Балка Водяна Оленівського родовища характеризується якісними показниками запасів, значним виходом конверторних вапняків, невеликою закарстованістю. Її експлуатація може бути рентабельною, виходячи із технологій видобутку і переробки флюсових вапняків, які використовуються зараз на Докучаївському ФДК. Залучення цього родовища до експлуатації забезпечить підприємство запасами на 20–22 роки.

Економічна оцінка перспективності розробки Західно-Псілерахської ділянки Каранського родовища флюсових вапняків свідчить про невисоку ступень ефективності її розробки через невелику частку конверторного сорту вапняків в запасах сировини і необхідність залучення значних обсягів капіталовкладень, пов’язаних із ліквідацією Балаклавської ДЗФ до 2010 р. і наступним транспортуванням видобутих флюсових вапняків Псілерахського родовища на Кадиківську ДЗФ, яка теж потребує реконструкції.

5. Проведені розрахунки показали, що найбільш вартісними об’єктами вітчизняної МСБ флюсових вапняків серед родовищ, що розробляються є Оленівське; серед попередньо розвіданих родовищ –Балка Водяна, Південно-Шевченківське. Це узгоджується із показниками запасів цих об’єктів і терміном забезпеченості промисловими запасами гірничо-збагачувального підприємства, яке розробляє Оленівське родовище. Апробація кількох методів при попередньому визначенні вартісних показників родовищ дозволила виявити вагомі недоліки існуючих методик оцінки та розробити рекомендації щодо їх усунення.

6. Окремі розрахунки проведені для родовищ доломітів та доломітизованих вапняків. Визначення вартості корисних копалин за методикою коефіцієнтів приведення для родовищ та перспективних проявів доломіту та доломітизованих вапняків показало, що найбільші їх значення мають Оленівське та Новотроїцьке родовища.

7. Зважаючи на подальше зростання потреб у флюсових вапняках та жорсткі вимоги, які будуть висуватись до їх якості у зв’язку із залученням нових технологічних процесів у металургії, доцільним було б проведення пошукових та пошуково-оцінювальних робіт на інших (крім Донбасу та Гірського Криму) перспективних територіях, зокрема на площах розвитку силурійських і неогенових вапняків Волино-Поділля. Це може вирішити проблему забезпеченості запасами на середньо- і довгострокову перспективу (більше 20–25 років).

8. Доведена можливість використання методик регресійного і кореляційного аналізу для експрес-оцінки вартості запасів корисних копалин на початкових етапах вивчення надр. Для оцінок ділянок із ресурсами категорій Р1-Р3доцільно використовувати апарат регресійного і кореляційного аналізу, для чого необхідна вибірка певних характеристик як досліджуваного об’єкту, так і об’єктів-аналогів. Як правило, використовують співвідношення показників якісних та кількісних характеристик родовищ: вміст основного та супутніх корисних компонентів, кількість запасів, морфометричні характеристики тіла корисної копалини; серед техніко-економічних показників можуть бути: технологічні особливості видобутку і збагачення корисної копалини, виробнича потужність добувного підприємства, оціночні показники експлуатаційних витрат і капіталовкладень.

9. Для використання методики експрес-оцінки вартості корисних копалин із застосуванням коефіцієнтів приведення для етапів початкового геологічного вивчення об’єктів надрокористування вибір мінімального, середнього, максимального показника коефіцієнтів приведення повинен проводитись із врахуванням якісних характеристик родовища або прояву. Для плавиковошпатових родовищ це вміст CaF2, наявність супутніх корисних копалин, можливість комплексної розробки родовищ, технологічні показники видобутку і збагачення сировини; для родовищ флюсових вапняків, крім вище перелічених показників, можна враховувати вихід конверторних вапняків і ступінь закарстованості досліджуваного об’єкту. Ця методика придатна для оцінки родовища, поля або перспективної зони, а не для їх окремих ділянок і флангів через вище зазначені причини необ’єктивного зменшення запасів та ресурсів. При дотриманні цих умов запропонований інструмент вартісної оцінки надр на початкових етапах вивчення можна використовувати для визначення початкової ціни аукціонів з надання спеціальних дозволів на користування надрами для ділянок, які надаються для геологічного вивчення.

