Как Казахстан может добывать больше металла без новых карьеров

В лаборатории BASF в Алматы медная руда сначала превращается в почти невидимую для глаза пыль, а затем всплывает на поверхность в виде пены. Со стороны это выглядит как небольшой эксперимент с химическими реагентами. На самом деле за ним стоит одна из самых дорогих задач современной горной добычи. Как извлечь из уже добытой породы максимум металла и не отправить его вместе с отходами?

В небольшой флотационной машине на столе находится медно-молибденовая руда. Ее заранее измельчили так, что около 80% материала имеет размер менее 100 микрометров. В промышленном масштабе такие операции происходят в оборудовании объемом в десятки и даже сотни кубометров. Здесь процесс специально уменьшен до лабораторного размера, чтобы можно было менять реагенты, режимы и состав смеси и смотреть, что произойдет с конкретным сырьем.

После добавления собирателя и вспенивателя в камеру подается воздух. На поверхности появляются пузырьки, к которым прикрепляются частицы нужных минералов. Образуется минерализованная пена – будущий концентрат. То, что остается внизу, становится хвостами.

На этом простом опыте хорошо видна проблема, с которой сталкиваются горнодобывающие предприятия Казахстана. Добыть больше руды еще не означает получить больше металла. Между карьером и конечным продуктом находится длинная технологическая цепочка, и ее эффективность определяется не только объемом добычи, но и тем, какая доля полезного компонента будет извлечена из сырья.

Лаборатория как фильтр перед производством

Лаборатория Mining Solutions BASF в Алматы открылась в августе 2025 года. Как объяснил генеральный директор ТОО «БАСФ Центральная Азия» Ростислав Камкин, это аппликационная лаборатория, где подбирают и оптимизируют химические продукты и технологические режимы на образцах руды конкретного клиента.

Один и тот же реагентный режим не может одинаково работать на любом сырье. Поэтому перед промышленным внедрением приходится искать решение под конкретный материал.

В лаборатории такой поиск можно сделать быстрее. По словам Камкина, потенциальных вариантов бывают десятки, а иногда и сотни. Здесь их первоначально отбирают и оставляют два-три наиболее перспективных варианта. После этого решение проходит обязательную проверку уже в лаборатории самого клиента.

Это принципиальный момент. Лаборатория поставщика не заменяет производственную лабораторию и не гарантирует промышленный результат только по итогам одного опыта. Она позволяет сократить поле поиска до нескольких рабочих вариантов. Финальная проверка должна пройти на стороне предприятия.

Два способа достать металл

В лаборатории работают прежде всего с двумя направлениями обогащения – флотацией и гидрометаллургией.

Флотация особенно важна для сульфидных медных руд, которыми, по словам представителей компании, в значительной степени располагает Казахстан. Измельченную руду обрабатывают реагентами, после чего нужные минералы связываются с пузырьками воздуха и поднимаются в пену. Таким образом из огромного объема исходного материала формируется гораздо более концентрированный продукт.

Гидрометаллургия работает иначе. Руду растворяют, как правило, в специальных растворах, после чего ценный компонент извлекается из получившегося раствора с помощью реагентов. Камкин приводит принципиально важную для понимания технологии картину. Вместо миллионов литров разбавленного раствора можно получить десятки литров концентрированного раствора, из которого затем выделяется металл.

В портфеле BASF есть флотационные собиратели, пенообразователи и специальные добавки, а для гидрометаллургии – экстрагенты. По словам компании, они могут применяться для извлечения меди, молибдена, кобальта и рения из бедных руд. Есть решения и для редкоземельных металлов, в том числе реагенты для их предварительного концентрирования флотацией и экстрагенты для последующего выделения.

В отраслевой повестке расширяется интерес к вольфраму, фосфатному сырью, молибдену, литию и редкоземельным металлам. При этом чем сложнее и беднее сырье, тем меньше возможностей использовать универсальную технологическую схему.

Цена лишнего процента

Вопрос извлечения металла становится особенно заметным, когда речь идет о действующих фабриках. По словам Камкина, современные медные обогатительные фабрики Казахстана в среднем извлекают в концентрат порядка 80-85% меди. Это не означает, что оставшиеся 15-20% обязательно можно легко вернуть. Часть металла связана с другими минералами и неизбежно попадает в хвосты.

Но даже небольшое изменение коэффициента извлечения может иметь экономический смысл.

Условный пример выглядит просто. Если в тонне руды содержится 1% меди, это 10 килограммов металла. При извлечении 90% в концентрат попадет около 9 кг. Остальное останется в хвостах. Чем больше объем перерабатываемой руды, тем дороже становится каждый потерянный процент.

Поэтому предприятие может искать дополнительный объем не только через строительство новой фабрики или увеличение добычи. Один из вариантов – изменить реагентный режим и ускорить процесс флотации.

