Сведения о ходе выполнения проекта в рамках реализации федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"

 

Общие сведения по проекту

Соглашение о предоставлении субсидии с Минобрнауки России: № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г.

Тема проекта: Создание комплексной инновационной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца, обеспечивающей кардинальное снижение потерь и повышение выхода высокочистых кварцевых концентратов

Приоритетное направление: Рациональное природопользование

Критическая технология: Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи

Период выполнения: 05.06.2014 – 31.12.2016 гг.

Плановое финансирование проекта: 90,0 млн. руб.

Бюджетные средства            45,0 млн. руб.

Внебюджетные средства      45,0 млн. руб.

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук

Соисполнитель: ЗАО «Научно-производственная компания «Техноген»

Индустриальный партнер: ОАО «Кыштымский горно-обогатительный комбинат»

Ключевые слова: Наклонное месторождение, высокоценный кварц, подземная геотехнология, потери, комбинированная система разработки, буровзрывные работы, технология рудоподготовки, выход концентрата, грохочение, оптическая и рентгенорадиометрическая сепарация

 

---

 

Сведения о ходе выполнении проекта на этапе №1

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г. с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №1 в период с 05.06.2014 г. по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы:

1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по подземной разработке наклонных рудных тел, взрывной отбойке кварца и переработке кварцевого сырья;

2. Патентные исследования по подземной разработке наклонных рудных тел, взрывной отбойке кварца и переработке кварцевого сырья;

3. Анализ и систематизация горно-геологических, горнотехнических и геоэкономических условий подземной добычи и переработки высокоценного кварца, определение области и объектов возможного тиражирования разрабатываемой комплексной геотехнологии;

4. Изыскание путей повышения сквозного выхода кварца и установление научно-технологических основ комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца;

5. Закупка или аренда технологического оборудования (оптический сепаратор), выполнение работ по обеспечению экспериментальных исследований (разработка локального проекта на проведение экспериментальных исследований технологии отработки наклонного месторождения кварца, проведение подготовительно-нарезных выработок, подготовка площадки для размещения экспериментальной линии рудоподготовки кварца);

6. Проведение исследований в рамках внебюджетных НИР, направленных на обеспечение ПНИ (определение исходного напряженного состояния массива горных пород с использованием уникальных авторских методик).

При этом были получены следующие результаты:

1. Установлено, что радикальное снижение потерь балансовых запасов  кварца в недрах достигается изысканием и внедрением комбинированных систем разработки, сочетающих системы с открытым очистным пространством и с обрушением руды, оптимизацией параметров их конструктивных элементов, схем подготовки, отбойки и выпуска руды с учетом напряженно-деформированного состояния горного массива.

2. Установлено, что увеличение выхода кондиционного класса кварца при взрывной отбойке можно добиться за счет оптимизации параметров плоской системы зарядов (сетки расположения и диаметра скважин, порядка инициирования зарядов), применения взрывчатых веществ с пониженной бризантностью и соответствующей конструкции скважинных зарядов на основе закономерностей распределения и диссипации энергии взрыва в горном массиве.

3. Установлено, что получение высокочистых кварцевых концентратов определяется возможностями технологических процессов обеспечить удаление структурных примесей из обогащаемого кварца на стадии рудоподготовки и предварительного обогащения, а повышение его выхода можно достичь разработкой методов обогащения, основанных на комплексировании процессов грохочения, оптической и рентгенорадиометрической сепарации.

Новизна научных результатов предполагается в разработке методики оценки действия взрыва плоских систем зарядов при отбойке кварца и методики определения рациональных методов рудоподготовки кварцевого сырья, технических и технологических решений – в создании новой комбинированной системы разработки, технологии взрывной отбойки и экспериментального образца рентгенрадиометрического сепаратора, обеспечивающих требуемые характеристики.

Основные характеристики комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца:

- потери кварца в недрах не более 12-14% от балансовых запасов;

- выход фракции кварца класса минус 20 мм (некондиционной) при добыче не более 10-14%;

- выход высокочистых кварцевых концентратов не менее 46-52% от промышленных запасов.

