"Природа не знает деления на отрасли..."
Опубликовано Редактор 20-10-2005 (2422 прочтений)
Использовать природные богатства полностью, комплексно, без потерь, без отходов — задача не из новых. Ее ставил еще Александр Евгеньевич Ферсман. Но сейчас она стоит особенно остро...
За последние тридцать лет полезных ископаемых добыто больше, чем за всю историю человечества. При таких темпах к концу века объем извлекаемого минерального сырья в четырнадцать раз превысит уровень 1950 года. Совершенно очевидно, что в таких условиях комплексная добыча и комплексное использование сырья не просто желательны, необходимы.
На Урале многие железорудные месторождения несут в себе ванадий, медь, никель, бор, кобальт, серу, цинк, свинец. Железорудные залежи Тургайского прогиба в Казахстане содержат кобальт, медь, серу, свинец, цинк. Почти все основные месторождения руд цветных металлов тоже комплексные: и сульфидно-медно-никелевые месторождения на севере нашей страны, и сульфидно-касситеритовые оловорудные месторождения на востоке. Бывает, руда содержит двадцать ценных компонентов, а то и больше, но при ее добыче и обогащении все примеси, в том числе и самые ценные, уходят в отвалы и хвостохранилища. На одном только Высокогорском месторождении на Урале так теряется ежегодно несколько тысяч тонн меди, которая входит в состав железной руды. А для нужд цветной металлургии где-то в другом районе осваивают сложные, многокомпонентные залежи с бедными рудами. И при этом теряют то, что здесь сопутствует меди. На Норильском горно-металлургическом комбинате из руды извлекают четырнадцать компонентов. Однако и здесь Надеждинский завод сбрасывает пульпу, богатую гидроокисью железа; это настоящий концентрат: содержание железа в пульпе намного выше, чем в самых богатых рудах. Из нее можно было бы получать губчатое железо, необходимое самому комбинату. А везут его в Норильск издалека, с предприятий черной металлургии.
Таков старый, некомплексный подход. Определенную роль в его формировании сыграли особенности развития горной промышленности страны. Уникальные по мощности месторождения и обилие разведанных запасов сырья на каком-то этапе породили уверенность в неисчерпаемости наших ресурсов. Кроме того, надо учесть, что в годы первых пятилеток, в военное и послевоенное время было не до комплексности. Возможности народного хозяйства, я имею в виду капитальные вложения, были весьма ограничены, а потребность в сырье очень острой. Эти обстоятельства вынуждали идти на ускоренное освоение месторождений по одному компоненту, а комплексная добыча и переработка откладывалась до лучших времен. К сожалению, временная стратегия, продиктованная суровыми обстоятельствами, оказалась на удивление живучей.
С такой стратегией в известной мере связано быстрое истощение месторождений, ухудшение сырья и, следовательно, увеличение объема горной массы, которую приходится перерабатывать. Известно, что в прошлом веке свинцово-цинковые руды добывали лишь в тех случаях, когда содержание полезного компонента было не менее 20— 30%. А сегодня, увы, приходится довольствоваться и однопроцентной рудой.
Конечно, обращение к таким рудам связано не только с ухудшением сырья, то и с научно-техническим прогрессом. Вряд ли без новых способов переработки было бы возможно вовлечение их в производство. Сегодня мы располагаем методами обогащения, которые десять - пятнадцать лет назад даже и не упоминались применительно к горному делу. Есть масса эффективных и оригинальных решений. Но сейчас важно не столько разрабатывать новые методы, сколько создавать на их основе схемы и производственные циклы, позволяющие добывать и перерабатывать сырье комплексно.
