Александр Дьяченко: «Рано или поздно мы построим бериллиевый завод в России»

2 февраля 2022

Фото: Редкие земли
Бериллий - удивительный металл. Он в 1,5 раза легче алюминия и в 9 раз его твёрже. Металлический бериллий является стратегическим металлом, без которого невозможно развитие авиации, космической, лазерной, рентгеновской и атомной техники. Производство бериллия в РФ отсутствует. Основным стоп-фактором развития бериллиевого производства в России является разрыв бизнес-цепочки между добычным и металлургическим переделом. Добывать руду и производить концентрат нерентабельно. Об этих проблемах мы поговорили с заведующим кафедрой химии и технологии редких элементов МИРЭА-Российский технологический университет, доктором технических наук Александром Николаевичем Дьяченко.

РЗ: Александр Николаевич, какова сейчас ситуация с добычей и производством бериллия в России?


Мы уже 10 лет занимаемся разработкой технологии производства бериллия. В 2013 году начался проект Минпромторга, в 2014 - проект Минобрнауки. В 2016 технология была, наконец, создана и… положена на полку. Почему же?! Существует ряд сложностей. Рынок бериллия очень узок (всего 300 т/год) и войти в него достаточно сложно. Чтобы войти на рынок бериллия, необходимо кого-то потеснить, потому что более 400 т/год продать нельзя. Это дело довольно политизированное. При Советской власти в Казахстане делали металлический бериллий, а саму руду добывали в России. После 1990-го года производство в Казахстане продолжало функционировать на старых запасах нашей российской руды, но работы на Ермаковском месторождении в Бурятии из-за кризиса были приостановлены, и казахстанское производство лишилось сырья. В настоящее время казахстанское производство - это около 80 т/год, что составляет порядка 20-25% мирового рынка.
Из-за того, что сырье у Казахстана заканчивается, нам необходимо разрабатывать наши месторождения. Казахстанские партнеры выдвинули предложение, чтобы мы добывали руду, обогащали концентрат и привозили его в Казахстан. Но основная проблема заключается в том, что цена на бериллий в концентрате составляет 20 долларов за кг, а цены на металлический бериллий начинаются от 700 долларов за кг. То есть, казахстанские партнеры просто говорят: вы нам продайте весь бериллий за 20 долларов, а мы его переработаем и сделаем сырье за 700 долларов. Для Российской Федерации это невыгодно, мы просто можем выкопать за несколько лет весь российский запас. Нам было бы интересно перенести казахстанское производство в Россию. Но оно - устаревшее. Наилучший вариант - просто взять и построить такой же бериллиевый завод, обновленный, на своей территории. Он обойдется дешевле, цена вопроса около 80 миллионов долларов при сроке окупаемости в 5-6 лет. Для химического производства - это идеальный срок.

РЗ: Вы хотите, чтобы это государство делало, или все-таки частные партнеры?

Только государство.

РЗ: То есть, только государство может спасти наши запасы бериллия и захватить мировой рынок?

Да, но мировое господство нам не нужно, мы можем получить казахстанскую долю рынка. Однако это будет связано со скандалом, поскольку мы в таком случае оттесним друзей-казахстанцев. Я несколько раз писал в журнале «Редкие земли», какой у нас есть выход из этой непростой ситуации по бериллию.

РЗ: Во всей этой истории большую роль сыграл академик Лаверов, верно?

Безусловно. Николай Павлович Лаверов - человек государственный, его задача и миссия были связаны с созданием производства. Я считаю, по вопросам промышленности Лаверов и мы, его ученики, отработали полностью, технологию мы сделали. А вот по второй части, которая касается торговли, наших компетенций недостаточно, да это и не наша задача. Мы технологи, мы можем сделать технологию, построить завод. Но нам говорят в Минпромторге: ребята, вы придумали технологию, а вот теперь найдите деньги, чтобы этот завод построить, найдите рынки сбыта, как это можно продать.

РЗ: А зачем тогда вообще нужен Минпромторг?

