Том 274

Выполнение задач по достижению технологического суверенитета предполагает ускорение инновационного развития и снижение зависимости от импорта. Эффективным инструментом решения этих задач является политика в отношении местного содержания. Целью настоящей работы является определение влияния политики в отношении местного содержания на инновационную активность компаний нефтегазового сектора с последующим формированием рекомендаций по повышению эффективности данной политики в России. В статье представлен анализ влияния политики местного содержания в нефтегазовом секторе на уровень инновационной активности на примере 10 стран. Выявлено положительное краткосрочное влияние политики местного содержания на уровень инновационной активности в Бразилии, Малайзии, Саудовской Аравии, долгосрочное – в Китае и ЮАР. Предложенные рекомендации по повышению эффективности политики местного содержания для России дополнены методикой расчета уровня технологического суверенитета. Предложена актуализация метода решения задачи о «быстродействии» с учетом уровня локализации.

Изучен минеральный состав метакарбонатных пород (силикатных мраморов и карбонатно-силикатных пород) хапчанской серии (юго-восточная часть Анабарского щита), установлены PT-параметры их формирования. Силикатные мраморы содержат кальцит, доломит, форстерит, клиногумит, шпинель, энстатит, диопсид, паргасит, мейонит, флогопит, полевые шпаты. Карбонатно-силикатные породы сложены кальцитом, кварцем, полевыми шпатами, диопсидом, гроссуляром, мариалитом, везувианом. Карбонатно-силикатные породы существенно обогащены SiO2, Al2O3, FeO, Na2O, K2O, TiO2 и содержат меньше MgO, CaO, чем силикатные мраморы. Выявлено различие PT-параметров, определенных для силикатных мраморов (температура 700-900 °C и давление не более 8 кбар) и карбонатно-силикатных пород (температура 680-820 °C, давление 8-15 кбар). Силикатные мраморы имеют первично-осадочную природу, о чем свидетельствуют их редкоэлементный состав и наличие обломков вмещающих терригенных пород. Не вызывает сомнений и первично-осадочная природа карбонатно-силикатных пород, весьма схожих по спектрам распределения REE и по редкоэлементному составу с силикатными мраморами. Ряд признаков свидетельствует о том, что метакарбонатные породы подверглись метасоматической переработке. Так, в силикатных мраморах наблюдаются реакционные каймы вокруг ортопироксена, форстерита, калиевого полевого шпата, а также кварцевые жилы, окаймленные скоплениями флогопита, полевых шпатов и диопсида. В карбонатно-силикатных породах установлено развитие вторичного мариалита по калиевому полевому шпату, редкоэлементный состав граната может указывать на его метасоматическое происхождение.

Выбор варианта и параметров схемы вскрытия является одной из самых сложных задач при проектировании разработки крутопадающих месторождений. Принятый в проекте вариант вскрытия во многом определяет капитальные и эксплуатационные затраты на разработку месторождения и влияет на стратегию развития предприятия в целом. Наибольшее число альтернатив варианта вскрытия имеют условия освоения запасов крупных крутопадающих месторождений, отработка которых осуществляется несколько десятилетий. Существующие подходы к выбору способа и схемы вскрытия предполагают использование конкретного вида транспорта, однако вид и модель транспортного средства не учитываются в существующих классификациях способов и схем вскрытия. Необходимо развитие системного подхода к выбору вариантов вскрытия для разработки крутопадающих месторождений. Целью исследования являются обоснование параметров и разработка многофакторного критерия оценки системы вскрытия для выбора альтернативы развития горнодобывающего предприятия. В статье предлагается подход, при котором выбор карьерного транспорта, обоснование способа и схемы вскрытия будут рассматриваться в рамках системы вскрытия, что позволит комплексно решать задачи повышения эффективности разработки месторождений на различных этапах функционирования карьеров. Предлагаются уточненные определение и структура системы вскрытия. В качестве критерия оценки эффективности системы вскрытия выбран ранговый коэффициент, учитывающий целевые значения, вес входящих в расчет параметров и групп, расчет которого основан на применении комбинации многокритериальных методов анализа. Подход позволяет учитывать не только экономические показатели, но и другие факторы, что во многом определяет дальнейшее развитие предприятия. Исследование приоритетно направлено на условия разработки рудных месторождений глубокими карьерами. Установленный ранг позволяет выбрать наиболее эффективную стратегию развития горнорудных предприятий.

