Металл технологических прорывов. Кто и как возвращает России бериллий

18 февраля 2016


Завершился первый этап работ по проекту «Разработка инновационной технологии получения бериллийсодержащих концентратов и гидроксида бериллия из минерального и техногенного сырья» в рамках реализации Министерством образования и науки Российской Федерации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы».

Конкурс Министерства образования и науки выиграл консорциум в составе Ведущего научно-исследовательского института химической технологии (ВНИИХТ), Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара (ВНИИНМ), Научно-исследовательского физико-технического института им. Л.Я. Карпова (НИФХИ) и Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (НИЯУ МИФИ). Кратко о промежуточных результатах работ по проекту мы уже писали на нашем сайте.

С представителями научного консорциума Юрием Трубаковым (ВНИИХТ) и индустриального партнера проекта Максимом Макарчуком (компания «Русский бериллий») беседуют «Редкие земли».


- ВНИИХТ является ведущей организацией, ответственной за создание новой технологии. С чем это связано?

На протяжении более полувека разработку технологии обогащения руд, получения металлического бериллия и продукции на его основе проводил ВНИИХТ, специально созданный и единственный в стране институт, осуществляющий полный цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по технологиям переработки руд редких металлов. Специалистами ВНИИХТ на основе имеющейся солидной базы данных разработаны и испытаны в опытно-промышленном масштабе на специально созданных установках Ульбинского металлургического завода принципиально новые технологии, а также выполнен сравнительный анализ экономических показателей этих технологий.

- Что входит в содержание исследовательских и опытно-конструкторских работ по «бериллиевому проекту»? В какие сроки должен быть реализован проект?

Выполнение научных исследований планируется завершить в декабре 2017 года. За это время должны быть разработаны технологические схемы переработки руды Ермаковского месторождения, созданы экспериментальные участки для проведения укрупненных испытаний, получены опытные партии концентратов и гидроксида бериллия. Кроме того, в составе консорциума научных центров планируется разработать блоки оборудования для нагрева технологических продуктов, образцы контрольно-измерительных и управляющих блоков оборудования, а также образцы блоков контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ в производстве концентратов и гидроксида бериллия. Завершает данный проект подготовка исходных данных для разработки ТЭО организации производства гидроксида бериллия.
Монтаж опытно-промышленной установки и испытания технологии получения бериллиевых концентратов и гидроксида бериллия должны быть начаты и завершены в 2018 году нашим индустриальным партнером, компанией «Русский бериллий».

- Какие решения закладываются в проект новой технологии? Какие показатели содержания бериллия в концентрате и гидроксиде планируется достичь благодаря предлагаемым технологическим решениям?

Проведённый патентный поиск позволил выявить новые «точки роста» и новые подходы к разработке инновационной технологии переработки руды с получением концентрата и гидроксида бериллия. В технологию производства бериллия предполагается заложить решения, отвечающие требованию времени: эффективные, экологически безопасные.
На I этапе проведены работы по обоснованию выбора и направлений исследований по получению концентрата бериллия из руды и отвалов месторождения «Ермаковское» и отвалов месторождения «Завитинское». Установлено, что выполнение конкурсного задания в полном объеме может быть достигнуто только при применении флотационного метода обогащения на основе разработки новых технологических решений.
В настоящее время бериллиево-флюоритовые руды Ермаковского месторождения являются главным потенциальным источником сырья для получения отечественного бериллия. Содержание оксида бериллия в рудах 1-1,3 %, флюорита 20-25 %. Основная масса оксида бериллия (92-93 %) сосредоточена в двух минералах: бертрандите и фенаките.
За основу разрабатываемой оптимальной технологии флотационного обогащения комплексных бертрандит-фенакитовых руд Ермаковского месторождения следует принять схему с флотацией бериллиевых минералов в голове процесса после удаления сульфидов. Разрабатываемая схема должна быть максимально простой, обеспечивать получение бериллиевых концентратов повышенного качества с максимальным извлечением оксида бериллия с попутным получением качественного флюоритового концентрата.
При этом могут быть использованы доступные и дешевые базовые реагенты: бутиловый ксантогенат калия, сода, едкий натр, триполифосфат натрия, жидкое стекло, жирнокислотный собиратель (ЖКТМ, олеиновая кислота). Развитие технологического процесса в инновационном направлении может обеспечить дополнительное применение наноразмерных собирателей нового поколения на основе эфиров фосфорных кислот. Конечной целью исследований процесса обогащения руды Ермаковского месторождения является получение суперконцентратов с содержанием ВеО 10-15 % при максимальном извлечении бериллия и кондиционных флюоритовых концентратов марок ФФ92 – ФФ95А.
В процессе разработки инновационной, экономически более эффективной и экологически безопасной технологии получения гидроксида бериллия предполагается уйти от традиционной, чувствительной к фтору и энергоемкой сульфатной технологии, для чего необходимо решить ряд кардинальных проблем, характерных для уже существующих технологий.