Что касается бериллия, Минпромторг нужен, чтобы как раз создавать рынок, именно внутри страны, потому что бериллий к нам завозят из-за рубежа. Но завозят не в чистом виде, а в готовых изделиях. То есть, основная область применения бериллия - это не ВПК, не «звездные войны», не атомные бомбы. 90% бериллия - обычные пружинки в механизмах. Например, есть огромные промышленные рубильники, когда их дергают, летят искры. При наличии бериллия в этих токоразъемниках искр нет. Так вот, в Россию завозят порядка 40 тонн бериллия, но в виде уже готовых изделий.
Ко всему прочему, Минпромторг должен, во-первых, организовать четкий учет - сколько бериллия ввозят, и, во-вторых, на опережение построить завод, чтобы он стоял и был готов выпускать бериллий. А когда завод будет построен, сразу же вводить пошлины.

РЗ: В чем вы видите ключевую роль бериллиевой промышленности для страны?

Любая промышленность нужна в первую очередь для создания новых рабочих мест. Потому что зарабатывать деньги можно множеством способов: можно продавать руду, к примеру. Но это, как я уже говорил, порочный путь. У Минпромторга одна из задач - создавать новые рабочие места, увеличивать валовый национальный продукт. Что касается бериллия, основная задача - добывать руду и делать из руды стоимостью 20 долларов полупродукт за 300 долларов за килограмм. Этот полупродукт надо везти в Казахстан и там по толлингу перерабатывать и завозить обратно в страну.
Но люди, глубоко понимающие проблему, понимают, что Казахстан не устроит ситуация, когда половина производства у нас, половина у них, а продукция возвращается к нам. Поэтому рано или поздно мы будем вынуждены построить в России производство полного цикла.


   

   

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ БЕРИЛЛИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА В РОССИИ
А.Н. Дьяченко, Р.Р. Димухамедов
ANiDyachenko@armz.ru

