Хвосты на передержке
Накопленные в России сотни миллионов тонн отходов добывающей промышленности, содержащие ценное минеральное сырье, недостаточно активно включаются в хозяйственный оборот. Это лишает экономику дополнительных доходов и грозит экологическими проблемами
Россия поставила рекорд: по итогам 2021 года в стране было образовано более 8,5 млрд тонн отходов производства и потребления. Это на 1,5 млрд тонн больше, чем в 2020 году. По данным Росприроднадзора, за последние три года объем накопленных промышленных отходов в стране увеличился почти на 10 млрд тонн, превысив отметку 53 млрд тонн.
Самая значительная часть в этом объеме — отходы добывающей промышленности. Большая часть из них приходится на вскрышу, то есть пустую породу, которую приходится удалять, чтобы добраться до собственно месторождения угля, металлических руд и прочих минералов. Этот грунт не представляет опасности для человека или природы. Другое дело отходы обогатительных фабрик, так называемые хвосты, обработанная руда с некоторым содержанием металлов, которые не удалось извлечь при обогащении. Как отмечает Владимир Маслобоев, специалист по промышленной экологии, член экспертного совета Проектного офиса развития Арктики, зачастую эти отходы хранятся ненадлежащим образом, загрязняя окружающую среду. «Например, отвалы фосфогипса загрязняют водные объекты фосфором, что ведет к бурному цветению сине-зеленых водорослей, выделяющих токсины, опасные для человека. Шлаки и отвалы обогащения медно-никелевых руд в результате выветривания (гипергенные процессы) — источник загрязнения тяжелыми металлами и сульфатами».
За долгие годы разработки различных месторождений в стране накопились сотни миллионов тонн хвостов с содержанием меди, никеля, свинца, цинка и прочих металлов, в том числе драгоценных и редкоземельных. По сути, это техногенные месторождения, искусственно созданные в процессе разработки природных залежей. Из них посредством появившихся в последнее время более совершенных технологий можно доизвлечь ценные металлы.
«Все хвосты можно со временем переработать, отечественные технологии для этого разработаны, но пылятся на полках, — говорит Владимир Маслобоев. — Из отходов можно получать металлы — как пример, редкоземельные металлы из фосфогипса, красных шламов глиноземного производства. Бедные руды и шлаки цветной металлургии вполне пригодны для бактериального выщелачивания цветных металлов. Здесь двойная выгода: получение дополнительного количества ценных металлов и подготовка хвостов к безопасному хранению или к использованию в строительстве».
О проекте по извлечению редкоземельных металлов из фосфогипса, который является отходом производства минеральных удобрений, «Эксперт» уже рассказывал (см. «Редкоземельным металлам дали приоритет», № 17 за этот год). Оператор проекта, компания «Скайград-Инновации», намерен перерабатывать фосфогипс в оксиды редкоземельных металлов, использование которых в качестве сырья в высокотехнологичных отраслях (нефтехимическая и атомная промышленность, металлургия, производство магнитов и оптического стекла повышенной прозрачности) позволит резко снизить зависимость страны от импорта этих материалов.
Еще из последних примеров — проект по производству оловянного и медного концентратов, реализуемый в Хабаровском крае компанией «Геопроминвест». Здесь предполагается перерабатывать хвосты бывшего Солнечного ГОКа. В этом техногенном месторождении, по данным правительства Хабаровского края, находится порядка 30 млн тонн отходов горно-обогатительного производства, а в них, в свою очередь, содержится около 130 тыс. тонн меди и 57 тыс. тонн олова. Кроме того, по данным Федерального агентства по недропользованию (Роснедра), в этих отвалах также имеется порядка 350 тонн серебра.
Пока производство запущено в тестовом режиме, но после выполнения всех пусконаладочных работ предприятие планирует перерабатывать до 2 млн тонн хвостов в год. Выход на полную мощность запланирован на 2024 год. Полученные в результате обогащения хвостов концентраты цветных металлов (медный и оловянный) компания намерена отправлять на экспорт в страны Азии — Китай, Японию, Южную Корею. Что касается извлечения серебра из отвалов Солнечного ГОКа, то в публичных сообщениях со ссылками на компанию или власти Хабаровского края информации об этом нет.
