Поиск - новости науки и техники

Лечение извлечением. Переработка отходов оздоровит регионы.

“Виляет” хвостами
В 90 километрах от столицы Кабардино-Балкарской Республики (КБР) Нальчика в живописной горной долине реки Баксан на пути в Приэльбрусье в 50-х годах прошлого века появился город Тырныауз. С единственной целью – обслуживать местный вольфрамо-молибденовый комбинат (ТВМК). Типичный моногород, коих на просторах Российской Федерации немало. Комбинат работал более 50 лет, давая стране крайне необходимую промышленности продукцию. Постепенно запасы руд истощились, предприятие прекратило свое существование, оставив после себя в долинах рек Баксан и Гижгит (левый приток р. Баксан) огромные объемы отходов (более сотни миллионов кубических метров), которые складировались в специально созданных сооружениях – хвостохранилищах. Их два. Одно, поменьше, заполнялось с 1959 по 1967 год. Второе, суперхранилище, заложено в 1967 году.
В течение десятилетий, прошедших после остановки производства, токсичные вещества с их поверхности в виде пылевых облаков постоянно переносятся ветрами, дующими вдоль долин рек, накапливаясь на прилегающих пастбищах и сельхозугодьях. Тяжелые металлы под действием природных факторов – дождей, снега – постепенно опускаются в нижние слои “хвостов”,  накапливаясь там.
В июле 2000 года в результате селевой катастрофы в старое хвостохранилище попали воды р. Баксан, которые вынесли из него накопленные отходы переработки руды, содержащие соли тяжелых металлов. В результате в створе реки ниже по течению, по данным Минприроды КБР, наблюдалось увеличение, по сравнению с фоновыми значениями, концентраций молибдена (до 1,6-4,6 ПДК), вольфрама (до 4,7-17,5 ПДК), меди (до 2-3 ПДК).
Беспокойство ученых вызывает и плотина суперхранилища, высота которой составляет 160 метров. Ширина “пляжа” – 250-300 метров, а общая длина двух водоотводных тоннелей – более 2,5 километра. Наблюдения, которые в течение нескольких лет проводили здесь ученые КБГУ и Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН, показали наличие в насыпной дамбе микронарушений. По мнению исследователей, мелкофокусные землетрясения с глубиной эпицентров до 10 км и с магнитудой 6-7 баллов, которые в регионе нередки, или сход крупного селевого потока могут серьезно повредить дамбу. В результате огромный техногенный сель пойдет вниз по долине р. Баксан, разрушая все на своем пути, грозя экологической катастрофой.
Есть предложение
В прошлом году на одном из заседаний Совета ректоров вузов Северо-Кавказского федерального округа тогдашний полпред президента страны Александр Хлопонин прямо обратился к вузовскому и научному сообществу с призывом дать внятные рекомендации по решению проблемы. Тырныауз – пусть и масштабный, но не единственный на Северном Кавказе подобный центр, где добывались или до сих пор добываются различные полезные ископаемые. Все они “обросли” огромными свалками отходов и целым “букетом” социальных, экологических и экономических проблем. В масштабах же страны проблема вырастает до гигантских размеров.
– Три года подряд мы подавали заявки по этой проблематике на различные федеральные гранты, – рассказывает заведующий кафедрой чрезвычайных ситуаций КБГУ профессор Александр Шевченко. – Каждый раз получали положительные отзывы, но для победы чего-то не хватало. Потом поняли: не хватает важнейшей компоненты – экологической безопасности. Как только мы поставили ее во главу угла, выиграли грант на первом же конкурсе, который проводил Российский научный фонд. Тема проекта звучит так: “Исследования захоронений отходов горно-добывающих производств и экологическая безопасность прилегающих к ним территорий. Разработка мероприятий по ликвидации захороненных отходов и восстановление экологической среды (на примере Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината)”.
Проект возглавил главный научный сотрудник ИГЕМ академик Олег Богатиков, руководитель лаборатории геодинамики КБГУ. Это первое научное подразделение кафедры чрезвычайных ситуаций вуза, созданное 10 лет назад в содружестве с ИГЕМ. Именно сотрудники лаборатории вместе с учеными института несколько лет назад взялись за детальное изучение “хвостов” Тырныаузского комбината.
Сегодня на кафедре действуют пять научных лабораторий, возглавляемые ведущими учеными РАН. За прошедшие годы подготовлена плеяда молодых талантливых ученых. Это один из важнейших результатов содружества вуза и РАН по воспитанию нового поколения исследователей. С сентября нынешнего года начнутся защиты их кандидатских диссертаций. “Эта пора продлится у нас до середины следующего года, – говорит Александр Шевченко. – Все работы базируются на огромном фактическом материале, имеют высокую актуальность”.
Кроме ученых ИГЕМ и КБГУ в реализации проекта задействованы специалисты ряда других организаций страны. Так, впервые к изучению “хвостов” в качестве соисполнителя подключилось ООО “НПО Геоинжиниринг” из Северной Осетии-Алании. Его сотрудники совместно с аспирантами КБГУ сейчас находятся в экспедиции на хвостохранилищах.
