Минеральное сырье обеспечивает исходные материалы и энергетическую базу производства 70% всей номенклатуры конечной продукции человеческого общества, являясь безальтернативной основой существования и развития современной цивилизации. Ежегодный мировой объем добычи составляет около 280 млрд т руды, горючих ископаемых и строительных материалов, а также более 600 млрд т вмещающих пород [1].

В недрах Земли образовалось огромное количество полостей, пустот, на поверхности - отвалов горных пород, отходов обогащения, химической и металлургической переработки, сточные воды и газовые выбросы загрязняют гидро - и атмосферу, негативное воздействие испытывают все элементы биосферы. Нарастающий техногенный прессинг на природные экосистемы приводит к их быстрому и часто необратимому разрушению, которое по своим масштабам постепенно принимает глобальный характер.

Россия занимает ведущие позиции в мире по разведанным запасам и объемам добычи важнейших видов полезных ископаемых. Экономика страны имеет ярко выраженный природно-ресурсный, сырьевой характер. Доля природно-ресурсного комплекса отраслей (добывающая, энергетика, сельское, лесное и охотничье хозяйство, рыбная и т.п.) составляет более 50% в валовом внутреннем продукте (ВВП) России, около 17% в общей численности занятых в народном хозяйстве и около 70% в объеме экспорта [2]. Причем, доля отраслей, непосредственно связанных с добычей и первичной переработкой полезных ископаемых, в ВВП по разным оценкам составляет от 20 [2] до 50% [3,4].

В период административно-плановой экономики в стране сложился экстенсивный ресурсозатратный механизм развития. За годы рыночных реформ положение усугубилось. В расчете на единицу ВВП (в сопоставимых ценах) возросли удельная добыча многих видов минеральных ресурсов, забор воды из природных источников и сброс загрязненных сточных вод, образование токсичных отходов. Существенно сократились затраты на геологоразведку, объемы добычи полезных ископаемых восполняются геологоразведочными работами лишь на 40-60%, почти прекращены работы в области космической и морской геологии. Резкий рост тарифов естественных монополий на энергию и транспорт обусловил перевод значительного количества балансовых запасов полезных ископаемых в забалансовые. Падение обеспеченности запасами горнодобывающих предприятий в ряде регионов ставит под вопрос перспективы существования целых хозяйственных комплексов и городов, усиливает социальную напряженность.

Удельный расход природных ресурсов на единицу ВВП в России в 2-3 раза выше, чем в экономически развитых странах [5], соответственно выше выбросы в окружающую среду отходов. Цены на сырье в стране возрастают быстрее, чем цены на товары, услуги и капитал, причем темпы роста внутренних цен существенно выше мировых.

Россия, обладая значительным природно-ресурсным потенциалом, при рациональном его использовании в течение относительно значительного времени (30-50 лет) будет иметь преимущество по сравнению с экономически развитыми странами, где природные ресурсы менее значимы и в значительной мере исчерпаны. В перспективе все будет зависеть от того насколько рационально будет использовано это временное преимущество, насколько эффективно будет решена проблема интеграции естественных ресурсов и достижений научно-технического прогресса с использованием современных ресурсосберегающих технологий переработки природного сырья и производством высококачественной конкурентоспособной продукции [4].

Для решения задачи удвоения ВВП потребуется удвоение добычи и переработки сырья, что в короткие сроки невозможно, поэтому необходима коренная реструктуризация, интенсификация минерально-сырьевого комплекса, всемерное ресурсосбережение, разработка и реализация рациональной системы недропользования.

В последние годы в научном и прикладном плане природно-ресурсная значимость земных недр пересматривается и существенно повышается, в повестку дня выдвигается концепция расширения и комплексного освоения всей совокупности ресурсов недр.

Каждый из ресурсов недр нуждается в многостороннем описании, многофакторной классификации, обусловливающих специфику технологических приемов их освоения, включая процессы изъятия из соответствующей ресурсной среды, комплексной переработки и потребления, утилизации или нейтрализации образующихся отходов и отрицательных последствий при соблюдении экологических стандартов. Такая работа осуществляется в рамках соответствующих, прежде всего, горных наук и отраслей производства, связанных с использованием природных ресурсов.

