Бентонитовые покрывала

Евгений Огородников
редактор отдела рейтинги журнала «Эксперт»
27 сентября 2021, 00:00

Уральская горно-металлургическая компания продемонстрировала на Северном Урале пример социальной и экологической ответственности. Решая локальную проблему загрязнения местных рек, компания показала приверженность глобальному тренду на «озеленение»

УГМК
Карьер Ново-Шемурского месторождения

Цены на медь на Лондонской бирже металлов (LME) стабилизировались в коридоре 9‒10 тыс. долларов за тонну после ралли в начале года. При этом ведущие трейдеры — Trafigura и Goldman Sachs — полагают, что к 2025 году медь будет стоить 15 тыс. долларов за тонну, а Bank of America рассчитывает на 20 тыс. долларов в 2025 году.

Оптимизм рынка связан с проблемами со стороны предложения сырья при растущем потреблении. Кроме того, важную роль в формировании спроса на рынке меди играет переход на новые источники энергии, такие как ВИЭ, электрокары, электросетевая инфраструктура, требуют огромного количества базового сырья — меди.

И с этой точки зрения медь становится ключевым мировым ресурсом энергоперехода, ее важность в мировой «зеленой» повестке не меньше, чем лития или никеля — двух дефицитных металлов, вокруг которых в последние годы сломано множество копий. При этом часто остается за скобками вопрос экологичности добычи, использования и переработки этих металлов. Не несет ли это больший риск для природы, чем выбросы углекислого газа? Что происходит с отработанными аккумуляторами, солнечными панелями и ветряками — основными продуктами инноваций энергоперехода?

Тем не менее российские горно-металлургические компании в основной своей массе уже озаботились проблемой «озеленения» своего бизнеса.

«Компании, которые предполагают, что “зеленая” политика РФ может сильно повлиять на их бизнес, уже сейчас очень активно участвуют в рабочих группах при правительстве, чтобы не просто быть в курсе планируемых мероприятий и нормативных документов, но и повлиять на их содержание, а также максимально быстро адаптировать свой бизнес к новым требованиям», — говорит Алексей Борщенко, заместитель руководителя московского представительства Уральской горно-металлургической компании (УГМК) по экологии.

Однако попытками лоббизма бизнес не ограничивается. Уже сегодня ведущие металлургические группы страны внедряют различные «зеленые» инновации. ОМК отказывается от доменного производства, «Норникель» и «Русал» производят пробные партии «зеленого» металла, компенсируя выбросы углекислого газа. Но многие компании решили начать «озеленение» просто с приведения в порядок своего хозяйства. Их много — это ТМК, НЛМК, УГМК и т. д.

Например, УГМК инвестирует в природоохранительную программу на севере Свердловской области четыре миллиарда рублей. Программа рассчитана до 2025 года. Огромные средства пойдут на снижение антропогенного воздействия карьеров и отвалов, оставленных после их отработки.

Путь на Север

Семь часов на машине из Екатеринбурга по петляющей дороге сквозь тайгу, плавно перетекающую в сопки Северного Урала. Ласкающие ухо любому металлургу топонимы — Бокситы, Североуральск, Краснотурьинск, Ивдель. Это поселения горняков на севере Свердловской области, основанные здесь еще местными народами — манси, а потом обжитые в эпоху первоосвоения Урала. Здесь зарождается продукция крупнейших российских металлургических компаний — «Русала», УГМК, «Евраза», «Полиметалла». Эти компании в горах Урала черпают основное сырье для своих заводов: бокситы, железную, медную и полиметаллические руды.

Несмотря на то что освоение ресурсов Урала идет уже не первый век, природа здесь по-прежнему дика и первозданна. Сопки, леса, прозрачные горные ручьи. В лесах живут медведи, зайцы и масса другой живности: карьеры крупнейших промышленных групп буквально примыкают к национальному природному заповеднику Денежкин Камень.

На подъезде к Ивделю дорога сворачивает и превращается в широкую мощную грунтовку, идущую сквозь лес и петляющую между сопок. По грунтовке снуют от карьера до железнодорожной станции «Тонары» — огромные сорокатонные полуприцепы, груженные медной рудой. Это челноки перевозят руду с карьеров компании «Святогор», рудной «дочки» УГМК.

Руда, добытая на карьерах, здесь же, на дробильно-сортировочной фабрике рядом с карьером, измельчается, шихтуется. На фабрике установлен рудный радиометрический концентратомер. Он измеряет массовые доли химических элементов в руде, направляемой на обогатительное и металлургическое производства. В случае необходимости руды смешиваются для достижения товарной кондиции.

Дальше уже измельченная руда отправляется в путь на грузовиках на железнодорожную станцию. Путь неблизкий — более 50 километров. На станции руду перегружают в полувагоны, откуда она транспортируется на фабрику в Красноуральске. Это город — еще одна легендарная точка на карте российской металлургии: именно здесь в 1930 году была запущена первая в СССР обогатительная фабрика, основанная на передовой тогда технологии обогащения бедных по содержанию меди руд — флотации. Сегодня флотация — основной способ обогащения руд и угля практически на любом месторождении.

До сих пор красноуральский «Святогор» — крупный производитель черновой меди на постсоветском пространстве. В год он производит около 80 тыс. тонн черновой меди — полуфабриката для производства товарной меди. Чистовую медь производят еще немного южнее — на «Уралэлектромеди», в городе металлургов Верхняя Пышма, сателлите Екатеринбурга. Отсюда уже товарная медь отправляется к своему покупателю.

Вниз по течению

Для производства сотен тысяч меди в год необходимо добыть десятки миллионов тонн руды, провести гигантские вскрышные работы. Но крупные месторождения меди на Урале уже исчерпаны, и металлурги вынуждены осваивать небольшие по размерам запасов. Более того, переходить от открытой добычи к шахтам.

Сегодня в АО «Святогор» входит несколько карьеров с разным объемом ресурсов. Есть крупные объекты, добыча руды на которых планируется десятилетиями, например Волковское и Ново-Шемурское месторождение медных и медно-цинковых руд, работы на которых будут идти еще несколько десятилетий. А есть и небольшие — то же Шемурское. Здесь отработка началась летом 2010 года, а 2016-м всю коммерчески выгодную к переработке руду из карьера извлекли. За это время на карьере было добыто 4,6 млн тонн рудной массы.

Несмотря на незначительность размеров месторождения, его разработка может иметь долгосрочные негативные последствия для окружающей среды. «Шемурское месторождение представлено медными и серно-колчеданными рудами. В отвалах вскрышных пород в процессе разработки карьера при воздействии атмосферных осадков и кислорода идут процессы насыщения водных растворов разными металлами», — говорит заместитель директора по горному производству АО «Святогор» Алексей Бачурин.

Среднее содержание меди в медной руде Ново-Шемурского месторождения — 1,77 %, в медно-цинковой руде меди содержится 1,56 %, цинка — 3,94 %.

Отвал — это непременный атрибут любого карьера. Для того чтобы добыть руду, необходимо снять верхний слой грунта — провести вскрышные работы. Во вскрыше часто содержатся породы с низкой концентрацией металлов, коммерческого интереса не представляющие, поэтому они отправляются на вечное складирование в огромную кучу грунта. Так случилось и на Шемурском месторождении: близлежащая сопка была искусственно увеличена вскрышей.

Шемурское месторождение меди входит в Ивдельскую группу месторождений, находится в горах Северного Урала на высоте около 800 метров над уровнем моря. Здесь берут начало речушки, входящие в бассейн реки Тобол, впадающей в Иртыш. Главная проблема в том, что вода, проходящая через отвалы месторождений, вбирает в себя тяжелые металлы и вместе с горными ручьями стекает вниз по течению.

Первым забили тревогу в близлежащем заповеднике Денежкин Камень. Руководство озаботилось чистотой рек и начало обращаться в УГМК и другие надзорные органы. Это стало вызовом для компании.

«Сегодня УГМК пытается разрулить ситуацию, которая является результатом коллективного непонимания. Во всем мире, где добываются сульфитные руды, следует ожидать тех процессов, с которыми мы столкнулись сегодня. Это грубейшие ошибки на уровне проектирования с точки зрения разработки оценки воздействия на окружающую среду», — говорит заведующий отделом информационного обеспечения охраны и восстановления водных объектов ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» Александр Попов.

Проблема проекта, утвержденного всеми госинстанциями, в итоге встала в копеечку. Выделив четыре миллиарда рублей, УГМК начала решать проблему экологии.

Проблема капстроя

Ветер сдувает с ног, но, стоя на краю карьера, интересно наблюдать за медленно ползущими в гору «муравьями» — 135 тонными «БелАЗами», везущими руду на дробильно-сортировочную фабрику. Она расположена рядом, прямо под открытым небом.

Сегодня, когда месторождения становятся небольшими, нет смысла возводить капитальные строения — они просто не успевают окупаться. Поэтому горно-металлургические группы все чаще прибегают к мобильным решениям: они позволяют в открытом поле развернуть фабрику, а после отработки так же оперативно ее свернуть и переместить на новое место. Поэтому на Шемурском и Ново-Шемурском месторождениях «Святогора» практически нет капитальных строений. Другая причина отсутствия капстроя — дефицит инфраструктуры. На группе Ивдельских месторождений нет электричества. Хотя вопрос строительства ЛЭП рассматривается для уменьшения негативного воздействия дизельных электростанций на окружающую среду и улучшения экономической составляющей себестоимости добычи руды.

Работа на месторождении идет вахтами, водителей и операторов экскаваторов привозят на карьер из вахтового поселка. После рабочей смены они уезжают обратно. «Вахта длится две недели через две недели. Хотя в период пандемии нам пришлось увеличить длительность вахты до одного месяца. Сегодня работаем в обычном режиме», — говорит Алексей Бачурин.

Однако некоторые закрытые и отапливаемые помещения на месторождении все же есть. Это очистные станции для сточных вод.

Очистка вод

Все рабочие зоны Шемурского и Ново-Шемурского опоясывают водоотводные канавы разной глубины — специально вырытые сооружения, собирающие сточные воды со всех рабочих зон карьера.

Кроме того, в 2020 году на Ново-Шемуре были закончены пусконаладочные работы большой новой станции водоочистки после реконструкции. Это позволяет увеличить производительность до 100 кубометров в час очистки воды, поступающей из-под отвалов и с карьера. Вода с карьера предварительно подается на аккумулирующие емкости (два пруда), которые находятся примерно в пяти километрах от очистных сооружений. Затем с помощью насосов перекачивается уже на очистные сооружения.

«Мощностей очистных сооружений, которые работают на уровне 150 кубических метров воды в час, сейчас хватает. Но в перспективе — проведение реконструкции Ново-Шемурских очистных сооружений. Это связано с предстоящим расширением горных работ на месторождении. Производительность очистных после реконструкции будет составлять 450 кубометров в час. На эти работы уже было потрачено за два года 569 миллионов рублей», — говорит Алексей Бачурин.

Технологическая очистка предусматривает извлечение металлов — железа, меди, цинка. Эти металлы опасны тем, что из воды они поглощаются растительностью и водными организмами, которые служат пищей более высокоорганизованным организмам в конечном счете попадают на стол к человеку. 

Процесс очистки происходит в два этапа. «На первом этапе, физико-химическом, очищаем известковым молоком и реагентами. Степень очистки: меди — до 98 процентов, цинка — до 97 , железа — до 99  и взвешенных веществ — до 90  процентов. На втором этапе, биологической доочистки сточных вод, проектом предусмотрена организация биологических прудов. Это своего рода естественный биологический фильтр, основу которого составят растения — камыш, тростник и рогоз», — говорит Алексей Бачурин.

Новые очистные сооружения действуют круглосуточно. Управляется станция как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме. Контроль за очисткой воды, обработкой осадка, приготовлением реагентов происходит с помощью современных контрольно-измерительных приборов, а качество выходящей воды измеряет лаборатория. Затраты «Святогора» на строительство очистных сооружений Ново-Шемурского месторождения до реконструкции составили порядка 656 млн рублей.

При этом расходы на содержание станции постоянны. И хотя на том же Шемурском месторождении добыча уже давно не ведется, сточные воды приходится собирать в течение всего года, перекачивать их, обеспечивать электроэнергией очистные сооружения.

Понятно, что пока на Ново-Шемурском месторождении ведется добыча, очистить воды близлежащих районов не проблема. Однако через десятилетие или два УГМК уйдет с этих карьеров, и очистка воды здесь станет большой проблемой, которая потенциально может привести к значительному ухудшению качества воды в близлежащих речках.

Закрыть куполом

На верхушке сопки высотой 300 метров и с углом наклона 45 градусов орудует экскаватор. Он выравнивает отвал, делая его более пологим, а склоны — ровными. «На равных с мужиками здесь работают и женщины. Они легко справляются с техникой», — рассказывает Бачурин.

На отвале Шемурского месторождения УГМК реализует уникальную для горнорудной отрасли операцию. Ни на одном карьере в России не применялась технология укрытия.