Основные характеристики экспериментального образца рентгенорадиометрического сепаратора:

- повышение быстродействия работы исполнительного механизма на 10-15%;

- увеличение разрешающей способности блока детектирования на 10-15%;

- увеличение селективности разделяемых минералов на 15-17%.

Сопоставление заявленных результатов проекта с известными показателями ведущих производителей высокочистого кварца, определяющими мировой уровень, показывает их соответствие в технологии переработки и превосходство в технологии подземной добычи и взрывной обойки.

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям этапа №1 проекта «Выбор направлений исследований» и подтверждают перспективность продолжения работ по проекту.

Плановые и достигнутые значения показателей результативности реализации проекта на этапе №1 приведены в таблице.

 

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Значения по проекту всего		Значения на текущий год
			Запланировано	Фактически достигнуто	Запланировано на Этапе 1	Достигнуто на Этап 1
Индикаторы
1	Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science)	единиц	6	1	1	1
2	Число патентных заявок, поданных по результатам проекта	единиц	3	0	0	0
3	Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей - участников проекта	процентов	33,4	60	33,2	60
4	Объем привлеченных внебюджетных средств	млн. руб.	45	15,56	15	15,56
Показатели
1	Средний возраст исследователей – участников проекта	лет	46	42	47	42
2	Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта	единиц	3	2	0	2
3	Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта	единиц	1	0	0	0
4	Использование при выполнении проекта уникальных научных установок	единиц	2	0	0	0
5	Использование при выполнении проекта научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием	единиц	10	0	0	0
6	Использование при выполнении проекта объекты зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок	единиц	0	0	0	0

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

---

 

Сведения о ходе выполнении проекта на этапе №2

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г. с Минобрнауки России на этапе №2 «Теоретические исследования и разработка технологических решений» в период с 01.01.2015 г. по 30.06.2015 г. выполнялись следующие работы:

1. Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) и прогноз развития процессов сдвижения массива горных пород с оценкой влияния на объекты поверхности при подземной отработке наклонного месторождения кварца;
2. Теоретическое обоснование параметров технологии отработки наклонного месторождения кварца;
3. Конструирование рациональных вариантов технологии отработки наклонного месторождения кварца, обеспечивающих кардинальное снижение потерь;
4. Изучение влияния параметров буровзрывных работ и энергетики взрыва на выход переизмельченной фракции кварца;
5. Конструирование рациональных технологических схем рудоподготовки на основе комплексирования процессов грохочения, радиометрической и оптической сепарации;
6. Подготовка заявки на охранный документ;
7. Закупка или аренда технологического оборудования, выполнение работ по обеспечению экспериментальных исследований (разработка локального проекта на проведение экспериментальных исследований технологии рудоподготовки кварцевого сырья);
8. Проведение исследований в рамках внебюджетных НИР, направленных на обеспечение ПНИ (определение безопасных геомеханических и технологических параметров технологии подземной разработки на основе изучения вторичного НДС массива горных пород).

При этом были получены следующие результаты:

1. Систематизированы и сконструированы на основе геомеханически обоснованных параметров варианты комбинированной системы разработки (КСР). Установлено, что наиболее оптимальными вариантами КСР, обеспечивающими снижение потерь более чем в 2 раза, являются варианты с увеличенным пролетом камеры, податливыми междукамерными целиками (МКЦ) трапециевидной формы, отрабатываемыми под консолью.
2. Разработана методика определения величины потерь и разубоживания при КСР в зависимости от горно-геологических, горнотехнических и экономических факторов, учитывающая виды и места их образования.
3. Установлено, что при веерном расположении скважин их следует рассматривать как плоскую систему зарядов ВВ. При этом радиальные трещины и зоны переизмельчения в ближней зоне взрыва не образуются, а выход некондиционной фракции определятся интенсивностью дробления кусков кварца при падении и соударении, и зависит от удельного расхода и мощности ВВ.
4. Установлено, что при обогащении кварцевого сырья на рентгенорадиометрическом сепараторе (РРС) СРФ1-100 возможно выделять различные фракции, которые в значительной степени (в 8-10 раз) отличаются по содержанию вредных примесей. Метод рентгенорадиометрической сепарации целесообразен для обогащения класса крупностью -65+20 мм, фотометрическая сепарация может служить альтернативой ручной сортировки на классах крупностью -65+20 мм и -20+5 мм.