АО Атомредметзолото
Российский технологический университет МИРЭА
Бериллий - удивительный металл. Он в 1,5 разе легче алюминия и в 9 раз его твёрже, а изделия из бериллия меньше в 15 раз аналогичных изделий из алюминия. Металлический бериллий является т.н. стратегическим металлом, без которого невозможно развитие авиации, космической, лазерной, рентгеновской и атомной техники. Однако, в этих областях применяется не более 10% произведённого бериллия. 80% бериллия идёт на производство сплавов с медью, ещё 10% - сплавы с алюминием и керамика из оксида бериллия. Российский объём импорта бериллия в готовых медно-бериллиевых изделиях гражданского назначения (40 тонн/год бериллия в сплавах и изделиях) можно оценить в пределах 3 млрд. рублей в год. Производство бериллия в РФ отсутствует. Медно-бериллиевый прокат производится в минимальных количествах (менее 10% от потребления РФ). Изделий из медно-бериллиевого проката (рессоры, пружины, безискровой инструмент, токоразьёмы) поставляются из-за рубежа. Основным стоп-фактором развития бериллиевого производства в России является разрыв бизнес-цепочки между добычным и металлургическим переделом. Добывать руду и производить концентрат нерентабельно [1].
Мировой рынок изделий из бериллиевых бронз составляет около 2 млрд. долларов. Всего в мире из первичного сырья производится около 300 тонн бериллия в год, с учётом рециклинга вторичного сырья – около 450 тонн в год. Только три государства в мире имеют бериллиевое производство: США, Казахстан и Китай [2].
США – основной производитель бериллия имеют долю на рынке около 70% (200 тонн) и полностью обеспечивают своё производство собственным сырьём. В 2011 году американский производитель бериллия Materion полностью обновил своё производство и запустил новый бериллиевый цех производительностью около 70 т/г. Площадь пятна застройки 4 750 м2, площадь помещений 11 000 м2. Капитальные вложения оцениваются в сумму до 100 млн. долларов, доля государственного участия – 75%.
Китай имеет долю производства бериллия около 10% (30 т/г). В 2005 году Китай полностью модернизировал своё производство и построил новый завод на производительность до 50 т/г бериллия (с учётом переработки рециклинга). Капитальные вложения в новое производство оцениваются в 60 млн. долларов, доля государственного участия – 100%. Завод был построен компанией Fuyun Hengsheng Beryllium Industry.
Казахстан – один из трёх стран производителей бериллия, имеет долю на мировом рынке до 20%. Производство полного цикла от переработки сырья до выплавки лигатуры реализовано на Ульбинском металлургическом заводе (АО «УМЗ», НАК Казатомпром). Основной проблемой казахстанского производства является отсутствие собственной минерально-сырьевой базы. До настоящего времени АО «УМЗ» пользуется остатками сырья, поставленными ещё в конце 80-х годов с Ермаковского месторождения (респ.Бурятия).
Важной технологической особенностью бериллиевого производства на АО «УМЗ» является потребность в двух видах сырья: фторидного и оксидного. Технология основана на т.н. сернокислотном способе производства, разработанным фирмой Materion для бертрандита и усовершенствованным ВНИИХТ в 60-х годах XX века под российское фенакит-флюоритовое сырьё. Недостатки сернокислотного способа при переработке флюорит-фенакит-бертрандитового концентрата (ФФБК): невозможность использовать только высокофтористое сырьё; проблема утилизации фторсодержащих газов SiF4; необходимость предварительной высокотемпературной обработки 1700 °С; многостадийная очистка; невозможность коммерческого выделения флюорита CaF2 [3].
Для решения этих проблем высокофтористое ермаковское сырьё шихтуют с оксидным сырьём Малышевского месторождения. В настоящее время особые проблемы возникают именно с поставками оксидного сырья.
Поскольку после распада СССР Казахстан пользовался огромными запасами уже поставленного сырья, то и добыча нового сырья на Ермаковском месторождении была прекращена, обогатительная фабрика ликвидирована. В настоящее время лицензией на недропользование владеет ГРК «Озёрная», однако добыча руды не ведётся по причине нерентабельности. Для производства 100 т/г бериллия (30% мирового рынка) необходима добыча всего около 30 000 т/г руды. Столь малое добычное предприятие не представляет интереса для бизнеса.
Основным стоп-фактором развития бериллиевого производства является разрыв бизнес-цепочки между добычным и металлургическим переделом. Производить отдельно руду (1% ВеО) убыточно, производить рудный бериллиевый концентрат (1% ВеО) нерентабельно. Чтобы создать полный цикл производства, необходимо: или недропользователю вложить около 80 млн. долларов инвестиций в металлургическое производство или металлургам купить бериллиевое месторождение. Недропользователь владеет уникальным и лучшим в мире бериллиевым месторождением (Ермаковское), но стоимость этого месторождения можно оценить только из стоимости бериллиевой руды, которая формируется из расчёта 5 долларов за килограмм оксида бериллия в руде. Стартовую стоимость месторождения можно оценить из учета добычи руды за 1 год в пересчёте на металл 100 тонн бериллия по стоимости 5 долл/кг оксида бериллия в руде. Рассчитанная по таким правилам стоимость добытой руды за 1 год составит 500 000 долларов. При этом максимальная добыча руды не должна превышать эквивалент 100 т/г по бериллию, что составляет всего около 30 000 тонн руды в год. Малая производительность по руде делает добычу малорентабельной с высокой неконкурентной стоимостью полученного концентрата. Запасы бериллиевой руды в Ермаковском месторождении огромны. При добыче 100 т/г по бериллию (30 000 по руде) – время эксплуатации рудника составит не менее 20 лет. Рассматривался проект ускоренной добычи всего объёма руды и производства бериллиевого концентрата в течение 2-3 лет, но реализация концентрата в РФ в таком объёме невозможна. Продажа сырья за границу приведёт к полной потере бериллиевой сырьевой базы в РФ.
Параллельно с планами развития Ермаковского месторождения в РФ существуют планы развития Малышевского месторождения. ГК Ростех презентовала в августе 2019 года проект «Создание производства металлического бериллия на АО «Мариинский прииск». Однако информации о дальнейшем развитии этого проекта нет, возможная остановка проекта связана с низким содержанием бериллия до 0,1% в Малышевском месторождении по сравнению с 1,2% содержания оксида бериллия в Ермаковском месторождении. Общие затраты на реализацию этого проекта оценивались в 22 млрд.руб с дисконтированным сроком окупаемости 26 лет [4].
Выгодный бизнес можно создать только при полном цикле от добычи руды до производства металла. Этому способствует мировая конъюнктура цен на бериллиевую продукцию, где на каждом новом переделе цена на бериллий в продукте увеличивается многократно:
5 долл/кг - бериллий в руде;
20 долл/кг - бериллий в концентрате;
320 долл/кг - стоимость бериллия в гидроксиде;
500 долл/кг - стоимость бериллия в металле;
900 долл/кг - стоимость бериллия в бронзе.
Первый рентабельный передел: производство фтороберрилата или оксида(гидроксида) бериллия.
В 2013-2016 г.г. в рамках Подпрограммы «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов» Минпромторгом была профинансирована НИОКР «Разработка промышленной технологии переработки бериллиевых концентратов» Шифр «ЦОРМ», госконтракт №13411.0924800.05.022 от 18.11.2013 г.
В результате реализации проекта разработан и запатентован т.н. фтороаммонийный способ переработки концентрата Ермаковского месторождения [5,6,7], включающий следующие стадии:
1) вскрытие бериллиевого концентрата фторидом аммония;
2) выщелачивание бериллия в раствор;
3) очистка раствора;
4) получение тетрафторобериллата аммония (ФБА);
5) дополнительная очистка;
6) получение фторида бериллия;
7) получение металла или гидроксида бериллия.
Фторидная технология в отличие от сернокислотной позволяет перерабатывать высокофтористые руды и производить синтетический флюорит [8,9,10]. Технологическая схема (Рис.1) отработана в лаборатории и на полупромышленном участке.


