Открой, хозяйка! Репортаж с промплощадки «Уралгидромеди»

Тут, слышь-ко, в Полевском, земляные богатства знатные. Со старых времён тут дела заводские. Кто ж, всамделе, про Гумёшки не слыхал — славное место, всем рудняшным знакомое.

Конечно-конечно, возвращаемся в наш родной XXI век. Но здесь, в Полевском, строчки из бажовских сказов так и пляшут перед глазами. Ведь сегодня мы на легендарном Гумёшевском руднике — буквально во владениях Медной горы Хозяйки.

Горы, в смысле возвышенности, собственно, нет. И, надо думать, никогда не было: гумёшки — это пологий холм. В своих воспоминаниях Павел Бажов описывает эти места как «поле самого унылого вида» — таким он увидел Гумёшевское месторождение в конце XIX века.

Бросился к отцу за объяснениями, а тот дал ответ, достойный былинных старцев: это, мол, медный рудник, а руду всегда из горы берут, «только иная гора наружу выходит, а иная в земле». Парадоксы русского языка: у нас ведь и  горняком называется шахтёр, который спускается под землю, а вовсе не лезет на гору.

Шахт, впрочем, тоже нет. Больше нет, хотя почти 300 лет медную руду здесь добывали именно подземным способом. И просуществовал рудник буквально до последних лет XX века, после чего его затопили: подземную добычу признали нерентабельной.

А вот медь всё еще есть. Только теперь добыча идёт методом подземного выщелачивания силами предприятия АО «Уралгидромедь», входящего в состав группы «Русская медная компания». Если бажовские «рудобои» работали на нижних горизонтах (шахта тут была глубже 500 м), то сегодня идёт отработка на глубине до 200 м.

Эх, сказали бы тем крепостным работникам из прошлого, что металл тут будут добывать без риска для жизни, не спускаясь в шахту и только с поверхности, не поверили бы.

Сказочный проект

В первый момент, правда, и мы подумали, что ослышались. Выщелачивание? Подземное? Меди? Однако работники предприятия, видимо, уже привыкли к удивлению гостей. Технолог гидрометаллургического участка Сергей Загидулин напоминает, что технология известна ещё с середины прошлого века.

Но получают таким способом чаще уран или золото, а вот добыча меди и правда нетипичная. И сегодня промплощадка «Уралгидромедь» является для нашей страны уникальной: отдельные производственные узлы можно увидеть на других предприятиях, но полный комплекс реализован только здесь.

В начале 2000-х, когда была получена лицензия на право геологического изучения и добычи полезных ископаемых Гумёшевского месторождения медистых глин, проект, впрочем, и выглядел сказочным.

Правда, первоначально добытчик вёл разведку под открытый способ отработки. К делу привлекли экспертов из разных стран, те проанализировали различные технологические схемы. Вывод получился неутешительным: проект добычи окисленных медных руд открытым способом с их последующей переработкой на фабрике признан нерентабельным. Тогда добытчики перешли к «плану Б»: начались опытно-промышленные испытания способа скважинного подземного выщелачивания.

Сергей Загидулин на предприятии с самого его старта, застал и этап строительства. Он вспоминает, как углублялся в документацию ещё несуществующего завода и всё отчётливее представлял себе его будущее. Можно сказать, что создавали предприятие с нуля: хотя на месторождении веками добывают медь, старая инфраструктура для гидрометаллургического завода не годилась.

Получалось, что проект реализовывали вроде как в чистом поле: тянули ЛЭП, бурили скважины для воды. При этом дела пошли невероятно быстро: строительство производственного комплекса на Гумёшевском месторождении началось в январе 2003 года с бурения технологических скважин для проведения опытно-промышленных работ. А запуск предприятия состоялся в сентябре 2005 года.

«В момент пуска оператор нажал кнопку на пульте управления, и всё заработало, как по писаному. Даже не верилось, что это возможно», — гово-рит Сергей Михайлович.

Дружелюбная химия

Автор проекта — финская компания Outotec, кроме неё в создании комплекса также принимала участие международная инжиниринговая фирма SNC-Lavalin Europe Ltd. Неудивительно, что первый в России комплекс такого рода доверили экспертам опытным и именитым. Но всё-таки поразительно, как чётко они сработали: провожая нас по производственному цеху, специалисты предприятия обращают наше внимание на многочисленные тонкости, предусмотренные ещё на этапе проектирования.