В работе представлен анализ преимуществ и ограничений дополнительных мер интенсификации транспортирования потока закладочной гидросмеси. Показаны результаты анализа условий применения насосного оборудования для перемещения потоков с различными реологическими свойствами. Приведены обобщения способов влияния на внутреннее сопротивление закладочных гидросмесей посредством механической активации, а также повышения текучести благодаря применению химических добавок. Представлены результаты исследований, подтверждающих целесообразность применения труб с полимерной футеровкой, которая показала свою эффективность при перекачивании потоков гидросмесей с различной концентрацией наполнителя. Разработана аналитическая модель движения гидросмеси в трубопроводе закладочного комплекса. Тенденции изменения давления, необходимого для обеспечения перемещения гидросмеси в трубопроводах различного диаметра, имеют экспоненциальный характер при условии постоянства свойств потока. Выполнена оценка влияния крупности частиц на режим движения формируемого гетерогенного потока, а также на распределение плотности потока по сечению, характеризующая расслоение и изменение реологических свойств закладочной гидросмеси. Сформулирована аналитическая модель централизованной миграции дисперсной фазы потока гидросмеси, описывающая влияние турбулентного перемешивания потока на поведение твердых частиц. Выполнена оценка вторичной диспергации твердой фракции гидросмеси, обуславливающая изменение консистенции потока. Выполненные исследования влияния коэффициента консистенции потока выявили, что переизмельчение фракций наполнителя гидросмеси способствует возрастанию потребного напора в трубопроводной системе.

Изучены условия петрогенезиса и эволюции пород при региональном метаморфизме вулкано-плутонического комплекса каскамской структуры в пределах террейна Инари на северо-западе России. Применен детальный петрографический анализ пород, рассмотрены особенности химического состава минералов, выполнено моделирование магматического и метаморфического минералообразования. РТ-условия образования пород, наряду с ранее известными фактами, включая изотопно-геохронологические, не позволяют соотнести изученные толщи с породами беломорского комплекса, как считалось прежде. Моделирование магматического и метаморфического минералообразования показало хорошую сходимость модельных полей устойчивости минеральных парагенезисов и количественного соотношения минералов с наблюдаемыми в реальных образцах. Ранние минеральные парагенезисы магматического этапа отвечают кристаллизации ряда породообразующих и акцессорных минералов из коматиитового расплава, на них накладываются минеральные парагенезисы прогрессивного и регрессивного метаморфизма. Реликтовые магматические минералы (оливин, клинопироксен, ортопироксен, магнетит-шпинель) в метаперидотитах позволяют оценить их ликвидусные температуры в диапазоне 1480-950 °С. Прогрессивная стадия метаморфических преобразований характеризуется развитием минеральных парагенезисов: гранат + амфибол + плагиоклаз + кварц ± биотит, амфибол + плагиоклаз + кварц. Поздняя низкотемпературная регрессивная стадия метаморфизма характеризуется развитием эпидот-, цоизит-, актинолитсодержащих ассоциаций и ряда других низкотемпературных минералов. Пиковые значения параметров прогрессивного метаморфизма оцениваются как Т = 600-700 °С, Р = 5-9 кбар, для регрессивной стадии Т = 400-500 °С, Р = 3-5 кбар. Выявленные термодинамические условия эндогенного породообразования в каскамской структуре необходимо учитывать при определении принадлежности изученных вулканогенно-плутонических и метаосадочных комплексов к палеопротерозойским террейнам Кольско-Норвежской области Фенноскандинавского щита.

На протяжении более 50 лет большинство редкоземельных элементов добывается из карбонатитовых месторождений, которые могут содержать различные редкоземельные фазы, но основными извлекаемыми минералами являются бастнезит, монацит и ксенотим. Совершенствованию и разработке схем обогащения руд этих минералов посвящено множество исследований. Однако в некоторых карбонатитовых комплексах месторождения редких земель сложены частично или преимущественно анкилитовыми рудами. Этот тип редкоземельных руд весьма слабо изучен на предмет обогатимости – прежние эксперименты с акилитовыми рудами редки и недостаточно продуктивны. Анкилит – основной концентратор редкоземельных элементов в большинстве карбонатитовых комплексов девонской Кольской щелочной провинции (северо-запад России). Проведена оценка обогатимости флотационным способом анкилитовой руды карбонатитового поля Петяйян-Вара щелочно-ультраосновного комплекса Вуориярви. Комплекс потенциально является одним из наиболее перспективных в Кольском регионе месторождений редких земель, связанных с карбонатитами. Петрографо-минералогическое исследование продемонстрировало присутствие в анкилите обилия включений оксидов железа и барита, что вносит ограничения на физическое разделение этих трех минералов. Исследование петрогеохимического и минералогического состава фракций, образовавшихся при механическом измельчении руд до размерности менее 2,0 мм, показало, что уже на этом этапе подготовки проб происходит обогащение анкилитом (до 19 об.% и более при содержании в руде 15 об.%) наиболее мелкозернистых (менее 0,071 мм) фракций. Во флотационных экспериментах в качестве собирателей были рассмотрены три класса реагентов – жирные кислоты, алкилгидроксамовые кислоты и производные аминокислот. Показана большая эффективность реагента из класса производных аминокислот. Использование такого собирателя в сочетании с депрессором гексаметафосфатом натрия позволило получить в открытом цикле флотационный концентрат с содержанием суммы оксидов редких земель 33,4 мас.% при извлечении 64,7 %.

