Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Ресурсы титаносодержащего сырья в Российской федерации и перспективы
1.1. Анализ состояния запасов титаносодеожаших ОУД її
1.2. Классификация титаносолержаших руд содержащих руд и предпосылки создания минерально-сырьевой базы титанопотребляющих отраслей промышленности
1.4. Комплексное использование титаносолержаших руд в Российской Федерации и за рубежом технологий для комплексной переработки титаносодержащих
Анализ современного уровня и перспектив Федерации
Совпеменный уповень и теняениии производства и потпеоления титановой продукции в развитых капиталистически странах
2.2. Совоеменный уоовень и тенденции пооизвозства и потоебления в перспективе пигментной ПВУОКИСИ титана в Российской Федерации
2 3 Стоуктупные изменения в оазвитии минепально-сыпьевой базы пигментной ДВУОКИСИ титана за оубежом и в Российской Федепаиии
2.4. Предпосылки создания и развития межотраслевого промышленного комплекса по добыче и пеоепаботке титаносодепжащего сырья на Северо-Западе Российской Федерации
Глава 3 Постановка, математическая формализация задачи, результаты оптимизационных расчетов и анализ вариантов оптимальной схемы создания и развития производства пигментной двуокиси титана на северо-западе Российской Федерации
3.1. Постановка и математическая формализация оптимизационной задачи 125
3.2. Разработка альтернативных вариантов функционирования объектов оптимизируемой системы 142
3.3 Анализ вариантов оптимальной схемы создания, развития и размещения производства пигментной двуокиси титана на Северо-Западе Российской Федерации 166
Выводы 185
Заключение 189
Литература
- Классификация титаносолержаших руд содержащих руд и предпосылки создания минерально-сырьевой базы титанопотребляющих отраслей промышленности
- Комплексное использование титаносолержаших руд в Российской Федерации и за рубежом технологий для комплексной переработки титаносодержащих
- Стоуктупные изменения в оазвитии минепально-сыпьевой базы пигментной ДВУОКИСИ титана за оубежом и в Российской Федепаиии
- Разработка альтернативных вариантов функционирования объектов оптимизируемой системы
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Обеспеченность экономики Российской Федерации минеральным сырьем собственного производства после распада СССР в целом существенно снизилась, а некоторые виды минерального сырья стали дефицитными. Анализ минерально-сырьевой базы предприятий, производящих титановую продукцию свидетельствует о том, что титано-магниевая, химическая, лако-красочная и другие отрасли промышленности лишь в малой степени обеспечены титаносодержащим сырьем. Металлический титан, пигментная двуокись титана перешли в разряд дефицитных и в настоящее время импортируются. Поэтому решение проблемы обеспечения в перспективе национальной экономики титановым сырьем и укрепления в целом ее сырьевого потенциала приобретает исключительно важное значение.
Решение этой проблемы может осуществляться одновременном по двум направлениям: путем повышения степени комплексного использования титаносодержащих руд на действующих,, горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях с получением различных, в том числе нетрадиционных, видов титаносодержащего сырья; за счет промышленного освоения новых разведанных место-, рождений титаносодержащих руд на основе применения современ-. ных ресурсосберегающих технологий.
Использование современных ресурсосберегающих технологий дает скачкообразный эффект, позволяющий придать промышленности новое качество экономического роста. Комплексное использование полезных ископаемых, в том числе титаносодержащего сырья, на основе современных ресурсосберегающих технологий влечет сокращение (экономию) всех экономических ресурсов по всей, технологической цепи, начиная от добычи и обогащения руд и включая стадию химико-металлургической переработки, вплоть до. получения конечной продукции (металлического титана и пигментной двуокиси титана). При этом помимо прямого экономического эффекта реализация ресурсосберегающих технологий дает большой
экономический эффект в смежных и сопряженных отраслях промышленного производства.
