В России возрождается оловодобывающая индустрия. Локомотивом этого движения стало ПАО «Русолово», которое намерено запустить на Дальнем Востоке полноценный оловянный кластер. А начала компания с того, что расконсервировала и восстановила некогда функционирующий рудник в Хабаровском крае.
И здесь предприятие столкнулось с задачей экологического свойства: необходимо было довести содержание ионов тяжёлых металлов в подотвальных и штольневых сбросах до таких значений, которые позволили бы сбрасывать их в водоёмы. И для этого инженеры компании разработали и запустили оригинальное технологическое решение — автоматизированную станцию нейтрализации промышленных сточных вод.
Долгие годы штольни оловянных рудников не функционировали, и содержание металлов, основным из которых является медь, превышало 100 мг/л. Сегодня, когда предприятие вернулось к работе, содержание снизилось до нескольких миллиграммов на литр. Однако ПДК рыбхоза значительно ниже — 1 мкг/л, то есть добывающей компании требовалось фактически совершить чудо: снизить концентрацию тяжёлых металлов в 1000 раз. Это притом, что объём сбросов оловянного предприятия достаточно велик: от 200 до 1000 м3/ч в зависимости от сезона.
Рыбхоз требует
Действительно, неконтролируемый сброс подотвальных и шахтных вод — это проблема, особенно если мы говорим о регионах с интенсивной добычей, где этот сброс шёл несколько лет, а то и десятилетий. Например, те реки, рядом с которыми находятся предприятия «Русолово», являются нерестовыми, и присутствие тяжёлых металлов явно не пойдёт экосистеме на пользу.
Однако требования рыбхоза очищать воду до состояния практически дистиллированной специалисты промышленных предприятий также считают избыточными.
Рассуждая об этом, советник генерального директора по технологиям ПАО «Селигдар» (в состав которого входит и ПАО «Русолово») Иван Грознов привёл такие цифры. ПДК меди в воде питьевого назначения составляет 1 мг/л, что в 1000 раз выше ПДК рыбхоза.
Содержание меди в морской воде, где будет жить тот самый лосось, который нерестится в реках рядом с предприятиями, (в норме) составляет 3-7 мкг/л, но нередко превышает и 10 мкг/л, что на порядок выше ПДК рыбхоза. Таким образом, не совсем понятно, как появились и продолжают существовать столь ж`сткие и практически неисполнимые требования для промышленных предприятий.
С этим согласен и заместитель декана факультета Финансового университета при Gравительстве РФ Иван Петров, который выступил модератором сессии. Специалист отметил, что в России достаточно нелогичных природоохранных нормативных актов, однако промышленники вынуждены выполнять существующие требования.
Как отметил Иван Грознов, практически любая схема очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов включает в себя процесс известкования. При этом ещё много лет назад специалисты отрасли установили, что нейтрализация ионов меди, равно как и других металлов, проходит эффективнее, если в процессе задействована известь низких сортов — та, в которой содержится большой процент недожжённого известняка CaCO3. На выходе образуется дигидроксокарбонат меди — соединение, близкое по своей структуре к малахиту, которое практически не растворяется в воде.
Главный вопрос, который встал перед инженерами предприятия, — это способ насыщения раствора углекислым газом, способным повысить эффективность процесса осаждения меди. Этот эффект давно известен, и в рамках опытно-промышленных испытаний действительно удаётся снизить концентрацию меди до 1 мкг/л, как того требует рыбхоз. Однако варианты использования сухого льда или жидкого углекислого газа из баллонов не годятся для промышленных масштабов, когда объём сбросов измеряется в сотнях «кубов» в час.
В том и состоит заслуга инженеров «Руслово»: им удалось создать и запустить станцию, которая позволяет ввести в раствор углекислый газ. Такая установка уже работает в Хабаровском крае и позволяет существенно снизить концентрацию ионов меди.
Как это работает
Итак, из основного русла шахтного сброса вода попадает в ёмкость, в которой происходит гашение извести и получается известковое молоко с содержанием извести 10%. Оно отправляется в следующую ёмкость, где доводится до концентрации извести 3%, чтобы избежать выпадения осадка. Из неё известковое молоко отправляется в дозатор, который управляется pH-метром.
После дозатора молоко направляется в трубопровод с основным потоком штольневого сброса, где происходят перемешивание и химические реакции нейтрализации. Далее поток направляется в прудки-отстойники, которых на предприятии три, их общая ёмкость составляет 45 тыс. «кубов».
Прудки, объясняет Иван Грознов, в данной технологической схеме обязательны, иначе вода не успевает отстаиваться от мути. Переток из одного прудка в другой осуществляется с помощью верхнего водозабора, то есть на следующий этап попадает наиболее осветлённая часть потока. Из третьего прудка вода отправляется в водоём рыбохозяйственного назначения.