Рис.1. Технологическая схема производства фтороберрилата аммония.

Фтороаммонийная технология (А.Н.Дьяченко) разработанная по заказу Минпромторга России хорошо коррелирует с разработанной во ВНИИХТ (В.Е.Матясова) по заказу Минобрнауки жидкофазной фторидной технологией. К сожалению результаты работ «легли на полку» из-за отсутствия программы развития бериллиевого производства. Вскоре и за рубежом начали активно публиковаться работы по новой фторидной технологии переработки бериллиевых концентратов, началась гонка за внедрение новой технологии [11,12].
ГК Росатом имеет все необходимые компетенции для создания гидрометаллургической переработки сырья на площадке ПАО «ППГХО» в г.Краснокаменск. Интересы ГК Росатом в этом вопросе многогранны: это решение стратегической задачи по обеспечению РФ собственной бериллиевой продукцией; собственное производства фторида кальция, который сейчас импортируется; создание около 500 первичных рабочих мест в г.Краснокаменск; развитие забайкальского региона; получение прибыли до 20 млн.долл/год только на производстве фтороберриллата или гидроксида или до 90 млн. долл/год при полном цикле производства бериллиевой бронзы.
Необходимо отметить перспективность кооперации с АО «УМЗ» (Казахстан). Первичное производство фтороберрилата аммония возможно организовать в РФ на площадке ПАО «ППГХО», а производство металла и лигатуры осуществлять на АО «УМЗ» (Рис.2). Такая кооперация позволит значительно снизить капитальные затраты для российской стороны и решить проблемы первичного передела для Казахстана. Взаимовыгодное сотрудничество очевидно, остаётся договориться о цене фтороберрилата.


Рис.2. Схема интеграции российского и казахстанского производства.

В настоящее время казахстанские партнёры заинтересованы в приобретении у РФ бериллиевого концентрата. Однако при заявленной стоимости бериллиевого концентрата в размере 20 долларов за килограмм оксида бериллия в концентрате такой бизнес для российской стороны невыгоден. Мы рискуем продать всю российскую минерально-сырьевую базу бериллия, что не соответствует стратегической безопасности РФ.
Российский рынок в настоящее время не может потребить более 40 т/г бериллия (в виде бронзы), однако производство, ориентированное только на российского потребителя будет экономически нецелесообразно. Зарубежные партнёры готовы покупать у нас не только концентрат, но и бериллиевый полупродукт (фтороберрилат аммония или гидроксид). Это позволит не нарушить мировой баланс бериллиевого бизнеса. В настоящее время готовность сотрудничать в этом вопросе выразили Minmetals (Китай) и NGK (Япония), так же необходимо налаживать связи с мировым лидером Materion (США). Сотрудничество будет выгодно, как российскому производителю полуфабриката, так и конечному зарубежному потребителю, никакие политические разногласия не помешают найти взаимную выгоду в бизнесе. В итоге Россия сможет решить стратегические цели обеспечения специальных отраслей металлическим бериллием и решить проблему бериллиевого импортозамещения в народном хозяйстве (безискровой инструмент, токоразъемы, пружины). Общую бизнес-схему (рис.3) можно реализовать только с привлечением зарубежных рынков сбыта бериллиевого полупродукта (фтороберрилата аммония или гироксида).


Рис. 3. Бизнес-схема бериллиевых переделов.