Не совсем понятно, в чем трудность. Разве нельзя просто выбрать из лучших методов наилучшие и объединить их в современный цикл?Комбинированная схема — не просто сумма процессов. Здесь требуется серьезное перераспределение функций между процессами и технологиями. Что это значит? Сегодня существует вполне сложившаяся практика получения богатых концентратов меди, цинка, свинца и других металлов с последующей пироме-таллургической их переработкой. Но вот что плохо: чем выше содержание металла в концентрате, тем больше потери в хвостах. Дальше — хуже. Из богатых концентратов пирометаллургия выплавляет металлы. Однако содержание металлов в шлаках получается выше, чем в исходной руде. В результате общие потери металла составляют 20— 30%, а то и больше.
Мы предложили принципиально иную технологическую схему, с использованием гидрометаллургии. В богатые концентраты обогащения теперь переводится лишь часть металлов, часть легкообогатимая. Это сырье для пирометаллургии. Из оставшейся руды получают бедный концентрат, так называемый промпродукт и бедные хвосты. Хвосты идут на производство стройматериалов, а промпродукт (можно — вместе со шлаками пирометаллургии) — на гидрометаллургическую переработку, где извлекается весь комплекс ценных металлов. На гидрометаллургию здесь возложено то, что в старой схеме делалось с помощью пирометаллургии. Это и есть перераспределение функций, о котором я говорил. Оно дает неплохой результат: в отходах теряется уже не более 7—10% металлов.
Принцип, как видите, прост. Но на разработку схемы ушел не один год. Через наши лаборатории прошли тонны руды. Однако значительно сложнее найти рациональную схему для руд, в которых кроме цветных металлов есть еще и железо, и другие ценные компоненты.
В этих случаях, наверное, возникают также проблемы и не научного свойства. Железо — продукция Минчермета, медь — Минцветмета, а если в руде есть фосфор или сера...
Это серьезный вопрос. Природа не знает деления на отрасли, но для нас такое деление — реальность, с которой нельзя не считаться.
При освоении месторождения, которое отнесено по основному минералу к той или иной отрасли, отпускаемые средства предназначены для получения именно этого минерала — продукции отрасли. Остальное — отходы. Набивший оскомину пример. Хибинские руды идут на удобрения, лишь небольшая часть нефелинов попадает в алюминиевую промышленность. Сколько богатств при этом остается в отвалах! Между тем Институт металлургии АН СССР вместе с Кольским филиалом АН СССР разработал схему комплексной переработки хибинских руд, по которой можно получать ежегодно продукции на четверть миллиарда рублей. А опытно-промышленная отработка схемы упирается во все те же отраслевые, они же ведомственные, барьеры. Недавно пущен Костомукшский горнообогатительный комбинат в Карелии. Он будет обеспечивать высококачественным железорудным сырьем ведущие металлургические предприятия. А из его отходов (около 20 млн. т в год) легко получать щебень, необходимый северо-западу страны. Но Минчермету не нужно производство щебня. Зато другие ведомства выкладывают не один миллион рублей на добычу того же щебня в других местах Карелии.
Винить при этом министерства в косности не очень справедливо. Сложившаяся практика планирования и распределения капитальных вложений, оборудования и материалов заставляет их заботиться только об освоении «своей» продукции. Плоды такого подхода мы пожинаем по сей день: из-за ведомственной разобщенности в отвалы уходят компоненты, по стоимости соизмеримые с основным сырьем, а иногда и более ценные. По нашим подсчетам, утилизируя сегодняшние отходы, уже сейчас можно было бы сократить объем добываемой горной массы на 20—25%. При этом общая себестоимость продукции снизилась бы на 10—15%- В масштабах страны это огромная сумма.
Но когда речь идет о таких регионах, как Кольский полуостров, Урал, Курская магнитная аномалия, реализация безотходной технологии в пределах одного горнообогатительного предприятия вряд ли возможна. Ведь рациональное природопользование требует не только утилизации большей части отходов, оно подразумевает организацию такого промышленного кругооборота веществ, который не нарушит экологического равновесия. Значит, надо получать продукцию для различных отраслей, приложить усилия многих ведомств. А кроме того — рекультивировать земли, восстанавливать ландшафт, охранять природу. Все это обязательно, а на какое ведомство возложить такие заботы, увы, пока не ясно.