По данным Минвостокразвития, инвестиции в проект составят не менее 2 млрд рублей. Сама компания «Геопроминвест» в 2020 году стала резидентом ТОР «Комсомольск», что позволяет ей получить налоговые льготы при реализации проекта (снижение или обнуление налога на прибыль, имущество, землю, сокращение уплат страховых взносов) и административные преференции.
Впрочем, как показывает практика, пока промышленные компании не спешат заниматься переработкой отвалов, предпочитая разрабатывать обычные месторождения. Это происходит в том числе и потому, что накопившиеся хвосты они рассматривают как запас на черный день.
Партизаны из карьеров
Как пояснили «Эксперту» в Министерстве природных ресурсов и экологии РФ, отходы обогатительных производств горнодобывающих предприятий перерабатываются в рамках законодательства о недрах с обязательным получением лицензии на пользование недрами как на техногенное месторождение и выполнением ровно тех же требований, что и для недропользователей, добывающих полезные ископаемые непосредственно из недр. Обязательны технический проект разработки, прохождение всех согласований и экспертиз, включая государственную экологическую экспертизу.
В силу низкого содержания ценных компонентов в хвостах технологии их извлечения могут быть сложнее, чем при переработке исходных руд. В частности, могут потребоваться операции, предусматривающие использование химических реагентов, например при выщелачивании. Вместе с тем современные реагенты не так токсичны или регенерируются, остаются в обороте и не попадают в окружающую среду. При этом, как отмечают в министерстве, каждый объект хвостов индивидуален с точки зрения применяемых технологий.
Всего, по данным Минприроды, в настоящее время в России разрабатывается 24 техногенных месторождения.
Опрошенные «Экспертом» участники рынка считают это число сильно заниженным. В том числе потому, что из-за необходимости получения разрешительных документов и прохождения множества экспертиз порой проще отрабатывать объекты полупартизанскими методами и таким образом не светиться в официальной статистике. Здесь может помочь хотя бы частичное снятие бюрократических препон — это позволит увеличить объемы переработки хвостов, тем более что брошенные отвалы постепенно размываются и выветриваются, фактически исчезают.
«Компаний, занимающихся разработкой хвостов, явно больше, чем заявлено, — подтверждает Алексей Никитин, руководитель комплексных проектов компании “Канекс Технология” (входит в группу компаний “Канекс”, занимается поставкой материалов и машиностроительной продукции для горнодобывающей отрасли). — Просто потому, что есть разные по размерам предприятия. Например, есть много так называемых дражных хвостов, которые разрабатывались дражным флотом в разных регионах страны. В них, по разным оценкам, только золота лежит свыше пяти тысяч тонн».
Технологии добычи золота шагнули настолько далеко вперед, что отвалы, содержание металла в которых ранее считалось бедным, сейчас имеют огромный потенциал.
С тем, что отвалы золотодобычи в наибольшей степени готовы к повторной разработке, поскольку в этом случае используются те же процессы, что и при первичной добыче на фабриках и приисках, согласен и заведующий лабораторией интеллектуальных систем и цифровых технологий Института проблем комплексного освоения недр РАН Дмитрий Клебанов. Что касается вовлечения в хозяйственный оборот прочих техногенных месторождений, то здесь, считает он, «технологии понятны, но в настоящий момент неразвиты, особенно для комплексной переработки полиметаллических минеральных отходов».
Впрочем, если иметь в виду отвалы тех месторождений, разработка которых ведется уже давно и начиналась посредством старых, несовершенных технологий, которые не позволяли извлекать из руды максимальное количество ценных металлов, то здесь открываются хорошие перспективы.
«Представьте, хвосты, то есть отходы, Талнахской обогатительной фабрики в Норильске по содержанию ценных металлов выше, чем на большинстве предприятий, добывающих руду, — говорит Алексей Никитин. — Например, содержание металлов в питании обогатительной фабрики на Кольской ГМК того же “Норникеля” вполне сопоставимо с хвостами в Норильске».
Разработка месторождений, содержащих никель, медь, палладий и другие цветные металлы, за Полярным кругом в Норильском промышленном районе началась в конце 1930-х годов, когда технологии извлечения были не столь совершенны, как сегодня. Это объясняет, почему содержание металлов в отвалах «Норникеля» больше, чем в некоторых разрабатываемых сегодня месторождениях.