Решению проблемы повышения экономической эффективности комплексного использования минерального сырья уделялось большое внимание со стороны многих отечественных и зарубежных ученых (А.Е.Ферсмана, Т.С.Хачатурова. Н.П.Федоренко, Н.Н.Некрасова, М.А.Агошкова, В.М.Крейтера, Н.В.Володомова, К.Л.Пожарицкого, С.Я.Рачковского, Н.Г.Фейтельман, МЛ. Лемешева, В.П.Логинова, К.Г.Гофмана. В.И.Лескина, И.П.Жаворонковой, Н.М.Грацерштейна и др.). Однако на современном этапе развития российской экономики в условиях рыночных отношений, проблема повышения эффективности комплексного использования минерального сырья должны решаться на новом уровне, исходя из современной экономической ситуации.
Актуальность темы исследования обусловлена также и тем, что повышение эффективности горного производства на основе широкого использования ресурсосберегающих технологий с расширением гаммы извлекаемых полезных компонентов и повышением качественных параметров конечной готовой продукции является одним из главных направлений стабилизации развития горнодобывающей промышленности. Это, в свою очередь, вызывает необходимость в совершенствовании методологии экономических обоснований на стадии предынвестиционных исследований, создании адекватных методов и аппарата экономических измерений исходя из опыта, накопленного в мировой практике.
В условиях централизованно-плановой экономики этап предынвестиционных исследований сводился практически только к разработке ТЭО. В настоящее время в период формирования рыночной экономики любая инновационная научно-техническая идея требует идентификации, проведения «исследований возможностей и обеспечения» с целью выявления общих возможностей, установления критических областей реализации, предварительного анализа и отбора атьтернативных вариантов и определения экономической эффективности с точки зрения общегосударственных интересов. Эти проблемы и рассмотрены в диссертации применительно к конкрет-
ному объект\- исследований, что также обусловило актуальность темы диссертационной работы.
Цель исследования - разработка метода экономической оценки многокомпонентных титаносодержащнх руд и определение на стадии предынвестиционных исследований с общенациональных, народно-хозяйственных позиций экономической эффективности их комплексного использования на основе внедрения современных ресурсосберегающих технологий (на примере титаносодержащего сырья Северо-Запада РФ).
Основная идея диссертационной работы заключается в обосновании необходимости воссоздания минерально-сырьевой базы титановой промышленности на основе вовлечения в промышленную переработку новых, нетрадиционных видов титаносодержащего сырья с применением рес\рсосберегающих технологий и развитии методики определения экономической эффективности их комплексного использования на основе современной ресурсооценочной концепции.
Основные задачи диссертационной работы обусловлены реализацией научной идеи, целью исследования и заключаются в следующем:
анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта комплексного использования титаносодержащего сырья;
оценка современного состояния рационального освоения месторождений и комплексного использования титанового сырья;
анализ текущей и перспективной емкости внутреннего рынка титановой продукции и возможностей ее экспорта;
анализ геологических, горно-технических, технологических, экономических и экологических предпосылок и повышения степени комплексного использования титаносодержащего сырья в условиях рыночных отношений;
адаптация в условиях формирования рыночных отношений принципов и критериев экономической оценки месторождений и единичных видов продукции применительно к титаносодержаще-му сырью;
разработка классификации титаносодержащего сырья и классификации ресурсосберегающих технологий, формирующих информационную базу для идентификации инновационной научно-технической идеи;
разработка стратегии воссоздания и развития минерально-сырьевой базы титанопотребляющих отраслей промышленности:
установление возможных и наиболее вероятных альтернатив развития в перспективе межотраслевого горно-промышленного комплекса по добыче и переработке титаносодержащего сырья на Северо-Западе Российской Федерации.
Предметом исследования является эффективность комплексного использования титаносодержащего сырья на основе ресурсосберегающих технологий путем создания на Северо-Западе РФ межотраслевого горно-промышленного комплекса.
Объектом исследования являются ресурсы титанового сырья Северо-Запада РФ. представленные месторождениями различных видов многокомпонентных титаносодержащих руд.