Основные теоретически установленные характеристики комплексной геотехнологии: 

• потери балансовых запасов кварца в недрах при КСР с податливыми МКЦ – 6,4-10,7%;
• выход некондиционной фракции кварца класса -20 мм при отбойке – 7-10%;
• выход высокочистых кварцевых концентратов не менее 46-52% от промышленных запасов.

Основные характеристики экспериментального образца РРС:

• повышение быстродействия работы исполнительного механизма на 10-15%;
• увеличение селективности разделяемых минералов на 15-17%.

Новизна научных результатов состоит в: определении напряженно-деформированного состояния массива пород и устойчивых параметров камер и МКЦ; установлении рациональных вариантов КСР по минимуму потерь; возможности снижения выхода некондиционной фракции кварца при применении плоской системы зарядов и низкобризантных ВВ; определении области применения методов рентгенорадиометрической и фотометрической сепарации по классам крупности кварца.

Сопоставление заявленных результатов проекта с известными показателями ведущих производителей высокочистого кварца, определяющими мировой уровень, показывает их соответствие в технологии переработки и превосходство в технологии подземной добычи и взрывной обойки.

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям Этапа 2 ПНИ и подтверждают перспективность продолжения работ по проекту с проведением натурных экспериментов.

Плановые и достигнутые значения показателей результативности реализации проекта на этапе №2 приведены в таблице.

 

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Значения по проекту всего		Значения на текущий год
			Запланировано	Фактически достигнуто	Запланировано на Этапе 2	Достигнуто на Этапе 2
Индикаторы
1	Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science)	единиц	6	1	2	0
2	Число патентных заявок, поданных по результатам проекта	единиц	3	1	1	1
3	Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей - участников проекта	процентов	33,4	59,4	33,4	58,8
4	Объем привлеченных внебюджетных средств	млн. руб.	45	21,79	15	6,23
Показатели
1	Средний возраст исследователей – участников проекта	лет	46	42,3	46	42,5
2	Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта	единиц	3	3	1	1
3	Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта	единиц	1	0	0	0
4	Использование при выполнении проекта уникальных научных установок	единиц	2	0	1	0
5	Использование при выполнении проекта научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием	единиц	10	0	5	0
6	Использование при выполнении проекта объекты зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок	единиц	0	0	0	0

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

---

 

Сведения о ходе выполнении проекта на этапе №3

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г. с Минобрнауки России на этапе №3 «Теоретические исследования и разработка технологических решений» в период с 01.07.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

1. Математическое моделирование технологии отработки наклонного месторождения кварца;
2. Математическое моделирование технологии взрывной отбойки кварца;
3. Математическое моделирование технологии рудоподготовки кварца, основанной на комплексировании процессов грохочения, радиометрической и оптической сепарации;
4. Разработка эскизной конструкторской документации и изготовление экспериментального образца рентгенрадиометрического сепаратора;
5. Разработка программы и методики экспериментальных исследований в натурных условиях комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца, включающей технологии отработки наклонного месторождения кварца, взрывной отбойки кварца и рудоподготовки кварцевого сырья;
6. Разработка программы и методики исследовательских испытаний экспериментального образца рентгенрадиометрического сепаратора;
7. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и итоговых результатов ПНИ (конференции, семинары, выставки, в т.ч. международные);
8. Закупка или аренда технологического оборудования, выполнение работ по обеспечению экспериментальных исследований (разработка локального проекта на проведение экспериментальных исследований технологии взрывной отбойки кварца, подготовка экспериментального участка, создание экспериментальной линии рудоподготовки кварца);
9. Проведение исследований в рамках внебюджетных НИР, направленных на обеспечение ПНИ (прогноз развития процесса сдвижения по закономерным взаимосвязям с развитием вторичного напряженно-деформированного состояния на разных этапах разработки месторождения).