«На 95% производство автоматизированное, и смена у нас только пять человек. Если же люди работают в цехе, то посмотрите, какие на них средства защиты: кислотостойкая одежда, полные маски. Это, считай, скафандр. Всего же в цехе 28 сотрудников, практически все с большим опытом, около половины штата работает с самого запуска. Так уж совпало, что, когда АО «Уралгидромедь» запускалось, закрылся Полевской криолитовый завод, и его бывшие сотрудники пришли сюда. То есть на промплощадке изначально оказались люди, которые понимали, что такое производство, знали технику безопасности. Костяк тогда набрали, большинство до сих пор и работают», — рассказывает Сергей Михайлович.

Замыкая круг

Что же касается безопасности технологии для окружающей среды, то на этот вопрос руководству завода приходится отвечать постоянно. Что ж, начнём с начала. Наше знакомство с технологиями начинается на полигоне подземного выщелачивания.

«Производство наше работает в режиме замкнутого цикла. На полигоне есть несколько технологических блоков, состоящих из откачных и закачных скважин. В закачные скважины мы подаём технологический раствор, который, проходя через рудное тело, выщелачивает медь и переводит её в раствор. Из откачных скважин мы этот раствор поднимаем погружными скважинными насосами, подаём в отстойник продуктивных растворов и далее на переработку на гидрометаллургический участок.

Далее медь из раствора восстанавливают путем электролиза с получением медных катодов. Пустой (маточный) раствор мы подкисляем и  обратно, через закачные скважины, подаём в  недра. В результате получается такой непрерывный замкнутый цикл», — обозначает главные вехи производственного цикла начальник участка геотехнологического поля Александр Подковырин.

Вся эта хитрая система организована таким образом, чтобы гарантированно извлечь из недр имеющуюся медь и весь объём закачиваемого технологического раствора: очевидно, что потери технологического раствора — это прямые убытки для предприятия.

Проще говоря, экономически эффективная система незамкнутой быть не может. При этом даже не совсем корректно говорить, что в недра закачивают серную кислоту: речь идёт о её очень слабом растворе, 1-2%. Именно поэтому технология скважинного выщелачивания, на первый взгляд, такая пугающая, считается одной из самых щадящих и безопасных для природы.

Основные процессы скрыты от  людских глаз и проходят непосредственно в рудном теле на месте залегания запасов. На поверхности же мы видим только сеть трубопроводов, оголовки технологических скважин и два отстойника-накопителя: один для продуктивных растворов, а второй для пустых (маточных).

Александр Анатольевич комментирует устройство этих искусственных водоёмов: в технологических отстойниках используют подстилающие экраны из нескольких слоёв песка, глины, полиэтиленовой плёнки и антикоррозийных материалов (геомембраны). За состоянием прудков внимательно следят: всё-таки вечных материалов пока не придумали. Однако за 16 лет никаких форс-мажоров.

Медь в растворах

Прудки и скважины расположились под открытым небом, а вот извлечение меди идёт уже в цехе — довольно компактном, тёплом и даже уютном: в связи со спецификой производства тут поддерживают идеальную чистоту. В диспетчерской мы проходим последние приготовления для визита на производство, а заодно заглядываем в монитор к оператору.

Здесь отражён весь технологический процесс и  ключевые для производства показатели: работа насосов, уровень жидкости в  ёмкостях. Сергей Загидулин объясняет: управление гидрометаллургическим участком почти полностью сосредоточено здесь, и оператор с места может вносить необходимые корректировки.

«Это, можно сказать, голова производства. Видите трубопроводы? По  ним растворы подземного выщелачивания поступают в цех. Отсюда всё начинается», — показывает наш провожатый, когда мы заходим на производство.

Поскольку процесс экстракции лучше идёт при повышенных температурах, в зимнее время растворы подогревают — немного, до 17 градусов. На календаре февраль, и на Урале небывало холодная погода — столбик термометра приближается к отметке -30 °С. Так что узел нагрева сейчас востребован, летом же его отключат.

Главное действие в цехе проходит внутри кубовидных металлических ёмкостей. Изготовлены они из не ржавеющей стали, как и практически всё оборудование и системы в цехе, за исключением разве что лестниц для персонала. Ёмкостей-отстойников четыре, по конструкции они абсолютно одинаковые, но в них протекают разные технологические процессы.

«Снаружи это просто короб, но внутри отстойник имеет специфическую конструкцию. Перегородка делит его, так скажем, на две зоны. А в районе крышек установлены барьеры  — по  конструкции их можно с вертикальными жалюзи сравнить. Система организована таким образом, чтобы увеличить время контакта реагентов друг с другом.

В первых двух отстойниках происходит извлечение меди из растворов выщелачивания — тех самых, которые пришли с прудков, то есть из  недр. Идёт обогащение медьсодержащих растворов и очистка от ненужных нам примесей. И вот в этой ёмкости у нас уже богатая органика, она собрала в себя весь металл», — показывает Сергей Михайлович.