Методы исследования. Общей теоретической и методологической основой диссертационной работы явились фундаментальные исследования в области экономических проблем природопользования, системного анализа, экономико-математического моделирования, стратегического планирования.
Защищаемые научные поломсения. К защите представлены следующие научные положения, разработанные соискателем:
-
Использование во взаимосвязи классификации титаносодержащих руд и классификации ресурсосберегающих технологий обеспечивает создание научно-информационной основы для идентификации научно-технических идей (инноваций) и формирует исходную базу данных для выполнения исследований общих возможностей и обеспечения реализации этих нововведений.
-
Воссоздание минерально-сырьевой базы титановой промышленности и повышение эффективности использования титаносодержащих руд должно быть основано на реализации стратегии, предусматривающей преобразования в добывающих и перерабатывающих отраслях путем: 1) перехода на добычу и переработку новых
нетрадиционных видов титаносодержащих руд; 2) применения ресурсосберегающей технологии их комплексной разработки с получением нового искусственного вида сырья - титанистых шлаков; 3) концентрации геологоразведочных работ на эксплуатируемых месторождениях с целью принятия на баланс запасов двуокиси титана и резкого увеличения его ресурсного потенциала.
3. При сохранении государственной собственности на полезные ископаемые принципы определения эффективности их комплексного использования должны основываться на применении современной ресурсооценочной концепции, использования категории предельной полезности конечных видов продукции у потребителя и обеспечивать сочетание рентного подхода с методом балансовых расчетов.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
реализован системный анализ и программно-целевой подход применительно к решению проблемы создания и развития на основе современных ресурсосберегающих технологий межотраслевого горно-промышленного комплекса по добыче и переработке ти-таносодержащего сырья;
использована методология экономической оценки полезных ископаемых применительно к региональным сочетаниям минерально-сырьевых ресурсов многоцелевого назначения на основе приложения современной ресурсооценочной концепции:
разработана методика расчета показателя абсолютной экономической эффективности комплексного использования полезных ископаемых с народнохозяйственных позиций с применением вместо оптовых цен показателей оценок предельной полезности на основе замыкающих затрат на продукцию межотраслевого горнопромышленного комплекса, получаемых в форме двойственных оценок.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием материалов государственной статистической отчетности и ведомственных
аналитических материалов, а также применением современных методов экономического анализа и измерений.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
предложены конкретные мероприятия стратегического характера, реализация которых позволит восстановить общей ресурсный потенциал минерально-сырьевой базы титановой промышленности и создать предпосылки для развития минерально-сырьевой базы в перспективе:
определены основные параметры создания и развития на Северо-Западе РФ межотраслевого горно-промышленного комплекса по добыче и переработке титаносодержащсго сырья;
дана экономическая оценка различных типов руд и видов титаносодержащего сырья и определена экономическая эффективность их комплексного использования.
Предложенные в диссертации логическая схема (подход к использованию экономико-математических моделей для прогнозирования, создания и развития горно-промышленного комплекса), инструментарий (модель прогнозирования основных параметров оптимизации этого комплекса) и направления анализа результатов решения оптимизационных задач могут быть использованы для других регионов при решении подобных задач в аналогичных экономических ситуациях.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований использованы при разработке программ и проектов комплексного использования титаносодержащсго сырья шельфа морей Дальнего Востока РФ, при разработке аналитических нормативно-методических материалов для подготовки предложений по международному экономическому сотрудничеству со скандинавскими странами (Финляндией, Швецией, Норвегией).
Апробация диссертации. Основные положения диссертации и основные результаты.1 исследований были доложены на научно-практических конференциях, симпозиумах, семинарах.
Публикации. По теме диссертации в отраслевых научных журналах и сборниках научных трудов опубликованы 3 статьи. 3 работы приняты в печать общим объемом 1.5 п.л.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 148 страниц основного текста. 9 рисунков и 42 таблицы. Список литературы включает 89 наименований.