Дело в том, что все предыдущие исследования касались лишь верхних слоев отходов хвостохранилищ, что не могло, естественно, дать полной картины элементной их составляющей, распределения компонентов, процентного их содержания. Чтобы получить полную и достоверную картину, во время экспедиции специалисты ООО “НПО Геоинжиниринг” пробурят на каждом из хвостохранилищ по две скважины глубиной 30 и 20 метров. Затем в каждой скважине совместно с аспирантами отберут отдельные пробы из всех гранулометрических фракций, после чего проведут дробление и истирание проб для геохимических исследований. Разделят сводные пробы на легкую и тяжелую фракции, выделят в тяжелой магнитную, электромагнитную и немагнитную фракции. Подготовленные таким образом образцы поступят ученым ИГЕМ РАН, НИИ физики ЮФУ и в Центр коллективного пользования КБГУ. Две последние организации независимо друг от друга проведут комплексные исследования образцов.
– С НИИ физики Южного федерального университета мы сотрудничаем давно, – рассказывает заведующий кафедрой неорганической и физической химии, руководитель Центра коллективного пользования КБГУ, доктор химических наук, профессор Хасби Кушхов. – Это, пожалуй, один из лучших институтов такого профиля на Юге России. Сотрудничество идет по разным направлениям, мы хорошо знаем друг друга”.
Центр коллективного пользования КБГУ “Рентгеновская диагностика материалов” был создан при поддержке РФФИ и Минобрнауки с 2003 года. За эти годы он приобрел современное отечественное и зарубежное оборудование, позволяющее вести рентгеновские, спектроскопические, структурные, электрохимические исследования.
– Извлечение химических элементов из “хвостов” сегодня возможно. С применением новых технологий, в частности электрохимических, – говорит Хасби Кушхов. – Но сначала надо понять, что содержится в “хвостах” и в каких объемах. А затем уже под это разрабатывать технологии, опыт создания которых у нас есть. Так, мы внедрили технологию переработки алмазосодержащих отходов на Терском заводе по производству алмазного инструмента. Теперь с ее помощью на предприятии извлекают из отходов ценные компоненты, в том числе алмазы. Подобную технологию мы сегодня отрабатываем на гидрометаллургическом заводе по переработке катализаторов с извлечением молибдена, кобальта, никеля, хрома и т.д. Предварительные исследования, проведенные в Тырныаузе, дают оптимистические прогнозы по меди, висмуту, тяжелым и редкоземельным металлам.
В свое время геологическая служба самого Тырныаузского комбината давала приблизительные оценки запасов полезных ископаемых в отходах: вольфрама ~ 213 тысяч тонн, молибдена ~ 67 тысяч тонн, меди ~ 15 тысяч тонн, висмута ~ 5 тысяч тонн, золота ~ 7 тонн, серебра – десятки тонн. Имеются также значительные запасы других элементов, часть из которых относится к элементам-токсикантам.
По оценкам ученых ИГЕМ и КБГУ, содержание ряда металлов в хвостохранилищах может быть существенно выше.
Цели в перспективе
Второй этап реализации проекта – разработка оптимальных технологий переработки отходов. У исследователей есть некоторые прикидки. Запасы минерального сырья в хвосто­хранилищах исчисляются миллионами тонн. После извлечения из них тяжелых металлов и элементов-токсикантов они будут пригодны для производства различных строительных материалов: силикатного кирпича, бетонных блоков, железобетонных панелей. Можно также получать компоненты абразивных (гранат), керамических (полевые шпаты) изделий, сырье для стекольной промышленности (кварц).
В качестве основного метода утилизации ученые ИГЕМ и КБГУ предлагают адаптировать термогидрометаллургическую технологию, ранее использовавшуюся для переработки упорных золотых, колчеданных и полиметаллических руд и пиритных огарков.
– Создаваемая нами технология должна быть максимально универсальной, – говорит заведующий кафедрой чрезвычайных ситуаций Александр Шевченко. – Тырныаузом проблема не заканчивается. Она, скорее, начинается. Только в СКФО таких проблемных точек пять. А Урал, Зауралье!.. Поэтому коллектив ученых в рамках проекта поставил перед собой цель – создать мобильный универсальный перерабатывающий комплекс. Уверен, в третий год реализации проекта мы разработаем его конкретные опытные образцы.
Полная и достоверная информация о запасах полезных ископаемых в хвостохранилищах, создание технологии их извлечения и архитектуры производства позволят ученым вый­ти с этим пакетом к бизнес-сообществу, которое должно увидеть экономическую перспективу разработок.  
Однако было бы совершенно неправильно говорить о проекте только с позиции утилизации “хвостов”. Его задача гораздо шире, ибо во главу угла поставлена экологическая безопасность. А потому уже в этом году в команду вошли ученые других направлений. Так, группа исследователей вуза под руководством доктора биологических наук Нины Реутовой должна получить новые данные по загрязнению объектов окружающей среды (почвы, воды, растений) тяжелыми металлами и элементами-токсикантами. Итогом этих исследований станут научно обоснованные рекомендации по реабилитации окружающей среды и населения после негативного воздействия деятельности ТВМК.  
– Проект переработки отходов Тырныаузского комбината – отражение не только реальных возможностей университета, но и изменений, происходящих в вузе, – считает ректор КБГУ Барасби Карамурзов. – Высшая школа меняется, поскольку меняется общество. Мы должны быть конкурентоспособными, а для этого наряду с повышением качества образования необходимо развивать научную составляющую. Один из эффективных путей, что подтверждает победа в конкурсе РНФ, – тесное содружество вузовской и академической науки, создание совместных временных творческих коллективов, способных решать конкретные масштабные задачи.  

На фото: Научные исследования на хвостохранилище ТВМК

Станислав ФИОЛЕТОВ
Фото предоставлено кафедрой чрезвычайных ситуаций КБГУ

Нет комментариев