PROMAS
Современное общество зависит от металлов и минералов, сырье для которых добывается в подземных и открытых рудниках. Во многих регионах экономическое благополучие завит от количества рабочих мест, создаваемых горнодобывающей и перерабатывающей промышленностью. В то же время эта деятельность может привести к различным экологическим последствиям, например, к загрязнению водоемов тяжелыми металлами.
Каждый современный человек использует товары, произведенные из различных продуктов, производимых горнодобывающей промышленностью. Например, мобильный телефон содержит более 60 различных минералов, включая драгоценные металлы, добываемые в рудниках. При этом потребители не знают о происхождении материалов, используемых в производстве товаров массового спроса.
Проект SEESIMA, поддержанный Программой ПС Коларктик, направлен на повышение осведомленности общества о технологических решениях, направленных на снижение негативного воздействия горнодобывающей деятельности на окружающую среду и одновременно на повышение экономической отдачи.
Масштабная модель конусной дробилки в Музейно-выставочном центре Кировского филиала АО «Апатит»
Горнодобывающая промышленность потребляет 10% мировой энергии[1], большая часть которой используется для уменьшения размеров добытой руды с целью последующего отделения полезных компонентов от пустой породы. Измельчение кусков горной породы до небольших размеров увеличивает потребление энергии и может привести к проблемам при складировании хвостов (пустой породы). Если куски породы слишком велики, то отделение полезных компонентов может иметь невысокую эффективность, что приводит к снижению экономической выгоды.
Процесс измельчения руды можно сравнить с жеванием пищи, существует множество способов повышения эффективности этого процесса
Вы разрезаете пищу перед тем, как положить ее в рот, используете челюсти и язык для перемещения пищи во рту, а зубы — для откусывания и измельчения пищи. Если еда сухая, вы можете добавить немного жидкости, чтобы помочь процессу пережёвывания. Вы должны научиться хорошо жевать пищу перед тем, как проглотить ее для дальнейшей переработки в желудке, или же вы рискуете получить проблемы с пищеварением. Количество пищи, которое вы можете пережевать, ограничено размером вашего рта и усилием, которое вы прилагаете к пережевыванию. Многие из этих процессов происходят и в горнодобывающей промышленности, и для их реализации используются различные машины.
В рамках одного из рабочих пакетов проекта SEESIMA были проведены исследования способов повышения энергоэффективности измельчения горных пород и выделения из них ценных компонентов. Были использованы два подхода. В Горном институте КНЦ РАН были изучены различные комбинации процессов измельчения и сепарации горных пород, в том числе разделение этих операций на несколько этапов. Испытания в масштабе опытной установки показали, что за счет оптимизации способов комбинирования различных операций можно сократить количество энергии на 10-15 % при достижении той же степени эффективности сепарации.
Как и при жевании сухих продуктов, здесь обычно используют воду, чтобы помочь транспортировать куски руды в дробильную установку, однако желательно использовать как можно меньше воды. В некоторых рудниках налажен процесс измельчения без воды, называемый «сухим измельчением», что позволяет избежать необходимости переработки образующихся сточных вод, но при этом обычно расходуется больше энергии.
В Техническом университете Лулео исследователи изучили влияние добавок, которые делают процесс измельчения и сепарации более эффективным для сухого измельчения. Исследователи показали, что энергия, используемая для сухого измельчения, может быть снижена до 30%. Остается определить, какая экономия энергии возможна, если эти результаты будут реализованы не на опытной установке, а в промышленности.
Лабораторные исследования изучают возможности использования микробов для производства сероводорода, который помогает удалять тяжелые металлы из сточных вод. Эксперименты проводятся при низких температурах, характерных для региона Коларктик.
Пустую породу, образующуюся в результате деятельности рудников, как правило, хранят в специальных хвостохранилищах. Уменьшение размеров частиц может привести к попаданию химических реагентов и тяжелых металлов из хвостохранилища в водные объекты. На этот вызов ищет ответы другой рабочий пакет проекта SEESIMA, нацеленный на изучение различных технологий очистки рудничных сточных вод с использованием биологических сорбентов (действующих как губки) или микробов. Микробы могут использоваться для преобразования сульфатов в сульфиды, которые способны осаждать металлы из рудничных сточных вод. Такая очистка уменьшает негативное воздействие на окружающую среду, снижая содержание тяжелых металлов в сточных водах.
Еще один рабочий пакет проекта SEESIMA направлен изучение способов использования отходов (пустой породы) для производства полезных продуктов, например, строительных материалов, или в качестве сырья для извлечения других ценных компонентов.
Более подробную информацию можно найти на сайте проекта www.seesima.eu.
[1] https://www.theworldcounts.com/challenges/planet-earth/mining/energy-use-in-the-mining-industry/story