​Терриконам есть другое применение

Огромный террикон отходов свинцового завода расположен на юго-западе города вблизи реки Бадам. По оценкам специа­листов, здесь складировано около 1,8 млн тонн полиметаллического сырья, содержащего в основном свинец и кадмий. На протяжении десятилетий предприятие перерабатывало руду, добываемую открытым способом на Ачисайском месторождении. В результате отходы занимали все больше места, пока не стали представлять серьезную проблему для экологии региона.

Северо-восточную часть областного центра опоясывают терриконы из фосфоросодержащих шламов. На въезде в Ачисай, близ Кентау, по обе стороны высятся отвалы полиметаллических руд, общий объем которых составляет под 50 млн тонн.

Жителей Ленгера беспокоит, что они вынуждены жить по соседству с насыпями из пустой породы, извлеченной несколько десятилетий назад при вскрыше месторождения угля.

Таких объектов на юге много, и они не так уж безобидны. Ядовитая пыль в ветреную погоду разносится окрест, загрязняя воздух, отравляя воду и почву. Отходы свинцового производства горожане окрестили тяжелым наследием для города. Завод давно не работает, а показатели по свинцу, мышьяку, меди в районе предприятия превосходят предельно допустимые концентрации в 100 раз. Естественно, это не может не сказываться на здоровье жителей.

Рукотворные холмы, ставшие неотъемлемой частью ландшафта региона, директор НИИ биотехники и экологии ЮКГУ им. М. Ауэ­зова доктор биологических наук Акмарал Исаева называет не иначе как мини-месторождениями, ресурс которых недооценен. Все объясняется просто: в отвалах содержится значительная часть ценных компонентов, включая редкоземельные элементы (РЗЭ).

– Казахстан славится сырьевой базой, у нас много месторождений, которые можно разрабатывать еще и еще, – говорит Акмарал Исаева. – Стоит ли увлекаться освоением новых рудных залежей? Не разумнее ли оставить их для последующих поколений казахстанцев, а самим заняться переработкой накопившихся полиметаллических и фосфоросодержащих отходов? Тем самым решим сразу несколько проблем: избавим местность от рукотворных терриконов, защитим экологию и создадим рабочие места в депрессивных поселках, таких как, к примеру, Ачисай и Байжансай. Создание производств по переработке вдохнет в них жизнь.

Дело в том, что практически все месторождения были ориентированы на извлечение только одного, в лучшем случае двух основных компонентов. К примеру, в годы Великой Отечественной войны стране нужен был свинец, и на сопутствующие элементы никто не обращал особого внимания, да и современных технологий, позволяющих их извлечь, тогда не существовало. Но и в послевоен­ные годы полиметаллические месторождения служили источником свинца и барита. В итоге очень много ценных компонентов ушли в отвалы и лежат вместе с пустой породой.

То же самое можно сказать об отходах фосфорного производства, содержащих большое количество редкоземельных элементов. Между тем РЗЭ сегодня незаменимы в космической промышленности, при производстве радиоэлектроники, лазерной техники, коммуникационного и медицинского оборудования. В Послании «Казахстанский путь-2050: Единая цель, единые интересы, единое будущее» от 17 января 2014 года Глава государства тоже акцентировал внимание на необходимости наращивать объе­мы разработок редкоземельных металлов, учитывая их значимость для наукоемких отраслей.

Общеизвестно, что основным монополистом в сфере добычи и переработки сырья, содержащего РЗЭ, является Китай, диктующий цены на мировом рынке. Так что все страны заинтересованы в создании альтернативных производств по извлечению РЗЭ. Казахстан имеет все шансы для того, чтобы занять свою нишу в этой отрасли, ведь в республике имеется ряд месторождений, чьи руды содержат РЗЭ. Не стоит сбрасывать со счетов и техногенные отходы предприятий горно-металлургического комплекса. Именно на их переработке и акцентируют внимание ученые.

Золотые кирпичи

Террикон у свинцового завода в последние годы немного уменьшился. Отходы производства стали использовать для выпус­ка строительных материалов. Такие кирпичи Акмарал Исаева называет золотыми. В буквальном, а не в переносном смысле слова. По ее словам, необходимо сначала извлечь из руды ценные компоненты, а уже потом пускать ее на стройматериалы.

На начальной стадии проекта, для работы над которым ученые вуза получили грант МОН РК, были проведены поисковые исследования. Предстояло выяс­нить: получится ли из отходов выделить ценные компоненты.

В ходе исследований использовались не только отвалы свинцового завода, но и отходы, образованные после выработки полиметаллического месторож­дения около поселка Ачисай и на Баялдырском хвостохранилище около Кентау. Практическим путем было установлено, что, помимо золота и серебра, из отвалов можно извлечь еще и редкоземельные элементы.

Изначально ученые отказались от технологий по извлечению ценных компонентов, в основе которых лежит использование серной кислоты. Это нежелательно с точки зрения экологии, которая и так страдает от воздейст­вия отходов. Тот же террикон свинцового завода так и остался не заселенным биологическими объектами. Из-за высокого содержания тяжелых металлов на холме не приживаются даже сорняки, не растет трава и, следовательно, не образовывается растительный покров, который мог бы служить определенной защитой от ветровой эрозии.

Свой выбор ученые остановили на использовании методов биологического выщелачивания, сконцентрировав внимание на двух группах микроорганизмов, которые способны извлекать редкоземельные элементы в нейтральной среде. Для апробации способа кучного биовыщелачивания в реальных погодно-климатических условиях на местах складирования отходов была разработана схема модульной переносной установки.

– Биологическое выщелачивание позволяет извлекать металлы из сырья с применением композиции микроорганизмов, которые разрушают металлсодержащие минералы, окисляя двухвалентное железо до трехвалентного, серу минеральных сульфидов – до серной кислоты, переводя металлы из минералов в раствор, – рассказывает Акмарал Исаева. – Мы изучили фракционный состав отходов, нашли оптимальную фракцию, позволяющую получить максимальный объем РЗЭ. Определили, какая группа микроорганизмов может извлекать определенный элемент. Думаю, что результат нашего исследования заинтересует собственников техногенных минеральных отходов.

Ученые в ходе работы выяснили, что на фракционный состав ТМО влияют не только условия производства, но и погодно-климатические условия и временные характеристики складирования. Впервые была изучена популяция микрофлоры в районе складирования свинцово-цинковых, полиметаллических и фосфоросодержащих «хвостов», выделены активные штаммы микроорганизмов, перспективных для биотехнологических целей, которые после предварительной проверки на непатогенность и неаллергенность для человека и теплокровных животных были депонированы в РГП «Республиканская коллекция микроорганизмов».

Итогом исследования стало получение сразу двух патентов на изобретение – европейского и казахстанского. Тем самым группа ученых вплотную приблизилась к этапу коммерциализации проекта, который возможен в содружестве с промышленниками.

– Любая технология требует доработки в промышленных условиях, – убеждена Акмарал Исаева. – После запуска на определенном предприятии она может быть масштабирована по всей стране, поскольку отходов и «хвостов» месторождений очень много во всех регионах. Интерес к результатам нашего исследования уже проявили в АО «НАК «Каз­атомпром» и «Казахалтын», и мы надеемся, что технология, основанная на использовании методов биологического выщелачивания, поможет обернуть зло во благо: ликвидировать многочисленные отвалы, загрязняющие природу, предварительно выделив из них все ценные компоненты и РЗЭ.