3. Геолого-економічне моделювання мінерально-сировинної бази бентонітових глин

Бентоніти – сировина багатоцільового призначення, яка використовується більше ніж в 20 напрямках промислового виробництва. Найбільшими споживачами бентоніту в Україні є металургійне та ливарне виробництво, служба буріння, промисловість будівельних матеріалів та ін.. Геолого-економічна оцінка вітчизняних родовищ цієї сировини стає особливо актуальною з огляду на наміри металургійних підприємств розширювати використання імпортного бентоніту.

Вітчизняна мінерально-сировинна база бентонітових глин характеризується значною кількістю попередньо-розвіданих запасів і перспективних ресурсів, які досліджувались в різні періоди відповідно до різних вимог щодо геологічного і техніко-економічного вивчення родовищ. В результаті сформована база потребує систематизації і переоцінки за єдиними сучасними геолого-економічними критеріями. Для даного дослідження вибірка включала, по-перше, відомі родовища бентонітових глин, які розробляються, по-друге, об’єкти вітчизняної мінерально-сировинної бази, для яких підраховані запаси або попередньо визначені прогнозні та перспективні ресурси бентонітових глин. Це родовища Горбське, Кудринське, Григорівське, Ільницьке, Бережанське, Курцівське, Пижівське, Киштинське, Городищенське, Надієвське, Ново-Володажське , Підгорбське та ін.

При проведенні порівняння родовищ та проявів вітчизняної сировинної бази бентонітових глин із відомими родовищами світу із використанням графоаналітичних методів визначено, що за співвідношенням показників сумарного вмісту обмінних катіонів та вмісту монтморилоніту в глинах українські родовища знаходяться в перспективній частині графіку, особливо Черкаське та Курцівське. Оскільки переважна частина глин на вітчизняних родовищах є лужноземельними, то за вмістом обмінних катіонів Na вони знаходяться поза перспективною областю, але за сумарним вмістом обмінних катіонів мають позитивне значення.

За співвідношенням показників кількості запасів глин та виробничої потужності гірничого підприємства серед вітчизняних родовищ виділяється Черкаське родовище, при цьому оцінка техніко-економічних показників рудопроявів бентонітових глин ускладнена їх недостатнім ступенем вивчення. Отже, графічні методи визначення перспективності родовищ бентонітів є досить наглядними і оперативними. При цьому виникають складності формування бази даних, яка може використовуватись, через несистематизованість наявної інформації та відносно невисоку точність розрахунків техніко-економічних показників.

За вартістю ресурсів та запасів бентоніту більш цінним у порівняння з промисловими об’єктами є Ільницьке родовище, для якого цей показник більший ніж в 20 рази ніж для Киштинського, що пов’язане з із значною кількістю запасів Ільницького родовища. Проте необхідно визнати, що даною методикою не враховувались відмінності у якості сировини цих об’єктів. Бентоніти всіх вищезазначених родовищ є лужноземельними, крім Киштинського, глини якого є більш якісними – лужними, білопаленими. Крім цього, вартісні показники Киштинського родовища можуть бути збільшені в процесі подальшого геологічного та техніко-економічного вивчення.

Результати вдосконалення та опробування методик геолого-економічної оцінки родовищ підтверджують відмінності кожного етапу геолого-економічної оцінки родовищ корисних копалин, які полягають у поступовому збільшенні показників оцінки та детальності їх визначення, що відображається у співвідношенні застосування методів прямого розрахунку та аналогій із іншими проектами. Геолого-економічна оцінка на початкових стадіях геологічного вивчення надр має надзвичайне значення для підвищення ефективності проведення геологорозвідувальних робіт і виконується в умовах багатьох невизначеностей, на відміну від детальних оцінок для розвіданих запасів корисних копалин із залученням гірничих проектів та банківських розрахунків. Для прогнозних ресурсів використання найбільш поширених методик оцінки є неможливим через відсутність достатньої кількості даних. Доцільним є порівняння геологічних об’єктів з моделями, які є еталонними для конкретних промислових типів родовищ корисних копалин і побудовані з врахуванням геологічних та економічних факторів через залучення системи техніко-економічних показників, що використовуються на завершальних етапах геологорозвідувальних робіт.