Проблемы формирования рынка редких и редкоземельных металлов в Казахстане

По определению известного российского специалиста Н.А.Солодова, редкие и редкоземельные металлы — витамины металлургического производства. Их использование в значительной степени определяет научно-технический прогресс в развитии не только металлургии, но и других отраслей промышленности, науки и техники.

Не зря во всем мире в последние годы резко возрос спрос на редкие и редкоземельные металлы (РМ и РЗМ), обусловленный их усилившейся ролью в ведущих отраслях производства, обеспечи­вающих экономическую и оборонную безопасность любого государства. В частности, как показывает зарубежный опыт, применение высококачественных низколегированных ниобиевых и редкоземель­ных сталей дает наибольший эффект в транспортном машиностроении, газонефтедобывающих от­раслях и связанных с ними трубопроводных системах, при строительстве крупных инженерных со­оружений, объектов ядерной энергетики и других важнейших отраслях промышленности. Каждая тонна ниобия, введенного в малоуглеродистые стали для изделий транспортного машиностроения и строительства, позволит сэкономить 200-300 т стали и снизить вес конструкции на 30-40 %. Срок службы соответствующей продукции увеличивается в 1,5-2 раза [1]. В целом потребление редкозе­мельной продукции связано с применением ее в оборонной, аэрокосмической и атомной отраслях.

Казахстан — один из крупнейших регионов мира, обладающий значительными запасами и пер­спективами расширения минерально-сырьевой базы редких и редкоземельных металлов. В республи­ке производство РМ и РЗМ осуществляется на специализированных предприятиях и как сопутст­вующая продукция — на предприятиях цветной металлургии.

Однако на сегодняшний день производство РМ, РЗМ и их соединений в Казахстане можно оха­рактеризовать как нестабильное, далеко не соответствующее его потенциалу. Сократилось, а на неко­торых предприятиях приостановилось производство этих металлов.

На предприятиях, где производство РМ и РЗМ является основным, нет прогресса в развитии в сторону расширения номенклатуры производимой продукции из-за потерь казахстанской ниши на мировом рынке металлов, ухудшения качества производимой продукции, отсутствия стабильных сырьевых источников, устаревшей технологии и оборудования, недостатка финансирования. Эти и другие причины привели подотрасль фактически к застою.

Между тем с учетом современных и перспективных требований развития науки и техники в ми­ре спрос на редкометалльную и редкоземельную продукцию повышается, причем высокорентабель­ным является производство чистых РМ и РЗМ и их соединений. Развитые страны, обладающие высо­кой технологией рафинирования металлов технической чистоты, получают из них изделия для элек­тронной, радиотехнической, электротехнической и других наукоемких отраслей промышленности, применяемых в космической авиационной, приборостроительной технике [2].

Значит, для Республики Казахстан приоритетное направление в будущем — это добыча, селек­ция, получение чистых РМ и РЗМ и их соединений, с дальнейшим развитием полупроводниковой, электронной, приборостроительной и других передовых отраслей науки и техники. Тем более прак­тически все разрабатываемые или разведанные запасы минеральных руд Казахстана имеют в своем составе РМ и РЗМ.

Рынок щелочных редких металлов

К этой группе металлов относятся литий, рубидий, цезий. Основные области применения лития —   ядерная энергетика, электролиз алюминия. Добавки карбоната лития (2,5-3,5 кг Li2 CO3 на 1 кг А1) позволяют снизить температуру плавления электролита, уменьшить расход анода и криолита, сокра­тить расход электроэнергии и себестоимость металла.

Высококачественные концентраты литиевых минералов и химические соединения широко ис­пользуются в производстве стекла и керамики. Добавки лития применяются в производстве стекла для катодно-лучевых трубок, телевизионных кинескопов, стекла с электроизоляционными свойства­ми, светочувствительных, легкоплавких и других специальных стекол.

В цветной и черной металлургии металлический литий и его сплавы с кремнием и кальцием применяются в качестве активного раскислителя, десульфуризатора и дегидрирующего агента. Вве­дение в металлы и сплавы небольших количеств лития в качестве легируюшей добавки улучшает их эксплуатационные характеристики.

В авиации и в военной технике широко применяются литиевые консистентные смазки.

Значительные количества металлического лития и металлоорганических соединений используют в качестве катализаторов при синтезе каучука и других органических соединений.

Как показывает прогноз, в дальнейшем ежегодный прирост потребления лития особенно быстро будет обеспечиваться за счет новых перспективных областей: в производстве алюминий-литиевых сплавов, химических источников тока, в топливных элементах урановых ядерных реакторов и в тер­моядерной энергетике.

В СНГ наиболее крупными являются следуюшие месторождения лития: Завитинское в Забай­калье, Липовское на Урале, Калбинское в Восточном Казахстане, Туркестанское в Средней Азии, Вознесенское и Пограничное в Приморском крае (Россия).

В Казахстане наличие рапы в засушливых районах Северного Приаралья делает возможными промышленную добычу литиевого сырья и его переработку. Смещение мировой добычи сырья от пегматитовых источников к раповым обусловлено существенно низкими издержками их получения на открытых скоплениях минеральных солей. При организации их добычи в республике учет этого фактора имел бы важное значение. Развитие алюминиевой отрасли и аккумуляторного производства перспективны для организации всего литиевого цикла.

В настоящее время рубидий и цезий и их соединения широко используются в электронике, в ра­дио-, электро- и рентгенотехнике, химической промышленности, оптике и медицине. Близость свойств рубидия и цезия определяет их взаимозаменяемость во многих областях применения. Наи­большее практическое значение имеют фотоэлектрические свойства цезия и рубидия, благодаря ко­торым они применяются для фотоэлектрических приборов — фотоэлементов, фотоумножителей.