Основной вклад в разработку научных основ рационального недропользования, комплексного освоения и использования минерального сырья, других ресурсов недр с геологических, технологических, экономических, экологических и социальных позиций внесли отечественные ученые и специалисты М.И. Агошков, А.Х. Бенуни, В.И. Вернадский, А.Д. Верхотуров, Э.В. Гирусов, И.М. Грацерштейн, В.Т. Калинников, Г.Д. Кузнецов, В.Н. Лексин, Н.В. Мельников, Н.Н. Мельников, С.А. Первушин, И.К. Плаксин, В.А. Резниченко, А.М. Сечевица, Е.А. Соловьева, К.Н. Трубецкой, В. А, Федосеев, А.Е. Ферсман, В.А. Чантурия, Н.Н. Чаплыгин и многие другие. Точки зрения исследователей по фундаментальным и прикладным аспектам комплексного недропользования высказаны в различные годы, в разных социально-экономических условиях, в значительной степени несут отраслевой отпечаток, не всегда совпадают, некоторые проблемы остаются неясными, поэтому нуждаются в теоретическом переосмыслении, обобщении и развитии применительно к формируемой в России рыночной экономике.

Формирование эффективной системы недропользования на основе комплексного освоения и использования всей совокупности ресурсов недр, применения малоотходных ресурсосберегающих технологий, экологизации производства и обеспечения конкурентоспособности продукции минерально-сырьевого комплекса на мировом рынке не может рассматриваться как одноразовое действие. Это сложный многоэтапный непрерывный итерационный процесс, требующий глубоких теоретических, методологических исследований, обобщений, моделирования и практических проработок, диагностики, мониторинга, координации, контроля и коррекции. При этом необходим учет специфики и закономерностей комплексных производств, пересмотр традиционных подходов и понимания многих экономических категорий, принципов, методов, оценок.

Различные парадигмы (модели) рационального недропользования с позиций комплексной переработки минерального сырья по материалам выдающихся отечественных ученых сформулированы и охарактеризованы В.А. Резниченко [6, с.9-22]. В последующем они дополнены А.Д. Верхотуровым с точки зрения минералогического материаловедения [7]. В работах указанных авторов [6,7] проблема исследуется, главным образом, с позиции комплексной переработки уже добытого минерального сырья. Другие ресурсы недр, комплексное их освоение и собственно процессы недропользования, извлечения ресурсов из недр не рассматриваются, хотя и упоминаются.

В зависимости от конкретных целей и условий любой элемент системы может исследоваться обособленно. Однако для выявления оптимального варианта комплексного использования минерального сырья более продуктивным будет подход с включением в систему конкретного участка недр в его природном состоянии и совокупности необходимых технологических процессов и видов работ для извлечения полезного ископаемого (других ресурсов недр.) на дневную поверхность. Эти важные дополнительные элементы во многом определяют как общий объем природно-ресурсного потенциала недр (границы промышленных запасов), так и эффективность комплексного его использования и всей системы рационального ресурсосберегающего и экологосбалансированного недропользования.

В соответствии с необходимостью целостного системного рассмотрения проблемы автором, на основе изучения и обобщения работ в области рационального комплексного недропользования академиков Н.В. Мельникова, М.И. Агошкова, Н.К. Трубецкого, В.А. Чантурия и других ученых и специалистов [6-24], сформулированы и введены еще две модели недропользования, предусматривающие недостающие элементы эффективного извлечения минеральных и других ресурсов из недр земли.

В соответствии с этим в табл.1 приведена, как представляется, достаточно полная характеристика эволюции моделей недропользования c кратким описанием их сущности, а графическая интерпретация некоторых из них на рис.1 и 2.

Безусловно, основоположником научного недропользования, как части природопользования, является В.И. Вернадский в рамках его основополагающего философского учения о ноосфере как целостной планетной оболочки Земли, населенной людьми и рационально сознательно преобразованной ими в соответствии с законами сохранения и поддержания жизни для гармоничного сосуществования общества и природы [9].

Таблица 1. Эволюция парадигмы (модели) недропользования на основе работ 1,3,4,6-24

рациональное недропользование минеральное сырье

Рис.1. Цикл полного использования материалов [7,25]

Большинство приведенных в табл.1 моделей рационального недропользования и комплексной переработки минерального сырья, представляют собой необходимую конкретизацию, дополнение и последующее развитие идей В.И. Вернадского для конкретных условий и стадий производства. С учетом современного уровня научных знаний и практики недропользования, усложнения глобальных экологических проблем и необходимости обеспечения устойчивого развития мирового сообщества при резко сокращающихся запасах невозобновимых минеральных ресурсов и т.п.

