Ценные металлы в промышленных объемах можно добывать из техногенных отходов предприятий ГМК и устаревшей военной техники

Сегодня одним из перспективных источников получения цветных, редких, редкоземельных и благородных металлов являются отходы промышленных предприятий. Ведь они содержат большое количество ценных компонентов, которые могут быть потенциальными источниками минерального сырья. По прогнозным оценкам, переработка промышленных отходов может обеспечить потребности Украины в скандии, галлии, иттрии, германии, ртути, ниобии, тантале на десятки лет. А свинца, цинка, меди, ванадия, циркония, золота, серебра хватит, чтобы обеспечить 10-25% ежегодных потребностей украинской промышленности.

Дорогие хвосты ГМК

В исследовании профессоров Института геологических наук НАН Украины Л.С. Галецкого и Л.С. Петровой на тему “Техногенные отходы как источник поступления металлов” были проанализированы отходы 20 предприятий. В отходах семи из них ученые обнаружили дефицитные металлы с концентрациями, близкими к промышленным месторождениям. А в рудоперспективных отходах пятнадцати предприятий в ходе исследования были выявлены в промышленных концентрациях 36 видов цветных, черных, редких, редкоземельных и драгоценных металлов. Кроме того, г-да Галецкий и Петрова на некоторых техногенных комплексных месторождениях после лабораторно-технологических исследований разработали технологические схемы извлечения из рудных отходов цветных и драгоценных металлов, в т.ч.: свинца – до 97%; цинка – 94%; золота – 80%; серебра – 76%.

Ученые утверждают, что промышленные отходы предприятий Украины являются не только источником загрязнения окружающей среды, но и дополнительным источником получения ценных металлов и нерудного минерального сырья. Так, в железных рудах Кривбасса и Приазовья содержание сопутствующих полезных элементов достигает: меди и никеля – до 200 г/т; цинка – 300 г/т; ванадия – до 600 г/т. В рудах Камыш-Бурунской группы содержатся десятки, а иногда сотни граммов серебра в тонне, золота – несколько сотых, десятых, а иногда и целых граммов в тонне.

Вместе с тем хвосты обогащения криворожских ГОКов (2,6 млрд.м3) содержат висмут, стронций, никель, титан, германий, скандий, ванадий, уран, золото, серебро. В отвалах вскрышных пород (3,8 млрд.м3) имеется железо, висмут, стронций, никель, алюминий, титан, золото, серебро. В отвалах металлургических шлаков КГМК “Криворожсталь” (свыше 30 млн.м3/год) были обнаружены титан, золото, серебро. Промышленные воды металлургического производства (годовой объем сброса около 1,5 млн.м3) содержат алюминий, цинк, никель, хром, медь, кобальт, стронций, золото, серебро. А в промышленных водах металлургического производства (объем выбросов 0,5 млн.м3/год) присутствуют алюминий, цинк, хром, медь, кобальт, вольфрам, золото, серебро.

При этом, как выяснили Л.С. Галецкий и Л.С. Петрова, прогнозные запасы металлов только в хвостохранилищах криворожских ГОКов могут составлять: серебра – 9700 т, золота – 2600 т, ванадия – 500000 т, германия – 33000 т, вольфрама – 16000 т, железа – 452 млн.т. Кроме того, прогнозный объем ванадия в отходах Николаевского глиноземного завода составляет 15000 т с концентрацией 1500 г/т; на Запорожском титаномагниевом комбинате – 1300 т, к тому же 900 г/т в алюмо-ванадиевых кеках; в хвостохранилищах СевГОКа и ЦГОКа – 500000 т, соответственно, с концентрацией 1500 и 900 г/т.

Правда, ученые отмечают, что результаты исследований обогащения и извлечения металлов разными методами (магнитные и гравитационные методы обогащения, флотация, их комбинирование) не дали положенных результатов. Наиболее эффективные результаты, по словам Л.С. Галецкого, были получены при извлечении металлов слабым раствором минеральных кислот – в основном за 6 часов изымаются все основные элементы Zn, Ni, Со.

Отдельно ученые отмечают такой факт – поскольку компоненты техногенных отходов являются нестабильными в гипергенных условиях, то, с одной стороны, происходит их растворение и поступление в окружающую среду ионов высвобожденных микроэлементов, которые в свою очередь отрицательно влияют на экологическое состояние близлежащих территорий. С другой стороны, это приводит к изменению концентрации элементов в техногенных отходах. При этом концентрация одних элементов в отходах может увеличиваться, а других – уменьшаться по сравнению с их содержанием в перерабатываемых рудах. В особенности это характерно для редких элементов, которые могут накапливаться в хвостах, шламах, золах и т.д. Хотя иногда могут получаться значительные концентрации, которые уместно приравнять к промышленным месторождениям естественных руд.

По словам ученых, помимо обогатительных комбинатов, где сконцентрированы основные запасы металлов, много ценных металлов содержится в породах, которые предназначены для удовлетворения бытовых потребностей. Так, например, геологоразведочные работы подтверждают, что песчаники верхнемелового возраста в зоне сочленения Передкарпатского краевого прогиба и Складчатых (прежде всего Скибовых) Карпат, содержат в своем составе золото в виде зерен и пластин. Изучение отходов дробления песчаников, которые применяются для производства щебня в западных областях Украины, показывает, что содержание дисперсного золота в отдельных пробах песчаного отсева достигает больших значений. В пробах, отобранных на действующих карьерах, золото составляет до 140 мг/м3. Это свидетельствует о том, что данные песчаные отсевы характеризуются повышенным, а иногда даже высоким содержанием дисперсного свободного золота.

