Содержание к диссертации
Введение 4
Актуальность темы 4
Основная идея и цели работы 8
Задачи исследования и методы их решения. Периодизация 9
Глава I Зарождение обогащения полезных ископаемых в недрах горного дела (I этап. С древнейших времен до XVIII в.) 14
1.1. У истоков горного дела и обогащения полезных ископаемых 14
1.2. Сложение приказной системы на Руси 15
1.3. Состояние горнорудного промысла в Российском государстве. Открытие рудных месторождений 20
1.4. Техника переработки руд 27
Глава II Горнорудные реформы XVIII в. и их влияние на развитие горного дела и обогащения полезных ископаемых в России (II этап. Первая половина XVIII в.) 36
2.1. Деятельность Петра I. Появление «Приказа рудокопных дел» (1700 г.). Причины и следствия 36
2.2. Централизация управления горнозаводским (в т.ч. и обогатительным) производством. Берг-коллегия; Берг-привилегия и их значение 41
2.3. В.Н.Татищев и его роль в создании законодательных основ горного права. Горный устав 1734-1735 гг 45
Глава III Создание отечественного горного образования как фактор дальнейшего успешного развития горной промышленности в XVIII в. (II этап. Вторая половина XVIII в.) 53
3.1. Обогащение полезных ископаемых в первых отечественных трудах по горному делу (В.И.Геннина, М.В.Ломоносова, И.А.Шлаттера, Ф.Л.Канкрина, И.Ф.Германа). Начало дифференциации горной науки 55
3.2. Учреждение Горного института (1773 г.) и его роль в развитии горного дела в России 80
3.3. Техника обогащения полезных ископаемых в XVIII в 84
Глава IV Влияние новых реформ в горном деле в XIX в. на развитие горной и обогатительной науки и техники (III этап. XIX в.) 93
4.1. Социально-экономические предпосылки проведения новых реформ в горном деле. Горное положение 1806 г. Деятельность А.Ф.Дерябина 93
4.2. Развитие техники обогащения полезных ископаемых в XIX в 100
4.3. Горные науки в трудах А.И.Узатиса, И.А.Тиме, Г.Я.Дорошенко и др. и их значение. Вклад «Горного журнала» в развитие научно-технических основ обогащения полезных ископаемых 123
Глава V Научно-технический прогресс в области обогащения полезных ископаемых в России в XX в. Новые условия и задачи (IV этап. XX в. - начало XXI в.) 146
5.1. Особенности развития горных наук в России. Становлении самостоятельной дисциплины «Обогащение полезных ископаемых». Создание первой научной школы в области обогащения полезных ископаемых. Роль Г.О.Чечотта 146
5.2. Современное состояние и тенденции развития обогащения полезных ископаемых в системе горных наук 175
Выводы 186
Литература 189
Введение к работе
Горное дело - область деятельности человека по освоению недр Земли. Она включает все виды техногенного воздействия на земную кору, а также горные науки, изучающие закономерности преобразования и сохранения недр. Раньше здесь рассматривались и разведка полезных ископаемых, и металлургических передел.
Значение горного дела чрезвычайно велико. Нельзя не согласиться с высказыванием крупнейшего деятеля в этой области академика Н.В.Мельникова: «Масштабы и развитие горной промышленности определяют богатство страны, ее могущество и процветание» [1, с.736].
Истоки горного дела уходят в глубокую древность. Ниже приведена табл. 1 «Периоды эволюции в освоении недр Земли», из которой следует, что первые каменные горные орудия труда относятся к периоду, датируемому 2 млн. лет до н.э. - 35-40 тыс. лет до н.э. Появление примитивных горных механизмов для обогащения относится к VI - VIII вв.-XVIII в.
Известный историк горного дела А.М.Лоранский в 1900 г. писал: «Горнозаводская промышленность имеет весьма важное значение для благосостояния и могущества государства, и горное дело оказывает громадное влияние на развитие цивилизации в человеческих расах. Всемирная история показывает нам, что периоды особенного развития интеллектуальной и коммерческой деятельности совпадали с прогрессом горного дела и металлургии. Как в новых, так и в древних веках существовали постоянные отношения между элементами общего прогресса в цивилизации и количеством и разнообразием минерального богатства, получаемого из земли» [2, с. 1].