Например, Русская медная компания разрабатывает Томинское месторождение медно-порфировых руд, где содержание меди 0,46% и меньше. Для сравнения: среднее содержание меди в Талнахском рудном узле составляет более 3,5%. Томинское месторождение было открыто еще в середине прошлого века, однако к его разработке получилось приступить только сейчас, когда появились соответствующие технологии обогащения бедной руды. Их применение приводит к тому, что содержание металла в хвостах стремится к нулю; в результате эти отвалы будут бесполезны с точки зрения их вторичной переработки.
«Компания ответственно подходит к разработке новых хвостохранилищ при строительстве и запуске горнообогатительных комбинатов, к вопросам защиты окружающей среды от попадания отходов производства в почву, воды, атмосферу, в также ведет исследовательскую работу на тему вторичного использования хвостов в благих целях», — заявила «Эксперту» вице-президент по экологической и промышленной безопасности РМК Наталия Гончар. В случае с Томинским ГОКом «благой целью» стала ликвидация Коркинского угольного разреза в Челябинской области. Добыча угля здесь уже не ведется, разрез был закрыт еще пять лет назад, однако периодически там возникали пожары, борта карьера обваливались. Коркинский разрез — самый глубокий угольный разрез в Евразии, глубиной более полукилометра и диаметром три с половиной километра.
РМК взяла на себя задачу по рекультивации этого техногенного образования: карьер засыпается хвостами с Томинского ГОКа. «Для ликвидации выработки используется специальный закладочный материал на основе отходов обогатительного производства Томинского ГОКа, — рассказывает Наталия Гончар. — Таким образом, Томинский ГОК вместо создания нового хвостохранилища взял на себя ответственность за рекультивацию угольного разреза, защитив жителей ближайших поселков и городов от гари и дыма. Кроме того, специально получаемый закладочный материал позволит укрепить борта разреза и нейтрализовать эндогенные пожары».
Знаем как
Дополнительный стимул для разработки хвостов заключается в том, что извлечение металлов из них порой может обойтись дешевле, нежели разработка месторождения с нуля.
«По разным оценкам, 40–60 процентов затрат при обогащении руды на ГОКе идет на ее дробление и измельчение, — объясняет Алексей Никитин. — В случае с хвостами все проще: ни рудник, ни шахту строить не надо: взял готовое оборудование для участка обогащения, доизмельчил, если потребуется, и все! Высокая рентабельность разработки понятна и без детальных пересчетов. Трудно сказать, хвосты каких металлов разрабатывать выгоднее, — все зависит от ситуации на рынке. Условно говоря, если предложение по меди достаточное, то и заниматься ею можно начать попозже».
Технологий извлечения металлов из отходов обогатительного производства существует много, но можно выделить главные. Как пояснил Алексей Никитин, в зависимости от разделяемых частиц применяют различные методы обогащения. «Есть гравитационные методы, которые основаны на гравитационном разделении. То есть, условно, если золото имеет удельный вес около 20 граммов на кубический сантиметр, а пустая порода — 2,6 грамма, то их можно разделить. Золото и другие металлы с большой плотностью уходят в одном направлении, а легкая порода — в другом». По словам эксперта, есть флотационные методы обогащения, которые основаны на способности нужных частиц либо прилипать к пузырьку, смачиваясь водой (гидрофильность), либо, наоборот, не прилипать (гидрофобность). «Добавление специальных флотационных реагентов позволяет создать условия, при которых требуемые мелкоизмельченные частицы, например, меди прилипнут к пузырьку воздуха и направятся в пенный продукт, а частицы, не содержащие полезных компонентов, направятся в камерный продукт, и после нескольких циклов будет получена готовая продукция требуемого содержания меди», — говорит он. Кроме того, есть магнитные методы: если материал магнитится, он уходит в один продукт, если нет — в другой.
Наконец, есть спектральные и рентгеноспектральные методы, но они используются довольно редко. «Главный фактор — очень дорогое оборудование и низкая удельная производительность, — отмечает Алексей Никитин. — Это оборудование с производительностью десятков тонн в час, тогда как в современных реалиях требуется пропускать через него и по тысяче тонн в час».