Классификация титаносолержаших руд содержащих руд и предпосылки создания минерально-сырьевой базы титанопотребляющих отраслей промышленности
Балансовые запасы двуокиси титана промышленных категорий, учтенных по ильменит-цирконовым и циркон-рутил-ильменитовым россыпям (одиннадцати месторождениям) составляли 23,4 % от общесоюзных и по удельному весу занимали второе место после ильменито-титаномагнетитового типа руд.
Лейкоксеновые руды относятся к особому типу титаносодержащего сырья, так как они представлены минералом рутил, который является природной двуокисью титана. Лейкоксен содержится в нефтеносных песчаниках. К этому типу руд относится Ярегское месторождение, расположенное в Коми Республике. Оно является весьма крупным по запасам двуокиси титана - 13,0 % от всех общих запасов. Оно, как нефтяное, эксплуатировалось подземным способом с 1933 года. В результате геологоразведочных работ, проведенных в 1958-1960 гг. в нефтяных песчаниках выявлены промышленные запасы рутила, то есть природной двуокиси титана. На этом месторождении может быть вначале организована добыча «руды» (густой нефти) подземным способом в объеме 500 тыс.т в год с получением при ее переработке 54 тыс.т рутилового концентрата. В дальнейшем мощность Ярегского ГОКа может быть увеличена исходя из горно-технических возможностей по исходному сырью в 3 раза и доведена до 1500 тыс.т, а по производству рутилового концентрата 160-170 тыс.т в год. Ярегское месторождение может стать сырьевой базой производства металлического титана.
Суммарные балансовые запасы двуокиси титана всех типов руд, технологические схемы переработки которых являются промышленно освоенными или находятся на стадии близкой к освоению, составляли 76,3 % от общесоюзных запасов.
После распада бывшего СССР за пределами национальных границ Российской Федерации оказалось 23,7% балансовых запасов промышлен ных категорий наиболее ценных и освоенных промышленностью типов ти-таносодержащих руд.
Руды, для которых не освоена эффективная технология переработки. К этим рудам относятся титаномагнетитовые руды (Пудожгор-ское, Койкарское, Елетьозерское и другие месторождения в Карелии, Ко-панское - на Урале, Подлысанская группа в Красноярском крае) и перовски-товые руды Африкандского месторождения (Мурманская обл.).
Титаномагнетитовые руды представлены минералом, где двуокись титана связана с ильменитом, преобладающая часть которого находится в тонком прорастании с магнетитом. Он по существу является продуктом распада твердого раствора. Даже при очень тонком измельчении механическое обогащение титаномагнетитовых руд не обеспечивает получения из них отдельно кондиционного ильменитового и магнетитового концентратов. Поэтому для их промышленного освоения может быть использована новая технология их переработки, основанная на пирометаллургическом процессе. При металлургической плавке подготовленного титаномагнетитового концентрата выделяются стальной полупродукт и титаносодержащий шлак. При наличии в таких шлаках высокого содержания двуокиси титана (до 55-60 %) они могут использоваться как титановое сырье. Подробнее об этой новой ресурсосберегающей технологии (см. ниже 2.4).
Перовскитовые руды представлены месторождением перовскитовых (кноповитовых) руд, расположенным на Северо-Западе Российской Федерации в Мурманской обл. Это Африкандское месторождение - наиболее крупное и изученное месторождение этого типа руд. Основными полезными компонентами является железо и двуокись титана, сопутствующими - ниобий, тантал и редкие земли. Руда может подвергаться обогащению методами магнитной сепарации и концентрации на столах с выделением перовски-тового и титаномагнетитового концентратов. Структура запасов титаносодержащего сырья в границах Российской Федерации по состоянию на 01.01.1990 г. представлена в таблю1.2.
Месторождения титаносодержащих руд в Российской Федерации представлены высокотитанистым и малотитанистым типами руд. Высокотитанистые руды являются исходным сырьем для производства титановой продукции (металлического титана и пигментной двуокиси титана). Основным компонентом при учете запасов здесь принимается двуокись титана. Все перечисленные в табл. 1.1. месторождения относятся к высокоти-танинистым рудам.
