УДК 622.34:622.013

ВОЗМОЖНОСТИ КОНВЕРГЕНЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ В ОСВОЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Хопунов Эдуард Афанасьевич
Консультационно-аналитический центр "Российский стандарт"
доктор технических наук

Аннотация
Многочисленные проблемы рационального недропользования вызвали необходимость конвергенции наук и технологий, занимающихся добычей и переработкой минерального сырья. В работе показаны возможности конвергенции для улучшения недропользования.

Ключевые слова: конвергенция, переработка минерального сырья., рациональное недропользование


POSSIBILITY OF CONVERGENCE TECHNOLOGIES IN THE OF MINERAL RESOURCE DEVELOPMENT

Khopunov Edward Afanasevich
Consulting and Analytical Centre "Russian Standard"
Doctor of Technical Sciences

Abstract
Numerous problems of rational subsoil use caused the necessity Convergence Science and Technology, dealing with the mining and processing of mineral raw materials. The paper shows the possibility of convergence to improve the subsoil use.

Keywords: convergence, processing of mineral raw ma-terials., rational use of mineral resources


Библиографическая ссылка на статью:
Хопунов Э.А. Возможности конвергенции технологий в освоении минеральных ресурсов // Современная техника и технологии. 2016. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/02/9504 (дата обращения: 27.05.2017).

Современный тренд развития технологий – это конвергенция, основанная на принципах междисциплинарного подхода, на объединении различных технологий. Наиболее ярким примером этого направления являются НБИК- технологии (конвергенция нано-, био-, инфо-, когно- технологий), получившие развитие в НБИКС – центре (НИЦ “Курчатовский институт”). Несмотря на всю важность данных подходов для развития цивилизации, существуют технологии, без которых эти новые направления не смогут развиваться. К ним можно отнести технологии недропользования, включающие комплекс дисциплин, обеспечивающих разведку, добычу и переработку минеральных ресурсов. Диапазон размеров объектов НБИК- технологий составляет около шести порядков (от нанометров до миллиметров). Конвергенция технологий рационального недропользования охватывает объекты иного масштабного уровня: десятки метров во взрываемом блоке и десятки микрон для раскрытых минералов, тоже около шести порядков. Несколько слов о причинах обращения к конвергенции технологий в области недропользования. Низкие темпы развития техники и технологии переработки минеральных ресурсов при постоянном снижении запасов и увеличении доли “труднообогатимых” руд заставляют задуматься об изменении некоторых положений парадигмы рудоподготовки, процессов обогащения и в целом технологии недропользования. Основная проблема добычи и переработки минеральных ресурсов – это высокий уровень энергозатрат, недостаточная полнота комплексного использования и высокий уровень техногенных отходов. За многие десятилетия в области недропользования накопилось много проблем, разрешение которых не возможно без новых взглядов и новой парадигмы на основе междисциплинарного подхода. Система учета и контроля над минеральными ресурсами, изменения которой начались в начале 90-х годов, во многом была построена по зарубежным аналогам и отражала интересы рыночной экономики. Созданная на этой основе нормативная база содержит положения, противоречащие современным принципам рационального недропользования.

Базисом конвергенции наук в недропользовании является минеральный ресурс и технологии трансформации его в товарный продукт. Конвергенция технологий разведки, добычи, извлечения (РДИ- технологии) призвана объединить в рамках единых информационных технологий комплекс наук о Земле: геологию – это разведка и описание месторождения; геотехнологию, геомеханику – это добыча, формирование горной массы; минералургию – это рудоподготовка, обогащение полезных ископаемых. Методологической основой объединения является компьютеризация наук и технологий (создание информационных систем), а также единство количественных и качественных характеристик недр: структура (текстура) – состав – свойства минеральных компонентов месторождения, и триада технологий: разведка (поиск и описание) – оценка запасов – добыча горной массы, переработка, получение товарного продукта. В связи с отсутствием нормативного определения рационального недропользования, приведем некоторые предпочтения, отражающие точки зрения собственника недр и недропользователя.

