В шламонакопителях украинских горно-обогатительных комбинатов (ГОК) накапливается огромное количество отходов обогащения железной руды, из которых нельзя получить товарную продукцию. По крайней мере, традиционными для отечественных предприятий способами. В то же время в мировой горнодобывающей отрасли используются способы обогащения бедных руд и отходов основного производства. В частности, речь идет о переработке гематитовых руд, которые обладают слабыми магнитными свойствами.

Мировой опыт

Большую часть месторождения железной руды можно разделить на магнетитовые и гематитовые руды, обогащение которых производится разными методами. При этом магнетитовые руды и магнетитовые кварцы — наиболее легкие для обогащения материалы, а вот гематитовые руды обогащать сложнее. По своим текстурно-структурным особенностям они делятся на руды с тонкой, средней и крупной вкрапленностью. По содержанию железа они разделены на бедные руды (содержат до 40% железа), руды среднего качества (40-50% железа) и богатые руды (50-60% железа и более). Богатые руды — в массиве крупно- и средневкрапленные, бедные руды — тонковкрапленные.

“В мире существуют технологии, которые позволяют производить товарный концентрат из руд немагнитной группы, которые имеют общий принцип, но отличаются набором оборудования”, — говорит заместитель руководителя департамента промышленности группы компаний Metal Union (Донецк) Роман Смирнов. Однако во многих технологиях предусмотрен обжиг сырья, для которого необходимы большие объемы энергоносителей (например, природного газа), в результате чего стоимость полученного концентрата намного превышает рыночные цены.

Однако есть и другие технологии обогащения гематитовых руд, которые близки по минеральному составу к гематитовым кварцитам Кривбасса. В мире для разделения рудных и нерудных минералов гематитовых руд используют гравитационные, магнитные, обжиг-магнитные и флотационные процессы.

Один из наиболее распространенных способов дообогащения бедных руд и шламов — гравитационный, технологии которого запатентованы во многих странах. Он представляет собой разделение минералов по плотности в поле силы тяжести или центробежных сил для отделения пустой породы и получения концентрата.

В этих процессах используется сила земного притяжения (откуда и название метода); иногда дополнительно привлекают поля центробежных сил или электромагнитные — при магнитогидростатической и магнитогидродинамической сепарации. Наряду с различиями в плотности, в процессах гравитационного обогащения используют также различия в размерах и форме частиц, шероховатости их поверхности и в других физико-химических свойствах (смачиваемость водой, склонность к коагуляции и флокуляции).

В основном гравитационные схемы обогащения используются в странах, где имеются достаточные запасы крупновкрапленных и средневкрапленных руд. Это — Австралия, Канада, Сьерра-Леоне, Швеция. Например, по гравитационной схеме обогащается гематитовая руда с содержанием железа 46-55,8% на фабрике Маунт-Ньюмен (BHP Billiton, Австралия). В результате получается концентрат с содержанием железа 63,6%. Обогатительная фабрика Маунт Том Прайс (Rio Tinto, Австралия) обогащает руду с содержанием железа 58,3% по комбинированной гравитационно-магнитной схеме, а на железорудном проекте Marampa (Сьерра-Леоне) установлены винтовые сепараторы для обогащения крупнозернистой чести гематитовой руды (более 0,5 мм) с усредненным содержанием железа 42% и получением 65% концентрата.

Однако гравитационное обогащение гематитовых руд за рубежом осуществляется в основном при крупности вкраплений руды более 0,5 мм. Тонковкрапленные бедные гематитовые руды гравитационными методами не обогащаются.

Для средне- и тонковкрапленных гематитовых и мартитовых руд применяют магнитное обогащение, которое также используется при переработке богатых руд или при доведении концентратов.

Украинские реалии

Сегодня в Украине известны лишь два проекта, на которых дообогащаются бедные руды и отходы обогащения богатых руд. На Центральном ГОКе (Кривой Рог, Днепропетровская область) работает установка для вторичной переработки лежалых песков шламохранилища, которые содержат железо. Месячная производительность оборудования около 50 тыс. тонн  концентрата. Как уточнили в пресс-службе горнорудного дивизиона “Метинвест Холдинга” с момента запуска установки в 2001 году было произведено более 5,3 млн. тонн концентрата. В “Метинвесте” отмечают, что кроме получения дополнительного объема товарной продукции, освобождается емкость для складирования отходов обогащения (до 0,4 млн. кубометров) и не приходится расширять площади хвостохранилищ.

При этом, по данным института “Гипромашобогащение” существующую на Центральном ГОКе технологию можно усовершенствовать, что позволит увеличить содержание железа в концентрате на 1% — до 54,7%, снизить содержание железа в хвостах на 2%. Кроме того, увеличится выход продукта на 4% и извлечение на 8,5%.

Вторым примером является компания Metal Union, которая в 2005 году запустила проект “Рекультивация техногенных месторождений” и с 2009 года начала промышленное производство концентрата по собственной запатентованной технологии гравитационного обогащения хвостов железорудного производства на мощностях опытно-промышленного комплекса “Желтые воды” (Днепропетровская область). Более того, уже выполнены отгрузки первых партий товарного концентрата: в 2009 году европейскому производителю стали, в 2010 году — китайским потребителям.

Ожидается, что в дальнейшем на мощностях Metal Union по собственной технологии будет ежемесячно производиться не менее 50 тыс. тонн концентрата. И этот показатель может быть увеличен за счет кооперации с отечественными ГОКами, заинтересованными в переработке собственных отходов обогащения руды.

Не исключено, что указанная технология заинтересует украинских рудокопов, которым постоянно приходится бороться с экологическими проблемами развития хвостохранилищ. В пресс-службе Полтавского ГОКа сообщили, что в настоящее время на предприятии не производятся работы по переработке отходов обогащения, а шламы активно используются только при строительстве ограждающих дамб хвостохранилища. Однако “ведется поиск технологий, которые можно было бы внедрить для переработки отходов обогащения в условиях Полтавского ГОКа”. В пресс-службе уточняют, что в настоящее время разрабатываются технологии по доизвлечению из шламов магнитного и немагнитного железа.

В украинских реалиях новые технологии внедряются “со скрипом”, поскольку заинтересованные лица предпочитают, чтобы новатором выступил сосед. И лишь после того, когда коллеги достигнут видимого результата, технология может пойти в массы. А пока этого не произошло, ГОКи будут готовиться к визитам Госэкоинспеции и надеяться, что результаты ее проверок устроят все заинтересованные стороны.