Малотитанические руды содержат: железо (16,0-35,0 %), пятиокись ванадия (0,2-0,5 %) и двуокись титана (6,0-10,0 %). Они используются в железорудной промышленности и черной металлургии. Основным компонентом при учете запасов здесь принято считать железо. Титан связан с ильменитом, который находится в тонком прорастании с магнетитом. Механическое обогащение этих руд не обеспечивает получение ильменитового концентрата. При доменной плавке малотитанистого титанономагнетитового концентрата на чугун, титан переходит в доменный шлак. При этом содержание его в шлаке таково, что ход доменного процесса не нарушается. Открыто, разведано и учтено балансом запасов шесть месторождений малотитанистых титаномагнетитовых руд, расположенных на Урале. (Гусевогор-ское, соб. Качканарское, Баронское, Северо-Баронское, Висимское и Перо-вуральское). Учтенные балансовые запасы этих руд по состоянию на 01.01.1990 г. представлены в табл. 1.3. Но все они не могут рассматриваться в качестве сырьевой базы титановой промышленности.
Комплексное использование титаносолержаших руд в Российской Федерации и за рубежом технологий для комплексной переработки титаносодержащих
Африкан дское месторождение перовскито-титаномагнетитовых руд (Мурманская обл.) открыто в 1935 году и характеризуется сравнительно крупными запасами руд. Ценность перовскито-титаномагнетитовых руд заключается в том, что наряду с основными полезными компонентами (перовскитом и титаномагнетитом) в них содержатся и может быть с благоприятными экономическими показателями извлечено еще шесть редкоземельных элементов. В 1957 году на базе этого месторождения был построен и введен в эксплуатацию Африкандский ГОК, включающий карьер и обогатительную фабрику. В дальнейшем оказалось, что заложенная в проект технологическая схема обогащения руд экономически неэффективна. Кроме того, не были решены вопросы извлечения и утилизации радиоактивных элементов. Поэтому карьер был законсервирован, а обогатительная фабрица переведена на обогащение медно-никелевых руд. Позднее, в 1979 году, на базе Африкандского ГОКа было создано опытно-промышленное производство института «Механобр». Опытно-промышленные испытания переработки перовскито-титаномагнетитовых руд были возобновлены. Была разработана технологическая схема обогащения с выделением перовскитового и титаномагнетитового концентратов. Проведены испытания в опытно-промышленном масштабе технологии комплексного использования перовскитового концентрата. Титаномагнетито-вый концентрат рекомендовалось перерабатывать по аналогии с другими такого вида концентратами на основе пирометаллургической технологии.
Таким образом, анализ комплексного использования титано-содержащих руд в Российской Федерации свидетельствует о том, что к настоящему времени эта проблема получила ограниченное решение в части использования только крупновкрапленных магнетито-ильменитовых руд. Технология металлургического передела высокотитанистых мелковкрапленных типов руд, в процессе обогащения которых выделяется коллективный магнетитовый (железотитанованадиевый) концентрат, до настоящего времени остается недостаточно разработанной и не освоенной в промышленных условиях.
За рубежом в настоящее время используется ряд месторождений коренных и россыпных руд с комплексным использованием содержащихся в них полезных компонентов [ 40-57 ]. Россыпные руды имеют сравнительно широкое распространение, но содержание в них ильменита и рутила не превышает 4,0-6,0%. Наряду с этими минералами в рудах содержится циркон, монацит, ставролит и другие полезные минералы, что повышает ценность россыпных руд и делает рентабельным их разработку даже при небольшом содержании ильменита и рутила. Коренные руды представлены, главным образом, железотитанованадиевыми рудами, в которых ильменит в различном соотношении связан с магнетитом (или гематитом) и титаномагнетитом.
Ниже рассматриваются технологические схемы комплексного использования титаносодержащих руд за рубежом.
