Переработка отвалов и технологических отходов медно-никелевой промышленности: техническое исследование

Сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера, Горного и Геологических институтов Кольского научного центра в рамках выполнения проекта KO1030 «Supporting Environmental, Economic and Social Impacts of Mining Operations» программы приграничного сотрудничества «Коларктик» подготовили обзор «Processing of Cut-Off Grade Ores and Copper and Nickel Industry Process Waste: A Feasibility Study».

В Мурманской области ежегодно отходы горнопромышленного производства увеличиваются более чем на 200 миллионов тонн. Отвалы, шлако-, хвосто- и шламохранилища требуют значительных затрат на управление и техническое обслуживание. В связи с выщелачиванием металлов, происходит отрицательное воздействие на природные экосистемы и здоровье человека, особенно в районах с экстремальными климатическими условиями. При сегодняшних механизмах защиты окружающей среды ни предотвращение, ни компенсация такого воздействия технически и экономически не осуществимы.

Наиболее ярко эти особенности проявляются при разработке месторождений цветных металлов: при добыче и переработке теряется около 25% никеля и 15% меди, 40% кобальта, 25% цинка, 15% молибдена и свинца. В процессе хранения отходов сульфиды цветных металлов и железа окисляются с образованием серной кислоты, а тяжелые металлы переходят в водорастворимые соли, что оказывает резко негативное влияние на среду.

Мировые горнопромышленные лидеры, в том числе и Россия, уделяют большое внимание способам повторной переработки отходов, образующихся при добыче и обогащении руд цветных металлов. Перспективным направлением здесь является переработка отходов и ранее невостребованных руд, позволяющая снизить антропогенную нагрузку на природу и получить выгоду от разработки небольших месторождений со сложными горно-инженерными и геологическими свойствами (http://i.uran.ru/nasledie/content/kuchnoe-vyshchelachivanie-mednyh-i-medno-cinkovyh-rud-otechestvennyy-opyt).

Из-за истощения коммерческих запасов руды в России и других странах используются флотационные, гидрометаллургические и комбинированные флотационно-гидрометаллургические методы извлечения меди и никеля из свежих и зрелых хвостов обогащения. Установки по извлечению меди из свежих хвостов эксплуатируются на обогатительных фабриках в США, Филиппинах, Заире, Австралии.

Для переработки низкосортных природных и техногенных минеральных ресурсов перспективными считаются методы подземного и кучного выщелачивания, используемые на десятках предприятий по всему миру. В последние десятилетия они были усилены за счет использования микробиологического окисления сульфидных минералов. Биологическое выщелачивание - относительно новый метод в мировой практике добычи по сравнению с кучным выщелачиванием. Экспериментальные работы велись в СССР, но их результаты никогда не применялись в промышленности.

Также авторы обзора на конкретных примерах из Мурманской области (Аллареченское антропогенное месторождение (отвалы пустой породы отработанного карьера Аллареченского месторождения Cu-Ni руд), хвостохранилища медно-никелевых руд и отвалы гранулированных шлаков предприятия «Печенганикель») показывают их перспективность для переработки. Технология, которую предложили исследователи для переработки хвостов обогащения, сочетает магнитный и флотационный методы, что позволит снизить затраты на измельчение. Предварительное электроимпульсное измельчение гранулированных шлаков повышает извлечение металлов из этого сырья на 14-20%. Наличие в воде, отобранной в районе Аллареченского карьера, ацидофильных железо- и серооокисляющих бактерий указывает на возможность использования биотехнологий в процессе кучного выщелачивания.

Предложенные технологии помогут превратить считавшиеся бесперспективными месторождения в экономически выгодные, повысить эффективность работы уже существующих предприятий и снизить нагрузку на окружающую среду. В долгосрочной перспективе это позволит улучшить экологическую и экономическую ситуацию в Мурманской области.

2 Апреля 2021