Промышленные, или техногенные, отходы давно стали частью окружающей нас природной среды. Поэтому решение проблемы их использования является задачей государственной программы рециклинга, входящей в систему рационального недро¬ и природопользования.

С ростом промышленного производства объемы отходов, как результат несовершенных технологических процессов, растут. В полной мере сказанное относится к горнодобывающей промышленности. Руда добывается из недр, перерабатывается, из нее извлекается все, что можно извлечь при существующей технологии, остальное складывается, рассыпается и выливается. Громоздятся пыльные отвалы, заполняются тысячи гектаров плодородных земель ядовитой средой хвосто и шламохранилищ.

То, что академик А.Е.Ферсман относил к продуктам техногенеза, по сути, является техногенными, т.е. ранее никогда не существовавшими, месторождениями, в которых представлена богатейшая палитра полезных минеральных компонентов. Являясь важным резервом пополнения объемов минерального сырья, техногенные месторождения или образования весьма агрессивно воздействуют на природную среду. Поэтому интерес к их переработке обусловлен не только коммерческими расчетами, но и возросшими экологическими требованиями.

Золото под ногами

В Свердловской области проблема использования промышленных отходов весьма остра. За 300 лет область накопила на своей территории более 8,5 миллиарда тонн отходов горнодобывающего, обогатительного, металлургического, энергетического и химического производств, которые образовали 188 самостоятельных техногенно¬минеральных объектов различных типов с объемом накопленных отходов в каждом из них свыше 1000 тонн, в том числе:

• 95 отвалов вскрышных и вмещающих пород, некондиционных руд, шламов, бедных руд – 6,3 миллиарда тонн;

• 31 отвал отходов обогащения – 1,7 миллиарда тонн;

• 37 шламохранилищ и шлакоотвалов металлургии – 232,7 миллиона тонн;

• золо- и шлакоотвалы ТЭС – 15 объектов в количестве 210,8 миллиона тонн;

• 10 отвалов химического производства (огарки, фторофосфогипс) – 43,9 миллиона тонн.

Значительную часть из общего объема отходов составляют отвалы вскрышных и вмещающих пород – 74%, отвалы отходов обогащения – 20%.

По самым скромным подсчетам в них содержится: 5 814 тысяч тонн меди, 3 213 тысяч тонн цинка, 8 874 тысячи тонн серы, 1 071 тонна золота, 460 тонн серебра.

Много это или мало? Для сравнения: балансовые запасы меди насчитывают около 4 миллионов тонн, цинка – около 1,3 миллиона тонн, золота – около 130 тонн. Конечно, прогнозных ресурсов (категории Р1 и Р2) значительно больше, однако остается открытым вопрос их постановки на госбаланс и последующей отработки из¬за меняющихся, «плавающих» на волнах экономики эксплуатационных кондиций, отсекающих потенциальных недропользователей от запасов, ранее считавшихся вполне перспективными. Кроме того, в процессе извлечения металла необходимо переработать значительный объем рудного сырья. Например, при производстве 1 тонны меди надо переработать 100 тонн горной массы. В то же время только шламохранилище Среднеуральского медеплавильного завода, объемом 6 160 тысяч м3 и занимающее площадь 42 гектара, содержит 167, 6 тысячи тонн меди, 779,5 тысячи тонн цинка, 5,4 тонны золота, 103,7 тонны серебра. И при этом отвалы ежегодно увеличиваются на 45,2 тысячи тонн!

Несомненно, металлы – наиболее ценная часть шлаков, но следует учитывать также и их минеральную составляющую, пригодную для производства стройматериалов. Есть и другой немаловажный аспект проблемы – экологический. Только один отвал СУМЗа занимает площадь радиусом 2–3 километра вокруг завода. А таких объектов по области 188!

Металлы из отвалов

Примером комплексного подхода к утилизации техногенных, в том числе горных, отходов служит реализация программы «Переработка техногенных образований в Свердловской области», принятая правительством области в 1996 году. Целью программы является не только вовлечение отходов в производство, но и уменьшение их вредоносного воздействия на окружающую среду. Общие затраты на выполнение программы запланированы в объеме 4107 миллионов рублей. В настоящее время уже освоено 53% от плановых вложений, 15% находятся в стадии научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ. За 1997–2003 годы переработано свыше 58 миллионов тонн различных отходов и получено продукции на сумму 18 миллиардов рублей. Экономия от строительства, реконструкции и содержания техногенных объектов составила более 200 миллионов рублей.