При этом были получены следующие результаты:

1. На основании теоретических исследований и математического моделирования систематизированных и сконструированных вариантов комбинированной системы разработки (КСР) наклонного месторождения кварца установлено, что во всем диапазоне изменения его мощности (4-20м) и угла падения (20-40°) вариант 2 КСР является оптимальным по критерию прибыли на 1т погашаемых балансовых запасов. При этом вариант 2 КСР обеспечивает снижение потерь кварца в недрах более чем в 2 раза (до 10,7%) путем геомеханически обоснованного увеличения пролета камеры до 26 м и применения трапециевидных податливых междукамерных целиков и рекомендован для экспериментальных исследований в натурных условиях этажа 346/316 м Кыштымского рудника;
2. В результате лабораторно-полигонных экспериментов и математического моделирования взрывной отбойки кварца установлены зависимости выхода переизмельченного некондиционного кварца класса -20 мм (7-20 %) от диаметра заряда и скорости детонации взрывчатых веществ. Определена длина пробоя между взаимодействующими зарядами (1,5-6,4 м) и давление в общей полости взрыва (700-2200 МПа), обеспечивающее отделение слоя от массива в зависимости от параметров буровзрывных работ (БВР), которые рекомендованы для проведения экспериментальных исследований в натурных условиях этажа 346/316 м Кыштымского рудника;
3. Установлено, что при обогащении кварцевого сырья крупностью -60+20 и -20+5 мм на рентгенорадиометрическом сепараторе (РРС) возможно выделять различные фракции, которые в значительной степени (в 8-10 раз) отличаются по содержанию вредных примесей. Определены области применения методов сепарации: РРС – для обогащения класса крупностью -65+20 мм, выделенного из исходного (не дробленого) кварца, фотометрическая – класса крупностью -65+20 мм и -20+5 мм. Получены зависимости содержания железа в концентрате РРС (1,04-10,67%) от аналитического параметра РFe (0,2-1 ед.) и оптимальные пороги для рентгенорадиометрической сепарации исходной руды класса -60+20мм~0,15 ед. и хвостов оптической сортировки класса -20+5мм~0,3 ед.

Основные характеристики комплексной геотехнологии добычи и переработки кварца:;

• потери балансовых запасов кварца в недрах при КСР с податливыми МКЦ – 10,7%;
• выход некондиционной фракции кварца класса -20 мм при отбойке руды веерными скважинами диаметром 65 мм, заряжаемыми гранулитом АС-8 – 7-10%;
• выход высокочистых кварцевых концентратов – 46-52% от промышленных запасов.

Основные характеристики экспериментального образца РРС:

• повышение быстродействия работы исполнительного механизма (максимальное количество кусков отбиваемых в секунду) на 10-15% – 5-6 штук;
• увеличение селективности разделяемых минералов на 15-17%.

Новизна научных результатов ПНИ состоит в установлении зависимостей: показателей эффективности КСР от горно-геологических и горнотехнических показателей; выхода переизмельченного кварца от параметров БВР, обеспечивающих отделение слоя от массива при отбойке кварца; содержания вредных примесей в концентрате от аналитического параметра, определении порогов РРС.

Новизна технических результатов ПНИ состоит в изготовлении экспериментального образца РРС флуоресцентного СРФ1-150Л с заданными характеристиками в лабораторном режиме.

Сопоставление заявленных результатов проекта с известными показателями ведущих производителей высокочистого кварца, определяющими мировой уровень, показывает их соответствие или превосходство в технологии подземной добычи и переработки.

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям Этапа 3 ПНИ «Моделирование объектов исследования и изготовление экспериментального образца, разработка технической документации» и подтверждают перспективность продолжения работ по проекту с проведением экспериментальных исследований в натурных условиях Кыштымского рудника.

Плановые и достигнутые значения показателей результативности реализации проекта на этапе №3 приведены в таблице.

