Рідкісні метали-метали майбутнього

на порозі чергового століття. Сучасна цивілізація переходить з залізного віку у новий — століття легень і рідкісних металлов.

Науково-технічна революція, котра вже після Другої світової війни стрімко увірвалася у життя всіх розвинених країн світу, пов’язана насамперед із широким застосуванням рідкісних металів. Використання їх втілило в життя цілі нові в галузі сучасної промисловості, науку й техніки. Усі сверхмагнитные, надлегкі, надтверді, сверхжаростойкие і высокопрочные конструкційні матеріали в наші дні створюються з урахуванням чи з допомогою рідкісних елементів. Усі ресурсоі енергозаощаджуючих технологій не здійсненні без рідкісних елементів. Навіть у сільське господарство застосування дуже невеликих доз рідкісного металу неодима підвищує врожайність продовольчих культур на 60 відсотків. Зараз нараховуються багато тисяч областей ефективне використання рідкісних металів як і військової, і у цивільних областях промышленности.

Промислово-економічний рівень розвитку сучасних держав, як стверджують фахівці, визначається масштабами споживання й не так чавуну і вони, скільки рідкісних металів. Рідкісні елементи — це свого роду вітаміни промисловості. І аналогічно, ніби живий організм неспроможна повноцінно розвиватися без микрограммовых кількостей вітамінів, і передова сучасна промисловість неможлива без рідкісних элементов.

У у Радянському Союзі науково-технічна революція почалася трохи згодом, ніж у сусідніх країнах, і проводилася, на жаль, переважно оборонної й аерокосмічної промисловості. Витрати шукати, видобуток нафти й виробництво рідкісних металів нашій країні навіть у 60−70-ті роки (період найвищого інтересу до редкометалльной проблеми на СРСР) загалом бюджет держави були мізерні - менш 0,2 відсотка. Це показник те, що державні керівні органи народним господарством приділяли рідкісним металам украй обмаль внимания.

Динаміка виробництва та споживання рідкісних металів у СРСР проти США завжди була на нашу користь. Сумарна споживання усіма капіталістичними країнами за 25 років, з 1960 по 1985 рік, по бериллию, кадмию, германію виросло в 1,4−2 разу, а, по решті рідкісним металам — навіть у 3−15 раз.

Надзвичайно швидко зростає споживання рідкісних металів у головних капкраїнах Західної Європи і сподівалися Японії, що за темпами зростання почали значно обганяти США. У Японії споживання таких металів, як ніобій, цирконій, ітрій, лантаноиды, літій, ванадій, галій, у період 1960;1985 рік у 10−25 раз. Понад те, що з кап. країн перегнали Америку як за темпами розвитку, а й у споживання душу населення і навіть із валовому споживання окремих металлов.

У 1980;х роках ми можемо вже стали відставати тільки від США, а й з інших розвинених кап. країн. Від Італії по валовому споживання ніобію — в 1,5 разу, а розрахунку населення навіть у 8,4 разу, від ФРН — усемеро, від Японії - в 2,5 разу споживанням танталу й у 9 раз по цирконию.

У цьому треба ще враховувати, що маємо левова частка багатьох рідкісних металів споживалася лише у окремих підприємств. Перед народного господарства СРСР припадали лише малі крохи.

У 1980;х років у капкраїнах було побудовано близько 20 химико-металлургических заводів. На старих діючих заводах проведено реконструкція і розширення виробничих потужностей. Ще більше химико-металлургических заводів запроектировано запровадити до 2000 года.

Ми само й у 80-ті роки, і досі пір не запровадили дію жодного нового гірничо-збагачувального комбінату і жодного заводу з рідкісним металлам.

Отже, і з видобутку, і з споживання СРСР вже з 60−80-х років почав різко відставати від провідних кап. країн. І це таки головною причиною надзвичайної загальмованості, навіть провалу нашого науково-технічного прогресса.

Великі зміни, які у останні роки у Росії, надзвичайно болісно позначились в стан справ із рідкими металами. Становище погіршилося що й від того, що з розкладом СРСР багато підприємств, видобувні рідкісні метали, залишилися у колишніх «союзних республіках. Зупинена або різко знижена видобуток з найбільших російських гірничодобувних підприємствах: на уральських Смарагдових копальнях — берилію; на Орловському комбінаті (в Забайкаллі) — танталу; на Ловозерском (Кольський півострів) — ніобію, танталу, цериевых лантаноидов; на Забайкальський — літію; на уральському Вишневогорском — ніобію. Припинено розробка германію на Павловськом родовищі у Примор'ї. Через війну ситуація з здобиччю, виробництвом і які споживанням рідкісних металів зараз у Росії просто катастрофическое.

