Свалка доходов: отбросы добычи алмазов очистят воду в 5 раз дешевле аналогов

Российские ученые разработали технологию переработки в полезные ресурсы сапонита — минерала, который накапливается в виде отходов при добыче алмазов. На его основе можно изготавливать органоминеральную глину, которая подходит для различных задач. Ее себестоимость в 2–5 раз ниже, чем у существующих аналогов. В частности, в качестве модифицирующей добавки она может улучшить свойства изделий из пластика, клеев, буровых растворов. Один из перспективных способов применения — ловушка для тяжелых металлов в составе грунта вдоль автомагистралей или вокруг производственных объектов, которые загрязняют окружающую среду. На разработку получен патент РФ. Внедрение технологии поможет рекультивировать природные территории в районах добычи полезных ископаемых, полагают эксперты.

Как использовать отходы производства алмазов

Ученые Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II разработали новый способ полезного применения сапонита — продукта, который в большом количестве остается в виде отходов при добыче алмазов. На его основе специалисты предложили изготавливать состав в виде органоминеральной глины, которую можно использовать для широкого спектра применений. На разработку получен патент РФ.

Как сообщили ученые, в основе технологии — смешение сапонита с аммониевой солью — органической субстанцией, которая представляет собой вид поверхностно-активных веществ.

— В сапоните содержатся ионы металлов (натрия, кальция и магния), которые в процессе перемешивания можно заменить другими элементами или органическими соединениями. В зависимости от этого материал приобретает новые качества, — рассказала «Известиям» разработчик технологии, старший научный сотрудник Научного центра «Проблем переработки минеральных и техногенных ресурсов» Горного университета СПБ Ольга Зубкова.

По ее словам, полученный материал также можно использовать в качестве ловушки для тяжелых металлов. Например, слой модифицированного сапонита, насыпанный вблизи загрязняющих производств или автомагистралей, предотвратит распространение тяжелых металлов в почве. Другое полезное его применение — включение в состав антимикробных покрытий. В текстильной промышленности порошок, произведенный из усовершенствованного сапонита, можно эффективно использовать как антистатик для тканей.

Помимо этого, его можно добавлять в буровые растворы, чтобы те были более стабильными и густыми. Или в клей для усиления связующих качеств. В производстве пластиков новая добавка повысит их устойчивость к высоким температурам и сделает сами изделия более долговечными. В составе разных смесей и суспензий она не позволит им расслаиваться при хранении.

Как получить материал для очистки сточных вод

Один из способов применения органоминеральной глины на основе сапонита был опробован на одном из российских месторождений алмазов, где накоплено порядка 30 млн т отходов, объяснила Ольга Зубкова. Совместно со специалистами из Санкт-Петербургского государственного университета была проработана технология переработки сапонитового шлама в сорбент для очистки сточных вод от частиц тяжелых металлов.

— В рамках этой задачи подготовлено техническое описание проекта и его экономическое обоснование. Учитывая почти нулевую себестоимость сырья, цена сорбента составит 10–15 тыс. рублей за тонну, что в 2–5 раз дешевле аналогов. На выходе изготовители получат гранулы размером до 1,5 см, которыми удобно заполнять стоковые трубы и каналы. Материал испытан в лабораторных условиях. Эффективность улавливания гранулами ионов меди составила 94%, — рассказал лидер команды экологического комитета Санкт-Петербургского государственного университета Даниил Акулов.

По его словам, проект получил первую премию на международном научно-практическом форуме «Земляне» в июне 2025 года. Награда в размере 1 млн рублей будет направлена на закупку техники и оборудования.

— Добыча и переработка полезных ископаемых — один из крупных источников отходов. Хотя они не всегда относятся к высокому классу опасности. Возможности их вторичного использования изучают давно. Например, сапониты и бентониты можно применять в производстве стройматериалов — цемента, керамики, кирпича. Есть идеи использовать их в качестве минеральных добавок, — объяснила «Известиям» доктор химических наук, профессор кафедры органической и неорганической химии Сибирского федерального университета Светлана Дидух-Шадрина.

Главный вопрос — экономика процесса: внедрение технологий переработки часто дороже, чем захоронение. Например, редкоземельные элементы из светодиодных ламп извлекать можно, но пока не выгодно. Без продуманной системы и господдержки многие проекты остаются на уровне теорий, добавила она.

Кроме того, при применении сапонита как сорбента возникает вопрос, что делать дальше с загрязненным металлом. Требуется найти простой и недорогой способ извлечения из него тяжелых металлов, полагает эксперт.

— Ежегодная добыча полезных ископаемых в мире превышает 150 млрд т, и только 10% превращается в конечную продукцию, остальные 90% составляют отходы, которые складируются и наносят серьезный ущерб окружающей среде. В России накоплено около 100 млрд т этого минерального сырья техногенного происхождения и образуется еще более 7 млрд т отходов ежегодно. При этом только 1–2% из них подвергаются переработке, — пояснил профессор кафедры химии Уральского государственного горного университета Рафаил Апакашев.

Как отметил старший научный сотрудник Уральского федерального университета Кирилл Ахтямович, отвалы и хвостохранилища занимают большие территории и создают серьезные экологические проблемы, включая загрязнение воды и воздуха. Для их решения необходимы меры на уровне государства и крупных корпораций. При этом в России создают эффективные технологии для переработки отходов, которые котируются за рубежом.

— Получение полезных продуктов из отходов алмазной добычи — важное направление, которое способствует вовлечению вторичных ресурсов в хозяйственный оборот и улучшение экологии, — отметил председатель Ассоциации производителей и потребителей редких и редкоземельных металлов Руслан Димухамедов. — Однако емкость этого рынка несопоставимо мала по сравнению с накопленными и ежегодно образующимися новыми отходами.

По его словам, это не умаляет ценности представленных технологий, но подчеркивает ограничения, которые определяют границы их применения для решения проблемы отходов в целом. Предложенные решения — лишь один из элементов комплексной стратегии управления отходами горного производства.