Камкин говорит, что в отдельных случаях скорость флотации может вырасти на 10-15%. Для большой фабрики такой прирост означает возможность переработать больше материала за то же время. В то же время нельзя просто увеличить подачу руды в два раза и ожидать двукратного роста выпуска концентрата. Если оборудование и технология не рассчитаны на такой объем, часть металла уйдет в отходы.

То есть попытка увеличить производство за счет большей загрузки оборудования может, при определенных условиях, снизить фактическую отдачу сырья. Предприятию приходится искать баланс между пропускной способностью, скоростью процесса и коэффициентом извлечения.

При этом экономический смысл имеет не сама экономия на реагентах, а итоговая стоимость полученного металла. По словам компании, специализированный химический продукт может стоить втрое дороже базового аналога, но, если он увеличивает извлечение, дополнительная выручка способна многократно перекрыть разницу в стоимости реагента. Имеют значение также качество сырья и технологический режим.

Хвосты становятся новым сырьем

Для старой горнодобывающей отрасли хвосты были конечным продуктом переработки. Теперь часть таких отходов все чаще рассматривается как потенциальное сырье.

В Казахстане обогатительная отрасль работает десятилетиями, поэтому накоплены огромные объемы хвостов, в том числе медных и золотых. По словам Камкина, речь идет не о миллионах, а о миллиардах тонн хвостов. Технологии за это время изменились, поэтому содержание металла, которое когда-то считалось слишком низким для экономичной переработки, сегодня в некоторых случаях уже может представлять интерес.

В качестве примера он приводит золотодобычу. По его словам, раньше руду с содержанием золота менее 5 граммов на тонну могли считать нерентабельной для переработки, тогда как сегодня промышленный интерес может представлять сырье с содержанием менее одного грамма, а нижняя граница в отдельных случаях приближается к 0,6 грамма.

Но эти цифры нельзя автоматически переносить на все месторождения. Экономика зависит от минералогии, технологии, цен на металл, энергетических и других затрат. Однако сама тенденция показательна. То, что предыдущему поколению предприятий казалось отходом, для следующего может стать ресурсом.

Причина в развитии технологий. Извлечение металла из сложной руды требует не только другой химии, но и сочетания механических и химических процессов. Иногда металл присутствует в породе, но настолько тонко связан с другими компонентами, что традиционная схема не позволяет его извлечь с приемлемой эффективностью.

Поэтому работа с хвостами – это уже отдельный технологический проект, в котором сначала нужно понять, что именно осталось в накопленном материале и каким способом его можно извлечь.

По мере развития добычи задача постепенно смещается от поиска относительно простых для переработки руд к работе с более сложным сырьем.

Это касается не только снижения содержания металла. Меняется сама структура проектов. В Казахстане развиваются традиционные направления, включая медь, железо, золото и уран, и появляются новые проекты, связанные с вольфрамом, фосфатами, молибденом, литием и редкоземельными металлами. Для каждого из них требуется своя технологическая настройка.

Если каждый новый проект вынужден начинать технологический подбор с нуля на промышленной установке, цена ошибки измеряется уже не стоимостью нескольких килограммов реагента. Она может выражаться в потерянном металле, простоях оборудования, переработке не того объема сырья и дополнительных капитальных затратах.

Что происходит после пены

В конце демонстрации лабораторный процесс выглядит почти буднично. Пузырьки поднимаются, на поверхности собирается пена, а вместе с ней концентрируется нужный минерал. Промышленная ценность этой пены определяется тем, сколько металла удалось удержать в полезном продукте и сколько осталось в хвостах.

Для горнодобывающего предприятия это фактически задача управления потерями. Часть потерь неизбежна. Вопрос в том, где находится экономически оправданная граница и сколько стоит попытка сдвинуть ее.

Рост цен на металлы делает такую работу еще более заметной. Когда тонна руды уже добыта, измельчена и подготовлена к обогащению, металл внутри нее становится частью себестоимости независимо от того, попадет он в концентрат или в хвосты. Поэтому увеличение добычи само по себе не гарантирует пропорционального роста выпуска.

В этом смысле лаборатория BASF показывает не столько химическое оборудование, сколько другую логику горнодобывающей отрасли. Следующий прирост производства может находиться не в новом карьере и даже не в новой фабрике, а внутри уже существующего технологического процесса.

Для Казахстана это особенно актуально по мере усложнения минерально-сырьевой базы. Более бедные руды, накопленные хвосты и новые виды сырья требуют точной настройки технологий. А значит, конкурентоспособность добывающих предприятий будет зависеть от того, насколько эффективно они смогут отделить из этой руды металл.

В лаборатории этот принцип можно увидеть буквально за несколько минут. В промышленности цена такого эксперимента измеряется уже тоннами металла и деньгами.

Иллюстрация на обложке сгенерирована с помощью ИИ