CC BY
93
36. Mass spectrometric study of thermodynamic properties in the Yb2O3-ZrO2 system at high temperatures / V.L. Stolyarova, S.I. Lopatin, O.B. Fabrichnaya, S.M. Shugurov // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2014. Vol. 28, №. 1. P. 109-114.
37. Stolyarova V.L., Lopatin S.I., Fabrichnaya O.B. Thermodynamic properties and phase equilibria in the system MgO-Al2O3-SiO2 at high temperatures // Russian Chemical Bulletin, International Edition. 2012. № 4. P. 806-809.
38. Stolyarova V.L., Lopatin S.I., Fabrichnaya O.B. Thermodynamic properties of silicate glasses and melts: VII. Sysytem MgO-Al2O3-SiO2 // Russian Journal of General Chemistry. 2011. Vol. 81, Issue. 10. P. 2051-2061.
39. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. М.: ВИАМ, 2012. С. 7-18.
Сведения об авторах
Столярова Валентина Леонидовна,
д.х.н., член-корреспондент РАН, Санкт-Петербургский государственный университет, г.Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
Stolyarova Valentina Leonidovna,
Dr.Sc. (Chemistry), Corresponding Member of the RAS, Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia, [email protected]
УДК 546.650
ПУТИ РАЗВИТИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ю.Г. Глущенко, А.В. Нечаев, Е.Г. Поляков
ООО «НПК “Русредмет”», Санкт-Петербург, Россия Аннотация
Представлен анализ текущей ситуации с производством и потреблением редкоземельной продукции в мире и в Российской Федерации. Рассмотрены основные тенденции и перспективы развития этой отрасли промышленности. Предложен вариант ускоренного воссоздания производства редкоземельной продукции на базе отечественных сырьевых источников, апробированных и новых технологических решений. Показаны преимущества концентрации производства на стадии выпуска соединений индивидуальных РЗЭ.
Ключевые слова:
редкие земли, воссоздание производства, минеральные и техногенные ресурсы, жидкостная экстракция, технологический центр.
WAYS OF DEVELOPMENT OF THE RUSSIAN RARE EARTH INDUSTRY
Yu.G. Glushchenko, A.V. Netchaev, E.G. Polyakov
LTD «RPC “Rusredmet”», Saint-Petersburg, Russia Abstract
Current production and consumption of rare earths both in Russia and in the world were analysed. Review of the main trends and outlook for this branch of industry has been done. The way of brief renewing of national RE production on the basis of traditional and innovative technologies was proposed. Concentration of human and industrial potential was demonstrated as an advantage at the step of individual RE output.
Keywords:
rare earths, way of development, mineral resources, by-products, solvent extraction, center of technology.
В настоящее время цепочка производства редкоземельной продукции в нашей стране включает получение лопаритового концентрата на Ловозерском ГОКе и переработку его на СМЗ до коллективного концентрата редких земель, практически полностью отправляемого на экспорт. В то же время небольшие отечественные потребности в индивидуальных РЗЭ удовлетворяются за счет импорта. Государственной программой «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» предусматривается создание к 2020 г. полного цикла производства индивидуальных соединений, металлов и их сплавов с выпуском около 20 тыс. т редкоземельной продукции согласно базовому сценарию. Среди эксплуатируемых и перспективных источников редкоземельных элементов Российской Федерации в настоящее время, кроме лопарита, рассматриваются апатит хибинских месторождений, комплексное редкометалльное монацит-циркон-рутил-ильменитовое Туганское месторождение, монацит из Госрезерва и подготовленное для промышленного
50