Исследование и анализ недр производятся посредством изучения кернового материала, на основе которого строятся прогнозы, формируются и уточняются модели. Информация о коллекторских свойствах пород, полученная по данным исследования образцов в лабораторных условиях, подвержена системной погрешности, обуславливаемой тремя основными факторами: отбор породы в зоне измененного напряженно-деформированного состояния, вынос породы из термобарических условий естественного залегания и погрешность измерительного оборудования. Изменение естественного напряженно-деформированного состояния горных пород происходит в результате вмешательства в систему пласта и всего массива путем построения скважины, создания репрессии и депрессии. С подъемом керна происходит разгрузка от пластового давления до атмосферного, утрачивается естественное насыщение, изменяются температурные условия. Подобные воздействия оказывают влияние на коллекторские свойства, приемистость породы. Цель исследования – изучить изменения пустотного пространства породы в пластовых условиях при циклическом нагружении. На основе полученных данных строится прогноз регрессии свойств, исключающий внешние воздействия. Описаны результаты экспериментов по многократному нагружению – разгружению водонасыщенных образцов песчаника геостатическим давлением с точным контролем вытесненной и поступившей обратно в поровое пространство воды. Подобным способом фиксируются изменение внутреннего пустотного объема породы и, как следствие, упругие и пластические деформации, величина релаксации упругих деформаций. Рассчитана динамика изменения коэффициентов пористости и сжимаемости от цикла напряженного состояния и определен интервал значений прогнозируемой пористости горной породы в пластовых условиях. Для образцов проницаемого средне-мелкозернистого песчаника установлено, что полученный характер изменения пористости дает прогноз первоначальной пористости в пластовых условиях 20,19±0,61 %. Таким образом, исключение техногенного воздействия на пористость дает значения на 1,42 % выше результатов стандартных лабораторных исследований.

Рассмотрен новый подход к определению выхода летучих веществ из углей применительно к взрывоопасности, включая экспертные работы на аварийных шахтах при взрывах. Результаты основаны на комплексных экспериментах, включающих взрывные испытания и термогравиметрические исследования углей различной стадии метаморфизма: от длиннопламенного (марка Д) до коксующегося (марка К). Термогравиметрические исследования дополнены взрывными экспериментами в 20-литровой камере, также изучены более 60 проб пыли с аварийных участков шахт. Предложены и практически отработаны уточненные «стадийные» показатели выхода летучих веществ для решения задач пылевой взрывоопасности, имеющие существенные преимущества перед стандартным методом квазиизотермического нагрева пыли в муфельной печи. Отработаны методы термогравиметрического определения влажности и зольности образцов, а также выхода летучих веществ при различных стадиях нагрева с разделением выхода горючих и негорючих газов. Выделены непересекающиеся интервалы термической реакции: выход влаги (25-130 °С); термоустойчивого нагрева (180-350 °С); первичного выхода летучих веществ PVS (350-600 °С); вторичного выхода горючих летучих веществ SVS (600-750 °С); термодеструкции минеральных включений и инертной пыли CDS (750-840 °С). Для аварийных условий определены стадии устойчивого снижения и стадии роста выхода летучих веществ из поствзрывных проб и сформулирован критерий участия угольной пыли во взрыве. Модифицированный критерий позволяет численно распознавать факт участия пыли во взрыве, определять эпицентр дефлаграционного горения и исследовать динамику взрыва по сети горных выработок при определении эффективности пылевзрывозащиты.