Живой иллюстрацией к впечатляющим, но сухим цифрам служит пример крупнейшего на Среднем Урале горно-обогатительного комбината «Качканарский ГОК «Ванадий». Проект «Производство оксида скандия, титанового, ванадиевого концентратов и двуокиси кремния для стройиндустрии при комплексной переработке титаномагнетитовых руд Качканарского ГОКа» предусматривает, в частности, переработку отвала «пустых» пород, протянувшегося на несколько километров в длину и 30 метров в высоту и содержащего в рукотворных недрах месторождение редкоземельного металла скандия – 100 тысяч тонн. Известно, что во всем мире скандий используется граммами, он дороже золота. Учеными Института физики металлов Уральского отделения РАН и УГТУ УПИ получены легкие алюминиево-скандиевые сплавы по прочности выше алюминия в 1,8 раза. При этом добавки микролегирования по скандию не превышают 0,28¬0,30%. Получен новый сплав, спектр применения которого огромен – от машиностроения до космической техники. Нужны покупатели, нужны инвестиции в смелый и долгосрочный проект!

Немалые богатства покоятся и в других местах области. Ученые и промышленники давно обратили взоры к так называемым «красным шламам» – отвалам Богословского алюминиевого завода, нынешнего филиала СУАЛа, которые являются сущим экологическим бедствием Краснотурьинска. Искали там золото, а натолкнулись на практически готовый к использованию концентрат, содержащий 55% железа. ОАО «УИМ» и ЗАО «Специальные технологии обогащения» разработали специальные технологии по извлечению из «красных шламов», золотосодержащего концентрата, магнетитового и гематитового концентратов, содержащих скандий, иттрий, лантаноиды. Технологии патентуются. Учеными УрО РАН получены положительные результаты промышленных испытаний по использованию добавок шламов в агломерат руд черных металлов на металлургическом заводе имени А. К. Серова, на НТМК, на Качканарском ГОКе, разработаны технологические схемы переработки шламов с извлечением титана, скандия и других металлов.

На металлургическом заводе имени А. К. Серова обратили внимание на собственные шлаковые отвалы и начали реконструкцию производства с целью увеличения объемов переработки и расширения номенклатуры выпускаемой продукции.

В рамках проекта «Переработка отвальных шлаков Серовского ферросплавного завода» проведены промышленные испытания гравитационного способа извлечения феррохрома. Планируется строительство комплекса по переработке 300 тысяч тонн отвальных шлаков в год.

На Кушвинском заводе прокатных валков действует установка по переработке старого шлакового отвала. Объем переработки сырья составляет 160 тысяч тонн в год. Установка включает в себя сортировку и магнитную сепарацию отходов с получением железного концентрата.

На Алапаевском металлургическом заводе при участии ученых ОАО «УИМ» построена установка по переработке доменных шлаков для получения высококачественных абразивов мощностью 10 тысяч тонн в год.

Примеры можно продолжать. Это перспективное направление продолжает развиваться. В настоящее время в шлаковых отвалах черной металлургии, которые занимают площадь свыше 280 тысяч гектаров, находится около 70 миллионов тонн шлаков. Ежегодно из доменных и сталеплавильных шлаков извлекается 1,5–2 миллиона тонн металла. Оценочные работы показывают, что в отвалах предприятий черной металлургии находится около 9 миллионов тонн железа. Если извлечь весь этот металл из шлаков, то его хватит для обеспечения сталеплавильного производства НТМК на пятилетку.

Наметился серьезный сдвиг в переработке отходов предприятий цветной металлургии. Так, на Среднеуральском медеплавильном заводе, накопившем в своих шлакоотвалах впечатляющее количество цветных металлов, по проекту «Переработка отвальных шлаков медеплавильных предприятий Свердловской области» ежегодно перерабатывается 960 тысяч тонн шлаков с получением медного концентрата и железосодержащего пром¬продукта.