освоения Катугинское циркон-пирохлор-гагаринит-иттрофлюоритовое месторождение [1]. В рамках упомянутой программы начаты работы и на перспективном месторождении Томтор. Неопределенной остается ситуация с ловозерским эвдиалитом, хотя с точки зрения удовлетворения потребностей страны в «критических» РЗМ средней и тяжелой групп именно он, наряду с апатитом и иттрофлюоритом, представляет наибольший интерес. Сравнение всех рассматриваемых источников редкоземельного сырья показывает значительное их различие в реальной доступности (геологическая изученность, местоположение и инфраструктура), размере запасов, вещественном и химическом составе, включая радиоактивность, соотношении дефицитных на мировом рынке и труднореализуемых элементов. Существенны различия и в степени технологической готовности к переработке этих видов сырья до стадии глубокого разделения и очистки. С учетом этих соображения имеет смысл дифференцированно подходить к решению краткосрочных и долгосрочных задач в области химической технологии и металлургии редкоземельных металлов в Российской Федерации. Текущая экономическая ситуация в стране, резкое улучшение которой, согласно прогнозам, маловероятно в течение ближайших лет, не благоприятствует быстрой реализации проектов, связанных с созданием горнопромышленного комплекса, тем более в районах, не имеющих развитой инфраструктуры. Кроме того, реальные потребности РФ в редкоземельной продукции еще невелики и даже по оптимистическому сценарию на 2020 г. не превышают 12-15 тыс. т. В то же время, по оценке ВИМСа [1], только при сернокислотной переработке апатита можно извлекать 28-34 тыс. т/год редких земель. К настоящему времени усилиями ряда исследовательских групп достаточно далеко продвинулись разработки по извлечению редких земель из продуктов и отходов переработки хибинского апатита - фосфогипса и экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Сегодня продукты переработки апатита являются хорошей краткосрочной альтернативой расширению рудной базы. Безусловно, в перспективе такое расширение необходимо, но дальнейшие шаги нужно увязывать со стимулированием роста внутренних потребностей и реальными, а не гипотетическими возможностями экспорта. В экстракционной фосфорной кислоте ОАО «Аммофос» доля индивидуальных РЗЭ в их сумме составляет, % мас.: La203 - 14.1; Се02 - 26.7; Рг6Оц - 3.9; Nd2O3 - 24.8; Sm2O3 - 4.0; Eu2O3 - 1.0; Gd203 - 4.3; Dy203 - 2.3; Ho203 - 0.7; Y203 - 18.2, а общее содержание всех редких земель - 0.1-0.12%, что вполне сопоставимо с содержанием их в ионно-адсорбционных глинах Китая как по общему количеству, так отчасти и по компонентному составу. В ЭФК содержание тяжелых РЗЭ составляет не менее 20% и в отличие от ионных глин они уже находятся в растворе, что исключает капитальные и эксплуатационные затраты на выщелачивание. Кроме того, производство 1 т редких земель из ионных глин сопровождается получением 2 тыс. т отходов с необходимостью затрат на их утилизацию. Спектр редких земель в ЭФК безусловно выигрывает в сравнении с составом фосфогипса: La203 - 20.5; Се02 - 45.9; Р^Оц - 5.1; №203 - 17.0; Sm203 -2.3; Eu203 - 0.6; Gd203 - 1.8 ; Dy203 - 0.9; Ho203 - 0.1; Y203 - 3.5. Кроме того, к преимуществам ЭФК перед фосфогипсом следует отнести практически отсутствие отходов переработки, нахождение РЗЭ в ионной форме в растворе, затраты на получение которого уже отнесены на основное производство. После извлечения РЗЭ экстракционная фосфорная кислота возвращается в технологическую цепочку получения фосфорных удобрений. Наконец, нет необходимости решать проблему производства и сбыта миллионов тонн стройматериалов. Наличие у производителей фосфорных удобрений типового химического оборудования, опыта его эксплуатации, обученного персонала, безусловно, облегчает промышленное освоение предлагаемого разработчиками из «Русредмета» (РРМ) технологического процесса [2]. Проведенные на предприятии «ФосАгро-Череповец» опытно-промышленные испытания с выпуском более 10 т концентрата РЗЭ показали работоспособность технологической схемы в целом и надежность в эксплуатации всей разработанной и изготовленной в РРМ нестандартной аппаратуры. В этой связи извлечение редких земель из ЭФК, особенно «критических» РЗЭ, представляется коммерчески привлекательной и неотложной задачей.