Предварительный анализ прибылей и убытков (табл.1) на всём бериллиевом переделе показывает необходимость создания непрерывного бериллиевого бизнеса. Предварительные расчёты показывают, что производство концентрата не прибыльное, производство фтороберрилата или гидроксида возможно организовать с прибыльностью до 15 млн долл в год при капитальных затратах (с учётом первичной добычи и обогащения) до 60 млн долл/год. Т.е. уже производство полупродуктов является весьма прибыльным, дальнейшие переделы ещё более экономически привлекательны.  

Табл.1. Анализ прибылей и убытков по бериллиевым переделам.



Несмотря на исключительную потребность в бериллии атомной и космической техники, нужно признать, что невозможно создать прибыльное производство бериллия только для нужд оборонно-промышленного комплекса. Потребность ВПК в бериллии оценивается в единицы тонн в год. При этом общее скрытое потребление бериллия в РФ оценивается в объёме около 40 тонн в год. Бериллий ввозится в РФ уже в виде готовых изделий: рессорное оборудование, высокотоковые контактные элементы, безискровой инструмент и др. Необходимо определиться: или мы создаём планово-убыточное производство только для нужд ВПК или экономически обоснованное производство полного цикла, включая прокат бериллиевой бронзы и изделия из него для нужд гражданской экономики.

Для реализации российского бериллиевого проекта в стратегию необходимо заложить четыре ключевых концепции:

1. Производить и продавать рудный бериллиевый концентрат нерентабельно и ведёт к полной потере РФ бериллиевого сырья.
2. Создание бериллиевого производства только для обеспечения ВПК нерентабельно. 90% бериллиевого рынка – продукция не военного назначения.
3. Промышленность должна создать комплексный полный цикл от добычи руды до выпуска медно-бериллиевой бронзы и изделий.
4. Федеральные органы власти (Минпромторг России) должны реализовать программу импортозамещения бериллий-содержащей продукции в машиностроении и электротехнике. Отечественную промышленность необходимо вернуть к потреблению бериллия.

Библиография

1. Подпрограмма "Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов Государственной программы «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности»/ Постановление Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 года №328
2. Обзор рынка бериллия в России, СНГ и мире / ООО «ИГ «Инфомайн», 2019, 64 стр.
3. Бериллий. Технология и производство / Матясова В.Е., Москва, АО «ВНИИХТ», 2020, 320 с.
4. Презентация проекта «Создание производства металлического бериллия на АО «Мариинский прииск» / ГК Ростех, Москва, август 2019г.
5. Способ получения металлического бериллия / Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Малютин Л.Н., Петлин И.В. Патент RU 2613267, 2017
6. Способ получения оксида бериллия и металлического бериллия. Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Малютин Л.Н., Нечаев Ю.Ю., Петлин И.В. Патент RU 2624749, 2017.
7. Способ получения металлического бериллия Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Малютин Л.Н., Нечаев Ю.Ю. Патент RU 2599478. 2016
8. Fluorination of beryllium concentrates with ammonium fluorides/ A.A. Andreev, A.N. Dyachenko, R.I. Kraydenko. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2008.V.81.№2. P.178-182.
9. The research of (NH4)2BeF4 solution purification effectiveness / Dyachenko A.N., Kraydenko R.I., Petlin I.V., Malutin L.N.// Prosedia Engineering – 2016. T.152. C.51-58.
10. Ammonium fluoride processing jf beryllium raw materials Dyachenko A., Kraydenko R., Malytin L. / IMPC 2018 - 29th International Mineral Processing Congress. - 2019. - С. 2731-2739.
11. Extraction equilibrium of beryllium and aluminium and recovery of beryllium from Egyptian beryl solution using CYANEX 921/ E.E. Zaki, Z.H. Ismail, J.A. Daoud, H.F. Aly. Hydrometallurgy. 2009. № 80. P. 221-231.
12. Extraction of beryllium from Indian beryl by ammonium hydrofluoride/ D.D. Thorat, B.M. Tripathi, D. Sathiyamoorthy. Hydrometallurgy. 2011. № 109.

Москва, январь 2022 г.

Автор для переписки
Заведующий кафедрой химии и технологии редких элементов
МИРЭА-Российский технологический университет
д.т.н. Дьяченко Александр Николаевич
dyachenko@mirea.ru
т. 8-909-540-68-63
Все новости