 

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Значения по проекту всего		Значения на текущий 2015 год
			Запланировано	Фактически достигнуто	Запланировано на Этапе 3	Достигнуто на Этапе 3	Достигнуто в 2015 году
Индикаторы
1	Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science)	единиц	6	3	2	2	2
2	Число патентных заявок, поданных по результатам проекта	единиц	3	1	1	0	1
3	Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей - участников проекта	процентов	33,4	59,4	33,4	58,8	58,8
4	Объем привлеченных внебюджетных средств	млн. руб.	45	31,35	15	9,56	15,79
Показатели
1	Средний возраст исследователей – участников проекта	лет	46	42,3	46	42,5	42,5
2	Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта	единиц	3	4	1	1	2
3	Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта	единиц	1	0	0	0	0
4	Использование при выполнении проекта уникальных научных установок	единиц	2	1	1	1	1
5	Использование при выполнении проекта научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием	единиц	4	2	2	2	2
6	Использование при выполнении проекта объекты зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок	единиц	0	0	0	0	0

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

---

 

Сведения о ходе выполнении проекта на этапе №4

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г. с Минобрнауки России на этапе №4 «Проведение экспериментальных исследований» в период с 01.01.2016 г. по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы:

1. Экспериментальные исследования комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца, включающей технологии отработки наклонного месторождения кварца, взрывной отбойки кварца и рудоподготовки кварцевого сырья в натурных условиях Кыштымского рудника по разработанной программе и методике;
2. Исследовательские испытания экспериментального образца рентгенрадиометрического сепаратора в натурных условиях Кыштымского рудника по разработанной программе и методике;
3. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и итоговых результатов ПНИ (конференции, семинары, выставки, в т.ч. международные);
4. Подготовка заявки на охранный документ;
5. Технологическая реализация локальных проектов на проведение экспериментальных исследований;
6. Проведение исследований в рамках внебюджетных НИР, направленных на обеспечение ПНИ (определение параметров буровзрывных работ на основе экспериментального изучения свойств горных пород, характеристик взрывчатых веществ и напряженно-деформированного состояния локального горного массива).

При этом были получены следующие результаты:

1. На основании теоретических исследований и математического моделирования систематизированных и сконструированных вариантов комбинированной системы разработки (КСР) наклонного месторождения кварца установлено, что во всем диапазоне изменения его мощности (4-20м) и угла падения (20-40°) при параметрах напряженно-деформированного состояния (НДС) горного массива Кыштымского месторождения, включающих гравитационные напряжения σz=-3МПа и разнонаправленные тектонические σт=-10МПа, вариант 2 КСР является оптимальным по критерию прибыли на 1т погашаемых балансовых запасов. В результате экспериментальных исследований в натурных условиях подэтажа 346/324 м Кыштымского рудника установлено, что параметры конструктивных элементов КСР (ширина камеры 26 м и трапециевидного МКЦ 2-8 м) являются устойчивыми, а фактические показатели потерь и разубоживания кварца в пересчете на экспериментальный блок составляют 9,1 и 14 %, что соответствует требованиям ТЗ.
2. В ходе лабораторно-полигонных экспериментов и математического моделирования взрывной отбойки кварца установлены зависимости выхода переизмельченного некондиционного кварца класса -20 мм (7-20 %) от диаметра заряда и скорости детонации взрывчатых веществ (ВВ), определена длина пробоя между взаимодействующими зарядами (1,5-6,4 м) и давление в общей полости взрыва (700-2200 МПа), обеспечивающее отделение слоя от массива. В результате экспериментальных исследований взрывной отбойки в натурных условиях Камеры 1 (восток) подэтажа 346/324 м Кыштымского рудника установлено, что выход некондиционной фракции кварца -20мм составляет 12,2% и выход негабаритных кусков размером более 700 мм – 7,6%. Сделан вывод, что при скважинах диаметром 65 мм возможно снижение выхода некондиционной фракции кварца по КСР до 12-14% за счет уменьшения удельного расхода ВВ до 0,8-0,9 кг/м3 при величине л.н.с. 1,7-1,8 м, при этом выход негабарита не превысит 7-10%, что соответствует ТЗ.
3. На основании теоретических исследований и математического моделирования технологии рудоподготовки кварцевого сырья установлено, что рентгенорадиометрическая сепарация (РРС) позволяет выделять различные фракции, которые в значительной степени (в 8-10 раз) отличаются по содержанию вредных примесей. В результате экспериментальных исследований в натурных условиях Кыштымского рудника установлено, что выход обогащенного кварца, выделенного из исходного минерального сырья крупностью -65+20 и -30+5 мм, составляет 43-45%, его выход при переработке хвостов ручной сортировки крупностью -65+20 мм и хвостов оптической сепарации крупностью -30+5 мм снижается до 33-36%. Сквозной выход высокочистых кварцевых концентратов составляет 49,1%, выход некондиционного класса крупностью -5 мм – 11,3%, что соответствует ТЗ.
4. В результате исследовательских испытаний изготовленного экспериментального образца рентгенорадиометрического сепаратора СРФ1-150Л подтверждено соответствие его технических характеристик требованиям ТЗ: повышено быстродействие работы исполнительного механизма на 35% за счет применения пневматического привода; увеличена разрешающая способность блока детектирования на 17-18% за счет использования полупроводникового датчика; повышена селективность разделяемых высокоминерализованных и высокочистых кусков кварца на 20% за счет использования полупроводникового детектора; в целом повышена производительность по сравнению с промышленным сепаратором СРФ1-100 по машинному классу крупностью -65+20 мм на 30%.