Фабрика Мак-Интайр (США). Титаносодержащие руды, перерабатываемые на обогатительной фабрике Мак-Интайр, относятся к маг-нетито-ильменитовому типу [ 40,44,45,48 ]. Минералогический состав руд следующий: магнетит - 37,0%, ильменит - 32%, полевой шпат - 16%, железные силикаты - 15%. В руде ильменит ассоциирует с магнетитом и образует с ним обособленные агрегаты. В самом магнетите основная масса ильменита представлена отдельными зернами. Содержание железа в среднем составляет 42%, двуокиси титана 16,5%.
Минералогический состав, текстурные и структурные особенности руд обусловили возможность выделения, при обогащении механическими методами, ильменитового концентрата наряду с магнетитовым (железова-надиевым). Для получения указанных концентратов на фабрике Мак-Интайр применяется комбинированная магнетито-гравитационно-флотационная схема обогащения. Магнетитовый концентрат с содержанием 63% железа поступает на металлургические заводы для выплавки ванадиевого чугуна с последующим переводом ванадия в конвертерный шлак. Иль-менитовый концентрат, содержащий 45% двуокиси титана направляется на титановые заводы в качестве сырья для производства пигментной двуокиси титана и металлического титана [ 42,44 ].
Предприятие Отанмяки (Финляндия). Руды месторождения Отанмяки по минералогическому составу также относятся к крупнов-крапленному магнетито-ильменитовому типу [ 45,46,50,51 ]. Среднее содержание магнетита составляет 35,0%, ильменита - 28,0%. Нерудные минералы представлены роговой обманкой (17,0%), плагиоглазом (7,0%) и хлоритом (12,0%). Кроме того, в рудах содержится около 1,0% пирита. Магнетит и ильменит присутствуют в виде отдельных зерен. Взаимное прорастание этих минералов внутри зерен не наблюдается, поэтому они легко разделяются при обогащении. По химическому составу руды месторождения Отанмяки относятся к богатым по железу, высокотитанистым, ванадий и кобальтосодержащим рудам. Состав руд характеризуется средующими средними данными: Feo6ui. - 40,0%, Т\02 - 12,3%, V205 - 0,26%, Со - 0,015% S03 - 0,65%.
Стоуктупные изменения в оазвитии минепально-сыпьевой базы пигментной ДВУОКИСИ титана за оубежом и в Российской Федепаиии
Организация производства титано-калыдиевого пигмента из ефеново-го концентрата может оказаться весьма эффективной и иметь большое народнохозяйственное значение, так как позволит существенно повысить степень комплексности использования апатито-нефелиновых руд, значительно расширить сырьевую базу титановой промышленности, сократить время для освоения производства и получения двуокиси титана на базе новых видов титаносодержащего сырья.
Титаномагнетитовый концентрат, получаемый при обогащении апатито-нефелиновых руд по своему химическому составу (табл.2.10) существенно не отличается от титаномагнетитовых концентратов, выделяемых при обогащении коренных титаномагнетитовых руд. Он отвечает требованиям, предъявляемым к концентрату для переработки его путем электроплавки с получением чугуна и высокотитанистого шлака, пригодного для сернокислотной переработки на пигментную двуокись титана. Поэтому он может перерабатываться совместно с пудожгорским и колвицким титаномагнетито-выми концентратами по одной технологии.
Апатито-нефелиновые руды представляют собой большой потенциальный источник титаносодерждащего сырья и может оказать решающее значение в формировании минерально-сырьевой базы межотраслевого промышленного комплекса по добыче и переработке титанового сырья на Северо-Западе Российской Федерации.
Концентрация на сравнительно компактной территории уникальных по запасам двуокиси титана в руде и ценности сопутствующих компонентов месторождений титаносодержащего сырья создает особенно благоприятную почву для использования его положительных технологических характеристик. Появляются предпосылки для значительной экономии общественных затрат на добычу и переработку титаносодержащего сырья за счет наиболее рациональных форм эксплуатации ресурсных источников. Сюда относятся
возможность обеспечения высокого уровня комплексности использования ресурсов, комбинирования и территориального сближения взаимосвязанных производств, кооперирования объектов титанового комплекса по линии производственной инфраструктуры и транспорта с предприятиями других отраслей промышленности (АО «Апатит», «Североникель» и др.).