Приведены первые данные о содержаниях редких элементов в составах сподумена из пегматитов гранитоидного комплекса Лагман в Восточном Афганистане, месторождений Колатан, Дигал, Гульсалак и Цамгал. Анализы были выполнены методом SIMS. Установлены парагенетические особенности сподумена, который в количестве 10-35 % присутствует в сподумен-микроклин-альбитовых, сподумен-альбитовых и сподумен-лепидолит-клевеландитовых пегматитах. Размер кристаллов от нескольких миллиметров до 1,5-2 м, иногда до 3 м в длину. Форма кристаллов призматическая, досковидная, прямоугольная. Содержания малых и редких элементов в сподумене значительно изменяются от центра к краю кристаллов. Увеличение содержаний Li (36571-51040), Na (378-1542), Mn (103-2877), Ga (24,4-90,1), Sn (5,52-382), Ti (1,3-79,5), Zn (0,37-38,4) ppm сопровождается уменьшением концентраций K (3,86-147), Ca (1,39-105), Mg (0,26-276), B (1,69-57,3), Cr (2,75-15,1), Cu (0,65-11,6), Cs (0,0-8,75), Be (0,03-9,54), Ta (0,03-2,09), Sr (0,03-3,09), V (0,07-3,11), Rb (0,02-1,56), Ba (0,03-3,17), Zr (0,01-1,6) ppm. Количество Fe уменьшается от центра к краю, а Mn и Sn увеличивается от центра к краю во всех кристаллах. В розовато-фиолетовой зоне кристалла содержание Mn значительно выше, чем Cr и Fe. Наблюдается положительная корреляция Li с Na, Mn, Fe, Ga, Sn, B, Cr, Ti, Be и отрицательная – с K, Cs, Ta и Nb. Сподумен из месторождения Дарай Печ содержит больше галлия, чем из месторождений Колатан и Цамгал, что имеет практическое значение. Резкие границы между зонами роста говорят о скорости диффузии, которая была меньше скорости роста кристаллов, происходившего в условиях кристаллизации пегматитового расплава. В результате обмена с остаточным расплавом осуществлялась незначительная посткристаллизационная диффузия и восстановление равновесия между кристаллом и окружающей средой.

Осенью 2023 г. проведены комплексные геофизические исследования на экспериментальном участке бассейна р. Шестаковка (Центральная Якутия) для выявления особенностей строения приповерхностной части геологического разреза, в частности многолетнемерзлых пород и таликовых зон. В задачи работ входило выполнение георадиолокационных исследований и электроразведки методом сопротивления. При интерпретации использовались данные бурения и термометрии в скважинах. Актуальность работы обусловлена важностью изучения процессов, протекающих в криолитозоне, в связи с глобальными климатическими изменениями, а новизна заключается в уточнении строения района исследований. Средняя по разрезу диэлектрическая проницаемость пород на правом и левом берегах реки составляет 15,5 и 6,9 соответственно. Различия обусловлены влагонасыщенностью и степенью промерзания грунта. Установлено, что глубина залегания подошвы талика на правом берегу реки составляет от 2 до 14 м при среднем значении 6,1 м. На левом берегу реки эта величина варьируется от 3 до 7,1 м при среднем значении 4,2 м. По данным электроразведки среда представляет собой четырехслойный разрез. Верхний слой мощностью около 2 м наиболее неоднородный по удельному сопротивлению и соответствует сезонно-мерзлым грунтам. Подошва нижележащего талика на геоэлектрическом разрезе прослеживается на глубине от 4 до 7 м, что согласуется с данными бурения и георадиолокации. Третий высокоомный слой соответствует многолетнемерзлым породам. Сопротивление в них возрастает на порядок по сравнению с зоной развития талика и составляет около 2000 Ом•м на фоне 100-270 Ом•м. Подстилающий нижний слой характеризуется снижением удельного сопротивления до 220 Ом•м, что может быть связано с изменением литологического состава или с циркуляцией подземных вод.

Рассмотрена взаимосвязь факторов ослабления массива калийно-магниевых солей Палашерского участка Верхнекамского месторождения – содержания в пласте глинистого материала в виде галопелитовых прослоев и воздействия техногенных рассолов на прочностные характеристики пород продуктивной толщи в процессе закладочных работ выработанного пространства. Представлены результаты лабораторных исследований влияния содержания нерастворимого остатка и влажности соляных пород на их прочностные характеристики. Построены зависимости изменения прочности, влажности и предельных деформаций от времени выдержки в рассолах. На основании результатов выполненных испытаний установлено, что насыщенный рассол не оказывает существенного воздействия на предел прочности сильвинита и каменной соли, но влияет на интенсивность деформируемости.

