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.
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.
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.
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.