Масштабы агломерационной экономии способны во многом компенсировать повышенные затраты, связанные с действием удорожающих факторов строительства и эксплуатации промышленных объектов на Крайнем Севере. Сравнительные преимущества в освоении месторождений титано-содержащего сырья и создания на их базе перерабатывающих производств обеспечивает и благоприятное сочетание локальных ресурсов и условий производственной деятельности. В первую очередь, это наличие надежной энергетической базы, что особенно важно для строительства такого энергоемкого производства, как химико-металлургический комбинат. Большое значение имеет относительная транспортная освоенность региона, близость основных месторождений к железнодорожной магистрали Мурманск-Санкт-Петербург - главной артерии, связывающей Северо-Запад Российской Федерации с густонаселенными районами средней полосы страны. Фактором , стимулирующим размещение перерабатывающих предприятий отрасли на Северо-Западе России, может явиться трудоизбыточность этого региона. Обеспечение новых объектов местными трудовыми ресурсами позволит сократить положительное сальдо трудоспособного населения в региона и, следовательно, уменьшить потери национального дохода, связанные с недоиспользованием трудовых ресурсов в процессе общественного воспроизводства.
К числу менее значительных, но все же имеющих определенное значение предпосылок создания межотраслевого титанового комплекса на Северо-Западе России относятся наличие больших запасов чистой пресной воды, а также относительно малая ценность земель, пригодных для промышленного и транспортного строительства. Введение научно обоснованных ставок платы за природопользование означало бы в этих условиях сильное повышение конкурентоспособности северных регионов в сравнении с высокоразвитыми территориями страны, испытывающими все возрастающий дефицит в земельных и водных ресурсах.
Изобилие важнейших природных ресурсов дополняется реальной возможностью производства одного из основных технологических ресурсов - серной кислоты. Технология переработки титаносодержащего сырья характеризуется сравнительно высоким удельным расходом этого вспомогательного инградиента. На территории региона имеется довольно крупный источник ресурсов сернокислотного производства - отходящие сернистые газы комбинатов цветной металлургии. Утилизация этих отходов медно-никелевого производства даст возможность прекратить (или сильно уменьшить) выбросы в атмосферу опасного загрязнителя, губительно действующего на живую природу. Дополнительный выпуск серной кислоты можно организовать как из местных ресурсов - карельских сернистых колчеданов, так и из привозимого серосодержащего сырья - норильской серы, колчеданов Кировоградского месторождения и др.
Перечисленные выше предпосылки, несмотря на всю их серьезность, лишь указывают на целесообразные направления, но отнюдь не определяют структуру, качественные и количественные параметры создания и развития титанового комплекса. Получение таких данных связано с разработкой соответствующей экономико-математической модели и численным решением задачи методами математического программирования.
Разработка альтернативных вариантов функционирования объектов оптимизируемой системы
В то же время оптимальное значение критерия в подварианте С превышает исходный уровень уже на 13,1%, что вряд ли можно объяснить колебаниями первичных данных. Все эти обстоятельства говорят о необходимости более тщательного обоснования пространственной организации ком-лекса , для чего потребуется как уточнение параметров расширенной матрицы ограничений, так и экспертная оценка оптимального решения с учетом неформализованных локальных условий функцианирования горнопромышленного комплекса.
Известная неустойчивость решения относительно вариации стоимостных показателей вынуждает исследовать еще один важный аспект расчетов - воздействие степени утилизации титаносодержащего сырья на а бсолютные объемы его использования в оптимальном плане. Проблема эта многогранна и касается всех видов минеральных ресурсов, рассматриваемых в задаче: коренных титаномагнетитов, перовскитовых и апа-тито-нефелиновых руд. Выше (см.2.4) рассматривалось влияние на эффективность производства реализации «попутных» продуктов, получаемых при переработке перовскитового концентрата и комплексном использовании хибинских апатито-нефелиновых руд. Здесь остановимся еще на одном частном, но имеющем как выяснилось, важное значение: как изменится структура оптимального плана развития горно-промышленного комплекса при изменении условий реализации продукции комплексной переработки сфе-нового концентрата.