Предпочтения недропользователя:

  • получить максимальную прибыль от эксплуатации недр при минимальном уровне инвестиций;
  • минимальные сроки окупаемости инвестиций;

Задачи собственника недр (государства):

  • охрана недр;
  • минимальный ущерб при отработке месторождения;
  • комплексное использование недр и максимальное извлечение содержащихся в месторождении минеральных комплексов и компонентов;
  • соблюдение баланса между своевременным воспроизводством минерально-сырьевой базы (МСБ) и добычей полезных ископаемых;
  • эффективный контроль над соблюдением условий лицензионных соглашений;
  • адекватная система налогообложения, способствующая эффективному освоению месторождений и воспроизводству МСБ;
  • создание условий для привлечения недропользователей и мотивации их к разработке низкорентабельных месторождений;
  • контроль над структурой запасов природных ресурсов и их формирование в соответствии с программой обеспечения потребности национальной экономики в минеральном сырье для развития технологического и промышленного потенциала России;
  • обеспечение устойчивых доходов от эксплуатации недр;
  • обеспечение гарантий соблюдения интересов государства и недропользователя;
  • максимальный социально-экономический эффект.

В столь противоречивом перечне интересов достижение баланса между желаниями недропользователя и задачами собственника, представляет собой сложный процесс, включающий необходимость решения законодательных, технологических, экономических, экологических и других взаимосвязанных проблем. Учитывая вариацию рыночной рентабельности финансовых ресурсов, комплексная переработка минерального сырья по своим экономическим параметрам может оказаться неприемлемой для инвестора в силу несовпадения с его коммерческими интересами. С другой стороны, добыча «редких» и стратегических видов минерального сырья, обеспеченность которыми влияет на обороноспособность, политическую и экономическую независимость страны, осуществляется государством без оглядки на рыночные ставки доходности инвестиций. Задача конвергенции – обеспечить научную и технологическую поддержку рациональному использованию недр в рамках единого процесса преобразования минерального ресурса в совокупность товарных продуктов (металл, концентрат, промпродукты, дорожно-строительные и строительные материалы и др.).

Конвергенция технологий различных переделов превращения минеральных ресурсов в товарный продукт создает предпосылки для изменения парадигмы переработки минерального сырья. Технологии, основанные на превращении месторождения в горную массу, на измельчении ее в миллиметрово-микронный промпродукт, на приложении огромных усилий по разделению этой разноразмерной массы и в обретении проблем, связанных с многотоннажными хвостами и отходами обогащения, должны уступить место технологиям, базирующимся на информационных системах и принципах избирательной декомпозиции [1,2]. Новые подходы позволят использовать гибкую и управляемую многопоточную схему переработки сырья, способную адекватно учитывать изменения структурных и физических свойств обогащаемого сырья на всех этапах его переработки. Базисом новой парадигмы является естественная неоднородность ресурсов и непрерывно меняющиеся (после каждого акта разрушения) прочностные и структурные характеристики, а также большая дисперсия взаимосвязанных параметров, определяющих технологические свойства. Технологическая реализация новой парадигмы основывается на принципах избирательных подходов, которые способны учитывать текстурно-структурную иерархию руд, изменение структурных, прочностных и технологических характеристик на всех этапах добычи и переработки минерального сырья. В качестве информационной базы служат данные технологического картирования месторождения по всем извлекаемым минеральным комплексам, дополненные характеристиками, связывающими параметры буримости-взрываемости с текстурными, структурными, прочностными и технологическими свойствами извлекаемых минералов.

При таком подходе перед конвергенцией технологий добычи и переработки минерального сырья стоять следующие задачи:

  • совместить геоинформационные технологии, построенные на базе цифровых моделей горных работ, с моделями последующей переработки сырья и получения конечных товарных продуктов (создать объединенную модель “горные работы – переработка сырья”);
  • создать селективные буровзрывные технологии на базе данных геолого-технологического картирования месторождения и моделей связи параметров бурения скважин с технологическими характеристиками руд.

