Санкт-ПетербургПеременная облачность+10°C

В техногенных отвалах уральских заводов лежит скандия на 240 миллиардов долларов

красный шлам
Фото © Ra Boe/Wikipedia

Петербургские учёные разработали концепцию горно-металлургического комплекса, строительство которого позволит извлекать дешёвый скандий из отходов глинозёмного производства. Внедрение технологии не только поспособствует восстановлению антропогенно нарушенных экосистем и превратит Россию в монополиста на рынке металла ХХI века, но также позволит нашей стране совершить резкий технологический рывок.

Скандий – это алюминий ХХI века

Рыночная ситуация с двадцать первым элементом периодической таблицы Менделеева напоминает историю, связанную с широко применяемым сегодня во всех отраслях промышленности алюминием. До того момента, когда был открыт промышленный способ производства этого металла, он стоил дороже золота. Так, в 1855 году на Универсальной выставке в Париже алюминий стал самой главной достопримечательностью. Изделия из него располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны.

После того, как в 1886 году учёные открыли относительно дешевый электролитический способ его производства, ситуация кардинальным образом изменилась. Буквально за несколько десятилетий была создана профильная промышленность, а сам алюминий превратился в один из наиболее востребованных металлов. Он используется и в авиа, и в автомобилестроении, и в космической отрасли, и при производстве предметов бытового назначения. Такая популярность обусловлена устойчивостью к коррозии, долговечностью, прочностью и экологической чистотой.

По мнению многих экспертов, в ХХI веке значимость чистого алюминия снизится за счёт более широкого использования алюминиево-скандиевых сплавов, не уступающих по своим свойствам низколегированным сталям. Возрастёт и роль сплавов скандия с рядом других металлов, например, с бериллием. На сегодняшний день это самый лучший из известных материалов для строительства аэрокосмической техники или кораблестроения.

буран
Фото © Alchemist-hp

На фото: обшивка космического корабля «Буран» была сделана из алюминиево-скандиевого сплава

Дело осталось «за малым» - снизить стоимость производства скандия

Все существующие сегодня способы получения скандия слишком сложны и дороги для того, чтобы он имел хоть какие-то шансы совершить революцию в промышленности. Этот металл, как и алюминий в середине ХIХ века, стоит дороже золота. А лигатуры, созданные на его основе, применяются в отраслях, связанных, в первую очередь, с космическими технологиями или спортом высоких достижений. То есть там, где высокая стоимость конечного продукта не отпугивает покупателей, поскольку товар является уникальным. Речь идёт, например, о профессиональных мотобайках, велосипедах, бейсбольных битах, хоккейных клюшках и других предметах «роскоши».

Открытые источники указывают на то, что общая ежегодная мировая добыча скандия не превышает 10 тонн, а его цена в зависимости от чистоты достигает 20 тысяч долларов за килограмм. Впрочем, эти цифры довольно условны, поскольку на бирже он не продаётся, и проследить за динамикой цен, так как это можно сделать при покупке крупной партии меди, платины, серебра или другого металла, невозможно.

«Рынка скандия сегодня не существует, и все те предложения, которые можно найти в интернете, весьма условны. Сегодня, например, оксид скандия может стоить 1,5 тысячи долларов, на уровне себестоимости, а завтра – уже 3,5. За ним стоит огромная очередь покупателей, а объём его потребления равен объёму производства, поскольку спрос очень большой. Металл востребован и в атомной энергетике, и в самолётостроении, и для производства твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ)», - говорит представитель Центра внедрения технологий комплексной переработки промышленных отходов «ЭкоСкандий» Герман Климентёнок.

Он поясняет, что совокупный КПД у ТОТЭ (генераторы электрического тока, которые работают на любых типах углеводородов – ред.) - до 95%. Они могут применяться как в горно-металлургической отрасли, на кораблях или в автомобилях, так и для оснащения жилых домов. В Японии, например, такие установки мощностью 1 кВт установлены примерно в 30 тысячах домохозяйств. Проблема в том, что оборудование ими одной тысячи объектов недвижимости требует 50 кг оксида скандия, а одного корабля – 12,5 килограммов. Приобрести подобные объёмы практически нереально.

скандий
Фото © Boleslav1

Россия станет монополистом на рынке скандия

Группа петербургских учёных разработала концепцию, способную изменить положение дел на рынке скандия. То есть создать предпосылки для существенного увеличения объёмов добычи и резкого снижения цен.

«Претворение этого проекта в жизнь позволит России совершить технологический скачок, будет ежегодно приносить в бюджет более 4 миллиардов рублей, увеличит обороноспособность страны на 20% и создаст две тысячи новых рабочих мест», - уточняет Герман Климентёнок.

Суть замысла учёных состоит в получении скандия за счёт комплексной переработки красных шламов глинозёмного производства. То есть отходов, которые многие годы лежат в отвалах, поскольку извлечение из них полезного компонента в ХХ веке считалось нерентабельным. Сейчас же, за счёт внедрения современных технологий из 1 млн тонн шлама с учётом подшихтовки можно получить более 4,5 млн тонн цемента, 400 тысяч тонн железного концентрата, до 5 тысяч тонн концентрата редкоземельных металлов и до 120 тонн оксида скандия (всего в отвалах на территории нашей страны лежит около 120 млн тонн красных шламов).

«Стоимость скандия, который находится в техногенных отвалах уральских заводов, эквивалентна 240 миллиардам долларов. Поэтому когда наш проект будет внедрён в производство, Россия превратится в монополиста на рынке и будет самостоятельно устанавливать цены на этот металл. Более того, стратегический государственный резерв может быть сформирован на безвозмездной основе, за счёт включения себестоимости скандия в цену сопутствующих продуктов. Например, цемента. В целом же перспективы такого производства в нашей стране подтверждаются тем, что содержание скандия в красных шламах российских глиноземных заводов минимум в два раза выше, чем в шламах западных заводов, где подобные проекты лежат на грани рентабельности», - резюмирует Климентёнок.

Если замысел учёных будет доведён до логического завершения, это также станет отличным вкладом в восстановление нарушенных экосистем. И предотвратит катастрофы наподобие той, что случилась в 2010 году в Венгрии. Тогда в районе города Айка произошел взрыв, дамба, защищавшая окрестности от тысяч тонн красного шлама, находившегося в хвостохранилище местного предприятия, не выдержала, и 700 тысяч кубометров отравленной воды с огромной скоростью хлынули на жилые дома. Это привело к экологической катастрофе.

красный шлам
Фото © lingvosophy.com.ua

На фото: экологическая катастрофа в Венгрии из-за прорыва плотины на хвостохранилище. Все фотографии можно посмотреть здесь

Опытно-промышленное производство планируется организовать на одной из трёх площадок в Ленинградской или Свердловской областях. Первоначально завод будет перерабатывать 200 тысяч тонн красного шлама в год.