Россия обладает огромными запасами природных ресурсов, поэтому горному делу на всем протяжении его развития отводилась ведущая роль.
По истории горного дела и обогащения полезных ископаемых, а точнее, отдельных разделов и направлений указанных областей имеется немало исследований. Однако, проводились они в различные исторические периоды, поэтому задачи, методы и подходы к решению поставленных проблем также менялись. В целом эти работы носили фактологический характер и в настоящее время не соответствуют современному уровню развития горных наук, в том числе обогащения полезных ископаемых, истории науки и техники [3-7].
Таблица 1
Периоды эволюции в освоении недр Земли [1]
Этапы освоения Фаза технологической цивилизации Период Определяющий признак горноэксплуатационной технологии Основные горные
орудия труда
(нововведения)
1 2 3 4 5
Каменные горные орудия труда Неолитическая
2 млн. лет до н.э. -35-40 тыс. лет до н.э. 35-40 тыс. лет назад- 6 тыс. лет до н.э. Собирательство каменного материала с поверхности
Неглубокие выемки для добычи высококачественного камня. Древние карьеры Каменные молоты, кайла, кирки, роговые кайла
Металлический горный инструмент Горнометаллургическая (этап бронзы) 6 тыс. лет до н.э. -IX в. до н.э. Подземные выработки в теле полезного ископаемого для добычи руд. Огневые работы. Механический вруб Бронзовые кайла, кирки, клинья, молоты. Колесные механизмы
Горный механизм Горно-металлургическая (этап железа) VIII в. до н.э. - VB. н.э. Разветвленные сети подземных выработок для добычи руд. Искусственное проветривание. Колодезная добыча нефти Железные кайла, клинья, молоты, механические приспособления для шахтного подъема и водоотлива
Горные машины с простейшим приводом Энергетическая (этап гидросиловых установок VI - VIII вв.-XVIII в. Упорядоченные в пространстве и во времени отработки, шахтные выработки для добычи руд и соли. Прообраз шахтных систем разработки руд. Порохостроительные работы Примитивные горные механизмы для обогащения, шахтного подъема, водоотлива. Горные машины с приводом от водяного колеса, конной тяги. Рельсовые вагонетки. Взрывобезопасный светильник, система вентиляции
Горные машины с паровым двигателем Энергетическая (этап паровых двигателей) XVIII в. - конец
XIX в. Системы шахтной разработки угля, механизированное бурение скважин, аналитически рассчитанные системы шахтной разработки, многоуступная открытая разработка. Взрывные работы. Гидромеханизация Выемочные горные машины, одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, буровые станки, врубовые машины, транспортные машины с паровым и электрическим приводами. Конвейеры 3 4 5
Комбинированные горные машины с одиночным приводом Энергетическая (этап электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания) Начало -середина XX в. Системы комлексно-механизированных открытой и шахтной разработок полезных ископаемых, системы скважинной добычи. Управление горным давлением. Шахтная гидродобыча угля Высокопроизводительные
экскаваторы, горные комбайны, буровые установки глубокого бурения. Турбобур, электробур. Подземные самоходные машины
Системы горных машин с автоматизированным приводом Информа-ционно-технологи-ческая С 50-х годов XX в. Морская горная технология, микробиологическая горная технология, переход от комплексной механизации к автоматизации технологических процессов добычи и комплексному освоению недр Автоматизированные
комплексы горных
машин, буровые
установки
сверхглубокого
бурения, морское
горнодобычное
оборудование.
Циклично-поточное
и поточное
производство
Исключение составляет фундаментальный коллективный труд «Горные науки. Освоение и сохранение недр земли» (1997 г.), вышедший под редакцией академика К.Н.Трубецкого. Эта книга посвящена анализу современного состояния горных наук, пониманию выхода горных наук на совершенно иной, качественно высокий уровень. Ее авторы - ведущие ученые нашей страны, выражая принципиальные научные взгляды, нашли согласованные позиции по переосмыслению предмета, содержания и целей горных наук на современном этапе.
И хотя данный труд не является в целом историческим, но интересно его построение. Не отдавая просто дань истории, а понимая ее важность и актуальность, каждый раздел книги содержит историческую главу. Так, например, раздел «Горное недроведение» имеет главы «Становлениие и развитие геомеханики», «Эволюция практики и научных знаний в области разрушения горных пород». Горная теплотехника содержит главу «Основные положения и история развития». Раздел «Горная системология» имеет главу «История становления и развития отечественной горноэкономической науки» и т.д.
