Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Металлургия редкоземельных металлов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Техногенное сырье

По оценке [17] перспективными, а, возможно, потенциальными и даже реальными в течение 3—5 лет в качестве источника редких земель и скандия могут стать техногенные образования — фосфо- гипс и красные шламы.

В работах Л. 3. Быховского с соавторами возможное производство редкоземельной продукции из доступных отечественных источников оптимистически оценивается примерно в половину текущего мирового потребления (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Возможное производство редкоземельной продукции из реальных источников в РФ [9]

Объемы производства РЗ продукции из различного сырья, т

Всего,т

апатиты

комплексные руды

монацит

34 000

22 650

2000

58 650

При этом справедливо ставится вопрос о реализации всей редкоземельной и остальной продукции и, соответственно, необходимости выбора наиболее экономически выгодных вариантов из рассматриваемых сырьевых источников. Отметим, что все они, включая техногенные источники, являются комплексными, содержащими широкий спектр сопутствующих компонентов разной степени ценности и востребованности. Единственное исключение представляет экстракционная фосфорная кислота — продукт сернокислотной переработки апатитового концентрата, из которой без ущерба для текущего производства фосфорных удобрений и образования отходов и попутных продуктов можно в сжатые сроки организовать производство «критических РЗЭ», полностью закрывающее кратко- и среднесрочные потребности отечественной промышленности [18]. Вопросы реализации всех получаемых редких земель и возникающую при этом так называемую «проблему дисбаланса» мы рассмотрим отдельно, здесь же согласимся с мнением сотрудников ВИМСа, что себестоимость РЗМ и скандия из рассматриваемых отечественных источников без реализации основной части попутной продукции сделает их неконкурентоспособными на рынке. Примером правильно выбранной стратегии является реализация инвестиционного проекта в рамках АО «Атомредметзолото» по созданию на предприятии «Далур» установки для попутного с переработкой уранового сырья извлечения скандия производительностью 1,5 т/г, что составляет около 15 % его общемирового производства. Это еще раз подтверждает необходимость обоснованного подхода к очередности вовлечения в переработку наших сырьевых источников с учетом не только текущей рыночной ситуации, но и, прежде всего, замещения импорта в чувствительных для устойчивого существования и развития государства областях потребления редкоземельных элементов.

Рассматривая состояние отечественной минерально-сырьевой базы редких металлов, авторы работы [17] отмечают, что, будучи в числе крупнейших по мировым меркам, наши месторождения зачастую менее привлекательны по ряду причин. Среди них — расположение в труднодоступных и неосвоенных местах, невысокое содержание полезного компонента, сложность минералогического состава, невозможность обогащения традиционными методами, многостадийность химико-технологических переделов, отсутствие или низкий спрос на значительную часть компонентного состава комплексного сырья. По этим причинам отработка многих учтенных месторождений редких металлов является низкорентабельной или вообще нерентабельной и не привлекает инвесторов. Если в прежние времена соображения государственной целесообразности позволяли преодолеть отмеченные трудности, то с переходом на рыночные рельсы возможности влияния на собственников месторождений и предприятий-переработчиков значительно ослабли. Над государственными интересами явно преобладает даже не долгосрочная, а сиюминутная конъюнктура мирового рынка.

В то же время редкие, в частности, редкоземельные металлы, часто в концентрациях, превышающих их концентрации в исходном сырье, содержатся в отходах действующих производств, иногда учтенных, а чаще не учтенных Государственным балансом полезных ископаемых. В отношении переработки этих, как правило, экологически опасных объектов, потенциальные рычаги воздействия государства на собственников существенно разнообразнее, хотя правовая сторона вопроса плохо проработана и несовершенна [17]. Кроме

того, все эти отходы находятся на обжитых территориях с действующей инфраструктурой, что существенным образом влияет на размер необходимых инвестиций. Кроме уже упоминавшихся кулари- та, фосфогипса и красного шлама, к перспективным для извлечения редких земель и скандия техногенным образованиям относятся содержащие скандий текущие и лежалые хвосты Качканарского ГОКа, сфен из отходов обогащения апатита в Хибинах, золы и шламы, образующиеся при сжигании бурых и каменных углей на тепловых электростанциях, отходы металлургических производств.