В целом же данное исследование подтверждает, что эффективное использование отходов для получения черных, цветных, редких металлов и нерудного минерального сырья вполне реально. Однако, как отмечают ученые, решение задачи получения этих металлов требует комплексного подхода, то есть выполнения детальных геологоразведочных работ, определения экономической целесообразности их разработки и внедрения соответствующих унифицированных технологий в цепочке “отходы – металл”.

Танк на ломозаготовку

Почти уникальным опытом в области переработки вторичных металлов, в частности в производстве драгоценных металлов из ломов и отходов от списанного и не пригодного для дальнейшей эксплуатации оборудования, обладает Южный государственный научно-производственный центр “Прогресс”. Основная часть сырья на переработку поступает через Министерство обороны Украины из различных родов войск. Учитывая объемы поступления этого сырья, на предприятии созданы производственные мощности, которые обеспечивают переработку радиоэлектронного лома и отходов в количестве до 100 т в месяц, разработаны и внедрены новые технологии по переработке лома.

В настоящее время из предприятий, перерабатывающих лом и отходы, содержащие драгоценные металлы, только два работают по технологии комплексного извлечения драгоценных, цветных и черных металлов и имеют лицензии для работы с драгоценными, черными и цветными ломами – центр “Прогресс” и ДонИЦМ. Однако, учитывая, что в Вооруженных Силах Украины будет осуществлена программа перевооружения, во вторичное производство будет вовлечено несколько сотен тысяч тонн черных металлов, тысячи тонн цветных металлов, сотни килограммов золота, несколько тонн серебра. В центре “Прогресс” считают, что задача утилизации этих ресурсов должна осуществляться силами не только Министерства обороны, но и Министерства промышленной политики Украины.

На предприятии живо реагируют на основное требование правительства к государственным предприятиям, которое сводится к пополнению бюджета. И уже предлагают свои рецепты для тех перерабатывающих предприятий, которые работают в связке с Минобороны в области переработки лома и отходов, содержащих драгоценные металлы. Так, по мнению представителей научно-производственного центра “Прогресс”, пополнение бюджета Украины может быть увеличено за счет двух направлений. Первое из них заключается в увеличении доходной части работы перерабатывающих предприятий за счет более полного вовлечения в оборот всех видов металлов и материалов, поступающих на утилизацию. А второе заключается в сокращении расходной части бюджетных средств Министерством обороны за счет передачи промышленным предприятиям ряда функций, обязанностей, работ и услуг по утилизации списанной военной техники.

Весь комплекс вопросов и проблем по использованию недр присущ и отрасли вторичной металлургии. Сложность решения вопросов извлечения “минералов” вторичной металлургии состоит в том, что каждый объект, подлежащий утилизации, – это полиметаллургический объект с комплексом металлов и минералов, связанных между собой не только механически, но и химически. Таким образом, возникает проблема учета содержания цветных, черных, драгоценных и других металлов и материалов в объекте, подлежащем утилизации. В сложившейся со времен СССР практике списанное оборудование силами воинских подразделений разбирается, блоки и узлы, содержащие драгоценные металлы из оборудования изымаются, передаются на базы накопления, с баз накопления попадают на перерабатывающие предприятия, имеющие лицензии по работе с драгоценными металлами. Аналогичные действия происходят с черными и цветными металлами. Если после проведения такой избирательной утилизации попытаться провести баланс извлеченных металлов и материалов, то никакого извлечения даже с “геологической точностью” оценки не получится.

Накопленный опыт работы научно-производственного центра “Прогресс” показывает, что в случае получения на переработку изделия в комплекте (будь то ЭВМ, персональный компьютер или станция управления полетом) извлечение драгоценных металлов доходит в среднем до 75%, да еще при этом извлекаются все сопутствующие металлы и материалы.

Представители центра “Прогресс” говорят, что в случае поступления в утилизацию лома и отходов, содержащих драгоценные металлы, от прошедшего первичную переработку изделия, подтверждение извлечения снижается до 10-30%. И, кроме того, при этом нельзя проконтролировать точное количество цветного и черного металла, полученного от утилизации этого изделия.

Таким образом, уже на первом этапе утилизации возникает вопрос о комплексном учете металлов и материалов, находящихся в изделии. На предприятии резонно замечают: поскольку имеется изделие, формуляр на изделие, в формуляре есть данные о наличии основных черных, цветных и драгоценных металлов, значит, должна быть возможность обеспечить надлежащий учет этих материалов в изделии, а следовательно, и в целом в объекте, подлежащем утилизации.

Следующий этап комплексной утилизации – это добыча всего комплекса металлов и материалов, находящихся в изделии. Возможность обеспечить достоверность извлечения всех полезных компонентов может быть достигнута лишь тогда, когда изделие будет передано в утилизацию на специализированное предприятие в полном комплекте, соответствующем документации на него. А задача специализированного предприятия состоит в том, чтобы обеспечить извлечение и реализацию всех полезных компонентов. Так, при комплексной утилизации вычислительной техники предприятие-переработчик имеет следующие виды материалов и изделий:

Из-за отсутствия технологии на предприятии пока не могут извлекать такие элементы, как индий, олово, ниобий, германий и другие. При этом в незавершенном производстве находится довольно значительное количество лома алюминия с засором до 60% железа и до 10% меди, в котором присутствуют следы драгоценных металлов, а также олова и цинка. Переработка такого сырья может быть налажена при внедрении линии многоступенчатого дробления и селективной сепарации. В таком случае на выходе будет получаться подготовленная для металлургического производства шихта с точно известным процентом содержанием элемента.

Таблица 1.