Исторический, эволюционный подход к рассмотрению горных наук подчеркнут и в той оценке, которую дал вице-президент РАН академик Н.П.Лаверов упомянутому труду: «Данная книга представляет собой необычный научный труд. Его необычность в том, что он полностью посвящен описанию и анализу значительных для весьма широкого круга ученых и специалистов, прежде всего горняков, явлений, как эволюция горных наук и решительный выход наук на принципиально новые позиции в понимании предмета, содержания и в целом их идеологии и методологии». И далее: «Создание этой значительной глубокой по содержанию книги является свидетельством принятия новой идеологии и методологии горных наук» [8, с. 5].
Таким образом, в настоящее время исторический, эволюционный подход к анализу горных наук, в состав которых входит обогащение полезных ископаемых, признан всеми ведущими отечественными учеными, работающими в данной области. Современная классификация горных наук приведена ниже в табл. 2 [8, с.48].
Всего в горные науки входят четыре группы, одна из которых - обогащение полезных ископаемых. Поэтому исследование истории развития обогащения полезных ископаемых в системе горных наук в России даст общий социальный фон проведения реформ в горном деле, покажет их роль и значение. Актуальность проведения подобного исследования на современном историко-научном уровне вполне созрела, она продиктована самим развитием горных наук.
Таблица 2 Классификация горных наук
Группа горных наук Горная наука
Горное недроведение Горно-промышленная геология Геометрия и квалиметрия недр Геомеханика
Разрушение горных пород Рудничная аэрогазодинамика Горная теплофизика
Горная системология Теория проектирования освоения недр Экономика освоения георесурсов Горная экология Горная информатика
Геотехнология Физико-техническая геотехнология Физико-химическая геотехнология Строительная геотехнология Геотехника
Обогащение полезных ископаемых Технологическая минералогия
Дезинтеграция и подготовка минерального сырья к
обогащению
Физические и химические процессы разделения,
концентрации и переработки минералов
Физические и химические процессы извлечения полезных
компонентов из природных и техногенных вод
Основная идея и цели работы
Основная идея данного исследования заключается в том, чтобы дать комплексный исторический анализ развития обогащения полезных ископаемых в системе горных наук в России, показать своеобразный характер пройденного пути.
Основные цели работы сводятся к тому, чтобы на основе изучения обширного круга архивных источников и научной литературы провести реконструкцию зарождения и становления обогащения полезных ископаемых в системе горных наук; показать пути научно-технического прогресса в горном деле и обогащении полезных ископаемых на фоне происходящих в России реформ горного дела; выявить вклад отечественных ученых и деятелей в этом процессе.
Задачи исследования и методы их решения. Периодизация
Для решения поставленных целей в исследовании решены следующие задачи:
1. Изучены обширные исторические материалы по теме и на их основе разработана периодизация исследования, включающая следующие основные этапы:
- I этап (С древнейших времен до XVIII в.) Зарождение обогащения полезных ископаемых в недрах горного дела;
- II этап (XVIII в.) Реформы горного дела в XVIII в. и их влияние на развитие горного дела и обогащения полезных ископаемых в России. Создание отечественного образования как фактор дальнейшего успешного развития горной промышленности в XVIII в.;
- III этап (XIX в.) Влияние новых реформ в горном деле в XIX в. на развитие горной и обогатительной науки и техники;
- IV этап (XX в. - начало XXI в.) Научно-технический прогресс в области обогащения полезных ископаемых в России в XX в. Новые условия и задачи.
Основные этапы развития обогащения полезных ископаемых и общая оценка каждого из них даны в таблице 3.
2. На основе источниковедческого анализа, включающего большое количество архивных материалов, литературных памятников по горному делу, периодических изданий горного профиля, научно-технической и исторической литературы и разработанной периодизации выявлены основные черты развития научно-технических основ обогащения полезных ископаемых в разные исторические периоды.
3. Выделены основные реформы в горном деле, проводившиеся в России, начиная с XVIII в. и проанализированы их последствия на развитие всего горного дела, включая и обогащение полезных ископаемых.