Куларит из хвостохранилищ, образовавшихся в результате золотодобычи в Якутии, представляет собой разновидность монацита с повышенным содержанием средних (до 5 %) и тяжелых (до 2 %) лантанидов и низким содержанием тория. Разработанная в Гиред- мете гравитационно-магнитная схема обогащения позволяет получать из хвостов 90%-й куларитовый концентрат с содержанием 52,5 % суммы редких земель и 0,95 % ТЬ02, при извлечении в 72 %. На территории Солурского россыпного узла находится более десяти отработанных золото-редкоземельных россыпей, что позволяет рассчитывать на значительное увеличение запасов куларита, обеспечивающих получение сотен тонн в год редкоземельной продукции.

Известно, что до 95 % содержащихся в бокситах редких металлов, включая скандий и РЗМ, при получении глинозема переходят в красный шлам, пульпа которого содержит до 40 % железа, до 16 % алюминия, титан, редкие элементы, в том числе, до 0,21 % лантанидов со значительной долей иттрия и до 0,012 % скандия. В настоящее время только на трех заводах компании РУСАЛ (УАЗ, БАЗ, БГЗ) накоплено более 140 миллионов тонн красного шлама с содержанием, мае. %: Sc — 0,010—0,012; La — 0,025—0,035; Се — 0,030—0,045; Рг — 0,004—0,008; Nd — 0,018—0,035; Sm — 0,004— 0,007; Eu — 0,0005—0,002; Gd — 0,004—0,006; Tb — 0,0002—0,001; Dy —0,003—0,005; Ho — 0,0004...0,001; Er — 0,0015—0,004; Tm — 0,0001—0,001; Yb — 0,0013—0,0035; Lu — 0,0001—0,001; Y — 0,020—0,040.

Кроме того, заполненные этой сильнощелочной массой огромные отстойные пруды-накопители и шламовые поля, занимающие сотни гектаров земли, содержат токсичные соединения мышьяка, хрома, ванадия и радиоактивные элементы. Недавняя природная катастрофа на шламохранилище одного из венгерских глиноземных заводов затронула в результате прорыва дамбы территорию нескольких государств и остро поставила вопрос о необходимости утилизации красных шламов на предприятиях, разбросанных по всему миру. Согласно [17] общее количество красного шлама в шламохранилищах отечественных алюминиевых заводов превышает 200 млн т и постоянно растет, поскольку в процессе Байера на тонну товарного алюминия образуется около трех тонн красного шлама. Как и в случае других комплексных крупнотоннажных отходов, проблему невозможно решить только путем извлечения наиболее ценных составляющих. Рентабельность процесса переработки отходов достигается только с получением востребованных рынком производных их основных компонентов. В этой связи представляет интерес проект канадской компании ORBITE, где скандий и редкие земли являются побочными продуктами переработки красного шлама, а основную прибыль рассчитывают получить путем выпуска высокочистого оксида алюминия (http://www.orbitetech.com). В нашей стране с середины прошлого века велись исследования вариантов переработки красных шламов с извлечением железа, алюминия и использованием белитового шлама для производства строительных материалов. Постоянный рост потребления и недавний скачок цен редкоземельной и скандиевой продукции наряду с реальными экологическими угрозами сделали поиски путей переработки красных шламов еще более актуальными. Результаты многочисленных исследований на эту тему обобщены в работах [19—22] и создают базу для проведения опытно-промышленных испытаний. В настоящее время компания РУСАЛ осваивает разработанную в содружестве с учеными Уральского отделения РАН технологию производства первичного скандиевого концентрата из красного шлама на опытной установке Уральского алюминиевого завода мощностью 2 т/г.