Результатом этих решений может стать единая математическая модель извлечения всех компонентов минерально-сырьевых ресурсов месторождения, включающая в себя:

  • модели горно-добычных работ;
  • модели процессов переработки минерального с сырья;
  • конъюнктурно-маркетинговые модели по типу бенчмаркинга с “привязкой” конечного товарного продукта к отраслям потребления.

Предполагается, что указанные модели, кроме прогнозных функций, будут использованы при оперативном управлении процессами: на стадии добычи – это планирование буровзрывных работ (изменение параметров взрывания); на стадии рудоподготовки – изменение условий дезинтеграции и разделения при изменении физико-механических и разделительных характеристик сырья.

Высокоэффективные инструментальные средства и методы исследования свойств, структуры и состава руд, высокопроизводительная вычислительная техника открывают большие возможности для создания комплексных цифровых моделей, описывающих процессы добычи и переработки минерального сырья на основе интегральных показателей энергоэффективности всего цикла. Для создания сквозных моделей требуется иная информационная база исходных и мониторинговых данных. Например, для ведения горных работ такими данными являются показатели геолого-технологического картирования, сопряженные с моделью связи физических и минералогических характеристик с параметрами буримости, взрываемости и параметрами взрыва. Для рудоподготовки – это набор параметров, характеризующих структурный элемент раскрытия и структурный элемент разделения на каждой стадии переработки [1].

Для моделирования геотехнологических процессов используются различные программно-технические комплексы: MineFrame, Geomix, Blast Maker, Micromine и др. Основная проблема применения этих систем для экономико-математического моделирования заключается в большой вариации структурных и минералогических характеристик минерального сырьевых комплексов, которые не поддается описанию в рамках простых аналитических функций, поэтому в таких системах применяется аппарат математической статистики, вероятностные модели и регрессионные уравнения. Тем не менее, подобные информационные технологии дают возможность строить модели геометризации и оконтуривания месторождения, выделять зоны (блоки) с наименьшей дисперсией геолого-минералогических параметров добываемого сырья и зоны с высоким контрастом свойств [3]. Характерно, что программно-технический комплекс Blast Maker позволяет использовать в качестве исходной информации данные, переданные непосредственно с бурового станка, для оптимизации ведения буровзрывных работ в режиме реального времени и в режиме накопления данных. Таким образом, появляется возможность картирования месторождения не только в ходе разведочного, но и технологического бурения, своего рода динамический мониторинг свойств горных пород по показателям буримости и взрываемости. Учитывая, что данный параметр напрямую связан с энергоемкостью бурения и с технологическими параметрами рудоподготовки [2], подобный программный комплекс может быть легко увязан с цифровыми моделями последующих переделов переработки сырья, используя их, например, как функциональные модули расширения при построении геолого-технологической модели отработки месторождения в целом.

Следующий блок проблем, который предстоит решать новому направления конвергируемых технологий – это вопросы учета и классификации запасов.

Одним из путей снижения противоречий между собственником недр и недропользователем является корректировка системы классификации и базы оценки запасов, поскольку противоречие заложено в самих подходах к определению экономически значимого и незначимого ресурса. Для этого предлагается выделить три категории запасов оцениваемых ресурсов минерального сырья (в данном случае речь идет только о твердых ископаемых):

  • физические запасы;
  • извлекаемые (технологические) запасы;
  • экономические запасы.

Категория “физические запасы” по результатам детальной разведки предполагает оценку всех минеральных ресурсов месторождения в массовых единицах и описание полного набора качественно-количественных характеристик минерального сырья, определяющих его добычу и извлечение из недр. Создание базы данных полных и достоверных характеристик о минерально-сырьевых ресурсах современными методами геологоразведки (включая компьютерные модели и программные комплексы для их построения) в настоящее время не представляет никаких технических сложностей.