Предварительные характеристики комплексной геотехнологии добычи и переработки кварца, установленные в результате экспериментальных исследований:

• потери балансовых запасов кварца в недрах при КСР с податливыми МКЦ – 9,1%;
• разубоживание кварца – 14 %;
• выход некондиционной фракции кварца -20мм – 12,2%;
• выход негабаритных кусков размером более 700 мм – 7,6%;
• выход мелкого некондиционного кварца класса крупностью -5 мм – 11,3%;
• выход высокочистых кварцевых концентратов – 49,1 % от промышленных запасов.

Основные характеристики экспериментального образца РРС СРФ1-150Л:

• повышение быстродействия работы исполнительного механизма (максимальное количество кусков отбиваемых в секунду)- на 35% (до 7 штук);
• увеличение разрешающей способности блока детектирования – на 17-18%;
• увеличение селективности разделяемых минералов – на 20%;
• повышение производительности по машинному классу крупностью -65+20 мм – на 30%.

Новизна научных результатов ПНИ состоит в установлении зависимостей: показателей эффективности КСР от мощности и угла падения рудного тела и ширины камеры; выхода переизмельченной некондиционной фракции -20мм от удельного расхода ВВ на отбойку кварца и соотношения между фракциями -20 и +20-65 мм от выхода фракции +65 мм; содержания вредных примесей в обогащенном кварце от величины аналитического параметра; в определении порогов РРС для различных классов кварца, выделенного из исходного сырья, и хвостов оптической сепарации и ручной сортировки.

Новизна технических результатов ПНИ состоит в изготовлении и исследовательских испытаниях экспериментального образца РРС флуоресцентного СРФ1-150Л, подтверждающих в лабораторном режиме соответствие его технических характеристик требованиям ТЗ.

Сопоставление заявленных результатов проекта с известными показателями ведущих производителей высокочистого кварца, определяющими мировой уровень, показывает их соответствие или превосходство в технологии подземной добычи и переработки.

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям Этапа 4 ПНИ «Проведение экспериментальных исследований» и подтверждают перспективность продолжения работ по проекту с проведением окончательной оценки разработанной комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца и определения возможности ее реализации на Кыштымском подземном руднике и других предприятиях, осуществляющих добычу высокоценного кварца.

Плановые и достигнутые значения показателей результативности реализации проекта на этапе №4 приведены в таблице.

 

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Значения по проекту всего		Значения на текущий год
			Запланировано	Фактически достигнуто	Запланировано на Этапе 4	Достигнуто на Этапе 4
Индикаторы
1	Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science)	единиц	6	4	3	1
2	Число патентных заявок, поданных по результатам проекта	единиц	3	4	1	3
3	Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей - участников проекта	процентов	33,4	56,2	33,6	52,9
4	Объем привлеченных внебюджетных средств	млн. руб.	45	45,25	15	13,9
Показатели
1	Средний возраст исследователей – участников проекта	лет	46	42,9	45	43,5
2	Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта	единиц	3	5	2	1
3	Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта	единиц	1	0	1	0
4	Использование при выполнении проекта уникальных научных установок	единиц	2	1	1	0
5	Использование при выполнении проекта научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием	единиц	4	2	2	0
6	Использование при выполнении проекта объекты зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок	единиц	0	0	0	0