Наряду с нашими исследованиями в рамках Г осударственной программы несколько групп работают над извлечением редких земель из фосфогипса и природного минерального сырья. В результате в скором времени в стране может появиться значительное количество редкоземельных концентратов в форме оксидов или карбонатов, которые не являются конечным продуктом и для использования в высокотехнологичных областях применения требуют прежде всего разделения. Первый шаг в этом направлении уже сделан на «ФосАгро-Череповец» - проведена очистка полученного коллективного концентрата и последующее разделение его на группу легких и средне-тяжелых РЗЭ с помощью пилотного экстракционного каскада, разработанного и изготовленного в ИХТЦ «Русредмет». Следующим шагом должно стать глубокое разделение групповых концентратов с получением индивидуальных РЗЭ необходимой степени чистоты, прежде всего «критических». В условиях ограниченного времени можно вернуться к советскому опыту, имевшемуся у предприятий МСМ и Минцветмета, и продолжить одновременно совершенствование процесса и аппаратуры экстракционных каскадов. Создание такого производства в нынешних экономических реалиях представляется целесообразным под патронажем и при существенном участии государства. Предпочтительно место его организации на базе предприятия, имеющего собственный постоянный источник однородного редкоземельного сырья, например в Череповце. Преимущества создания такого производства на «ФосАгро-Череповец» заключаются в следующем:
• обеспеченность собственным сырьем (ЭФК);
• затраты на подготовительные операции (вскрытие сырья) выполнены и отнесены на стоимость других продуктов;
51
• состав редких земель в ЭФК заметно превосходит по стоимости и востребованности все альтернативные разрабатываемые сырьевые источники в стране;
• обученный персонал и опыт проведения разнообразных химико-технологических операций и их аналитического сопровождения;
• апробированность процесса выделения коллективного концентрата РЗЭ и группового разделения экстракцией;
• проверенный опыт работы с «Русредметом» в части разработки технологических процессов, аппаратуры для их осуществления и аналитического контроля производства.
В дальнейшем, по мере развития сырьевой базы и организации системы рециклинга РЗМ-содержащей потребительской продукции в стране, такой завод мог бы стать центром по глубокой переработке разнообразного редкоземельного сырья по типу предприятия «Сольвэй Групп» (бывший завод компании Рон-Пуленк в Ля-Рошели). После первоначальных инвестиций в создание экстракционных каскадов его функционирование должно осуществляться за счет самоокупаемости. Централизация разделительного производства снизит издержки на его создание и позволит избежать ошибок китайского руководства, потратившего много сил и времени на борьбу с «серым» экспортом мелких разрозненных производителей.
Воссоздание производства индивидуальных редкоземельных металлов и их сплавов также возможно на основе опыта советского времени и с учетом более поздних разработок. Представляется, что лучшим местом для организации такого производства является ЧМЗ (г. Глазов) с его опытом электролиза расплавленных солей, существующей инфраструктурой и кадрами.
Литература
1. Быховский Л.З., Ануфриева С.И., Тигунов Л.П. Реальные сырьевые источники редкоземельного сырья // Тез.
докл. конф. «Актуальные вопросы получения и применения РЗМ». М.: ГИНЦВЕТМЕТ, 2014. С. 33-38.
2. Опыт освоения технологии извлечения РЗЭ из экстракционной фосфорной кислоты на ОАО «ФосАгро-Череповец» / А.В. Нечаев, С.В. Шестаков, А.Б. Козырев, и др. // Химическая технология. 2015. № 4. С. 13-20.
Сведения об авторах
Глущенко Юрий Григорьевич,
к.филос.н., ООО «НПК “Русредмет”», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected] Нечаев Андрей Валерьевич,
к.т.н., ООО «НПК “Русредмет”», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected] Поляков Евгений Георгиевич,
д.х.н., ООО «НПК “Русредмет”», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected] Glushhenko Jurij Grigorjevich,
PhD (Philosophy), LTD «RPC “Rusredmet”», Saint-Petersburg, Russia, [email protected] Nechaev Andrej Valerjevich,
PhD (Engineering), LTD «RPC «Rusredmet», Saint-Petersburg, Russia, [email protected] Poljakov Evgenij Georgjevich,
Dr.Sc. (Chemistry), LTD «RPC “Rusredmet”», Saint-Petersburg, Russia, [email protected]
52
