Отходы добычи: и вновь о рациональном использовании

С лица Земли отходы горного производства не исчезнут уже никогда. Недропользователи прошлого оставили после себя огромное количество объектов накопленного вреда, добытчики настоящего в эту самую минуту производят тонны ненужных «придатков» полезных ископаемых.

И неизвестно, сколько отходов может образоваться в будущем — прекращать пользоваться богатствами недр человечество явно не планирует.

Но решать проблему каким-то образом нужно. Снизить негативное воздействие на окружающую среду от отвалов, хвостохранилищ и накопителей помогает либо рекультивация, либо утилизация посредством вовлечения отходов в переработку. Правда, это касается лишь техногенных образований, содержащих ценные компоненты.

О том, как улучшить экологическую обстановку в районах добычи, рассказали учёные Естественнонаучного института Пермского государственного университета (ЕНИ ПГНИУ) в ходе вебинара «Экологические аспекты обращения отходов в недропользовании. Из отходов в доходы», прошедшего в преддверии выставки «Рудник Урала — 2021».

Рекультивация должна быть оправданной

Месторождения полезных ископаемых считаются самыми «грязными» объектами в промышленном секторе как раз таки из-за образования отходов горного производства. Эти объекты не только занимают огромные площади, но и являются источником загрязнений, отравляющих всё вокруг: воду, почву и воздух. 

Взять к примеру, накопленные «богатства» родного для Естественнонаучного института ПГНИУ Пермского края. Во-первых, в Соликамском районе действует Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (разрабатывает ПАО «Уралкалий»). Канд. геогр. наук, директор ЕНИ ПГНИУ Елена Хайрулина рассказала, что к настоящему моменту здесь накопилось уже более 30 млн м³ глинисто-солевых шламов, а также 270 млн т галитовых отходов.

Читайте также: «Терриконы. Опасные «следы» карьеров и шахт».

Ещё один загрязнитель-гигант — ныне закрытая шахта Кизеловского угольного бассейна. В районе некогда активной подземной добычи сохранилось 35 млн м³ пустой породы, заключённой в отвалах. На местных землях до сих пор фиксируют отравление водоёмов шахтными водами и стоками с породных отвалов, которые поднимаются на поверхность из затопленных горных выработок.

К примеру, Минприроды РФ регулярно фиксирует в реке Косьва на участке ниже Губахи превышения ПДК по фенолам, меди, марганцу, аммонийному азоту, органическим веществам. В пробах воды часто выявляют высокое или даже экстремально высокое загрязнение соединениями железа. Так, в 2020 году ведомство сообщало о превышении ПДК в реке Косьва в 54 раза!

«И это пример лишь одного региона. Общая картина такова: очень многие действующие предприятия России вместе с лицензионными участками получили в своё распоряжение отходы, которые накопились ещё со времён СССР или же достались по наследству от предыдущих собственников. При этом владельцы месторождений далеко не всегда имеют полное представление о характере этих отходов», — подчеркнула Елена Хайрулина.

Специалисты ЕНИ ПГНИУ помогают недропользователям заполнить существующие пробелы для объектов добычи не только в своём регионе, а по всей стране. В институте проводят оценку состояния земель на территориях складирования отходов и анализируют содержание основных загрязнителей в данных грунтах. Они же определяют класс опасности объектов, чаще всего методом биотестирования или расчётным методом по суммарному содержанию химических элементов.

Подробнее по теме — в статье «И на камнях растут деревья».

«Наши исследования также необходимы для определения класса опасности и обоснования вывоза отходов горного производства. Отходы I-III класса предприятия чаще всего либо утилизируют самостоятельно, либо передают эту обязанность специализированным организациям. Отходы IV-V класса опасности недропользователь имеет право оставить, но в этом случае с него взимается плата за складирование.

Для этих отходов предусматривается рекультивация, однако отмечу, что она не всегда оправдана. Дело в том, что с течением времени на территории отвала происходит зарастание техногенных грунтов с повышенным содержанием определённых компонентов. От среза растений и древесной растительности ущерб окружающей среде будет гораздо выше существующего.

Поэтому для отходов IV-V класса мы определяем агрохимические свойства загрязняющих веществ в грунтах и выявляем интенсивность естественного восстановления биоценоза. На основе этих данных учёные формируют обоснование необходимости проведения рекультивации или дополнительных мероприятий по восстановлению нарушенных земель.

Следующий комплекс работ — определение уровня негативного воздействия отходов на окружающую среду. Объектом исследования в этом направлении выступают не сами грунты, а местная экосистема. Инициатором подобных проектов выступают либо органы Росприроднадзора, либо сами недропользователи, которые желают понять, действительно ли необходимо восстанавливать нарушенные земли, а также оценить вероятные масштабы проекта рекультивации.