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

---

 

Сведения о ходе выполнении проекта на заключительном этапе №5

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0026 от 05.06.2014 г. с Минобрнауки России на этапе №5 «Обобщение и оценка результатов исследований» в период с 01.07.2016 г. по 31.12.2016 г. выполнялись следующие работы:

1. Обобщение и оценка эффективности, сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца, включающей технологии отработки наклонного месторождения кварца, взрывной отбойки кварца и рудоподготовки кварцевого сырья;
2. Разработка лабораторного технологического регламента на комплексную геотехнологию подземной добычи и переработки высокоценного кварца, включающую технологии отработки наклонного месторождения кварца, взрывной отбойки кварца и рудоподготовки кварцевого сырья;
3. Оценка РИД, полученных при выполнении ПНИ, с целью их вовлечения в хозяйственный оборот;
4. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и итоговых результатов ПНИ (конференции, семинары, выставки, в т.ч. международные);
5. Маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ.

При этом были получены следующие результаты:

1. Определено, что во всем диапазоне изменения мощности (4-20м) и угла падения (20-40°) рудного тела, вариант комбинированной системы разработки (КСР) с камерной выемкой основных запасов блока, массовой отбойкой междукамерных целиков (МКЦ) трапециевидной формы, площадным выпуском руды под консолью висячего бока через днище камеры является оптимальным по критерию прибыли на 1т погашаемых балансовых запасов. Установлено, что при гравитационных и тектонических напряжениях в горном массиве Кыштымского месторождения 3 и 10МПа, соответственно, ширина камеры 20-26 м и трапециевидного МКЦ 2-8 м являются устойчивыми. Показатели потерь и разубоживания кварца в пересчете на КСР при ширине камер 20 м составят 12,1% и 13,8%, а при ширине камер 26 м – 10,7% и 12,0%, что соответствует ТЗ.
2. Установлены зависимости выхода переизмельченного кварца класса -20 мм от диаметра заряда и скорости детонации ВВ, определена длина пробоя между взаимодействующими зарядами (1,5-6,4 м) и давление в общей полости взрыва (700-2200 МПа), обеспечивающее отделение слоя от массива. При опытных взрывах выход переизмельченного кварца составил 12,2%, выход негабаритных кусков размером более 700 мм – 7,6%. Сделан вывод, что при скважинах диаметром 65мм возможно снижение выхода переизмельченного кварца по КСР до 12-14% за счет уменьшения удельного расхода взрывчатых веществ до 0,8-0,9 кг/м3, при этом выход негабарита не превысит 7-10%, что соответствует ТЗ.
3. Установлено, что выход обогащенного кварца, выделенного из исходного минерального сырья крупностью -65+20 и -30+5 мм, составляет 43-45%, его выход при переработке хвостов ручной сортировки крупностью -65+20 мм и хвостов оптической сепарации крупностью -30+5 мм составляет 33-36%. Установлено, что технология рудоподготовки кварца, основанная на комплексировании грохочения, оптической и РРС, позволяет сквозной выход высокочистых кварцевых концентратов увеличить до 49,1%, а выход некондиционного класса крупностью -5 мм снизить до 11,3%, что соответствует ТЗ.

Требования к техническим характеристикам научно-технических результатов, установленные п. 4.2 ТЗ, выполнены в полном объеме:

1. Требования к технологии отработки наклонного месторождения кварца:
   • потери кварца в недрах должны быть не более 12-14% от балансовых запасов, полученный результат – 12,1-10,7%;
   • разубоживание руды должно быть не более 13-14%, полученный результат – 13,8-12%;
2. Требования к технологии взрывной отбойки кварца:
   • выход фракции кварца класса минус 20 мм (некондиционной) должен быть не более 10-14%, полученный результат – 12-12,2%;
   • выход негабарита должен быть не более 7-10%, полученный результат – 7,6%;
3.  Требования к технологии рудоподготовки кварцевого сырья:
   • выход некондиционного кварца класса минус 5 мм должен быть не более 10-12%, полученный результат – 11,3%;
   • выход высокочистых кварцевых концентратов должен быть не менее 46-52% от промышленных запасов, полученный результат – 49,1%;
4.  Требования к экспериментальному образцу рентгенорадиометрического сепаратора флуоресцентного СРФ1-150Л в сравнении с промышленным сепаратором СРФ1-100:
   • повышение быстродействия работы исполнительного механизма на 10-15%, полученный результат – на 35% за счет применения пневматического привода;
   • увеличение разрешающей способности блока детектирования за счет использования полупроводникового датчика «Si-pin» на 10-15%, полученный результат – на 17-18%;
   • увеличение селективности разделяемых минералов на 15-17%, полученный результат – на 20% за счет использования полупроводникового детектора;
   • применение сжатого воздуха в приводе исполнительного механизма, полученный результат – применен;
   • повышение производительности по машинному классу крупностью -65+20 мм на 25-30%, полученный результат – на 30% за счет повышения быстродействия работы исполнительного механизма.

