В 2023 году российские производства накопили 9,3 млрд т промышленных отходов. По данным группы FinExpertiza, этот показатель побил исторический максимум. Эксперты отметили, что подавляющее большинство отходов выдали горнодобывающие предприятия — 8,7 млрд т.
Из общей массы отходов 64,9% пришлось на добычу угля, 24,6% — на добычу металлических руд, 3,7% — на добычу прочих ПИ, 2,1% — на металлургию.
Конечно, не все из них остаются непереработанными — значительной части всё-таки дают новую жизнь (дорожное строительство, закладка выработанного пространства, производство стройматериалов и т. п.). Однако сегодня объём складируемых техногенных минеральных образований по-прежнему остаётся велик.
Позитивный момент в том, что наука не стоит на месте, и различные организации ежегодно предлагают горной отрасли новые технологии извлечения полезных компонентов из неиспользуемых промышленных отходов.
В новом материале выделили несколько перспективных методов, над которыми работали в 2024 году.
Метод извлечения металлов с помощью микроорганизмов пока не столь распространён в нашей стране. Сейчас для добычи его используют две крупные компании — «Полюс» (чановое биовыщелачивание для упорных руд Олимпиадинского месторождения) и «Селигдар» (кучное биовыщелачивание для упорных руд Самолазовского месторождения).
Эта технология применима и для выделения ценных компонентов из промышленных отходов. Свой вклад в её развитие в прошлом году внесли учёные Омского государственного технического университета. Специалисты разработали микробиологические препараты для выщелачивания железа, меди, марганца, золота методами чанового и кучного выщелачивания.
Препараты позволяют извлекать металлы не только из бедных пород, но и золошлаковых и даже электронных отходов. По оценкам исследователей, переработка 1 млн штук мобильных телефонов может дать 16 т меди, 350 кг серебра, 34 кг золота и почти 15 кг палладия.
Специалисты ОмГТУ выявили семь штаммов микроорганизмов, способных извлекать металлы путём химического растворения с помощью аэробных бактерий. Два из них наиболее пригодны к выщелачиванию железа, два — марганца, один — серы, ещё два — меди.
После учёные подобрали питательные среды для оптимизации бактериального выщелачивания бедных руд и промышленных отходов и получили микробиологические препараты.
В исследовании авторов указаны следующие преимущества метода: повышение эффективности извлечения до 60-90%, снижение энергозатрат, возможность вовлечения в хозяйственный оборот цветных и драгоценных металлов из электронного мусора, снижение нагрузки на экологию.
При помощи полученных микробиотехнологических препаратов удалось сократить процесс полного бактериального выщелачивания ценных компонентов из труднообогатимых металлических руд до 60 суток. Учёные пишут, что в более ранних методах сроки составляют не менее 90 суток.
Сейчас исследователи проводят серию экспериментов по эффективности извлечения, т. е. проводят несколько подходов по выщелачиванию одной породы, пока руда не станет полностью пустой.
«Биовыщелачивание не загрязняет окружающую среду, поскольку для него не используются химикаты и высокотемпературное оборудование. Оно также более эффективно, чем обычное выщелачивание, поскольку бактерии могут работать при более низких температурах и различных значениях pH.
При традиционных методах минеральное сырьё используется не полностью, поэтому бактериальное выщелачивание считается лучшей альтернативой», — рассказала нашему изданию доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» ОмГТУ Светлана Чачина.
Микробиологические способы сейчас исследует и научно-образовательный центр «Енисейская Сибирь». В октябре прошлого года специалисты заявили о том, что обнаружили новые методы извлечения золота из горных отходов.
Суть технологии пока не раскрыта подробно, но известно, что исследователи планируют внедрить в процесс переработки природные штаммы бактерий, отобранные из хвостохранилищ.
«Они адаптированы к сибирским условиям, а применение таких бактерий намного безопаснее для окружающей среды, чем использование химических реагентов», — отмечает доцент кафедры обогащения полезных ископаемых Сибирского федерального университета Наталья Алгебраистова (цитата по «РИА Новости»).
Учёные подбирают технологии доизвлечения драгоценного металла на примере отвалов ЗИФ в Красноярском крае, где содержание золота может доходить до 3-5 г/т. Для одного из месторождений, где отходы накапливались около 30 лет, уже создали метод производства флотоконцентрата для дальнейшей переработки.
Чтобы получить оставшиеся ценные компоненты, специалисты предлагают выполнить переукладку хвостохранилищ. По словам профессора кафедры обогащения полезных ископаемых СФУ Виктора Брагина, эта операция позволит компактно разместить горные отходы, выполнить рекультивацию, чтобы не создавать новые отвалы и снизить нагрузку на экологию в северных регионах края.
Читайте также: «Техногенные минеральные образования: недооценённый ресурс».
Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачёва работает над переработкой отходов угольной отрасли в рамках комплексной научно-технической программы «Чистый уголь — Зелёный Кузбасс». Промышленным патнёром вуза выступает ЦОФ «Берёзовская».
Для реализации проекта на базе КузГТУ открыли две инновационные лаборатории НОЦ «Кузбасс».
В частности, перед учёными поставили цель подобрать технологии для переработки сырья, накопленного на разрезах и обогатительных фабриках, с выделением редких и редкоземельных металлов. Ценные элементы будут извлекать из золошлаковых отходов и шламов.
В прошлом году завершился первый этап программы, включающий научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. В 2025 году участникам проекта нужно будет презентовать пилотные технологии и продукты, а в 2026-м — тиражировать и коммерциализировать их.
Учёные заявляют, что уже разработали методы и оборудование для извлечения из золы оксидов титана и скандия и макрокомпонентов: соединений кремния (с помощью фторирования), железа (путём магнитной сепарации) и алюминия (последовательным выщелачиванием серной и азотной кислотами). Следующий шаг — выделение РМ и РЗМ.
Исследователи КузГТУ отмечали, что во всех угледобывающих районах Кемеровской области имеются золошлаковые отходы, содержащие серебро, золото, ниобий, ванадий, иттрий, цирконий, стронций и другие металлы.
Пока учёные предлагают следующую схему переработки: извлечь из сырья макрокомпоненты (методы указаны выше), оставшиеся «тяжёлые» элементы отделить от «лёгких» механическим обогащением, а более ценные металлы извлекать путём флотоэкстракции с применением алкилсульфатов натрия и других реагентов.
Оборудование для переработки предлагают устанавливать как непосредственно на угольных ОФ, так и на предприятиях теплоэнергетики, где также образуется множество шлаков.
К слову, проект по производству РМ и РЗМ из отходов горно-обогатительных комбинатов в прошлом году запустил и Забайкальский государственный университет. Сырьевой базой послужат действующие и законсервированные добывающие предприятия региона, среди перспективных площадок называют хвостохранилища Шерловогорского, Забайкальского и Орловского ГОКов.
Учёные должны подобрать оптимальные технологии для извлечения лития, бериллия, ниобия, скандия, индия и других металлов. Вуз получил поддержку по программе «Приоритет 2030. Дальний Восток».
По словам декана горного факультета ЗабГУ Павла Авдеева, если пустить в оборот промышленные отходы и создать в крае металлургическое производство, можно возродить работу узкопрофильных рудников. Других подробностей о проекте пока не известно.
Таким образом, технологии переработки горных отходов развиваются с каждым годом. Их внедрение нельзя сделать одномоментным и массовым, как минимум потому что к определённому типу руды нужен свой подход. Но интерес к этому направлению однозначно есть, и он будет расти на фоне истощения действующих крупных месторождений.
Читайте также: «Что нужно для развития редкоземельной промышленности в России?».
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.