4. Прослежены взаимосвязи науки и техники в обогащении полезных ископаемых, изменение их характера в разные периоды истории, а также расширение и влияние естественно-научной базы на данную область.
5. Выявлен вклад отечественных ученых и государственных деятелей в становление и развитие обогащения полезных ископаемых.
При решении поставленных задач были применены историко-научные методы исследования.
В табл. 3 приведены основные этапы развития обогащения полезных ископаемых в системе горных наук в России.
Таблица З
Основные этапы развития обогащения полезных ископаемых в системе
горных наук в России.
Номер Основное Взаимодействие Общее значение этапа
этапа, содержание горной науки и хронологи- этапа техники на ческие разных этапах. рамки и его Появление название новых методов обогащения
полезных ископаемых 1 2 3 4
I этап с Истоки Техника Появление примитивных механизмов с древнейших обогащения развивается в простейшим приводом для обогащения времен до полезных отсутствии полезных ископаемых относится к VI XVIII в. ископаемых науки. XVIII вв. Разделение производилось в Зарождение в недрах Появление водной среде (гравитационное обога обогащения горного дела. простейших щение). В XVIII в. для техники обога полезных Сложение методов щения руд характерным было примене ископаемых приказной гравитационного ние водяного колеса с целью интенси в недрах системы на обогащения фикации процессов промывки и горного Руси. (промывка, отсадки. В горном деле оно обеспечило дела. Состояние ручная отсадка). широкое применение водоподъёмных, горнорудно- грузоподъёмных и вентиляционных го промысла машин. Широкое распространение в в Российском обогащении получили толчеи. Наряду с государстве. ручными мельницами появились Открытия мельницы, приводимые в движение горнорудных гидравлическими колесами. Новым в месторожде- технике гравитационного обогащения ний. Техника явилось появление метода, основанного переработки на использовании действия восходящей РУД- струи воды для разделения минералов по удельным весам. Получает распространение амальгамация. Созданы комбинированные машины, выполняющие дробление, измельчение, промывку, амальгамирование руды. Приказная система подвела итог на пути создания централизованного управления страной. В 1700 г. появился "Приказ рудокопных дел". В XVII в. велась целенаправленная разведка серебряных и оловянных руд, железорудных месторождений, серебросвинцовых и золотых руд; была заложена основа поиска рудных месторождений как элемент развития производительных сил и техники общественного производства. На территории России горный 3 промысел, включающий добычу и переработку руд цветных металлов и железа существовал в XV-XVII вв.
II этап первая половина XVIII в. Реформы горного дела в XVIII в. и их влияние на развитие горного дела и обогащения полезньк ископаемых в России. Влияние "Приказа рудокопных дел" (1700 г.) на развитие всего горного дела. Причины и следствия. Реформы Петра I. Берг-коллегия (1719 г.), Берг-привилегия (1719 г.), Берг-регламент (1739 г.), Горный устав (1734-1735 гг.) В.Н. Татищева. Техника развивается в отсутствии науки.
Совершенствование и широкое распространение методов промывки и ручной отсадки Реформы Петра І в горном деле оказали решающее влияние на формирование централизованного руководства в этой области, создали горную администрацию.
Горный устав В.И.Татищева (1734-1735 гг.) заложил основу законодательных основ горного права. В начале XVIII в. появились первые горные чертежи, что было связано с организацией Приказа рудокопных дел и началом правительственного контроля над горными работами.