Новизна научных результатов ПНИ состоит в установлении зависимостей: показателей эффективности КСР от мощности и угла падения рудного тела и ширины камеры; выхода переизмельченной некондиционной фракции -20мм от удельного расхода ВВ на отбойку кварца и соотношения между фракциями -20 и +20-65 мм от выхода фракции +65 мм; содержания вредных примесей в обогащенном кварце от величины аналитического параметра; в определении порогов РРС для различных классов кварца, выделенного из исходного сырья, и хвостов оптической сепарации и ручной сортировки.

Новизна технических и технологических результатов ПНИ заключается в создании:

• комплексной геотехнологии подземной добычи и переработки высокоценного кварца, обеспечивающей снижение потерь балансовых запасов кварца в недрах в 2 раза, снижение выхода некондиционной фракции кварца при взрывной отбойке на 25%, снижение выхода некондиционного кварца при переработке на 30%, что соответствует требованиям ТЗ;
• экспериментального образца сепаратора рентгенорадиометрического флуоресцентного СРФ1-150Л с техническими характеристиками, отвечающими требованиям ТЗ: повышено быстродействие работы исполнительного механизма на 35% за счет применения пневматического привода; увеличена разрешающая способность блока детектирования на 17-18% за счет использования полупроводникового датчика; повышена селективность разделяемых высокоминерализованных и высокочистых кусков кварца на 20%; в целом повышена производительность по сравнению с промышленным сепаратором СРФ1-100 по машинному классу крупностью -65+20 мм на 30%.

Полученные результаты соответствуют техническим требованиям ПНИ.

Сопоставление заявленных результатов проекта с известными показателями ведущих производителей высокочистого кварца, определяющими мировой уровень, показывает их соответствие или превосходство в технологии подземной добычи и переработки.

В целях коммерциализации (практического использования) результатов интеллектуальной (научно-технической) деятельности, полученных в рамках проекта, ИГД УрО РАН совместно с ОАО «Кыштымский ГОК» сделан прогноз развития рынка особо чистого кварца и рынка технологий его добычи, установлена техническая возможность и определен экономический эффект от внедрения Патента на изобретение №2597225 при освоении жилы №193 Кузнечихинского месторождения в размере 930 тыс. руб. в год при освоении жилы №175 Кыштымского месторождения – 3348 тыс. руб. в год.

Плановые и достигнутые значения показателей результативности реализации проекта на этапе №5 приведены в таблице.

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Значения по проекту всего		Значения на текущий год
			Запланировано	Фактически достигнуто	Запланировано	Достигнуто в 2016 г.
Индикаторы
1	Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science)	единиц	6	7	3	4
2	Число патентных заявок, поданных по результатам проекта	единиц	3	4	2	3
3	Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей - участников проекта	процентов	33,4	56,2	33,6	52,9
4	Объем привлеченных внебюджетных средств	млн. руб.	45	46,95	15	15,6
Показатели
1	Средний возраст исследователей – участников проекта	лет	46	42,9	45	43,5
2	Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта	единиц	3	6	2	2
3	Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта	единиц	1	1	1	1
4	Использование при выполнении проекта уникальных научных установок	единиц	2	2	1	1
5	Использование при выполнении проекта научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием	единиц	4	4	2	2
6	Использование при выполнении проекта объекты зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок	единиц	0	0	0	0

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

---