Кальциево-кремнеземистый пигмент-накопитель, выпускаемый совместно с титано-кальциевым пигментом, обычно оценивается по 400 руб./т, то есть, по цене мела. Между тем использовать пигмент-накопитель предполагается в качестве сырья для производства цветных красок. В этом случае отпускная цена должна быть, в принципе, повышена. Технологиче В том числе тенденции к выносу перерабатывающих предприятий за пределы Кольского полуостроваские проблемы получения красящих веществ из пигмента-накопителя находятся пока лишь в первых стадиях практического разрешения и результаты их трудно полностью предсказать. Поэтому определенную методическую ценность имело бы исследование такой ситуации, когда весь объем выпуска кальциево-кремнеземистого пигмента-накопителя (до 630 тыс л4 в 2010 г.) рассматривается как твердые отходы производства.
Решение оптимизационной задачи при гипотезе нереализуемости пигмента-накопителя приводит к довольно неожиданному результату (табл.3.15). Хвосты нефелиновой флотации АО «Апатит» становятся замыкающим видом титаносодержащего сырья и при варианте потребности 450 тыс.т пигментной двуокиси титана совсем исчезает из оптимального плана. По-прежнему, высокой эффективностью отличается использование перов-скитового концентрата, о чем свидетельствует и двойственная оценка соответствующего ограничения (табл.3.16). Вторым по эффективности видом титаносодержащего сырья оказывается титаномагнетитовая руда Пудож-горского месторождения: в вариантах 600 и 700 тыс.т пигментной двуокиси титана используются 100% максимальной годовой производительности химико-металлургического комбината, в варианте 450 тыс.т - 90,7%. Размещение объектов II и III звена не претерпевает существенных изменений, увеличивается только мощность ХМК в г.Медвежьегорске и, соответственно, уменьшается производительность завода титано-кальциевых пигментов.
Ухудшение технико-экономических показателей переработки апати-то-нефелиновых руд сказывается и на доле общего дефицита пигментной двуокиси титана, покрываемой за счет титаносодержащих источников сырья в Мурманской области. Если в случае полной утилизации продуктов передела сфенового концентрата эта величина составляет в основном варианте расчетов 75,8% (455 тыс.т пигментной двуокиси титана), то при гипотезе нереализуемости пигмента-накопителя она падает до 20% (120 тыс.т). Все 174 эти обстоятельства в совокупности, по нашему мнению, убедительно свидетельствуют о необходимости стимулирования более интенсивных поисков эффективных сфер применения не только основных, но и всех сопутствующих продуктов комплексной переработки титаносодержащего сырья.
Перейдем теперь к интерпретации двойственных оценок модели (1) -(11). Как было показано выше, формально эти оценки можно получить из двойственного решения конечной аппроксимирующей модели, то есть, модели соответствующей конечной вершине дерева задач (см.3.1). Заметим, что схемы записи конечной итерационной модели и модели (1) - (11) полностью совпадают, различаются же наборы и характеристики вариантов производственных способов переработки сырья. Поэтому, чтобы не усложнять обозначений, будем исследовать двойственные оценки продукции и ресурсов, используя формализацию исходной задачи, в которой опущено требование целочисленности переменных и , Z и V .
Введем дополнительные обозначения. (-hj) ( K) ( hj) " двойственные оценки ограничений, соответственно, (3), (4) и (5); h - оценка ограничения (8) по удовлетворению потребности в пигментной двуокиси титана; (-gik), (-gj), ( g„) оценки условий (6), (7) и (9); и, наконец, /j и /„ - оценки ограничений (10) и (11).