На ОФ «Производство полиметаллов» ОАО «Уралэлектромедь» по проекту «Комплексная переработка пылей промпродуктов и отходов производства меди» ежегодно обогащается 4 тысяч тонн текущих шлаков конвертерных и отражательных печей с получением медного концентрата.

Реализуется проект «Переработка отходов обогащения железных руд, рекультивация Черемшанского шламохранилаща» на ОФ СП «Эконт». Отработана технологическая схема и реагентный режим переработки хвостов Черемшанского шламохранилища, в котором на площади 257,7 гектара числится 36,7 миллиона тонн медьсодержащих песков. Содержание меди в песках – до 0,25%, кобальта – 0,021%. Расчеты показывают, что извлечение металла является рентабельным при комплексной переработке.

Из хвостов мокрой магнитной сепарации от переработки сернистых магнетитов на Высокогорском ГОКе получают медный концентрат с содержанием меди 25% и попутно извлекают драгметаллы.

На Волковском руднике ОАО «Святогор» проведены опытно¬промышленные испытания переработки методом кучного выщелачивания окисленных руд, которых на предприятии за годы его интенсивной деятельности накопилось 2,5 миллиона тонн. Эти отходы содержат почти 17,8 тысячи тонн меди.

В ОАО «Ураласбест» готовятся производить из отходов магний. К слову сказать, это горнодобывающее предприятие занимает первое место в области по количеству накопленных техногенных образований. Отвалы комбината объемом почти 4,5 миллиарда м3 пригодны не только на щебень, но и содержат от 20 до 40% магния. Учеными Российского института титана и магния (Березники, Пермская область) создана специальная технология получения этого ценнейшего металла из серпентинита. Первые шаги сделаны: на комбинате «Ураласбест» на опытной установке получен первый магний из отходов производства, выполнены предпроектные работы по строительству завода по выпуску 50 тысяч тонн магния в год. Проект обещает новую жизнь горняцкому городу Асбесту.

Прибыльный мусор

Но не только металлами богаты отходы. В отвалах ТЭС на территории области накоплены миллионы кубометров золошлаков, а используется в народном хозяйстве только 0,02 %. Из золошлаков возможно получать сухие продукты: бесклинкерные и малоклинкерные вяжущие, шлаковый песок, сухие строительные смеси. В областную программу включен проект по утилизации золы Рефтинской ГРЭС, предусматривающий ее использование в качестве кремнистого компонента при производстве газозолобетонных изделий. На ГРЭС уже действует цех по производству этих изделий проектной производительностью 93 тысячи м3 блоков в год. В настоящее время завод ЖБИ «Бетфор» отрабатывает технологию получения ячеистого газозолобетона.

Для производства строительных материалов, например гипса, можно использовать складированный фторо¬ и фосфогипс, запасы которого достигают около 34 миллионов тонн.

Горелые земли литейного производства (только на полигоне Уралмашзавода их накопилось почти 1 миллион тонн) – ценный сырьевой компонент для выпуска пенобетона, цемента и регенерированного литейного песка. Экономия цемента при производстве бетона и железобетона с песчаной добавкой составляет около 160 килограммов на кубометр изделий.

Таким образом, техногенные образования могут служить и уже служат источниками сырья для промышленности. Концентрация техногенных образований на территории Свердловской области в районах с развитой инфраструктурой и коммуникационной сетью при отсут¬ствии необходимости вскрышных работ служит дополнительным фактором снижения энергетических и материальных затрат на добычу полезных ископаемых. Уже разработаны высокоэффективные, быстроокупающиеся технологические схемы комплексной переработки, обеспечивающие создание малоотходных и безотходных производств, внедрение которых значительно расширит минерально¬сырьевую базу Свердловской области без нарушения недр и земель. Вопрос очень важный, так как на Среднем Урале ежегодно образуется около 160 миллионов тонн отходов горнопромышленного комплекса, при этом перерабатывается и утилизируется только около 60 миллионов тонн.

МТУ Ростехнадзора по УрФО считает необходимым условием для внедрения прогрессивных технологий переработки техногенных месторождений проведение правительством Свердловской области целенаправленной инвестиционной политики при соответствующем финансировании научного сопровождения действующих программ.
С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

www.newchemistry.ru