Вот почему наиболее рациональным и современным подходом нам представляется создание территориальных горнопромышленных комплексов, которые из добытой руды кроме основного компонента будут получать сопутствующие цветные и черные металлы, стройматериалы, продукты основной химии, удобрения. В таких комплексах можно по-хозяйски использовать и пустую породу. У нас две трети руды добывают открытым способом. На одной только КМА объем вскрышных работ достигает 80 млн. кубометров в год. Пустую породу можно применять в производстве щебня, материалов для дорожных покрытий, в строительстве ирригационных сооружений — дамб и плотин. Наконец, ее необходимо использовать для засыпки отработанных карьеров, для восстановления природного ландшафта, который разрушается горной промышленностью. Это позволит решить одну из важнейших экологических проблем.
Но какой ценой...
Что же, можно поговорить и о цене. Почему-то считается, что безотходные технологии носят чисто альтруистический характер и необходимы лишь будущим поколениям, а сегодня слишком накладны, экономически невыгодны, тяжелым грузом ложатся на себестоимость продукции. Это неверно. Проведенные в нашем институте исследования показывают, что безотходная технология всегда экономически или социально выгодна и при правильной организации горнопромышленных комплексов позволит даже снизить себестоимость продукции.
Очень важно учитывать оба аспекта проблемы — экономический и экологический. Ведь безотходная технология подразумевает комплексную переработку сырья и утилизацию отходов только в экономически целесообразных пределах. Вот простой пример. Сегодня из морской воды получают поваренную соль, магний, иод, бром, калий. А она содержит еще и соединения серы, молибдена, урана, золота, серебра и многое другое, и некоторые из перечисленных элементов можно извлекать — во всяком случае эксперименты, которые подтверждают такую возможность, уже проведены. Но на промышленную добычу сырья, концентрация которого в воде ниже пяти миллиграммов на литр, накладывает запрет сегодняшняя экономика.
Экономическая целесообразность — необходимое условие безотходной технологии. А экологический аспект проблемы, полагаю, не требует комментариев.
Так ли это? Известно, что экологическая сторона проблемы нередко вступает в конфликт с экономикой. Очень часто затраты на очистные сооружения резко повышают себестоимость продукции...
Только потому, что при разработке безотходной технологии экономическая оценка сплошь и рядом оторвана от экологической, и наоборот. Комплексную переработку сырья и оценивать надо комплексно — тогда не будет никаких противоречий.
Связь экономики и экологии совершенно очевидна. Двукратное увеличение загрязненности воздуха в среднем в полтора раза сокращает срок службы промышленного оборудования. Урожайность пшеницы в районах предприятий цветной металлургии на 40—60% ниже, чем в «чистых» местах. Это общеизвестно. Но почему-то не учитывается при оценке экономической эффективности безотходной технологии. Причина известна: в экономических расчетах властвует отраслевой принцип. А оценка требует не отраслевого, а комплексного подхода.
Сегодня тратятся большие средства на геологоразведочные работы, на поиски новых запасов полезных ископаемых. А если эффективно использовать то, что уже найдено и разрабатывается, эти затраты резко сократятся. Вот первая статья снижения расходов.
Вторая — транспорт. Перевозить отходы — значит впустую тратить деньги. От таких перевозок одни убытки. Иное дело, если из отходов извлекать полезные компоненты, тогда окупаются и транспортные расходы.
Наконец, третья статья — рекультивация земель, охрана окружающей среды. Средства на это отпускаются немалые. Если же утилизировать газовые выбросы, сточные воды, отвалы, то есть решать экологические проблемы по-хозяйски, то охрана природы станет не убыточной (даже по сиюминутному счету), а прибыльной.
Я назвал три основных фактора. На самом деле их значительно больше, все они требуют скрупулезного учета при проведении экономической оценки безотходной технологии.