Рис.2. Незамкнутый цикл (идеальный) полного использования материалов [7]

Общепризнанным в научной литературе является приоритет академика А.Е. Ферсмана во введении в научный оборот в работе [15] понятия "комплексное использование минерального сырья (КИМС)", определении и характеристики его сущности, направлений, значимости и эффективности, а также конкретных практических примеров организации комплексных природно-ресурсных производств.

Модель Н.В. Мельникова, М.И. Агошкова [8,12,13,23] существенно расширяет перечень видов и масштабы ресурсов земных недр, обосновывает и вводит понятие "комплексного освоения ресурсов недр (КОРН)" соответственно повышает эффективность недропользования.

Модель Н.К. Трубецкова, В.А. Чантурия [1,10,11,14,16-19] ориентирует на преобразование традиционной технологии добычи и переработки полезных ископаемых путем целенаправленного создания экологически безопасных геотехнологий, позволяющих не превышать порога возмущения биоты, допустимого по условиям ее существования. Основными элементами таких биогенных технологий являются: замкнутый цикл обращения твердых, жидких и газообразных отходов; избирательная добыча полезного ископаемого (перевод в подвижное состояние, сегрегация и селективная дезинтеграция горной массы; управление контрастностью свойств минеральных компонентов; предконцентрация руды радиометричекими методами в очистном пространстве); восходящий порядок горных работ с размещением основной части отходов в отработанном пространстве; минимизация экологической цены продукции; ограничение (нормирование) уровня техногенного воздействия на конкретные экосистемы и т.д. Обоснованные биогенные принципы построения горной технологии составляют концептуальную основу "идеальной разработки". И хотя такая технология, как отмечают авторы [14], скорее всего, останется мечтой, но ее формирование укажет основные направления научного поиска экологически безопасных решений

Значительный интерес представляет модель замкнутого комплексного использования минеральных ресурсов с рециркуляцией полезных компонентов на основе утилизации и переработки отходов, предложенная В.А. Резниченко [6, с.9-22]. Схема подобного производства (рис.1) была представлена на "Неделе материалов" в г. Чикаго (США) в 1994г. [7,25].

В развитие модели В.А. Резниченко А.Д. Верхотуров предлагает разомкнутую схему производства материалов с полной переработкой отходов на основе создания минизаводов в местах добычи сырья с использованием высоких технологий, представленную на рис.2. Указанную схему А.Д. Верхотуров называет идеальной, ориентиром на будущие технологии.

И, в качестве таких грядущих технологий, в предлагаемой им восьмой модели производства материалов рассматриваются воздействия на минеральное сырье концентрированных потоков энергии с разложением минералов, их восстановлением и получением элементов, сплавов и соединений. В том числе, как вариант, "непосредственно из горной массы без предварительного разделения содержащихся в ней минералов и без обогащения" [7, c.7].

Изложенные идеи и соответствующая им схема (рис.2) представляются весьма заманчивыми, однако маловероятными на практике, во всяком случае, в обозримом будущем. Во-первых, вариант создания минизаводов на каждом месторождении, либо кустовых на группе сближенных месторождений явно более затратный по сравнению с транспортировкой концентратов и их совместной переработкой на ограниченном числе более крупных заводов (как правило, с реализацией положительного синергетического эффект и эффекта масштаба).

Во-вторых, в связи с постоянным снижением содержания полезных компонентов в минеральном сырье его переработка с применением концентрированных потоков энергии будет весьма энергоемкой и дорогостоящей по сравнению с простыми методами механического обогащения и переработкой меньшего объема более чистого и богатого сырья (концентратов) новыми методами с применением концентрированных потоков энергии.

В-третьих, значительная часть горной массы необходима для закладки выработанного пространства и рекультивации нарушенных земель. Кроме того, по мнению многих исследователей [9,26,27] и автора настоящей работы, является недостижимым, нереальным технически полностью безотходное производство на всех без исключения стадиях трансформации природного сырья, а также совпадение потребностей общества со структурой и объемами выпуска продуктов от переработки отходов производства и потребления. В связи с этим более вероятной на обозримое будущее представляется схема с частичным (возможно временным) складированием отходов, по крайней мере, некоторых стадий производства, представленная на рис.1.