Основная идея разработчиков заключается в добавлении в процесс углекислого газа. Откуда он берётся? Как оказалось, всё гениальное просто: углекислый газ берётся из внешнего воздуха, который нагнетается компрессором. Да, углекислого газа в атмосферном воздухе не так много, но для работы с теми концентрациями меди, с которыми сталкиваются добывающие предприятия, его оказывается достаточно.
Если полученного таким образом углекислого газа не хватает, то его добирают из камеры сгорания, куда подаётся сжиженный газ из обычной горелки. Углекислый газ поступает в ёмкость для гашения извести и получения известкового молока.
«CO2 реагирует с Ca(OH)2 и образует очень тонкую взвесь мелких, практически невидимых глазу, кристалликов. По своей кристаллической решётке они несовершенны, обладают гигантской поверхностью, и именно на них происходит образованияетого самого соединения, похожего на малахит.
Наличие такой вот мути как раз и приводит к тому, что медь переходит из относительно растворимого соединения Cu(OH)2 в соединение полностью нерастворимое», — пояснил Иван Грознов, выступая на форуме «Цветные металлы России и СНГ».
Пройдя через станцию очитки, вода, как мы уже говорили, попадает в прудки-отстойники, где происходит дальнейшее поглощение углекислого газа из атмосферы. Этот процесс увеличивает глубину осаждения металлов, pH воды постепенно снижается: если в первом прудке pH оставляет порядка 10, во втором он достигает 8, а в третьем — уже 6-7.
Автоматика обязательна
В самом начале мы говорили, что станция, которую разработало и запустило ПАО «Русолово», является автоматизированной. Иван Грознов обращает на этот момент особое внимание, добавляя, что все линии системы задублированы: важно, чтобы станция работала беспрерывно даже в случае аварийной ситуации. В этом случае умная система переключает станцию на параллельную линию, позволяя специалистам предприятия провести необходимый ремонт.
«Почему такая строгость? Объясню. Как я говорил, наша задача — снизить концентрацию меди в 1000 раз от реалий штольневого сброса до концентраций, приемлемых для рыбохозяйственного водоёма. Значит, если из-за пресловутого человеческого фактора у нас в течение часа шёл неконтролируемый штольневый сброс в прудки-отстойники, то после этого придётся 1000 часов лить чистую воду, чтобы довести концентрацию металлов до требуемых показателей.
Если сброс шёл два часа, то придётся работать 2000 часов, а это, грубо говоря, три месяца. Если же очистка не велась четыре часа, то мы, по сути, загубили всё хозяйство, потому что нам не хватит сезона, чтобы разбавить накопленный раствор нейтрализованным потоком», — объяснил представитель ПАО «Селигдар».
Экология и экономика
Создание станции на предприятии «Русолово» обошлось без капстроя: всё необходимое оборудование разместили в здании из шести 20-футовых контейнеров. Технологическая вода поступает на станции непосредственно из потока шахтного сброса. Известь и известняк хранятся в специализированных бункерах, они в заданной пропорции подаются автоматически по конвейеру.
«Нам удалось значительно снизить содержание ионов металлов в штольневых сбросах, и в промышленных масштабах мы достигли этого результата именно благодаря тому, что искусственно насытили раствор углекислым газом.
Метод очень дешёвый, потому что газ, (используемый при необходимости), практически ничего не стоит, а атмосферный воздух тем более. Наши затраты ни в какое сравнение не идут с суммами штрафов, которые мы бы получили за нарушение ПДК», — отметил Иван Грознов.
Специалист также добавил, что с аналогичной проблемой сегодня сталкиваются многие предприятия, и что штрафы могут стать для них непосильным бременем. Поэтому эксперты «Селигдара» готовы делиться опытом, тем более что сейчас Иван Грознов видит способы существенного удешевления конструкции станции.
Главным результатом работ стало сокращение концентрации меди в штольневых сбросах — до 5-10 мг/л. Когда эти сбросы разбавляют водой реки, показатели вплотную приближаются к требованиям рыбхоза, и в контрольных растворах результаты замеров оказываются приемлемыми.
Кроме того, удалось снизить содержание цинка до 10-20 мгк/л: здесь ПДК рыбхоза не такие строгие и составляют 10 мкг/л, поэтому результаты вполне достойные. Третий элемент, содержание которого нужно контролировать, — это марганец, его концентрацию удалось снизить до 10-40 мкг/л, что также (после разбавления речной водой) попадает в допуски рыбхоза.
Иван Грознов добавил, что в сбросах содержатся и другие металлы, но их присутствие настолько мало, что значения концентрации по умолчанию не выходят за нормативы рыбхоза, поэтому здесь дополнительные меры не требовались.
Текст: Анна Кучумова
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.