У нинішніх ринкових умов ті чи інші рідкісні метали і навіть нову техніку, зроблену з їхньої основі, найчастіше дешевше та простіше завести з-за кордону. І ми, попри гострий економічну кризу країни, купуємо її. Але купуємо застарілі зразки. Оскільки суперновую техніку навіть їх сателіти по офіційно існуючим вони заборонам з Росією не поставляють. Не виключено, що через примх міжнародної обстановки нам стануть продавати і те, що ми маємо зараз. Так було вже з трубами з легованого ніобієм заліза. Після введення наших військ у Афганістан ФРН відмовилася продавати нам труб із легованої ніобієм стали. Ми почали ставити свої сталеві труби і за міському будівництві, й у нафтопроводи. І тепер через 15−20 років пожинаємо плоди. Труби рвуться, їх заміняти. Тоді як леговані ніобієм простояли б ще 40 лет.

Та головне, яка ж ми велика держава, а то й можемо забезпечити себе своїми досконалими приладами, своїми ефективними технологіями, сучасними машинами, передовий технікою, сверхвысококачественными матеріалами? Зараз електроніку, телевізори, автомашини нам доводиться купувати в Кореї, Японії, Німеччини. Ми були змушені завозити із Європи продуктів харчування! І якщо ми б використовували у сільське господарство свій неодим, у тій технології, що вже розроблена й успішно апробована нашими фахівцями (Ф. У. Сайкиным та інші), то ми могли б одержувати в 1,6 разу більше багаті врожаї, годувати як себе, а й продавати продуктів харчування. Наш Ловозерский гірничо-збагачувальний комбінат, котрий розробляє родовище неодима (лопарит), ще повністю зупинено. А запаси цього металу на Ловозерском родовищі неисчерпаемы.

ЛАНТАНОИДЫ.

Швидко реанімувати нашій країні видобуток нафти й виробництво рідкісних металів, щоб використовувати у різних областях народного господарства, — завдання цілком реальна. І це — справа державної ваги, оскільки редкометаллическая промисловість — фундамент як нової влади і оборонної техніки, а й усього народного господарства. Відсутність рідкісних металів — загроза національної стратегії безпеки России.

Завдяки інтенсивним пошукам рідкісних металів в 40−70-х роках Росія найбільші у світі детально розвідані родовища літію, цезію, иттрия, иттриевых і цериевых лантаноидов, цирконію, танталу і ніобію, найбагатша родовище берилію. Проте вони перебувають у важкодоступних регіонах Сибіру, Заполяр’я чи высокогорья.

За нинішніх фінансових можливостей країни промислове освоєння цих родовищ поки нереально. Але є ще один вихід. На найближчі 15−20 років Україна може бути гарантована рідкісними металами, якщо відновити у достатньому обсязі видобуток на законсервованих чи працівників третину своєї потужності редкометалльных гірничо-збагачувальних комбінатах. Наприклад, Ловозерский лопаритовый комбінат може забезпечити все наше перспективну потреба у тантале, ниобии, титані, цериевых лантаноидах (зокрема, й у неодиме як на сільського господарства). Конче важливо є ще і те, всі ці метали можна одночасно отримувати при химико-металлургической переробці лише одного лопаритового концентрата.

Але тут, в багатющому Ловозерском масиві, давно вивчено ще кілька нових типів редкометалльных руд. Вони може бути легко і швидко експлуатувалися. Це насамперед эвдиалититы (від слова «диалитос «- розчинну). Їх запаси становлять тут мільйони. І на них містяться оксиди цирконію, иттрия і иттриевых лантаноидов; цериевых лантаноидов, ніобію, танталу, гафнію. Эвдиалитовые руди виходять безпосередньо на поверхню у частині масиву, тому їх видобуток технічно нескладне великих трудностей.

Отже, при нормальної роботі Ловозерского комбінату Росія забезпечена щонайменше ніж двадцятьма рідкісними металами, і це заповнить нам втрату чотирьох родовищ: Кутессайского, що залишився в Киргизії, Шевченківського у Казахстані, Жовті Води й Малышевского — на Украине.

Проблема видобутку берилію вирішується теж порівняно легко — відновленням робіт на забайкальський Ермаковском родовищі. Звідти до 90-х рудний концентрат вивозили для хімікометалургійного переділу до Казахстану, де він і залишився після розпаду СРСР. Але, на щастя, на Ермаковском родовищі, із найбільш багатими у світі рудами берилію (1,2 відсотка ВеО), ще збереглася приблизно чверть запасів. Їх нам цілком вистачить найближчі 25 років, або навіть более.