Категория “извлекаемые запасы” представляет собой перечень товарных продуктов, которые могут быть сформированы из минерально-сырьевого ресурса в виде металла, концентрата, промпродуктов для соответствующих отраслей и т.п. В характеристике этой категории содержится также описание комплекса технологий (добыча, рудоподготовка, извлечение), необходимых для получения тех или иных продуктов. База данных этой категории используется в дальнейшем для маркетинговых исследований, определения потребителей извлеченного сырья и продуктов. Основное назначение данной категории – это представление минерального комплекса в виде товарной номенклатуры совокупности извлекаемых металлов и иных минеральных компонентов (концентратов, нерудного сырья для различных отраслей промышленности), извлечение которые возможно современными технологическими средствами. Известно, что минеральные ресурсы в недрах в большинстве своем не являются мономинеральными. Даже в относительно богатых железорудных месторождениях содержание железа составляет 50-60%, а остальное – это минеральное сырье, не содержащее минералов железа, однако их нельзя отнести к “бесполезным” ископаемым. В рудах цветных металлов содержание извлекаемого металла составляет единицы процентов, скандий получают из  руд при содержании порядка 0,002%, золото и платину – при содержании 0,0005%. В комплексных рудах содержание примесей редких металлов V, Sc, Nb Ga, La и других, даже в долях процента, может существенно увеличить стоимость ресурса. Так, добыча бедных титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения (при содержании железа 12-18%) целесообразна только при попутном извлечении ванадия. Современные методы технологической минералогии позволяют на основании анализ параметров категории “физические запасы” составить схемы и модели рудоподготовки и комплексного извлечения всей выявленной продуктовой линейки. Конвергенция технологий на данном этапе предполагает совместную работу горных наук в части объединения современных методов добычи и формирования горной массы и технологий последующей рудоподготовки и переработки добытого минерального сырья. Итогом данного этапа исследований является составление технологического паспорта разработки месторождения и определение технологий переработки сырья для всей совокупности товарных продуктов, которые могут быть извлечены из данного минерального ресурса.

Категория “экономические запасы” основывается на экономической оценке минерально-сырьевых ресурсов как с позиций национального богатства, обеспечивающего устойчивый доход от эксплуатации недр и максимальный социально-экономический эффект, так и с позиций инвестиционного объекта. В действующих нормативных документах утверждение и постановка на баланс запасов осуществляется на базе ТЭО кондиций, в которых отнесение сырья к балансовым, забалансовым и бортовым категориям основывается на экономических параметрах, отражающих преимущественно интересы инвестора, недропользователя и бизнеса. При этом необходимо признать, что в экономической оценке запасов существует масса противоречий, обусловленных разным толкованием понятий рационального использования недр, а также некорректным применением некоторых принципов экономических расчетов, о которых речь пойдет далее. Принцип рационального недропользования (принцип максимального извлечения минеральных ресурсов) оказывается несовместимым с принципом извлечения максимальной прибыли (критерий present value), поскольку сторонники последнего считают, что позиция максимального извлечения ценных компонентов из недр нереалистична. При этом они исходят из определения руды как источника получения прибыли, соизмеримой с доходностью иных инвестиций с аналогичным уровнем риска, заранее объявляя более бедные минеральные ассоциации не экономичными. Требование максимизации извлечения и комплексного освоения недр оценивается ими как желание государства (собственника недр) исполнить социальные обязательства, обеспечить благосостояние населения и избежать нежелательных социальных последствий. Подобные подходы характерны для многих зарубежных горно-перерабатывающих компаний, так наряду со Службой по управлению полезными ископаемыми (MMS) контроль над инвестиционной деятельностью в сфере недропользования осуществляет и федеральная Комиссия США по ценным бумагам и биржам (SEC). Контролирующие органы этой страны исходят из того, что к запасам полезных ископаемых может быть отнесена только “та часть запасов месторождения, которая на момент оценки может рассматриваться в качестве потенциального объекта как с экономической, так и с правовой точек зрения”. Тем не менее, несмотря на распространенность этой точки зрения, есть понимание, что рыночные подходы к оценке минерально-сырьевых активов отражают лишь интересы инвестора, а для оценки недр как элемента национального богатства нужны иные более объективные методы. Поэтому в Публичных отчетах для SEC не допускается представление результатов оценки запасов в стоимостном (денежном) выражении. В зарубежных источниках (международные кредитные учреждения) оценка запасов как национального богатства в целях налогообложения (часто ее называют налоговой стоимостью) оценивается как произведение массы запасов на текущую мировую цену ресурса.