- Особенностью конкурсного задания является создание технологии, ориентированной в том числе на получение бериллийсодержащей продукции из техногенного сырья.

- Необходимость извлечение бериллия из отвалов техногенного характера с относительно низким содержанием бериллия определяется политикой рационального природопользования. Поэтому, технологический режим, разработанный для рудного сырья, должен быть адаптирован к вещественному составу техногенного сырья при условии содержания в нем оксида бериллия не менее 0,5-0,6%, с целью получения товарных бериллиевых концентратов с содержанием оксида бериллия не менее 5%. Создаваемая технология нацелена на то, что в переработку — в дополнение к руде Ермаковского месторождения — будут вовлечены руды другой минерализации (месторождения Малышевское, Боёвское, Завитинское), а также техногенное сырье Ярославского ГОК, перерабатывающего руды Вознесенского и Пограничного месторождений.

- То есть, в разрабатываемую технологию закладывается определенный потенциал развития?

- Да, можно таким образом охарактеризовать часть задач, которые поставлены перед разработчиками. Технологическая возможность извлечения ценных компонентов из отвалов эксплуатирующихся и выведенных их эксплуатации месторождений является важной частью процесса по рекультивации территорий.

- В Советском Союзе основными потребителями бериллиевой продукции являлись предприятия атомной отрасли и военно-промышленного комплекса. Насколько на сегодняшний день широк круг потребителей?

- Круг потребителей расширяется за счет развития высокотехнологических направлений в промышленности. Бериллий в 1,5 раза легче алюминия, в 2,5 раза легче титана и в то же время прочнее специальных сталей. Бериллий и его сплавы могут устойчиво работать при 700 – 800 0С. Эти качества и определяют области использования бериллия. Применение бериллия не имеет альтернативы в важнейших стратегических отраслях промышленности и наукоемких разработках по направлениям: атомная и термоядерная энергетика, авиакосмическая техника, телекоммуникация, компьютерная техника, сплавы и композиционные материалы для нужд электротехнической и нефтегазовой промышленности. Очень мало материалов-субститутов, которые могут заменить бериллий в микроэлектронике, производстве вооружений и ракетного топлива. Бериллий включен в I группу стратегических материалов, резервные запасы которых непрерывно накапливаются в специальном фонде.
Основная часть бериллия (до 75%) используется для производства дисперсионно-твердеющих сплавов на медной основе («бериллиевые бронзы»). Они применяются в авиакосмической, электронной и других высокотехнологических секторах промышленности. Медно-бериллиевые сплавы находят применение в электротехнической промышленности, а также при изготовлении деталей радиоаппаратуры, подшипников, автоматических приводов и химического оборудования. Это пружины и другие изделия из бериллиевой бронзы, способные выдержать до 20 миллиардов (!) циклов нагрузки, не знающие усталости и практически вечные. Отсутствие искрения при ударе позволяет изготавливать из бериллиевой бронзы безыскровой инструмент для нужд горнорудной и нефтегазовой промышленности.
Стоит напомнить, что в СССР около 300 предприятий использовали изделия из оксида бериллия, а номенклатура изделий достигла 600 видов, при этом дефицит бериллия сдерживал применение этого металла в ряде отраслей, не связанных напрямую с оборонной промышленностью.