Современная парадигма недропользования, как представляется, должна включать наиболее важные совместимые элементы всех перечисленных моделей и дополняться новыми достижениями науки и техники, в частности, нового научного направления - "нанотехнологии" Многие ученые, занимающиеся нанотехнологией, предсказывают в не столь отдаленном будущем революционные перемены во всех областях науки и жизнедеятельности человека, в частности в химии, биологии, медицине, экологии, электронике и др. [28,29]. Принципиальная возможность построения с помощью нанотехнологии материальных структур атом за атомом или молекула за молекулой позволяет перейти в перспективе к идеальному, в принципе, комплексному безотходному (малоотходному) использованию определенной части практически любого природного или техногенного материала, рециклированию полезных химических элементов из отходов производства и потребления и, соответственно, резкому ограничению объемов добычи первичного природного сырья. Очевидно таким путем человечество в будущем сможет перейти к экологосбалансированному устойчивому экономическому развитию, научному преобразованию биосферы в ноосферу, сферу разума по В.И. Вернадскому [9].

Возможность существенного прироста производства конечной продукции за счет совершенствования недропользования, комплексного использования невозобновляемых минеральных и всей совокупности ресурсов недр при стабилизации, даже ограничении, объемов добычи первичного природного сырья, уменьшения загрязнения окружающей среды, в полной мере соответствует основным идеям нового оптимистического доклада Римскому клубу [30]. Один из главных выводов этого доклада - человечество в состоянии решить проблему устойчивого экологосбалансированного экономического развития на основе повышения "производительности ресурсов", резкого повышения эффективности их использования.

Формирование системы (модели) рационального недропользования, обоснование основных ее элементов и параметров, должно основываться на междисциплинарном (мультидисциплинарном) системном подходе. Рациональная система КОРН и (или) КИМС представляет собой целостное единство взаимосвязанных элементов, обеспечивающих изучение, освоение и комплексное использование ресурсов недр и (или) комплексное использование минерально-сырьевой базы каждого горнодобывающего предприятия и всего минерально-сырьевого комплекса России в интересах устойчивого экономического и социального развития, обеспечения сырьевой и экономической безопасности страны.

Системный метод представления комплексного освоения недр и использования минерального сырья включает как формирование набора усовершенствований и управляющих принципов действия, так и способ мышления по отношению к организации управления минерально-сырьевым комплексом (недропользованием). В этой связи и эффективность управления КОРН (КИМС) рассматривается как результат экономического роста и динамического развития, приспособления и интеграции по отношению к системе в целом. Системное видение научных проблем экономики КОРН (КИМС) представлено на рис.3. Обоснование и описание указанной схемы применительно к КИМС приведено в работе [31].

В качестве основополагающего системообразующего элемента (подсистемы), определяющего конкретные границы КОРН (КИМС), как сложной иерархической открытой социально-экономической системы, нами предлагается рассматривать комплексное месторождение или ряд месторождений с определенным перечнем полезных компонентов и видов ресурсов, отрабатываемых горнопромышленным предприятием, с учетом перерабатывающих установок как на самом предприятии, так и на всех предприятиях-контрагентах, осуществляющих последующую глубокую переработку всей совокупности продуктов, полупродуктов и отходов рассматриваемого горнопромышленного предприятия вплоть до конечной готовой продукции соответствующей отрасли промышленности, реализуемой потребителям других отраслей экономики.

Научное междисциплинарное представление проблем экономики комплексного освоения и использования ресурсов недр заключается в изучении, систематизации и представлении совокупности теоретических и методологических принципов, методов и способов организации и управления горнопромышленными предприятиями как большими социально-экономическими системами. Изучение этих вопросов предполагает рассмотрение и обобщение различных точек зрения на проблемы экономики КОРН (КИМС), поскольку самые разнообразные или даже противоположные точки зрения снимаются методом восприятия их всех в качестве взаимодополняющих комплиментарных аспектов одной и той же научно-технической проблематики. По мнению Н. Бора "возникающие в науке противоречия есть не противоположности, а дополнения" [32].

Литература

1. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества. - М.: Научтехлитиздат, 2003. - 261с.

2. Думнов А.Д. Природно-ресурсный комплекс России: статистическая оценка 90-х годов // Вопросы статистики. - 2000. - №5. - С.23-33.

3. Ноговицын Р.Р. Методологические основы рационального недропользования на Российском Севере (на примере Республики Саха (Якутия): Автореф. дисс. … докт. экон. наук. - М., 2003. - 44с.

4. Федосеев С.В. Стратегический потенциал базовых отраслей промышленности. - Апатиты: КНЦ РАН, 2003. - 268с.

5. Федоренко Н.П. Россия: уроки прошлого и лики будущего. - М.: Экономика, 2001. - 489с.