Отметим, что рациональное недропользование – это еще и недропользование регулируемое государством, которое должно учитывать меняющуюся конкурентоспособность запасов, факторы мировой конъюнктуры, колебания цен (товарно-ценовые циклы), стремление потенциальных покупателей искать альтернативных поставщиков, часто в ущерб стоимости поставок по политическим или конкурентным мотивам и целый ряд иных факторов, включая санкции и ограничения на торговлю [5]. Поэтому с позиций национального богатства логично было бы оценивать запасы в массовых единицах (т, кг) полного содержания металлов и иных минеральных комплексов, представляющих промышленный интерес. Оценка запасов в денежном выражении теряет смысл, поскольку ценообразование на металлы и минеральное сырье в значительной степени формируется на мировых сырьевых и товарных биржах (преимущественно в долларах США). Сильная волатильность валют (на биржах) и значительная доля “бумажных денег” в биржевом ценообразовании на сырьё (нефть, привязанная к ней цена на газ, “келейное назначение” цен на золото и т.п.) снижают объективность оценок реального движения сырья в реальном секторе экономике (соотношение спроса-предложения) и увеличивает субъективность в отражении цен на сырье.

Оценка запасов как инвестиционного объекта основывается на инвестиционной стоимости, определяющей ценность месторождения как актива для конкретного инвестиционного проекта переработки минерального ресурса, организации бизнеса и т.п. Очевидно, что одним и тем же методом нельзя оценивать ценность недр как источника национального богатства и как некоторого актива горной компании, стоимость которой зависит от качества ведения бизнеса и от постоянно меняющейся ситуации на рынке. С точки зрения инвестора рационально только то, что способно обеспечить возврат инвестированных ресурсов и доход по ним в течение заданного промежутка времени. При этом инвестор в выборе инвестиционного предпочтения ориентируется на рыночную норму доходности проекта, и дисконтирует свободный денежный поток (CF) по некоторой назначенной им ставке дисконтирования. Дисконтирование денежных потоков при оценке запасов – это математическая процедура приведения будущей стоимости к текущему дню, ее корректное применение имеет смысл только для сравнения вариантов проектов инвестирования с различными временными промежутками движения денежных потоков. Для справки: при оценке инвестиционного проекта ставка дисконтирования принимается равной приемлемой для инвестора норме дохода или отдачи на капитал и устанавливается на уровне, позволяющем инвестору не только компенсировать риск возврата инвестиций, но и получать прибыль с учетом всех возможных рисков [4]. Возникает резонный вопрос: зачем при оценке запасов месторождения приводить мифическую будущую стоимость денежных потоков к текущему дню, при совершенно произвольной ставке дисконтирования, при отсутствии обоснованных прогнозов доходов и затрат, без учета динамики цен в дисконтируемом периоде и т.п. Само по себе дисконтирование при его корректном применении не может повлиять на стоимость и, уж тем более, на содержание минеральных ресурсов в недрах. Однако когда результат процедуры дисконтирования при утверждении ТЭО кондиций применяется в качестве субъективного критерия оценки качества руды, т.е. для принятия решения об отнесении минерального ресурса к балансовым или забалансовым запасам, к рудному или бортовому типу, то это уже прямое субъективное влияние на оценку запасов. Простой пример должен насторожить сторонников бездумного дисконтирования: при норме доходности порядка 20% (наиболее приемлемая ставка для рискованного бизнеса, каким является горное производство) дисконтированная стоимость полезного ископаемого в недрах через 10 лет составит 16% от начальной стоимости (в ценах на дату оценки), через 20 лет – 2%, а через 30лет – 0,4% . Заметим, что речь идет об истощаемых ресурсах, рыночные цены на которые будут только возрастать, достаточно посмотреть на анализ тренда мировых цен на минеральное сырье Всемирного банка за последние несколько десятков лет. Очевидно, что заложенный в “методических рекомендациях по оценке запасов” способ отнесения к тем или иным категориям, мягко говоря, парадоксален: не может падать стоимость ресурса, цена на который со временем только увеличивается в силу его естественной исчерпаемости, даже при постоянном уровне потребления. Совершенно очевидно, что данная процедура должна быть исключена из оценки запасов, в качестве критерия отнесения различных компонентов ресурсов к той или иной категории. Как уже было отмечено, единственно экономически обоснованное применение процедуры дисконтирования – это сопоставление различных вариантов проектов технологий переработки минерального сырья, для принятия управленческого решения по стандартному набору показателей (NPV, IRR,PI, срок окупаемости), которая имеет место при оценке экономической эффективности проекта. Попытка привести отечественные системы учета запасов к зарубежным стандартам под видом облечения процедур привлечения иностранных инвестиций в разработку месторождений и получения лицензий чревата потерей экономического суверенитета, равно как и привлечение иностранных геолого-разведывательных служб и различных сервисных компаний в этой отрасли. Привлечение иностранных участников (зарубежных компании по оказанию сервисных услуг в сфере геологии) снижает не только уровень национального контроля за использованием геологической информации, но и понижает порог требований к рациональному недропользованию. Это не означает, что отечественная система учета запасов не нуждается в изменениях: ее необходимо усилить в части контроля за недропользователем по рациональному использованию недр, устранить влияние денежных оценок на отнесение запасов к той или иной категории, рассмотреть возможность введения трех категорий запасов: физических, извлекаемых, экономических, которые в полной мере способны дать исчерпывающую оценку запасам минеральных ресурсов. Можно согласиться также с мнением авторов [5] относительно диссонанса интересов государства и инвестора и с тем, что государство должно принимать решение об оценке запасов и разработке месторождения не на основе NPV, IRR,PI, а иных параметрах и критериях, предусматривающих рациональное недропользование.