Наша промисловість може бути гарантована літієм, рубідієм і цезієм з допомогою переробки слюд, хто був попутно добуто і скинули б у відвали попередні десятиліття на Смарагдових копальнях, і навіть на Вознесенському і Орловському родовищах. Цих запасів вистачить 100 років. Безвідходна технологія вилучення рідкісних лужних металів з слюд добре розроблено й запатентована. Причому вона дозволяє одночасно отримувати що й магній, і азотисто-калиевые добрива, І що, то, можливо, особливо важливо, новий надлегкий, кислотоі термостойкий матеріал сипласт.

Він може бути незамінним в літальних апаратах, в аерокосмічній техніці, для будівництва морських судів (для теплозахисних прокладок), для будівництва будинків, мостів дозволяє значно полегшити споруди. Сипласт успішно використали для будівництва «Бурана «- нашого космічного корабля багаторазового использования.

І, нарешті, рідкісний метал — стронцій можна отримати попутно при переробці Хибинского апатиту на добрива по азотно-кислотной схеме.

Отже, реанімація наших редкометалльных гірничо-збагачувальних комбінатів дозволяє які і досить швидко забезпечити російську промисловість, науку, техніку й сільському господарстві власними рідкісними металами. І, чому нас і не вийти з декотрими рідкісними металами світовий ринок. Адже такі елементи, як скандій, реній, тербий, європій, диспрозій, за ціною порівняти з сріблом і з декотрими платиноидами.

Реанімація редкометалльных комбінатів єдиний шлях забезпечення країни рідкісними металами. Досить швидко, легко і дешево можна добувати їх із різноманітних техногенних джерел постачання та різних попутно видобутих продуктів. Наприклад, із зони, отриманої від спалювання кам’яних і бурих вугілля, з харчів переробки нафти і очищення нафти і є; з шахтних і рудничных вод, і навіть з вулканогенных вод і газов.

У цьому з техногенних продуктів може бути попутно здобуто які у них різні токсичні компоненти. Їх однаково рано чи пізно неодмінно доведеться позбуватися екологічними требованиям.

Наш інститут (ИМГРЭ) вже багато років проводить досліджень із вивченню хімічних елементів, які у техногенних продуктах. З допомогою новітньої апаратури виявлено 70 елементів (серед них 35 рідкісних металів) в чималих количествах.

У найближчим часом ми плануємо проаналізувати вихідні вугілля і за всі басейнах Росії. Вже встановлено, що в вуглеводневому сировину є у промышленно-ценных кількостях ітрій, лантаноиды, ванадій та інші метали, ціна яких сумірна зі вартістю самої нафти. У світі їх беруть із купленої ми нафти. Ми це щось отримуємо. Наприклад, в татарстанської нафти міститься до 700 г/т ванадію. Він лише цінна, але що й дуже токсичний. Ми її не здобуваємо. Під час згоряння нафти ванадій розсіюється за нашими полях. За десятиліття його нагромадиться там стільки, що що сільськогосподарська продукція може бути ядовитой.

Отже, забезпечити своєї країни життєво необхідними їй рідкісними металами можна досить швидко і з невідь що великими витратами. Геологічна служба країни (за 2−3 найближчі роки) здатна провести широку ревізію отвального господарства гірничодобувних і химико-металлургических підприємств Росії, перевірити на рідкісні метали нафтоносні і вугільні басейни країни; апробувати новітні технологічні схеми утилізації корисних (і токсичних) металів із усіх попутно одержуваних продуктів. Особливих асигнувань цього не знадобиться. Просто необхідно дещо переорієнтувати тематику робіт сировинних інститутів Міністерства природних ресурсів России.

Родовища литофильных рідкісних металів. Під редакцією Овчинникова Л. М., Солодова М. А. М., Надра, 1980.

Солодов М. А. Формационные типи редкометальных карбонатитов. // Вітчизняна геологія, № 6, 1996.

Солодов М. А. Умови освіти великих і багатих редкометальных родовищ. // Геологія рудних родовищ, т. 39, № 5, 1997.

Солодов М. А. Концепція екстреного забезпечення Росії рідкісними металами. // Мінеральні ресурси Росії. Економіка управління, № 4, 1992.

ЦИФРИ І ФАКТЫ.

› Багато рідкісні метали, довгий час майже знаходили застосування, зараз широко використовують у світі. Вони покликали до життя цілі нові в галузі сучасної промисловості, науку й техніки — такі, як сонячна енергетика, надшвидкісної транспорт на магнітної подушці, інфрачервона оптика, оптоелектроніка, лазери, ЕОМ останніх поколений.