Разработка отвалов, которые были образованы в середине прошлого века, может оказаться выгоднее, чем освоение некоторых новых месторождений, поскольку в этих хвостах содержание цветных металлов может быть даже выше
Впрочем, как заявил «Эксперту» руководитель проектов по рентгенорадиометрической сепарации (РСС) екатеринбургской компании «Барс» Алексей Фоминых, метод РРС относится к новым высокоэффективным и экологически чистым технологиям обогащения различных типов руд и техногенного сырья (отвалы забалансовых и некондиционных руд, шлаки, футеровка и проч.). «Данная технология предполагает использование современного оборудования для покусковой сепарации. Это рентгенорадиометрические сепараторы, содержащие современные промышленные компьютеры и программное обеспечение, лучшие рентгеновские аппараты и блоки детектирования, электротехнические и электронные устройства, — перечисляет он. — Но главное — это методические, технические и технологические особенности и возможности сепараторов, которые позволяют путем покусковой сепарации обогащать самые разнообразные полезные ископаемые — руды черных, цветных, редких и благородных металлов, полиметаллическое и урановое сырье, флюориты, кварциты, магнезиты, силлиманиты, бокситы, нефелины, известняк, волластонит, уголь, отходы металлургических производств». По его словам, к достоинствам метода РРС следует отнести и то, что пока это единственный прямой метод оценки содержания большинства элементов, находящихся в руде или любом кусковом материале, по сравнению с известными традиционными методами обогащения, такими как флотационные или гравитационные.
По словам представителя компании, «Барс» производит собственные установки разной мощности, позволяющие «вылавливать» ценные металлы в старых отвалах.
«Установка работает по принципу рентгенорадиометрической сепарации, — объясняет Алексей Фоминых. — В сепаратор засыпают отработанную породу, затем происходит анализ отдельных кусков материала путем детектирования, основанного на облучении их потока рентгеновскими лучами, определяется содержание в них тех или иных химических элементов».
Если концентрация нужного элемента в куске материала превышает определенный показатель, установка отсортировывает его в концентрат, который можно использовать в дальнейшем, а породу без содержания ценных элементов отправляет в отвал.
Компания выпускает установки с различной производительностью: «Ангстрем-1» позволяет перерабатывать семь-десять тонн породы в час, «Ангстрем-2» — от 28 до 41 тонны. Установки мобильны, при их работе не используются реагенты для обогащения.
«Наши установки в основном собираются из российских же комплектующих — наученные горьким опытом, мы стали переходить на российских поставщиков еще в прошлые годы из-за скачков курса доллара, который влиял на себестоимость производства. Однако заменить импортные детали не так-то просто, особенно это касается микросхем и гидравлических насосов», — говорит Алексей Фоминых. Вместе с тем он отмечает: если раньше насосы поставляли из Германии, то потом оказалось, что и в Уфе их делают не хуже. По его словам, спрос на эти установки в последнее время растет. Если в прошлом году компания изготовила 12 установок «Ангстрем-2», то в текущем году она намерена сделать 16, а на следующий год уже поступили заказы на изготовление 20 штук. И скорее всего, ими дело не ограничится, в том числе потому, что работа этих установок не зависит от поставок комплектующих из-за рубежа.
«Некоторая зависимость от иностранного оборудования в этой сфере есть, — признают в Минпромторге, — но в то же время на рынке исторически присутствуют отечественные производители, выпускающие конкурентоспособное технологическое оборудование, которое способно удовлетворять потребности горнорудной промышленности».
Компания «Канекс Технология» специализируется на отработке различных металлов из хвостов, но в основном поставляет оборудование и технологии для извлечения меди и хрома. «Кстати, мы первыми в мире стали обогащать хромовые руды методом флотации — до этого применялись исключительно гравитационные методы, — говорит Алексей Никитин. — На Донском ГОКе в Казахстане, где находится крупное месторождение хрома с очень высоким содержанием металла в руде, мы запустили участок флотационного обогащения, где в промышленном масштабе отработали технологию, которая в дальнейшем будет применяться и в других подразделениях Eurasian Resources Group (ERG управляет рядом активов в Казахстане, среди которых Соколово-Сарбайский ГОК, Казахстанский электролизный завод, компания “Алюминий Казахстана” и другие предприятия. — “Эксперт”)».
Алексей Никитин отмечает, что российские компании до последнего времени предпочитали закупать оборудование для обогащения у иностранных поставщиков; российским же производителям доставались только те заказы на поставку оборудования, которые были неинтересны крупным зарубежным игрокам. Возможно, сейчас ситуация изменится. По крайней мере, пример компании «Барс» дает на это надежду.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl