«Лучший результат — 5% меди на тонну». Как извлечь миллионы из промышленного мусора

DK.RU продолжает спецпроект «Инвестируй на Урале», который мы начали в 2020 г. в рамках премии «Человек года». Одну из номинаций — «Инвестор года» — учредило Агентство по привлечению инвестиций Свердловской области. Все материалы спецпроекта посвящены уральским компаниям, которые, несмотря ни на какие сложности, вкладывают в свое развитие, потому что знают: будущее за ними. В этом году особое внимание обращаем на предприятия, которые выпускают импортозамещающую продукцию.

В России накопилось сотни миллионов, миллиарды тонн отходов, оставшихся после добычи полезных ископаемых: рядом с месторождениями цветных и черных металлов находятся гигантские хвостохранилища (отвальные отходы обогащения полезных ископаемых — хвосты). И нередко в старых отвалах скрыто огромное количество ценных металлов. В последние годы горнодобывающие компании стараются вовлекать такие отвалы в оборот, чтобы извлечь из них полезные материалы.

Алексей Фоминых, руководитель проектов по рентгенорадиометрической сепарации в компании «Барс», рассказал DK.RU, как отделить ценные металлы от пустой руды, сколько лет нужно, чтобы переработать хвосты крупнейших ГОКов, и почему извлекать золото из отвалов сложнее всего.

Компания «Барс»

 — В шлаке, который находится в старых производственных отвалах, остаются концентраты ценных металлов, но какова их доля — неизвестно. Отвалы могут быть пустыми и не представлять ценности, а могут содержать высокую концентрацию цветных металлов: меди, никеля и других. 

Сейчас шлаки горнодобывающих предприятий лежат мертвым грузом, и компаниям часто приходится платить за них штраф. Мы же помогаем им получить концентрат для повторного использования в технологическом процессе, а хвосты вовлекать в хозяйственный оборот в качестве продукции (например, для дорожного строительства). При этом речь идет о миллионах тонн отвалов, которые необходимо переработать. 

Мы сортировали отработанные шлаки «Норникеля» и, помимо самого никеля и меди, нам удалось извлечь из этих шлаков металлы палладиевых групп — более 1 грамма на тонну при изначальном их содержании 0,04 грамма на тонну. Сами хвосты после сортировки тоже используются: шлак проходит экспертизу на соответствие щебню по ГОСТу-3344-83 и применяется для строительства дорог.

Читайте также на DK.RU >>> «Предприниматели приходят в торговую сеть. А им говорят: «Нет, у нас уже есть китайское»

Как устроен процесс сепарации?

Изначально проводится химический анализ: самостоятельно или его данные предоставляет заказчик — как правило, у каждой большой компании есть своя лаборатория и они знают химический состав руды и шлаков. 

Установка работает по принципу рентгенорадиометрической сепарации, который развивался еще в начале 2000-х. Сепаратор настраивают на отсев определенных металлов — «Барс» начинает работать с 33-го элемента химической таблицы Менделеева. По специальному каналу в сепаратор засыпают куски отработанной породы, затем происходит анализ параметров отдельных кусков материала путем детектирования, основанного на облучении потока породы рентгеновскими лучами содержание в них тех или иных химических элементов.

Если концентрация элемента в частице руды превышает необходимый показатель, установка отбрасывает шлак в концентрат, который можно использовать в дальнейшем. Если нет — отправляет в «хвосты», пустую породу. 

Технология используется для утилизации образующихся отходов, ликвидации шлакоотвалов и промышленных полигонов, сухого обогащения рудных материалов и бедных руд. 

Исходная руда отправляется на установку грохочения и ее разделяют на три потока. На первый конвейер идут камушки размером более 250 миллиметров: они затем идут на дробилку и поступают на второй конвейер. Там отсеиваются частицы диаметром от 20 до 250 мм, с которыми мы и работаем — они поступают на сепаратор. Третья фракция — песок, меньше 20 мм до нуля, и его мы не сепарируем. Поэтому с некоторыми золотодобывающими компаниями, которые как раз ловят такие крупицы, мы не работаем. Но сотрудничаем с компаниями по добыче драгметаллов, работающих на рудном материале, и вскоре начинаем опытно-промышленные испытания в Хабаровском крае с несколькими предприятиями.

Технология сепаратора — разработка красноярских ученых из организации, которая сейчас входит в нашу группу компаний. Собирают установки там же, в Красноярске, по 16-20 штук в год. Один сепаратор стоит 10-16 млн руб. 

Установка в основном собирается из российских же комплектующих — переходить на российских поставщиков стали еще в прошлые годы из-за скачков курса доллара, который влиял на себестоимость производства. Однако заменить импортные детали не так-то просто — в основном это микросхемы и гидравлические насосы. Раньше насосы поставляли из Германии, но оказалось, что в Уфе их делают не хуже.

Работа за Полярным кругом

Сепаратор должен работать при плюсовой температуре, поэтому в условиях Заполярья, где зимой может быть и -40 градусов, установки «Ангстрем» поставляются в модульном исполнении, где можно оборудовать локальное отопление. Важный момент — рудоподготовка: ОПИ мы проводим на маленькой установке, которая принимает шлак диаметром не более 80 мм. Наши сотрудники использовали теплопушки, чтобы «разморозить» руду перед тем, как экскаватор опустит ее в приемный бункер — иначе шлаки могут там застревать и их приходилось разбивать ломом. В общем, те еще условия. 

Загрузка испытуемого шлака в бункероприемник, сепаратор находится внутри кожуха. Фотография с опытно-промышленных испытаний на предприятии «Норникеля» в Норильске, май 2022 г. 

Оценить экономический эффект переработки руды возможно после проведения опытно-промышленных испытаний. Репрезентативная выборка — 500 тонн испытуемого материала. Мы их отгрохачиваем, сортируем шлак на размерные фракции, отбираем шлак рабочей фракций +30-80 мм, проводим химические анализы, чтобы понять изначальное содержание полезных компонентов, правильно ли мы ведем работу и с насколько контрастным шлаком работаем. 

Последнее ОПИ мы проводили на медном заводе ПАО «ГМК «Норильский никель»: отгрохочивали три испытуемых штабеля по 500 тонн с трех разных отвалов, и только в одной шлаки были контрастными. Шлаки из двух других штабелей были низкоконтрастными и, соответственно, труднообогатимыми. Но когда мы провели повторную сепарацию, то получили высококонцентрированные шлаки, которые можно отправить во вторичное использование. Процесс этих опытно-промышленных испытаний, от грохочения до сепарации и в том числе и исследования, занял один месяц.

Лучший результат — почти 5% меди на тонну отвалов. Учитывая, что изначально ее доля в шлаках составляла менее 1% на тонну нам удалось обогатить более чем в пять раз испытуемые шлаки. Такой концентрат можно получить из старых отвалов, которые остались с добычи руды еще в 40-е годы. Получается, самые старые шлаки — самые перспективные для вторичной переработки. 

Как выстроить работу с горнодобывающими гигантами

Мы понимаем, что у медного завода «ГМК «Норильский никель» огромное количество шлаков. Их проблемой занимается главный инженер, главный обогатитель или главный технолог. Наша задача — достучаться до него, назначить встречу, презентовать продукт, показать наш опыт работы. Как правило, в большинстве случаев это заинтересовывает специалистов. Помочь может и холодный звонок на предприятие. Зачастую чем старше специалист, тем проще с ним общаться, он лучше понимает проблематику переработки отвалов. Возможно, это связано с уровнем образования.

Помогают также выставки: в России за год проходит 8-10 выставок в сфере горнодобывающей промышленности. Как правило, на них приезжает очень много топ-менеджеров и можно сразу наладить контакт, минуя секретарей. Мы также публикуем результаты наших работ и в научных журналах, которые входит в ВАК. 

Сейчас многие предприятия, которые накопили огромное количество шлакоотвалов, заинтересованы в их переработке. В основном это компании цветной металлургии, потому что в черной чаще применяют другие технологии.

Но технологией интересуются и компании по добыче других полезных ископаемых, например, кварца: сейчас мы ведем переговоры с «Бобровским кварцитом», «Горой Хрустальной» (предприятия по производству кварцевых материалов). Наша установка может помочь им разделить два продукта, чистый кварц и кварц, содержащий железо, у которых разные стоимость, назначение и использование. 

Мы несколько лет работали на Гайском ГОКе (входит в УГМК) в Оренбургской области, обогащая руду. Переработку шлаков мы только начинаем, и это долгая работа. Мы подсчитали, что на переработку всех шлаков «Норильского никеля» нужно порядка 10 лет. Большой плюс такой рекультивации в том, что это экологически чистый метод: мы отбираем концентрат металла и оставляем чистые хвосты. 

Я считаю большой победой, что мы взялись за слабоконтрастную руду: нашли метод, провели повторную сепарацию и получили положительный результат. Зачастую компании, которые применяют многие другие технологии по обогащению, отказываются работать, когда по присланным образцам видят, что руда — слабоконтрастная.

Обогащением отработанной руды в России занимаются 5-10 компаний. При этом зачастую они используют зарубежное оборудование, которое сейчас будет сложнее обслуживать. Уверен, со временем такие установки будут выходить из строя: срок их службы большой, но механика и гидравлика изнашиваются первыми. Так что, думаю, мы сможем заниматься и заменой целых блоков у зарубежных аналогов, чтобы продлить срок их работы.

Читайте также >>> «Наша компания и в кризис будет работать — мы же решаем стратегическую задачу»