За разговором мы поднимаемся по лестнице и оказываемся на крышке ёмкости отстойника. Открыв люки, Сергей Загидулин демонстрирует уже фактически готовый электролит и обеднённый раствор. Первый имеет очень красивый насыщенный ультрамариновый цвет.

Работники объясняют, что на предприятии извлекают порядка 95% меди, содержащейся в растворах. Если на входе содержание полезного компонента в растворах порядка 0,2-0,3 грамма на литр, то в электролите это уже 30-35 граммов.

А обеднённые, уже прошедшие реэкстракцию растворы выглядят как практически прозрачная жидкость. Это те самые растворы, которые впоследствии окажутся во втором прудке-накопителе полигона подземного выщелачивания, дополнятся серной кислотой и снова отправятся в скважины. Получается тот самый круг, о  котором говорил Александр Подковырин.

По пути к участку электролиза мы проходим мимо неглубокого, но длинного канала, похожего на водоотводной лоток, но заметно больших размеров. Оказывается, это ещё одно решение проектировщиков: в  случае аварии все растворы предприятия смогут поместиться в этот канал. Таким образом, ситуацию удастся держать под контролем. Надеемся, что это изобретение предусмотрительных финнов никогда не пригодится гидрометаллургическому заводу.

Извлечение меди

Наконец, мы отправляемся на самый эффектный участок производства — к электролизным ваннам. Сергей Загидулин специально попросил работников завода немного повременить, чтобы мы увидели, как гребенку с медными катодами поднимают из ванны, потому что всю дорогу мы мучаем его вопросами о том, в каком же виде получают медь из растворов.

«Вот, смотрите. В эти ванны у нас приходит готовый электролит с отделения экстракции. Цикл наращивания медных катодов — 7 дней. Сейчас рабочие зацепят катодные матрицы с  медью: гребёнка специально рассчитана на 21 катод, чтобы имеющиеся тут 84 брать за четыре подхода»,  — рассказывает Сергей Михайлович, пока его коллеги готовятся поднимать катодные гребенки из ванны.

Наверное, никому не нужно объяснять, что такое цвет меди. Так вот, на свет из электролизных ванн медные катоды появляются совсем другими — они яркие, блестящие от раствора и имеют необыкновенный цвет вроде баблгам. Уже потом, когда листы обмоют горячей (минимум 50  градусов) водой, чтобы удалить остатки электролита, она потемнеет и приобретёт привычный оттенок.

Уже готовые к отправке листы меди мы видим упакованными в пачки — из них формируют партии порядка двадцати тонн для отправки потребителю автомобильным транспортом. Мы внимательно рассматриваем итоговый продукт — процесс выглядит химическим чудом. Листы гладкие, плотные, красиво блестят на солнце.

Специалист обращает наше внимание на то, что продукт ни в коем случае не должен быть рыхлым или кристаллизованным. Такие видимые изменения свидетельствуют о снижении качества продукта, а то и о браке, и являются следствием нарушений технологического процесса. Но вероятность нарушений на производстве такого уровня минимальна.

В листах в объективе нашей камеры содержание меди 99,9999%. Это чистейший продукт, идеальное сырьё для производства катанки.

Что дальше?

Остаётся, правда, большой вопрос: какой срок отведён полевскому заводу? Ведь не безграничны же запасы Гумёшевского месторождения. А что дальше?

Изначально на АО «Уралгидромедь» работали только на продуктивных растворах подземного выщелачивания, но запасы металла на месторождении всё-таки конечны. Теперь же медь выщелачивают в  раствор из покупного сырья — это шаг позволил загрузить производственные мощности и увеличить выпуск готовой продукции.

На предприятии, рассказывает Сергей Загидулин, профессиональный химик-технолог с большим опытом, проводят лабораторные исследования о возможности реализации на действующих мощностях процесса электролитического рафинирования меди.

А вообще руководство предприятия говорит, что о конце времён говорить рановато. Нам привели простую аналогию. Если в чай насыпать сахар, то какая-то его часть растворится безо всякого вмешательства, и напиток станет сладким. Но если взять ложку и размешать, реакция пойдёт куда активнее. Так что дело за новыми технологиями, которые в перспективе позволят интенсифицировать процесс подземного выщелачивания меди.

Ведь как всё изменилось за последние десятилетия. Сто лет назад «в заводе» охотнее поверили бы в Огневушку-Поскакушку, чем в реальность такого производства, которое работает на Медной горе сегодня.

И кстати, ящериц, говорят местные работники, в здешних краях по-прежнему тьма: «Рановато вы приехали, пока холодно. А потеплеет, солнце выйдет, так вылезут греться». Значит, присматривает Хозяйка за своими богатствами.

А что не видать её, так ведь и рудняшных больше в горе не мытарят, спокойно на Гумёшках-то — не сердится.