Но пока все-таки действует иная система оценок. Учитывается целевая продукция отрасли, деятельность предприятий оценивают по ее выпуску. Как учесть факторы, о которых вы только что говорили?
Оптимальное решение задачи возможно только с использованием современных методов системного анализа и экономико-математического моделирования на ЭВМ. У нас в институте сегодня разрабатываются методики, которые позволят оценивать малоотходные технологии не с отраслевых, а с народнохозяйственных позиций. Задача эта, безусловно, очень сложна. Мало подобрать или разработать методы извлечения и переработки сырья для комплексной схемы, необходимо, чтобы в ней все компоненты использовались оптимально: одни и те же продукты могут служить и ценным металлургическим сырьем, и строительными материалами. К тому же продукцию нужно разместить между потребителями и, конечно, тоже наилучшим, наивыгоднейшим образом. И еще надо учесть далекие экологические последствия принятой технологии. Короче, мы находимся лишь на подступах к решению чрезвычайно сложной проблемы.
До недавнего времени отходам уделялось очень мало внимания. Их не учитывали, не планировали исследований по их утилизации. Сейчас мы завершаем разработку информационно-поисковой системы по отходам горнодобывающей промышленности, их использованию. Она поможет подобрать оптимальные технологии для комплексных схем переработки сырья из числа процессов, которые готовы к внедрению.
Если можно, примеры таких процессов...
Среди элементов Периодической системы алюминий занимает третье место по распространенности в земной коре. Но запасы бокситов, из которых его сейчас получают, сегодня уже весьма ограниченны. Естественно, что алюминия много в отходах: в золе углей, в нефелинах, в каолинах. И самое главное, разработана технология, позволяющая получать из них этот металл. Более того, она уже используется на Волховском алюминиевом заводе и Пикалевском глиноземном комбинате. Эти предприятия перерабатывают нефелины — отходы апатитового производства — и получают не только алюминий, но еще и цемент, другие стройматериалы, продукты основной химии. В целом рентабельность такой комплексной схемы не ниже, чем у переработки бокситов. По-видимому, развитие производства алюминия уже сейчас следует ориентировать на отходы.
Любопытна, я бы сказал, парадоксальна, ситуация с серой и сульфидами. В одних только отвалах угольных бассейнов Подмосковья и Донбасса скопилось такое количество серного колчедана, которое может удовлетворить потребности большинства заводов страны, выпускающих серную кислоту. Кроме того, сера есть во всех основных рудах цветной металлургии, главным образом в виде сульфидов железа. Но пока большая ее часть при сжигании углей, в пирометаллургических процессах выбрасывается в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Между тем технология переработки сульфидов хорошо известна. Ее реализация позволит получать кроме серной кислоты цветные и драгоценные металлы, железо. Кстати, это прекрасный пример, когда утилизация отходов решает экологические проблемы с прямой экономической выгодой — прибыли вместо трат.
Подобных разработок много. Если комплексно перерабатывать хотя бы 10% рудных отходов, можно получить товарную продукцию на сумму около полумиллиарда рублей. Плюс экономия на геологической разведке и добыче, на отвалах, на рекультивации земель и других мерах по охране окружающей среды — все эти расходы отпадают. И потому дополнительная продукция в 2—4 раза дешевле, чем при использовании специально добываемого сырья.
Но чтобы возложить на министерство или на предприятие ответственность за комплексное использование сырья или утилизацию отходов, нужна информация об отходах, о технологии их переработки. Для принятия объективных решений ее нередко просто не хватает даже Госплану. Вот почему мы придаем такое значение информационно-поисковой системе по отходам, считаем ее создание важным шагом на пути к безотходной технологии. К истинно безотходной технологии, образцы которой дает нам природа, с ее совершенным круговоротом веществ, не ведающим отраслевых запретов.
"Химия и жизнь" 1/1984