Положительным примером конвергенции горных технологий является методология комплексного освоения месторождений и переработки минерального сырья, разработанная группой ученых Горного института КНЦ РАН на базе моделирующего аналитического комплекса MineFrame. Новая концепция, разработанная на основе информационных технологий моделирования месторождений, процессов горно-обогатительного производства и геоэкотехнологий позволила расширить сырьевую базу предприятий Ковдорского рудного узла, получить новые виды продукции, повысить экологические, технологические и экономические показатели переработки сложных и комплексных по составу рудных тел.

Россия с ее уникальными природными ресурсами должна иметь свою идеологию освоения недр, в основе которой должно стоять рациональное недропользование. Национальное богатство России в виде минерально-сырьевой базы, только тогда будет источником благосостояния и экономической эффективности, когда будет выработана и реализована система рационального недропользования при надлежащем государственном контроле. Конвергенция наук о Земле должна обеспечить научное и технологическое сопровождение всех процессов рационального недропользования.


Библиографический список
  1. Хопунов Э.А. Теория и практика избирательной переработки минерального и техногенного сырья. М.: Нобель Пресс .Lennex Corp,2014. 343 с. ISBN: 978-5-519-02669-7
  2. Хопунов Э.А. Инновационные технологии в процессах переработки минерального сырья. Saarbrücken Germany: Palmarium Academic Publishing, 2015. 106 с. ISBN:978-3-659-60282-5.
  3. Петин А.Н. Геоинформатика в рациональном недропользовании /А.Н. Петин, П.В.Васильев/. Белгород: Изд-во БелГУ, 2011. 268с.
  4. Капутин Ю.Е. Информационные технологии и экономическая оценка горных проектов СПб.: Недра, 2008. 397с.
  5. Твердов А.А., Жура А.В., Никишичев С.Б. Совершенствование методов оценки бюджетной эффективности и социально-экономического макроэффекта от освоения месторождений.// Экономика. 2013. №6. С.84-89.


Все статьи автора «Хопунов Эдуард Афанасьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: