Золотодобывающая компания «ТСГ Асача» планирует повышать уровень экологической безопасности производства путём безреагентного (при помощи акустики) осветления сточных и шахтных вод и сгущения осадка. С этой целью в марте текущего года на предприятии впервые в России приступили к испытаниям безреагентного осветления сточных вод непосредственно под землёй. Акустический метод и раньше применялся для чистки вод на предприятиях горнодобывающей промышленности, но в данном случае его новаторство заключается в периодичности отбора воды и утилизации в свободных подземных пространствах — без подъёма на поверхность. Это позволит воздействовать сразу на источник загрязнения, а не бороться с его последствиями.
Введённая не так давно на предприятии новая модель экологического менеджмента и выделяемые ежегодно на внедрение «зелёных» технологий немалые средства позволяют говорить о стабильном повышении экологической безопасности производства на Асачинском ГОКе. Так, за последние три года на месторождении появилась вторая карта хвостохранилища, строительство которой обошлось в 195 млн руб. На проект обустройства сетей водоотведения и сооружений очистки шахтных вод рудника потрачено 109 млн руб. В 2020-м на природоохранные мероприятия компания «ТСГ Асача» направила порядка 45 млн руб.: в основном на содержание хвостохранилища и очистных сооружений — пруда-отстойника с фильтрующими каналами. В 2021-м началась плановая реконструкция очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод «Биодиск».
После введения в эксплуатацию собственного современного полигона твердых бытовых отходов удастся значительно сократить объемы мусора, который компания направляет на городские полигоны ТБО. Его организация обошлась компании в 41 млн руб., но главное, что наличие собственного полигона позволит минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Это лишь часть работы, направленной на повышение экологической безопасности горнодобывающего производства «ТСГ Асача».
Принципы так называемой зеленой экономики, изложенные в информационно-техническом справочнике «Драгоценные металлы» (ИТС 49-2017), в компании применяются с использованием лучших мировых технологий, неукоснительно соблюдаются обязательные стандарты и нормы.
Все это позволяет «ТСГ Асача» исключить проникновение отходов в окружающую среду, доказать, что золотодобыча может быть экологичной. Предприятие старается максимально сократить экологические риски, чтобы их последствия никоим образом не сказались ни на производственной деятельности, ни на хрупкой экосистеме Камчатки.
С заботой о природе
В ближайшее время «ТСГ Асача» планирует построить на Асачинском ГОКе третью современную карту хвостохранилища, в перспективе — перейти на технологию сухого кека. Специалисты в настоящее время разрабатывают технико-экономические обоснования применения принципа сухого складирования. Чем плотнее отходы, тем сложнее им проникнуть за пределы хвостохранилища. Сейчас плотность составляет около 1,4 т/м³, и она будет снижаться.
Состояние хвостохранилища круглосуточно контролируется. Специалисты исключительно аккредитованных лабораторий регулярно отбирают пробы и выполняют химический анализ материала. Результаты передаются в надзорные органы. Свое-временно заменяются расходные материалы фильтрующих элементов на установках газоочистки, что повышает эффективность работы оборудования и снижает объемы выбросов в атмосферу.
В 2021 году компания намерена продолжать инвестировать в природоохрану сразу по нескольким направлениям. Речь идет о внедрении новых технологий очистки сточных вод; повышении квалификации сотрудников, без чего невозможно использовать новые методы и оборудование. Часть средств будет вложена в дальнейшее развитие пилотного проекта по восстановлению лесов, стартовавшего в 2020 году.
В перспективе компания планирует сделать очередной шаг к внедрению технологии «Ноль отходов», дающей производственным отходам вторую жизнь путем использования в технологических процессах. Один из примеров — запуск котлов, работающих на отходах и производящих тепловую энергию для отопления помещений.
Требуется комплексный подход
Работа по поиску и внедрению технологий, снижающих нагрузку на окружающую среду при разработке месторождений полезных ископаемых, в ТСГ «Асача» ведется постоянно и планомерно. Специалистами компании проведен анализ предлагаемых на рынке методов очистки производственных (шахтных) вод и целесообразности их применения в условиях Камчатского региона. В результате сделан вывод: использовать только один метод неэффективно — требуется подходить к решению задачи комплексно, с использованием наилучших доступных технологий (НДТ).
В качестве одной из таких технологий для проведения испытаний на месторождении выбран комплексный акустический метод (КАМ) безреагентной очистки промышленных сточных (шахтных) вод профессора Сергея Алексеевича Бахарева. Технология основана на физическом воздействии — вместо распространенной практики очистки шламов химическим методом.
доктор технических наук,
профессор, действительный
член РАЕН
Метод сертифицирован, запатентован, отличается широкими возможностями практического применения и эффективен при низких температурах воды, в том числе подо льдом. Методика безопасна для человека, окружающей среды и водных биологических ресурсов, что позволяет сохранить биоразнообразие рыб и среду их обитания.
Идея, предложенная ученым, поддержана губернатором Камчатского края и министерством природных ресурсов и экологии региона. Для Камчатки с ее уникальной природой, входящей в топ-10 по объемам добычи золота в России, внедрение современных экологических решений при добыче и переработке полезных ископаемых особенно актуально.
С учётом климатических особенностей
Метод акустического (безреагентного) осветления сточных вод позволяет решать задачу очищения стоков в регионах с низкими температурами воздуха и воды значительно эффективнее и безопаснее, чем гравитационная технология, традиционно применяемая в отстойниках горизонтального типа.
Гравитационный метод позволяет извлекать из воды лишь крупнодисперсные (КД) минеральные взвешенные частицы (МВЧ), размер которых превышает 50 мкм. Чтобы достичь осаждения тонкодисперсных (ТД) МВЧ (менее 5 мкм), в горизонтальных отстойниках требуется предварительно их агрегировать с помощью химических реагентов.
Но на экологически ранимых северных территориях это не дает нужного эффекта из-за низкой (ниже –7…–8 ºС) температуры воды, требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат и несет дополнительную опасность для окружающей среды. Дело в том, что низкая температура воды способствует повышению показателей остаточного содержания Al или Fe, на основе которых созданы коагулянты.
В отличие от химической коагуляции при комплексном акустическом воздействии укрупненные частицы не разрушаются под влиянием факторов внешней среды. Это позволяет обеспечить безопасность горно-обогатительного производства для человека и природы.
99 % эффекта
Исследования, проводившиеся на других предприятиях до начала испытаний на Асачинском месторождении, наглядно продемонстрировали повышение минимум на 30–40% эффективности работы очистных сооружений (горизонтальных отстойников различных линейных размеров).
На Ломоносовском ГОКе АК «АЛРОСА» после акустического воздействия подо льдом при температуре наружного воздуха до –35 ºС мутность сточных (карьерных и отвальных) вод снизилась с 830,0 мг/л до 7,5 мг/л. Это меньше, чем ПДК для рыбохозяйств (9,4 мг/л). Эффективность осветления составила 99,0 %. Мутность оборотных вод ОФ № 1 Ломоносовского ГОКа в тех же условиях уменьшилась с 200,0 г/л до 1,75 г/л (требования регламента — не более 5,0 г/л). Эффективность обесшламливания пульпы (осветления оборотной воды) — 99,0 %.
«В нештатных ситуациях, таких как паводок, интенсивные дожди, метод дает возможность быстро разворачивать и устанавливать мобильные акустические модули с дизель-генератором мощностью 1,5–2 кВт•ч на низменных участках около ручьев и рек, — говорит автор акустического метода, доктор технических наук, профессор, действительный член РАЕН Сергей Алексеевич Бахарев. — Это делается для осветления сточных (шахтных) вод в них. Такой же механизм мы применяем и непосредственно в ручьях — для акустического вытеснения молоди рыб из районов их нежелательного нахождения в определенное время, например при повышении мутности воды и т. д. Кроме того, наша технология позволяет локализовать загрязнения в процессе проведения дноуглубительных работ, при извлечении многолетних техногенных загрязнений и других операций».
Новаторство метода КАМ
Акустические методы очистки сточных вод в горной промышленности применяются не впервые. Отличие же предлагаемой профессором Бахаревым технологии от других заключается в том, что специальное акустическое оборудование используется в зумпфах и главных водосборниках шахты.
Комплект включает ненаправленные гидроакустические (подводные) излучатели для безреагентной коагуляции разнодисперсных частиц; направленные гидроакустические (подводные) излучатели для принудительного (дополнительно к силе гравитации) осаждения исходных и ранее акустически коагулированных частиц; гидроакустические (подводные) излучатели для сгущения осадка.
В процессе испытаний оборудования на Асачинском месторождении происходили:
• коагуляция разнодисперсных частиц в участковых и главных водосборниках горизонтов +50 и +100 штольни № 1, жилы-25, а также в пруду-
отстойнике;
• принудительное (дополнительное к гравитации) осаждение исходных и ранее акустически коагулированных частиц в участковых и главных водосборниках, а также в пруду-отстойнике;
• сгущение осадка в участковых и в главных водосборниках, в пруду-отстойнике с регулярным контролем его уровня (объема) и с периодическим удалением осадка;
• обезвоживание осадка на иловых площадках с последующей его транспортировкой к месту утилизации.
Концентрация ЗВ снижается на треть
Первый этап промышленных испытаний комплексного акустического метода безреагентной очистки сточных (штольневых) вод на месторождении Асачинское проходил с 19 марта по 17 апреля 2021 года.
В процессе лабораторных испытаний контрольные пробы воды, отобранные в главном водосборнике жилы-25, в главных водосборниках горизонтов +50 и +100 штольни 1, а также на выходе пруда-отстойника, отстаивались в течение 24 часов без акустического воздействия. Испытуемые пробы воды, предварительно акустически обработанные в пластиковой емкости объемом 20 л, отстаивались в течение 1 часа.
При этом мутность верхнего и нижних слоёв водной системы контрольных и испытуемых проб измерялась при помощи турбидиметра 2100Р через 2, 4, 8, 12 и 24 часа с начала отстаивания. Параллельно периодически проводились измерения мутности, прозрачности и содержания ВВ в этих же водных системах в приборно-аналитической лаборатории ТСГ «Асача».
В результате проведённых испытаний подтверждена эффективность применения методики в данных условиях — ее способность исключить техногенное загрязнение нерестовых рек стоками предприятий горной промышленности. Предварительный анализ показал снижение концентрации ЗВ дополнительно (к гравитационному осветлению) в среднем на 31 % (пруд-отстойник).
К концу марта 2021 года в пруду-отстойнике месторождения удалось повысить качество осветления верхнего слоя воды. 26 и 27 марта средняя мутность воды на горизонте 10 см от поверхности составила 39 ntu, в то время как 23 марта, перед запуском акустического оборудования, она равнялась 93 ntu (содержание ВВ — 73,0 мг/л, прозрачность — 6 см — по данным лаборатории ГОК, протокол № 659 от 24.03.2021).
Ожидается, что во время предстоящего весеннего паводка система очистных сооружений ГОКа будет работать более качественно, чем в аналогичный период 2020 года.
Подтвержденные выводы
Эффективность методов очищения вод оценивалась по частным показателям скорости осветления (по мутности верхнего слоя воды) воды; скорости сгущения (по мутности нижнего слоя воды) осадка; остаточной мутности верхнего слоя воды после отстаивания в течение 24 часов. При этом подбирались наиболее эффективные акустические сигналы для данной водной системы (жилы-25, штольни-1 и т. д.).
По итогам испытаний сделаны следующие выводы.
• По шахтным водам штольни-1: скорость акустического осветления воды и акустического сгущения осадка на 20–30 % лучше (выше) скорости гравитационного осветления.
• По шахтным водам жилы-25: скорость акустического осветления воды и акустического сгущения осадка на 25–30 % лучше (выше) скорости гравитационного осветления.
• По сточным водам из пруда-отстойника: скорость акустического осветления воды и акустического сгущения осадка на 30–35 % лучше (выше) скорости гравитационного осветления.
• Остаточная мутность во всех точках контроля после акустической обработки меньше на 44 % при суточном отстаивании воды.
Только начало
Испытания метода акустической очистки сточных вод на руднике «ТСГ Асача» продолжаются. Запущены два мобильных модуля на участковых водосборниках горизонтов +215 и +170 жилы-25.
«Планируем дополнительно применить наше оборудование в рабочих камерах двух фильтров, — говорит Сергей Алексеевич Бахарев. — Это необходимо для коагуляции оставшихся в воде тонкодисперсных ВВ, с тем чтобы обеспечить их задерживание в телах фильтров и получить сгущение осадка, который после удалим. Так мы повысим производительность работы фильтров в периоды паводка и интенсивных дождей».
Планируется увеличить производительность пруда-отстойника и фильтров с сохранением высокого качества осветления воды. Для этого параллельно с основным водоотводом будет проведён сброс верхнего (акустически осветлённого) слоя воды с левого нижнего угла пруда-отстойника, который называют большой «застойной зоной», в рабочую камеру фильтра № 1.
Второй этап промышленных испытаний комплексного метода очистки пульпы завершится в мае-июне 2021 года. По его итогам будет подготовлен отчёт, на основании которого руководство «ТСГ Асача» сможет принять решение о внедрении методики на месторождении.
Экономика в плюсе
Эффект для экологии для «ТСГ Асача» является основным в применении данного метода. Однако это не единственное преимущество технологии.
Золотодобывающие компании получают при использовании комплексного акустического метода очистки сточных вод очевидные экономические выгоды.
• Повышается производительность очистных сооружений за счёт высокой дальности действия акустических излучателей — на десятки и сотни метров.
• Увеличивается полезный объем сточных вод путём одновременного решения нескольких задач: укрупнения (коагуляции) частиц, принудительного осаждения и сгущения осадка.
• Затраты электроэнергии на осветление единицы объёма воды существенно уменьшаются, что достигается благодаря применению цифровых усилителей мощности с низким энергопотреблением.
• Сокращается площадь земель, которые приходится отводить под очистные сооружения.
• Продлевается срок эксплуатации хвостохранилищ, поскольку осадок осушается.
• Возрастает надёжность ограждающих дамб благодаря применению антифильтрационных мероприятий: частицы акустически вгоняются в тела дамб.
• Затраты на расходные материалы минимальны, поскольку один и тот же комплект оборудования используется для решения целого спектра прикладных задач — осветления воды, сгущения осадка, обогащения (дезинтеграции) золота или вытеснения рыб из районов их нежелательного нахождения. Заменять требуется лишь схемные цифровые носители информации с заранее синтезированными и записанными сигналами.
• Снижаются расходы на оплату труда операторов, так как система работает автономно, не требуется постоянное присутствие человека на объекте.
• Отсутствует необходимость приобретать дорогостоящие химические реагенты, которые могут представлять опасность для экологии при транспортировке и хранении.
Можно уверенно говорить о том, что метод максимально полно отвечает комплексному критерию: «качество, стоимость, экологичность, простота, надёжность».
Руководство компании заинтересовано в решении экологических проблем
Процедура проведения испытаний методики комплексной очистки сточных вод на Асачинском золоторудном месторождении стандартная для горной промышленности. Типичны и сложности, возникающие в процессе такой работы, например удалённость объекта или нехватка расходных материалов. Свой вклад вносят и непростые погодные условия, из-за которых вести работы на открытом воздухе бывает сложно.
Справиться с трудностями исследователям помогало внимательное отношение сотрудников Асачинского ГОКа в решении бытовых проблем. «Здесь я встретил уважительное и внимательное отношение ко мне, а самое главное — работаю в контакте с настоящими профессионалами, только так я могу характеризовать эколога, гидрогеолога и других сотрудников предприятия, с которыми я коммуницирую», — подчеркнул профессор Бахарев.
Ещё одним приятным открытием для разработчика метода стала заинтересованность руководства компании в решении экологических проблем. Как сказал Сергей Бахарев, экологией здесь «занимаются не по остаточному принципу и проявляют высокую активность по скорейшему решению вопросов».