«Это высокоэффективная технология. Основная причина образования подотвальных вод — это осадки. Они попадают в отвалы, начинается выщелачивание вредных металлов и окисленной породы, в результате чего образуются инфильтраты — подотвальные воды. Для того чтобы этот процесс прекратить, нужно эти отвалы закрыть. Здесь, на отвалах Шемурского карьера, технология абсолютно эффективна», — считает кандидат технических наук, доцент кафедры бурения скважин Санкт-Петербургского горного университета Елена Цыгельнюк.

На втором этапе поверхности были очищены и на них нанесен первый слой бентонитовых матов. Это гидроизоляционный материал, разработанный на основе природной бентонитовой глины. Он быстро поглощает влагу и надежно удерживает ее. Материал используется для горизонтальной и вертикальной гидроизоляции подземных и заглубленных частей зданий и сооружений, а также в качестве противофильтрационных экранов — защитного слоя от попадания в почву и грунтовые воды загрязняющих веществ.

Главное свойство бетонита — образовывать водонепроницаемый слой, многократно увеличивая свой объем при контакте с водой. Кроме того, маты «самозалечиваются» — самостоятельно ликвидируют незначительные механические повреждения, в том числе от воздействия корневой системы, а при монтаже практически не требуют подготовки поверхности.

Эти маты очень долговечны и отлично реагируют на гидратацию-дегидратацию и замораживание-оттаивание. Бентонитовые маты необходимы для создания прочной конструкции, которая будет устойчива к агрессивному воздействию.

В дальнейшем вся эта конструкция покрывается георешеткой высотой 25 сантиметров, которая сверху заполняется слоем грунта — еще 10 сантиметров. В итоге над всем отвалом появляется слой грунта высотой более 0,3 метра. Здесь будет расти трава, а со временем и подлесок. В итоге над отвалом будет сделан искусственный водонепроницаемый купол, в основе которого — бентонитовая глина, естественный природный материал. Он создаст герметичность конструкции на века.

Именно работы по укрытию отвалов — основная статья затрат УГМК в рамках природоохранной программы на севере Свердловской области.

Решение проблем

«Подобных работ никто в России не проводил. Мы провели тендер, выиграла одна организация. Но приехал ее директор, посмотрел на масштабы и условия, сказал: “Это невозможно”. В итоге мы нашли другую подрядную организацию. Они со своим огромным опытом строительства взялись за эту сложную работу», — рассказывает Алексей Бачурин.

За два года была проведена колоссальная работа: откосы ярусов отвалов были приведены в безопасное состояние, а бентонитовыми матами укрыто порядка 72 тыс. квадратных метров. Согласно планам, по завершении всех гидроизоляционных работ будет укрыто 700 тыс. квадратных метров отвала — практически вся его поверхность.

По словам Александра Попова, это «говорит о понимании наносимого ущерба природе».

«Нам предстоит два этапа работ по очистке воды в местных реках. Первый этап работ — это оценка состояния экосистем водных объектов, разработка научно обоснованных мероприятий по реабилитации водотоков., второй этап — реабилитационные мероприятия и мониторинг в постреабилитационный период. Программа согласована с Росприроднадзором, уже привлечены лаборатории, которые в настоящее время участвуют в работах. За последние два года на решение проблемы потратили порядка 500 миллионов рублей, а всего на эти цели выделен миллиард рублей», — рассказал Алексей Борщенко.

Проблема отвалов Шемура постепенно решается. В целом это признают и экологи, и региональные чиновники, и независимые эксперты.

«Взять локальную экологическую катастрофу на северных реках области близ Ивделя и Североуральска. Всю вину за нее свалили на металлургическую компанию, не захотев почему-то разобраться в цепочке ее формирования. Между тем в результате чего все произошло? В результате реализации всеми согласованного проекта по добыче медно-цинковых руд. Подчеркиваю: всеми согласованного, — говорит Александр Попов. — Но более бездарного проекта по охране окружающей среды для этих условий я не встречал! И разрабатывала его структура, которая в холдинг не входит. И экспертиза проекта была столь же бездарна, как сам проект. Металлургическая компания стоит в этой цепочке как реализатор в конце, поэтому давайте наказывать не только ее, поскольку есть проектировщики, эксперты, согласующие организации. Я компанию не защищаю — ошибок и у них достаточно. Но цепочку-то надо просмотреть в первую очередь, чтобы не появлялось таких вот проектов и экспертизы, чтобы мы не имели таких последствий их реализации. И наконец обозначить всех, кто причастен к этому безобразию, и принимать какие-то меры в их отношении».

Ивдель — Екатеринбург — Москва