6. Комплексное использование руд и концентратов /Резниченко В.А., Липихина М.С., Морозов А.А. и др. - М.: Наука, 1989. - 172с.

7. Верхотуров А.Д. Минералогическое материаловедение как раздел науки о материалах // Химическая технология. - 2002. - №6. - С.2-8 и №7. - С.2-8.

8. Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр // Горный журнал, - 1984. - №3. - С.3-6.

9. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М.: Наука, 1969. - 262с.

10. Горные науки, освоение и сохранение недр Земли /Под ред. акад.К.Н. Трубецкого. - М.: Изд. АГН, 1997. - 475с.

11. Достижения и приоритеты горных наук в России /Трубецкой К. Н, Чантурия В.А., Каплунов Д.Р., Чаплыгин Н.Н. // Горный журнал. - 2000. - №6. - С.22-27.

12. Мельников Н.В., Агошков М.И. Задачи научных исследований в области комплексного освоения месторождений, использования минерального сырья и охраны недр // Комплексное использование минерального сырья. - 1979 - №7. - С.3-11.

13. Мельников Н.В. Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение. Избранные труды. - М.: Наука, 1987. - 300с.

14. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества. - М.: Научтехлитиздат, 2003. - 261с.

15. Ферсман А.Е. Комплексное использование ископаемого сырья. - Л.: АН СССР, 1932. - 20с.

16. Чантурия В.А. Основные направления комплексной переработки минерального сырья // Горный журнал. - 1995. - №1. - С.50-54.

17. Чантурия В.А. Теоретические основы повышения контрастности свойств и эффективности разделения минеральных компонентов // Цветные металлы. - 1998. - №9. - С.11-17.

18. Чантурия В.А. Теория и практика использования электрохимических и радиационных воздействий в процессе первичной переработки минерального сырья. - М.: МГГУ, 1993.

19. Чантурия В.А., Бочаров В.А., Щипцов В.В. О влиянии физико-химических воздействий на изменение технологических свойств минералов при обогащении полезных ископаемых (По материалам Плаксинских чтений) // Цветные металлы. - 2004. - №1. - С.15-18.

20. Аренс В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология). - М.: Недра, 1986. - 279с.

21. Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология. - М.: МГГУ, 2001. - 656с.

22. Воробьев А.Е. Новая концепция освоения минеральных ресурсов в литосфере // Горный журнал. - 2002. - №8. - С.7-12.

23. Дядькин Ю.Д. Проблемы комплексного освоения ресурсов недр и использования подземного пространства // Горный журнал. - 1990. - №7. - С.54-57.

24. Приоритетные направления научных исследований в области геологических, геохимических и горных наук по изучению, освоению и сбережению недр России /В.А. Жариков, Ю.Г. Леонов, Ю.Г. Сафонов и др.; Под ред.В.А. Жарикова. - М.: ИПКОН РАН, 1996. - 213с.

25. Materials Week. International Conference of Minerals, Metals and Materials Society. Oktober.2-6.1994. Rosemont (Chicago). Illinois USA. 1994. P.1-183.

26. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебное пособие. - М.: ТЕИС, 1997. - 272с.

27. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов /Под ред. Проф. Э.В. Гирусова, проф.В.Н. Лопатина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство, 2002. - 519с.

28. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований /Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса и П. Аливисатоса. Пер. с англ. - М.: Мир, 2002. - 292с.

29. Скорина М.Л., Юртов Е.В. Нанотехнология в материалах сайтов сети Интернет // Химическая технология. - 2003. - №1. - С.39-43.

30. Вайцзекер Э., Ловинс Э., Ловинс Л. ФАКТОР ЧЕТЫРЕ. Затрат - половина, отдача - двойная. Новый доклад Римскому клубу. Перевод А.П. Заварицына и В.Д. Новикова. Под ред. акад. Г.А. Месяца. - М.: Academia, 2000. - 400с.

31. Ларичкин Ф.Д. Системный анализ экономических проблем комплексного использования минерального сырья // Цветная металлургия. - 2004, №3. - С. 19-27.

32. Горбачев В.В. Принцип дополнительности Бора в современном естествознании // Вестник образования и развития науки РАЕН. - 2001. - №2. - С.121-128.

Рис.3. Вариант "дерева" научных проблем комплексного освоения ресурсов недр (КОРН) и комплексного использования минерального сырья (КИМС)

Размещено на Allbest.ru