II этап вторая половина XVIII в. Отечественн ое горное образование как фактор дальнейшего успешного развития горной промышлен ности в XVIII в. Обогащение полезных ископаемых в первых отечественн ых трудах по горному делу. Учереждение Горного института (1773 г.). Техника переработки РУД- Зарождение горной науки, характерными функциями которой являются описательная и систематиза торская. Становление машинной техники отсадки и промывки. Анализ трудов В.И.Геннина, М.В.Ломоносова, И.А.Шлаттера, Ф.К.Канкрина, И.Ф.Германа показал их неравнозначность, раскрыл процесс зарождения горной науки, начавшуюся дифференциацию последней. В 1773 г. открыто первое высшее учебное заведение -Горный институт, повлиявшее на развитие горной науки и техники в целом. Появилось толчейно-промывальные фабрики. Руда промывалась в наклонных желобах. С 1760 г. стали применять золотопромывальные машины на Уктусском и Березовском заводах, изобретённые К,Д.Фроловым. Им же были созданы первые комплексы рудничного обогащения не имевшие равных как в России, так и за её пределами. Усилилось разведывание и использование каменного угля. Бьша опубликована книга Н.А.Львова "О пользе и употреблении русского земляного угля" (1799 г.). 3 4
III этап Горное Наука догоняет Появившиеся новые обобщающие XIX в. положение технику в своем труды по горной науке демонстрируют Новые А.Ф.Дерябин развитии и существенный прогресс, достигнутый в реформы в а 1806 г. выполняет горном деле, свидетельствует О горном деле Горные объяснительную переходе её на более высокий уровень, и их науки в функцию. становлению русской терминологии в влияние на трудах Распространение горном деле. В 1871 г. Г.Я.Дорошенко развитие А.И.Узатиса, машинной защитил первую в России диссертацию горной и И.А.Тиме, техники отсадки по обогащению полезных ископаемых обогатитель- Г.Я.Доро- и промывки. на тему "Механическое обогащение ной науки и шенко. Возникновение каменного угля". техники. "Горный масляной и "Горный журнал" (издается с 1825 г.) журнал" и пленочной один из первых технических журналов в его значение флотации. мире играет выдающуюся роль для для истории истории горной науки и техники. горной науки Выделено 9 направлений, • и техники. охватывающих вопросы, относящиеся к истории обогащения полезных ископаемых.
Для техники обогащения полезных ископаемых этого периода характерным является внедрение в производство способа Л.И. Брусницына извлечение золота из россыпей, а также многочисленных золотопромывальных машин, в том числе работающих от парового двигателя (машина А.П.Аносова). С 30-х годов XIX в. в технику обогащения золотосодержащих песков внедрена амальгамация как непосредственно в процесс промывки, так и после неё; разработаны "амальгамирные станки". К 1847 г. Россия заняла первое место по добыче и переработке золота, обеспечивая до 40,3% мирового производства. Значительное распространение в технике обогащения с середины XIX в. стали иметь отсадочные машины.
IV этап Особенности Наука опережает Становление самостоятельной XX в.-ХХІ развития технику в своем дисциплины "Обогащения полезных в. Научно- горных наук развитии, ставя ископаемых" произошло в первой технический в России - и решая такие четверти XX в.. С 1915 г. Г.О.Чечотт прогресс в процесс диф- задачи, которые читал этот курс как часть курса "Горное области ференциации после их искусство". Под его руководством в обогащения горных наук теоретической 1916 г. была организована первая полезных на базе их разработки обогатительная лаборатория; в 1918 ископаемых. интеграции находят выход в 1919 гг. - создана испытательная Новые происходит производство. станция с полупромышленными условия и одновремен- Наука аппаратами и производственное бюро задачи. но с выполняет по проектам обогатительных фабрик; 3 синтезом прогности- зарождалась первая научная школа. На горных наук ческую основе этой базы в 1920 г. создан в единую функцию. МЕХАНОБР, директором которого в систему Возникновение 1920-22 гг. был Г.О.Чечотт. знаний. и широкое Огромный вклад в развитие научно Вопросы распространение технических основ обогащения экологии и пенной полезных ископаемых внес чл.-корр. АН комплекс- флотации. СССР И.Н.Плаксин и его школа. ности Зарождение и Основными современными переработки развитие направлениями исследований являются: минераль- магнитных и 1 - создание программно-аппаратного ного сырья электрических комплекса для минералогической становятся методов оценки месторождений и технологий важнейшими. обогащения комплексной переработки сырья;
2 Становление полезных разработка общей теории интерграну самостоя- ископаемых. лярного разрушения горных пород, тельной Появление механических и энергетических методов дисциплины комбинирован- интенсификации разупрочнения "Обогащения ных методов. минеральных комплексов и создание полезных новых технологий радиометрического ископае- обогащения труднообогатимых руд; 3 мых". Роль создание новых высокоэффективных, Г.О.Чечотта. экологически безопасных процессов комплексной переработки и вскрытия труднообогатимых руд и техногенных месторождений на основе комбинирования современных методов обогащения, пиро- и гидрометаллургии с использованием дополнительных энергетических воздействий.