В этом случае сотрудники ЕНИ ПГНИУ анализируют содержание основных загрязнителей в почвах и водных объектах, проводят отбор гидрогеологических проб, описывают растительный покров, рассчитывают ущерб водным биологическим ресурсам и почвам, выполняют работы по выявлению редких и находящихся под угрозой исчезновения животных или растений», — объяснила г-жа Хайрулина.

Техногенные образования: «из отходов в доходы»

Второй блок обсуждения проблемы обращения с отходами горного производства коснулся техногенных минеральных образований. С экономической точки зрения эти объекты вызывают куда больший интерес. Они имеют в своём составе ценные компоненты, которые можно и нужно извлекать — главное, применить оптимальную технологию, рассчитать рентабельность проекта и «вписать» его в правовое поле.

В данный момент обращение с минеральными образованиями регулирует ГОСТ Р 53756-2009 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами». Стандарт причисляет их к группе отходов горнодобывающей промышленности и неорганических отходов термических процессов (зола, топливные и металлургические шлаки).

В другом стандарте ГОСТ 30772-2001 зафиксирована категория «Вторичные материальные ресурсы», куда вошли минеральные образования, складируемые в техногенных ресурсных накопителях для возможного использования в качестве вторичного сырья.

Самый большой барьер — получение официального разрешения на переработку ценных отходов. Для идентификации минеральных образований как определённого вида вторичного сырья необходимо иметь на руках специальный документ, подтверждающий факт возможного использования того или иного объекта в качестве сырьевой базы.

Двигателями прогресса по большей части выступают сами недропользователи, которые задались целью либо начать использовать вторичный материал на собственных производственных площадях, либо наладить поставки сырья на переработку другому заинтересованному предприятию.

«В основе вторичного использования отходов лежит два принципа: истощение минерально-сырьевых ресурсов и разработка новых технологий переработки. Есть положительный зарубежный опыт, когда техногенные отвалы в составе месторождения ещё на этапе проектирования производства рассматривают в качестве будущих природных ресурсов с оценкой отложенного ресурсного потенциала.

То есть до начала разработки месторождения каждая единица полезного компонента в составе будущих отходов уже проанализирована недропользователем для возможного использования. В мире это повсеместная практика, в то время как в России только начинают присматриваться к такому выверенному подходу. Пока же в стране действует два стимулирующих инструмента по использованию отходов: рост сборов за размещение отходов и загрязнение окружающей среды, а также плата за размещение новых объектов складирования отходов.

Компании, реализующие новые проекты, не понаслышке знают, насколько сложно разработать проект с учётом современного экологического и природоохранного законодательства. Сегодня положительные заключения получают только проекты с нулевым показателем по выбросам и сбросам сточных вод. Поэтому добывающим предприятиям стоит всерьёз задуматься о вовлечении в переработку техногенных минеральных образований. Это улучшит «экологический фон» добычи и к тому же даст экономический эффект», — высказалась канд. геол.-минерал. наук, ведущий научный сотрудник ЕНИ ПГНИУ Елена Меньшикова.

Как же начать использовать техногенные минеральные образования? Изначально необходимо провести комплексные исследования объекта на предмет возможного извлечения ценных компонентов. И эту трудоёмкую работу среди прочего выполняют сотрудники Центра коллективного пользования, созданного на базе Естественнонаучного института ПГНИУ.

Изучение минеральных образований включает в себя целый ряд анализов по различным методикам. Это петрографический, минералогический, термический анализы пород, гранулометрия, рентгенофлуоресцентная спектрометрия, рентгеновская томография и многое другое. Все виды анализов реализуются в совокупности по индивидуальной схеме для каждого объекта. В результате формируется база данных, включающая оценку формы и нахождения ценных компонентов образования. Она становится основой для поиска и разработки оптимальной технологии извлечения.

Так, в ЕНИ ПГНИУ уже отработали на практике два метода извлечения ценных компонентов из техногенных минеральных образований, которые в перспективе могут переквалифицироваться в «типовые» технологии, подходящие для повсеместного использования.

«Во-первых, недропользователи могут использовать технологию получения монолитного каменного литья, непрерывного базальтового волокна и минеральной ваты. Метод подразумевает под собой производство композиционных материалов на основе нескольких элементов, в том числе полученных из минеральных образований.  Во-вторых, мы находимся в процессе разработки научной концепции такой перспективной технологии, как геотехногенез и техногенный рудогенез», — заключила канд. геол.-минерал. наук, ведущий научный сотрудник ЕНИ ПГНИУ.

Читайте также: «Заколдованный круг техногенных месторождений золота».