Хромовая руда в Казахстане: основы добычи, современные методы и перспективы развития

08 ноября 2023 23:33

2013.minexasia.com

Тугоплавкий и твердый металл хром не образует самородков и не встречается в чистом виде. В земной коре он находится в составе минералов магматического происхождения и горных пород, имеет преимущественно черный цвет с характерным металлическим блеском. Качество и чистота руды зависит от количества соединений. Хромовые руды – хромиты с примесями магния, алюминия и других металлов, залегают на большой глубине и в основном добываются шахтным методом. На планете ежегодно извлекается 15 млрд тонн руды.

Казахстанская земля богата природными ресурсами и по запасам хромовых руд занимает 2-е место в мире после ЮАР. Его доля в мировой экономике по производству товарного хрома составляет от 15 до 20%, руда отличается высоким качеством – минимальным содержанием побочных металлов и вредных веществ (серы и фосфора), и состоит из более 50% Cr2O3. Добыча ценного сырья для страны имеет огромное значение.
В статье будут рассмотрены история развития отрасли, основные и новые месторождения хромовой руды, оценка ресурсов, методы добычи и перспективы развития производства стратегически важного металла.

История добычи хрома в Казахстане

В настоящее время АО ТНК «Казхром» с уникальной ресурсной базой является одним из крупных мировых производителей хромовой руды и ферросплавов, имеет самый низкий уровень удельных затрат, занимает 1-е место в мире по качеству руды и 2-е по объему производства и поставок. Завод образовался в 1995 году, и сейчас в него входит Донской ГОК (горно-обогатительный комбинат), Актюбинский и Аксуский заводы ферросплавов и Рудоуправление. На промышленном интегрированном комплексе трудится более 19 тысяч рабочих и специалистов.

Деятельность завода началась в 1938 г. с разработки Кемпирсайского месторождения хромитов и открытия Донского горного обогатительного комбината. Тогда развернулось строительство поселка Хром-Тау для горняков и завода ферросплавов в Актюбинске, где в 1943 г. была проведена первая плавка, а в 1959 г. добыто и переработано 1 млн тонн руды. Тогда же начались горные работы на карьерах «Восточный» и «Комсомольский».

С 1968 г. начал работать Ермаковский завод ферросплавов, с 1973 г. – первая обогатительная фабрика на Донском перерабатывающем комбинате. В 1974 г. началось освоение шахты «Молодежная», на Аксуском заводе был получен первый 1 млн тонн ферросплавов и завершилось строительство восьми печей в плавильном цехе. В 1978 г. на Актюбинском заводе марка феррохрома 650 была удостоена Государственного знака качества, началось освоение шахты «Центральная». В 1982 г. на заводе выплавка продукта проводилась в 26-ти печах.

С образованием ТНК «Казхром» в 1995 г. на полную мощность вышли сразу несколько шахт. С 2008 г. перерабатывающие предприятия начали отгрузку ферросплавов на экспорт в морские контейнеры, в 2011 г. с введением отсадочного комплекса начали переработку промышленных отходов. С 2019 г. на заводах стала проводиться реновация и была внедрена новая производственная система ERGWay евразийской группы. Модернизация оборудования и запуск новой обогатительной фабрики ERG Green позволили перерабатывать весь производственный шлам. Сейчас комбинат имеет высокий рейтинг среди мировых концернов, удостоен самой высокой оценкой от ICDA, его деятельность сфокусирована на проектах дальнейшей модернизации, большое внимание уделяется улучшению социальной сферы граждан страны, на что было вложено инвестиций на более 10 млрд тенге.

Месторождения хромовой руды в Казахстане

Месторождения промышленного масштаба находятся в районе Донского горно-обогатительного комбината в Актюбинской области, и более 20 из них сосредоточены на основном Кемпирсайском массиве длиной 80 и шириной 30 км. Там расположено более 120 рудных залежей хромитов, залегающих на глубине до 1400 м. За восемь с небольшим десятилетий здесь добыто 226 млн тонн руды и отработано больше 20 шахт и карьеров. Ежегодный объем добычи составляет около 6 млн тонн. Запасов руды хватит на несколько поколений вперед, потому что открываются и осваиваются новые месторождения, что является важным направлением крупной компании.

На месторождении «Геологическом» определено 1 млн т запасов и планируется разработка еще 3-х скоплений руды. В Хромтауском районе ведутся масштабные геологические работы, там обнаружена руда, богатая оксидом хрома (до 55%). На месторождении «Дюберсай» только в 2023 г. добыто 300 тысяч тонн руды, на «Мирном» – 150. Постоянно продолжаются работы по освоению утвержденных запасов. На участках «Геологический-2» и «Геофизический-7» проводятся исследования новых проявлений руд. Много еще запасов обнаружено в Кемпирсайском районе, в Кустанайской области, вблизи Семипалатинска, на Мугоджарских горах, в центральном и южном регионах Республики.

Современные методы добычи хрома

Основными технологиями извлечения хромового сырья являются открытый и закрытый способы.
При открытом (карьерном способе) применяют новые технологии (методы):

разрыхление специальным оборудованием, которое вращающимися движениями разрушает слой земли и проникает в грунт;
смешивание руды с химическими реагентами и освобождение хрома от примесей в результате реакции;
применение автоматизированных систем мониторинга для сбора и анализа данных о состоянии залежей в режиме реального времени и принятия правильных решений по эксплуатации месторождения и повышению эффективности добычи.