› Використовуючи низколегированные стали, містять всього 0,03−0,07% ніобію і 0,01−0,1% ванадію, можна на 30−40% знизити вагу конструкцій для будівництва мостів, багатоповерхових будинків, газоі нафтопроводів, геологорозвідувального бурильного устаткування й т. п. У цьому термін їхньої служби конструкцій збільшується в 2−3 раза.

› Магніти з допомогою надпровідних матеріалів з урахуванням ніобію дозволили побудувати у Японії поїзда на повітряної подушці, розвиваючі швидкість до 577.

км/ч.

› У рядовому американському автомобілі використовується 100 кг стали марки HSLA з ніобієм, ванадієм, рідкісними землями, 25 деталей з медно-бериллиевых сплавів, цирконій, ітрій. У цьому вагу автомобіля США (з 1980 по 1990 рік) зменшився в 1,4 разу. З 1986 року автомобілі почали оснащуватися неодимсодержащими магнітами (37 р неодима однією автомобиль).

› Інтенсивно розробляються електромобілі з литиевыми акумуляторами, автомобілі на водневому паливі з нитридом лантана і другие.

› Американську фірму «Вестінгауз «розробила високотемпературні паливні елементи з урахуванням оксидів цирконію і иттрия, що підвищують ккд теплових електростанцій з 35 до 60%.

› за рахунок впровадження енергоекономічних освітлювальних приладів та електронної апаратури, зробленою з допомогою рідкісних елементів, США припускають зберігати до 50% електроенергії з 420 млрд.

кВт/часов, витрачених висвітлення. У Японії США створено лампи з люминофорами, що містять ітрій, європій, тербий, церій. Лампи потужністю 27 Вт успішно заміняють 60−75-ваттные лампи розжарювання. Витрата електроенергії висвітлення знижується в 2−3 раза.

› Використання сонячної енергії вимагає галію. НАСА США планує обладнати космічні супутники сонячними елементами з урахуванням арсеніду галлия.

› Надзвичайно високі темпи зростання споживання рідкісних металів в електроніці. У 1984 року вартість світового збуту інтегральних схем з допомогою арсеніду галію становила 30 млн. доларів, 1990 року вже оцінювався у 1 млрд. долларов.

› Застосування рідкісноземельних елементів (рідкісних земель) й поодинокого металу ренію при крекінгу нафти дозволило США різко знизити використання дорогої платини, у своїй підвищити ккд процесу збільшити на 15 відсотків вихід високооктанового бензина.

› У Китаї успішно застосовуються рідкісні землі на сільське господарство для добрива рису, пшениці, кукурудзи, цукрової тростини, цукрових буряків, тютюну, чаю, бавовни, арахісу, фруктів, квітів. Врожай продовольчих культур збільшився на 5−10%, технічних — понад 10%. Поліпшилося якість пшениці з допомогою вищого змісту протеїну і лізину, збільшилася цукристість фруктів, цукрової тростини і буряків, поліпшилася забарвлення квітів, підвищився якість чаю та табака.

› У Казахстані за рекомендацією російських учених було застосовано розроблена Ф. У. Сайкиным нову методику використання рідкісних в сільське господарство. Досліди пробули про великі площі й одержали чудовий ефект — збільшення врожайності бавовни, пшениці та інших культур на 65%. Настільки високою ефективністю було досягнуто, по-перше, тому, що використовували не суміші усіх рідких земель одночасно, як це практикувалося у Китаї, а один неодим (оскільки з лантаноидов сприяють підвищенню врожайності, а навпаки — знижують її). По-друге, не проводили, як це роблять у Китаї, трудомісткого обприскування сільськогосподарських рослин, у періоди їх цвітіння. Натомість лише замочували зерно напередодні посіву у водному розчині, що містить неодим. Ця операція набагато простіше і дешевле.

› До того ітрій використовувався у техніці надзвичайно рідко, і видобуток його була відповідної - обчислювалася кілограмами. І ось виявилося, що ітрій здатний різко збільшувати електропровідність алюмінієвого кабелю і міцність нових керамічних конструкційних матеріалів. Це обіцяє дуже великий економічний ефект. Інтерес Вільгельма до иттрию і до иттриевым лантаноидам — самарію, европию, требию значно вырос.

› Скандій (її ціна свого часу панувала порядок ціну золота) завдяки унікальному поєднання цілого ряду своїх властивостей тепер користується сверхповышенным інтересом в авіаційної, ракетної і лазерної технике.