Извлечение минеральных ресурсов из отвалов и хвостов: технологии и риски

В Казахстане к 1 сентября 2025 года планируют разработать концепцию управления всеми видами отходов. В перспективе она предусматривает централизацию процессов, привлечение всех неравнодушных сторон и создание модели циклической экономики. Доля заинтересованности в этих изменениях крупных игроков горно-металлургической индустрии растёт в условиях «гонки» за ресурсами.

Ежегодно промышленные предприятия Казахстана складируют около 1 млрд тонн отходов, и к 2025 году их общие «накопления» достигли 31,6 млрд тонн. Порядка 70% этого объёма составляют техногенные минеральные образования (ТМО), в которых таятся неизвлечённые минеральные ресурсы.

В 2025 году Казахстан начал паспортизацию 55 млрд тонн отходов, содержащих полезные ископаемые. Какие технологии помогут превратить во вторичный сырьевой источник хвосты обогатительных фабрик, шлаки металлургического производства, отвалы пустой породы, золу? Что ещё можно сделать с отходами? Об этом говорили участники стратегической сессии «Управление закрытием горных работ, отвалами и отходами: регулирование и вызовы» на форуме MINEX Kazakhstan — 2025.

Опасные «хвосты»

Экологическими рисками, которые связаны с отработкой полиметаллических месторождений в республике, обеспокоены и власти, и общественность. Забалансовые руды и минерализованные вскрышные породы в огромных количествах складируют на поверхности. Хвостохранилища превращают в мощные источники загрязнения. Токсичные вещества с дренажными водами проникают в почву, грунтовые воды, а с ними — в естественные водоёмы.

Иногда это приобретает характер бедствия. Так было во время аварии 2016 года на одном из хвостохранилищ «Казцинка». Тогда многолетние запасы пульпы оказались в реке Филипповка, после чего распространились на воды рек Тихая и Ульба. Одним из способов избежать подобных сценариев является внедрение сухого складирования «хвостов», однако это требует привлечения инвестиций.

А можно создавать цифровые модели хвостохранилищ и затем строить их с учётом просчитанных параметров управления, обеспечивая безопасность для окружающей среды. Такие технологии активно разрабатывают во многих странах мира.

Как пояснила ведущий гидрогеолог SRK Consulting (UK) Шейла Имри, просачивание в грунтовые воды — важный параметр, который можно регулировать с помощью математического моделирования. Чтобы правильно откалибровать модель и понять, какой она должна быть в условиях конкретного хвостохранилища, изучается весь бассейн вод территории. Включение методов моделирования в стандартный набор инструментов для управления рисками, проектирования новых мест складирования или модернизации существующих помогает снизить экологическую нагрузку.

Конечно, подобные инновации особенно эффективны для строящихся производств. Но и здесь не всё просто и гладко. Часто основной вопрос даже не в том, какие технологии выбрать, а рационально ли использовать их в условиях региона. Для предприятий со стажем наболевшей оказывается проблема старых хвостохранилищ, которые используют десятки лет.

Практикой применения залежавшихся «хвостов» как пастового закладочного материала в пустоты подземных горных выработок поделился на форуме управляющий директор по Казахстану в Paterson & Cooke Алексей Рагулин. Обычно такой материал нужен, чтобы поддержать выработанные пространства, предотвратить обрушение пород и оседание поверхности, минимизировать потери руды в технологических целиках, которые остаются неотработанными.

«В отличие от традиционных, пастовая закладка практически на 100% состоит из „хвостов”. Технология не новая, но основательно подзабытая: в 1971 году впервые в Казахстане её применили на руднике Глубокий.

Если фабрика работает уже много лет, часто хвостохранилище уже не может обеспечить необходимую ёмкость. То есть рудник ещё не выработан, а складировать хвосты некуда. И в таком случае целесообразно использовать их для изготовления пастовой закладки.

Преимуществом является высокое содержание твёрдых частиц — до 75% от общего объёма. Это повышает прочность. С той же целью в закладочный материал добавляют цемент или другое связующее вещество. Транспортировку проводят по трубопроводам или желобам в режиме потока однородной массы», — пояснил спикер.

Отметим, что большинство отраслевых предприятий в Казахстане отдают приоритет обычным породным закладкам. Однако пастовую технологию, по словам Алексея Рагулина, уже внедряют в нескольких горно-металлургических холдингах республики.

Богатства в шлаках

Захоронить, переработать, продать или использовать для нужд действующего производства — стратегий утилизации ТМО много. И не всегда речь идёт об импорте технологий. В республике уже накоплен определённый опыт разноплановых разработок, учитывающих специфику предприятий отрасли.

Об опыте переработки гранулированных шлаков плавки свинцовой руды на стратегической сессии рассказал советник директора по инновациям ТОО «АНГСТРЕМ» Серик Кожахметов. Такие отходы создают серьёзные риски из-за высокого содержания в них свинца и других тяжёлых металлов. Компания реализовала проект в Усть-Каменогорске, где общее количество скопившихся граншлаков превышало 1,2 млн тонн.

Используя технологию выщелачивания, удалось обезвредить токсичные техногенные отходы и получить на выходе черновой цинк с чистотой свыше 85%, цементационную медь с содержанием полезного компонента до 45% и свинцовый концентрат.

В компании работают и над методиками переработки золошлаковых материалов, а они, пожалуй, остаются самым массовым и объёмным видом отходов, который негативно влияет на природу и людей. Для Казахстана, который десятилетиями использовал угольную генерацию, эту задачу можно и нужно переводить в национальный масштаб.