Спрос на полевой шпат в качестве сырья для производства керамических изделий постоянно растет. Полевой шпат широко распространен в земной коре и обычно встречается вместе с другими силикатными минералами, а также оксидами титана и железа. В статье исследуются пути снижения содержания оксида железа в полевошпатовой руде из региона Вади-Зириб и достижения оптимального сорта полевошпатового концентрата для применения в промышленности. Исследование включало методы сухого и мокрого магнитного обогащения с последующим выщелачиванием щавелевой и лимонной кислотами для минимизации примесей железа и улучшения оптических свойств. Факторы, влияющие на сухое магнитное обогащение, для фракции полевого шпата –250+45 мкм оптимизированы с использованием факторного плана Бокса – Бенкена. Получен немагнитный концентрат с 0,29 % Fe2O3 и выходом полевого шпата 92,19 %. Оптимизировано мокрое магнитное обогащение для мелких фракций полевого шпата –45 мкм и получен концентрат с содержанием Fe2O3 0,27 %. Кислотное выщелачивание немагнитных полевошпатовых концентратов с применением щавелевой кислоты оказалось более эффективным для снижения содержания оксида железа в сухих (до 0,19 %) и влажных (до 0,12 %) немагнитных полевошпатовых концентратах. Оптические свойства выщелоченных концентратов по сравнению с исходным образцом были улучшены, поскольку белизна повысилась до 90 %.

Проведено минералого-геохимическое (метод SIMS) исследование титанита и геохронологическое (метод ID-TIMS) изучение гранатов из минеральных копей Южного Урала. Содержащие титанит минеральные ассоциации относятся к четырем контрастным типам: эпидот-титанит-гранатовый (Ахматовская копь); гранат-титанит-диопсидовый (Ахматовская копь); эпидот-титанит-хлоритовый (Николае-Максимилиановская копь); хлорит-титанит-гранатовый (Прасковье-Евгеньевская копь). Титанит из минеральных агрегатов Ахматовской копи обогащен LREE и Th, Николае-Максимилиановской копи – HREE, Hf и Ta, Прасковье-Евгеньевской копи – V, Cr и Sr. Установлено, что особенности распределения редких и редкоземельных элементов в титаните связаны как с составом парагенетических минералов (граната и эпидота, Ахматовская и Николае-Максимилиановская копи), так и с влиянием породообразующих минералов материнской породы – габбро (плагиоклаза и пироксена, Прасковье-Евгеньевская копь). Определенный ID-TIMS методом U-Pb возраст гранатов (504,1±4 млн лет) из силикатно-карбонатных пород Перовскитовой копи не согласуется с представлениями об их образовании в результате контактового метасоматоза, синхронного с внедрением габброидов или гранитоидов кусинско-копанского комплекса (1390-1350 млн лет), но не исключает влияние наложенного контактового метасоматоза, связанного с поздними эндогенными процессами.

Проблема загрязнения природных водных объектов тяжелыми металлами крайне актуальна для районов расположения объектов промышленных предприятий. Несанкционированный сброс загрязненных сточных вод, неэффективная работа очистных сооружений, а также утечки дренажных вод техногенных массивов приводят к изменениям гидрологической системы, влияющей на живые объекты. В статье исследован состав золы от сжигания альтернативного топлива из коммунальных отходов, а также рассмотрена возможность ее использования для нейтрализации сернокислых дренажных вод и извлечения из них ионов металлов (Cu, Cd, Fe, Mn, Zn). Установлено, что эффективность очистки воды от металлов зависит от величины рН, достигаемой в процессе очистки. Величина рН регулируется дозой вносимой золы, временем контакта и зависит от исходной концентрации ионов металлов и сульфатов в растворе. Исследования по нейтрализации и очистке модельного раствора сернокислых дренажных вод хвостового хозяйства известного состава показали, что для достижения рН 8-9, оптимального для осаждения гидроксидов металлов Cu, Cd, Fe, Mn, Zn и Al, вымываемых из золы, и очистки воды с эффективностью от 96,60 до 99,99 % необходимо вносить 15 г/л золы и непрерывно перемешивать суспензию в течение 35 мин. Выявлено, что воздействие на золу сернокислыми водами приводит к переходу водорастворимых форм металлов в нерастворимые и их «цементации» с сульфатом кальция. Количество вымываемых из золы ионов Zn и Fe снижается на 82 и 77 %, Al, Cd, Cu, Mn – на 25 %. Тем самым происходит снижение токсичности золы, что доказано уменьшением величины токсичной кратности разбавления водной вытяжки в 14 раз.