При переработке апатитового концентрата сернокислотными методами образуется еще один вид содержащих редкоземельные элементы крупнотоннажных отходов — фосфогипс. Общее их количество на предприятиях по производству фосфорных удобрений в настоящее время превышает 250 млн т. Они занимают значительные территории, представляют угрозу экологической безопасности, а содержание их негативно отражается на себестоимости продукции. В то же время, в фосфогипс переходит большая часть содержащихся в апатите редкоземельных элементов и он представляет значительный интерес как их сырьевой источник. В зависимости от схемы сернокислотной переработки апатитового концентрата (дигидратной или полугидратной) на одну тонну его в процессе образуется 1,86 или 1,6 т фосфогипса, содержащего соответственно 0,43 и 0,57 мае. % суммы редких земель, причем доля иттриевой группы в них значительно превышает этот показатель в единственном используемом в нашей стране источнике РЗМ — лопарите. По оценке [17] за 80 лет эксплуатации хибинских месторождений было получено 620 млн т апатитового концентрата, из которого не извлечено сколько-нибудь заметного количества и списано с баланса не менее 6 млн т РЗМ. Ежегодно в стране направляется в отвалы еще более 10 млн т фосфогипса, содержащего около трети мирового объема потребления редких земель. Работы в области практического ис-

пользования этих отходов, имеющие большое экологическое и экономическое значение, ведутся много лет, их основные результаты обобщены в работе [10]. К настоящему времени в РФ разработан целый ряд технологических подходов к переработке фосфогипса. В опытно-промышленном масштабе ведется переработка фосфогипса на строительные материалы с попутным извлечением РЗЭ по разработкам Института химии КНЦ РАН и компании Скайград, однако дальнейшая судьба залежей этого ценного продукта по-прежнему остается неопределенной.

Занимающее 40 га, содержащее более 1 млрд т и ежегодно пополняемое на 35 млн т хвостохранилище Качканарского ГОКа заключает в себе порядка 100 тыс. т скандия при концентрации, соизмеримой с концентрацией в его минералах-носителях (0,01— 0,02 мае. %) [17]. Разработанная ВНИИХТ технологическая схема позволяет извлекать из этих хвостов скандий с выходом около 55 %, что дает возможность, перерабатывая только ежегодный объем вновь образующихся отходов, получать около 3 тыс. т скандия, что значительно превышает текущие потребности отечественной промышленности. По нашему мнению, как и в случае красного шлама и фосфогипса, решению этой проблемы могла бы значительно способствовать более твердая и рациональная политика государственных законодательных и исполнительных органов.

Еще одним невостребованным пока источником редких земель и скандия являются золошлаковые отвалы тепловых электростанций. Ввиду малого содержания ценных компонентов традиционные способы гидрометаллургической переработки этих отходов нерентабельны. В качестве альтернативы предложен и успешно опробован метод кучного выщелачивания с предварительным гранулированием с серной кислотой, являющейся одновременно связующим и вскрывающим реагентом. Скандий и РЗЭ из продуктивных растворов извлекали сорбцией на ионитах в динамическом режиме [23].

Рассмотрение многочисленных и разнообразных отечественных источников редкоземельного сырья убедительно показывает, что страна не испытывает недостатка в нем. Проблема состоит в правильном выборе стратегии освоения имеющихся ресурсов для покрытия сегодняшних, средне- и долгосрочных потребностей. Поскольку в мире накоплен богатый, как положительный, так и отрицательный опыт решения этой проблемы, представляется разумным воспользоваться им и не повторять чужих ошибок. Например, анализ причины банкротства крупнейшей американской компании Моликорп показывает, что при выборе ее стратегии мнение финансистов возобладало над мнением инженеров и маркетологов. Деньги вкладывались в развитие горнорудного комплекса и не придавалось большого значения составу РЗЭ на месторождении [24].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>