- А каковы прогнозы потребления бериллия в мире?

- По тем данным, которыми мы располагаем, потребление бериллия в мире показывает постоянный рост. Несмотря на относительную закрытость данных о производстве и потреблении бериллия, прогноз на 2015 год — год старта разработки новой отечественной технологии в этой области — 465 тонн ежегодного потребления этого металла. Консалтинговая компания Global Industry Analysts (США) в 2012 году опубликовала исследование-прогноз по мировому рынку бериллия, согласно которому к 2017 году общемировое потребление данного металла увеличится до 506 тонн.

- Помимо роста востребованности этого металла в высокотехнологичных отраслях промышленности есть еще какие-то другие основания для создания и запуска в промышленную эксплуатацию новой технологии обогащения бериллия? Почему это делается сейчас?

- Целесообразность реализации проекта по созданию технологии получения концентратов и гидроксида бериллия помимо ГК «Росатом», чей интерес к этому металлу понятен, подтверждена и со стороны профильной технологической платформы «Металлы и технологии металлургии».
- Наверное, мы не раскроем секрета, что с 1989 года добыча бериллиевых руд на всех российских месторождениях была прекращена. По оценкам, которые давались публично, советских запасов для промышленности и России, и Казахстана при определенной модели потребления должно было хватить примерно на тридцать лет. Но по нашей информации казахстанские коллеги уже в 2014 году начали испытывать определенное беспокойство в части состояния сырьевых запасов. 2015 год только подтвердил их опасения. В этом смысле, исследования, направленные на создание новой технологии, проведение опытно-конструкторских работ, разработка технических регламентов по созданию опытно-промышленной установки и проведение опытно-промышленных испытаний не преждевременны и имеют объективный характер. Тема проекта и утвержденный перечень обеспечивающих технологий предполагает, что кроме традиционной российской части, связанной с подготовкой концентратов бериллия, к цепочке переделов добавится еще и гидрометаллургическое звено при сохранении кооперативных связей с Ульбинским металлургическим заводом. При этом, звено производства концентратов и звено гидрометаллургии будет задано единым обновленным технологическим пакетом решений.

- Можно ли уже сейчас сказать, где будет находиться производство концентрата бериллия и гидрометаллургическое производство?

- Входя в этот проект, мы продумывали вопросы размещения обогатительного и гидрометаллургического производства. По различным основаниям наиболее удобной является площадка поселка Первомайский Забайкальского края. Поселок некогда входил в состав закрытых городов Министерства среднего машиностроения СССР, а его история непосредственно связана с производством в том числе бериллиевого концентрата. Производственные активы комбината, принадлежавшего Минсредмашу, в свое время не вошли в состав предприятий уранового цикла. Поэтому, восстанавливая элементы бериллиевой цепочки, было бы целесообразно вернуть поселок в число участников производства стратегической продукции. Кроме того, размещение производства концентратов и гидрометаллургического звена в Первомайском позволит значительно снизить капитальные затраты на инфраструктурное обустройство, поиск и подготовку кадров. Предварительные переговоры, обсуждение вариантов реализации проекта, проведенные в правительстве Забайкальского края, показывают заинтересованность руководства субъекта Федерации в восстановлении производства в населенном пункте, отнесенном к разряду моногородов первой категории.

- Последний вопрос. Каков общий объем финансирования проекта?

- Все работы по проекту финансируются государством и индустриальным партнером и разбиты по годам и этапам разработки новой технологии. Предельный объем государственных субсидий составляет порядка 220 миллионов рублей, распределяемых между участниками научного консорциума в зависимости от объемов участия и сроков выполнения поставленных задач. Плюсом к этой сумме добавляются чуть более 100 миллионов рублей инвестиций со стороны индустриального партнера.
Все новости