По словам Натальи Вишняускене, «ТСГ Асача» в своей деятельности ориентируется на минимизацию негативного воздействия на природные ресурсы Камчатского края: «Основной задачей золотодобывающей компании является эффективное бесперебойное и безопасное освоение месторождений полезных ископаемых. Но не стоит забывать и о не менее важном приоритете — охране окружающей среды на всех стадиях производственной деятельности. Мы верим, что эта деятельность не ограничивается лишь соблюдением применимых требований законодательства, а в том числе зависит от личной вовлеченности и ответственного отношения к окружающей среде каждого.
Природоохранная деятельность предприятия направлена не только на очистку шахтных вод. В фокусе нашего внимания рациональное обращение с отходами и минимизация негативного воздействия на атмосферный воздух. Мы открыты к сотрудничеству и обмену опытом с предприятиями золотодобывающей отрасли и научным сообществом».
СПРАВКА
Асачинское золоторудное месторождение расположено в юго-восточной части полуострова Камчатка, в 30 км к западу от побережья Тихого океана и в 95 км южнее г. Петропавловска-Камчатского, в Елизовском районе Камчатского края. Населённые пункты в районе месторождения отсутствуют, хозяйственная деятельность в пределах лицензионной области не ведётся.
Месторождение Асачинское находится в пределах бассейна руч. Семейный, притока р. Асача, и простирается за границы водораздела в бассейн р. Вичаевская, притока р. Мутная. Площадь лицензионной территории составляет приблизительно 24 км².
Специфика района расположения месторождения стимулирует компанию усиливать экологическое направление и инвестировать в охрану окружающей среды.
Сергей Алексеевич Бахарев, доктор технических наук, профессор, действительный член РАЕН:
— Первые результаты мы получили, и они, в принципе, соответствуют моим предположениям. Мониторинг работы системы сооружений водоочистки показал, что шахтные воды штольни № 1 и жилы № 25 подают в пруд-отстойник не только с тонкодисперсными ВВ (класса крупности 0,5–5,0 мкм), но и с коллоидными частицами (класс крупности –0,5 мкм). Ещё одно подтверждённое предположение: в пруду-отстойнике и в рабочих камерах двух фильтров находится несгущенный тонкодисперсный осадок. В результате ветрового волнения он поднимается на поверхность, длительное время не осаждается — и в итоге существенно снижает качество сточных вод.
Подтвердился и ряд предположений по водным системам. В жиле-25 на данный момент она имеет минимальное количество КЧ и ТДВВ и достаточно легко осветляется до содержания ВВ не более 5 мг/л. В штольне-1 обнаружилась самая сложная ситуация, поскольку там водная система содержит большое количество КЧ и ТДВВ. В пруде-отстойнике не так все сложно, но здесь на водную систему значительное негативное воздействие оказывает несгущенный осадок.
Наталья Сергеевна Вишняускене, руководитель службы охраны окружающей среды «ТСГ Асача»:
— Мы считаем, что применяемые для добычи драгоценных металлов технологии должны обеспечивать рентабельное производство при рациональном использовании природных ресурсов и допустимом техногенном воздействии на окружающую среду. Для сохранения конкурентоспособности российской отрасли добычи драгоценных металлов необходимо применение высокоэффективных, но в то же время малозатратных и экологически безопасных (безреагентных) технологий.
И наиболее пригодными для этого являются НДТ (наилучшие доступные технологии) производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемые на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей ООС при условии наличия технической возможности ее применения.
Одним из первоочередных направлений для применения НДТ на месторождении Асачинское мы видим совершенствование системы очистки шахтных вод.
Комплексный акустический (безреагентный) метод очистки сточных вод профессора С. А. Бахарева может эффективно и рентабельно использоваться не только для очищения от различных примесей больших объёмов сточных вод (промышленных и бытовых), но также для водоподготовки, защиты водозаборов от рыб, подводных конструкций и оборудования от биообрастания и в других целях.
Данное акустическое оборудование рекомендовано к применению для предприятий горной промышленности на участковых и главных водосборниках, отстойниках грубой и тонкой очистки, прудах-отстойниках, хвостохранилищах и так далее. Оно актуально и для сферы ЖКХ для очистки вод в водоприёмных камерах, смесителях, отстойниках и рабочих камерах фильтров, вторичных отстойниках КОС и иловых площадках КОС.
Автор: Наталья Демшина