Подземная добыча пород и минералов включает строительство шахт для извлечения залежей с большой глубины, прокладывание подземных туннелей и штольней, ствольных и маневренных выработок для доступа, извлечения сырья механическим способом и его поднятие на поверхность. Работа проводится по гидромеханическому принципу с использованием высокого давления воздуха и воды, которое содействует преодолению сопротивления руды.

В этом случае применяются методы обогащения руды для отделения минералов хрома от других компонентов и получения насыщенных концентратов:

флотации путем перемешивания руды с химическими реагентами и дальнейшей обработкой в специальных аппаратах, в результате чего частицы чистого хрома соединяются с пузырьками воздуха, поднимаются на поверхность, отделяясь от лишних примесей;
гравитационного разделения;
магнитной сепарации, основанной на разнице физических и химических свойств минералов;
после обогащения хромовая руда подвергается плавке при высокой температуре в специальных печах, при которой она превращается в чугун;
полуфабрикат подвергается конверсии, в результате чего после удаления ненужных примесей получается металл хром в чистом виде.

Применение эффективных методов и технологий добычи – важная задача для исследователей и производителей. Внедрение инноваций нацелено на улучшение и облегчение процесса добычи, усовершенствование оборудования, сокращение затрат и повышение качества конечного продукта.

Экологические и технологические инновации

Добыча хромовых руд происходит в основном шахтным методом путем направленного взрыва. Из недр они извлекаются вместе с рудами других пустых пород и разделяются на центрифугах в тяжелых жидкостях. Каждая разработка месторождений и промышленные перерабатывающие заводы наносят вред окружающей среде и приводят к нарушению экологического баланса. В Казахстане насчитывается более 500 недропользователей, и до недавнего времени эта проблема практически не решалась.

От добычи и переработки хромовой руды образовывалось 41 вид загрязняющих веществ. Атмосферу загрязняли пыль неорганических соединений (39,34%), оксид углерода, диоксид азота, сернистый ангидрид, трехвалентные соединения хрома. Основную долю твердых отходов составлял шлам хромат (45,43%), сернистый шлам, промышленные и бытовые отходы. Все загрязнения за год выливались в количество 2976,68 т, и отходы хранились на специально отведенных отвалах под открытым небом.

Природа, имеющая свои незыблемые законы, требует от человека не нарушать их и свести к минимуму нанесенный ей ущерб. В 2019 г. на головном заводе KAZHROM была создана компания ERA Recycling по переработке отходов и уже за год утилизировала 50 тысяч т лежалого рафинированного шлака. Была проведена модернизация плавильных цехов и сооружений по газовой очистке, внедрена система автоматического мониторинга за процессом. С 2020 г. из пыли газоочистки произвели 2,5 тысячи тонн металлических брикетов для переплавки в печах, кетонов и стеновых блоков для строительного рынка. Из твердых отходов по инновационной технологии стали делать щебенку – отличную альтернативу природному материалу.

Компания повысила инвестиции для проведения природоохранных мероприятий, что привело к значительному снижению вредных выбросов. В ближайшее время будет запущена утилизационная электростанция, работающая на ферросплавном газе, которая будет вырабатывать энергию более 100 МВт. Сейчас производственный комплекс ответственно относится к своей деятельности и соблюдает все нормы экологического кодекса.

Роль хромовой руды и ценного металла в мировой экономике

Металл ценится повышенной устойчивостью к коррозии, инертностью к воздействию влаги и воды, стойкостью к температуре 1800 градусов. Эти свойства незаменимы при производстве твердых и прочных нержавеющих и жаростойких сталей. Чистый хром применяется для покрытия различных металлов – алюминия, цинка, магния для их защиты от разрушений от негативного влияния окружающей среды.
Руду с малым содержанием хрома применяют в производстве огнеупорных материалов, способных выдерживать высокие температуры плавления, изготовления пигментов, красителей, цветных стекол и искусственных рубинов, широко используемых в ювелирном производстве. Поэтому хром имеет важное значение для различных отраслей промышленности и мировой экономики в целом.

Месторождения хромовых руд обнаружены в 47 странах мира, их запас в земной коре составляет 15 млрд тонн. Три четверти планетарных запасов хрома сосредоточено в ЮАР, где продукция производится на гигантах Samankor и Xstrata, до 20% – в Казахстане, а 6% в сумме обеспечивают США, Зимбабве, Индия, Финляндия, Турция и Филиппины. Общее производство хрома за год в мире составляет 14-15 млн тонн. Более 85% месторождений разрабатываются при использовании шахтного метода.

Хром казахстанского производства ценится за его качество и на мировом рынке имеет более высокую стоимость, которая определяется контрагентами. Сейчас рынок хромитов и феррохрома находится на подъеме после временного спада в период пандемии. На добывающих и перерабатывающих предприятиях по производству хрома планируются новые проекты и строятся новые заводы.

Заключение

Почти все предприятия по добыче хромовой руды и производству продукции на его основе являются градообразующими и очень влияют на повышение социальных благ жителей, подъем экономики региона и страны в целом. Отрасль обеспечивает оборонную безопасность, глобальную конкурентоспособность страны и экспорт готовой продукции на внешний рынок.

Для развития добычи хромовой руды в Казахстане есть все необходимые возможности: применение наукоемких технологий и более усовершенствованных методов и форм организации труда, внедрение компьютерных программ и автоматизации производства, обучение персонала и повышение квалификации специалистов. Для этого необходимо ускорение научно-технического прогресса.

Масштабные проекты по развитию производства хрома предусматривают строительство новых шахт и заводов, тщательный контроль движения сырья, анализ промахов и убытков, поиск решений для их устранения, сведение к минимуму отходов производства и их вторичная переработка.