«Мы сейчас ведём анализ и научные исследования в поисках оптимальной технологии, адаптированной именно к составу углей и зол, которые наиболее распространены в нашей стране. Это в перспективе интересно и для прилегающих к Казахстану регионов Российской Федерации, где тоже на протяжении многих десятилетий в качестве топлива использовался казахстанский уголь. Результаты и опыт можно будет тиражировать», — рассказал о планах г-н Кожахметов.

Переработка техногенного сырья обеспечивает удлинение жизненного цикла действующих предприятий и благотворно влияет на экологическое оздоровление Казахстана. За долгую историю работы добывающих компаний на своей территории республика заплатила десятками миллиардов тонн опасных техногенных отходов. Поэтому технологии их переработки — важная проблема, но далеко не единственная.

«Недропользователи сталкиваются и с другими затруднениями. Дело в том, что техногенные отходы, которые сейчас распределяют госорганы, долгое время оставались бесхозными, и отношение к ним было соответствующее. Поверх так называемых исторических, существующих со времён СССР, зачастую размещали новые, с другим составом и статусом в правовом поле.

Получается некий замкнутый круг, потому что в этих условиях уже сам доступ для переработки этих ресурсов стоит дополнительных усилий и затрат. Сложности возникают и в процессе утверждения запасов, поскольку для этого используется ровно та же система, которая распространяется на все техногенные минеральные образования (ТМО). При этом и геологи, и геохимики, и технологи отдают себе отчёт в том, что по происхождению это совершенно разные материалы», — отметил эксперт в своём выступлении.

Определить и обезвредить

Прежде чем планировать, как управлять техногенными отходами, действительно важно договориться о том, что же это такое. Неточность определений в действующем законодательстве создаёт не надуманные, а вполне реальные и труднопреодолимые препятствия.

Это напрямую касается термина «техногенные минеральные образования», который впервые был обозначен в кодексе «О недрах и переработке минерального сырья» 1992 года. Сейчас понятие в разных значениях используется в Экологическом кодексе, Кодексе о недрах, налоговом законодательстве. При этом аббревиатурой «ТМО» называют одновременно и часть недр, и отходы, и сырьё. Всё это может находиться как в государственной, так и в частной собственности, что делает регулирование ещё более непрозрачным.

«Проблемы с дефинициями сформировали правовой вакуум и барьеры в применении законрдательных норм для недропользователей. В принятом в 2021 году Экологическом кодексе Республики Казахстан была попытка регламентировать, что такое отходы. Это шаг вперёд по сравнению с предыдущим документом, где определение этого понятия отсутствовало вовсе. И тем не менее чёткого регулирования, что мы понимаем под отходами производства и вторичным сырьём, нет и в новом документе.

Что касается кодекса о недропользовании, то в нём скопления с полезными компонентами, возникающие в процессе деятельности горнодобывающих, горно-перерабатывающих и энергетических производств, признаны техногенными минеральными образованиями.

В этом документе нашли отражение вопросы регулирования права собственности на ТМО, отчуждения третьим лицам, размещения на горнодобывающих производствах, запрета на такое размещение, если имеются факты нарушения требований экологического законодательства. Но всё же есть много открытых вопросов», — пояснила начальник отдела по нормотворчеству АО «Qarmet» Гульвира Шаймерденова.

Эксперт поделилась практическим кейсом компании, который был связан с трансграничной перевозкой гранулированного и алюминиевого шлаков в Узбекистан. Казалось бы, выгода от таких операций очевидна не только для бизнеса, но и для государства, однако в реальности административные барьеры мешают их реализации.

Почему? Всё опять упирается в понятия. В Qarmet считают гранулированный шлак вторсырьём. Основанием для этого является соответствующий сертификат качества. В компании опираются на Базельскую конвенцию о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов. Этот документ не препятствует транспортировке шлаков чёрной и цветной металлургии. Однако в перечне Евразийской экономической комиссии (ЕАК) они считаются опасными. А в национальном законодательстве РК нет определённого порядка таких взаимодействий. В итоге подобные отправки в Узбекистан, где заинтересованы в приобретении шлаков, пока невозможны.

Один из проблемных аспектов действующего законодательства для повторного использования отходов в горнодобывающей промышленности заключён в правовом регулировании их захоронения. В Экологическом кодексе РК под этим процессом понимается складирование отходов в местах, специально установленных для их безопасного хранения в течение неограниченного срока без намерения изъятия. Но на практике, по нормам того же кодекса, если владелец процесса не успел в установленный законом срок решить дальнейшую судьбу отходов с ресурсной ценностью, он обязан их захоронить.

«Правовая опция „без намерения их изъятия” в таких случаях становится серьёзным препятствием. Мы видим, что есть моменты, которые требуют чёткой законодательной регламентации и таких правил игры, которые помогут в правовом поле решать все вопросы. В экологическом кодексе должны быть ясно выведены не только сами понятия, но и все стадии производства, через которые отходы переходят во вторичное сырьё, и, более того, должны быть внятно прописаны реализационные компетенции всех государственных органов с конкретным перечнем задач», — считает г-жа Шаймерденова.

Для выработки эффективных подходов, и с этим согласились все участники стратегической сессии, нужно учитывать не только экологические аспекты, но и экономику, развитие производств, индустрии в целом. В обсуждении важно учесть оценки экспертов бизнеса, научного сообщества, представителей госорганов. И на законодательном уровне прописать конкретные механизмы, которые дадут возможность предприятиям горнодобывающей промышленности без лишних барьеров решать стратегические задачи рационального и экологичного использования ресурсов.

Текст: Мария Кузнецова