В электротехнике рубидий и цезий применяют в производстве люминесцентных ламп. Цезий, рубидий и их соединения используют в качестве катализаторов и препаратов в органическом и неор­ганическом синтезе.

Чувствительность цезия к ультрафиолетовым и инфракрасным лучам используется в специаль­ной оптике, например, в приборах ночного видения. В рассеянном состоянии рубидий и цезий доста­точно широко распространены в природе. В незначительных количествах они обнаружены во многих образцах горных пород, в минеральной и морской воде.

К минералам, в которых содержание рубидия и цезия достигает относительно высоких концен­траций, относятся: лепидолит, биотит, амазонит, неталит, берилл, циннвальдит, лейцит и др. Практи­ческое значение для получения рубидия и цезия попутно с литием имеют лепидолит и циннвальдит.

Данные о производстве и потреблении рубидия и цезия в Казахстане (как и в других государст­вах СНГ) пока носят закрытый характер.

Рынок легких редких металлов

Редкие металлы этой группы представлены бериллием и скандием. В настоящее время бериллий стал серьезным конкурентом для обычно применяемых авиационных материалов. Облегченные кон­струкции самолетов из материалов с использованием бериллия увеличивают дальность и высоту по­летов. В американском «Шаттле» из бериллия выполнены каркас, обшивка, диски тормозов, прибо­ры.

Сплавы с бериллием, резко повышающие механические свойства многих металлов, применяют­ся для производства деталей и конструкций, подвергающихся длительному интенсивному напряже­нию или трению при переменной или высоких температурах. В атомной технике бериллий и его ок­сид используются как источники, замедлители и отражатели нейтронов.

На сегодняшний день крупнейшими мировыми производителями бериллия являются США, Ки­тай, Россия и Казахстан. В нашей стране бериллиевое производство Ульбинского металлургического завода (УМЗ), действующее с 1951 г., является одним из двух в мире и охватывает все процессы — от извлечения бериллия из концентратов до получения готовой продукции (металлического бериллия, медно-бериллиевой, алюмо-бериллиевой и никель-бериллиевой лигатур, конструкционных сплавов, керамики на основе бериллия и бериллиевой бронзы и изделий из них).

Мировая добывающая и перерабатывающая скандиевая промышленность существенно монопо­лизирована и сосредоточена главным образом в США и Японии. Рафинированные скандиевые про­дукты производятся в Китае, Франции, Норвегии и Великобритании. В достаточном количестве скандий в США извлекается при переработке скандиевых концентратов и хвостов на выработанных месторождениях плавикового шпата.

Основными сферами потребления являются производство мощных металл-галогенных освети­тельных ламп (в Японии примерно 50 % всего потребляемого скандия), скандий-алюминиевых спла­вов, лазеров, аналитических стандартов.

Казахстан обладает солидными запасами скандия. В значительном количестве в качестве сопут­ствующего элемента он содержится на месторождениях фосфатов, урановых и вольфрамовых руд, а также присутствует в железных, титановых, цинковых, циркониевых, ниобиевых рудах, бериллие- вых, алюминиевых, редкоземельных минералах, т.е. практически во всех добываемых рудах и мине­ралах, что характеризует республику как потенциального производителя и поставщика скандия на мировой рынок. По всем категориям запасов казахстанские ресурсы оцениваются около 1,4 тыс. т3.

Рынок тугоплавких редких металлов

Рассматриваемая группа, представленная ниобием, танталом, гафнием, цирконием, вольфрамом молибденом, ванадием, играет важную роль в развитии научно-технического прогресса во многих областях науки и техники. Все эти элементы, за исключением гафния, образуют самостоятельные ме­сторождения, установленные во многих странах мира. Известны коренные и россыпные месторожде­ния [4].

Основной областью использования тантала является электронная техника (более 80 % — Россия, 50-60 — США, Япония, ЕЭС). Вторая область — производство твердых сплавов (20-30 %). Кроме того, тантал используется в сплавах для авиационной и авиакосмической, оборонной, нефтехимиче­ской и других отраслей промышленности.

Специфические свойства тантала предопределяют его незаменимость при использовании в ука­занных отраслях промышленности. Способность образовывать прочную тонкую окисную пленку с высокими диэлектрическими свойствами определила роль тантала как превосходного материала для объемно-пористых оксидно-полупроводниковых конденсаторов. Из всех конденсаторов наибольшую емкость на единицу объема имеют танталовые конденсаторы. Основным потребителем танталовой продукции является специальная электроника — миниатюрные конденсаторы для космической, ра­кетной, компьютерной и другой техники.

Добавка карбида тантала к карбиду вольфрама придает твердым сплавам высокое сопротивление удару, обеспечивает очень низкий коэффициент трения и стабилизацию других свойств.

Чрезвычайно высокая стойкость при обычных температурах к действию кислот обеспечивает его широкое применение в химическом машиностроении (в США до 9 %). Высокие коррозионная стой­кость и теплопроводность тантала определяют его применение в производстве многих марок нержа­веющих сталей и суперсплавов на никелевой основе (в развитых странах до 10 %).

Кроме того, прекрасные механические свойства тантала в сочетании с биологической совмести­мостью с тканями человеческого тела делают его незаменимым материалом при сшивании кровенос­ных сосудов и имплантируемых протезов.

Ниобий в основном используется в виде феррониобия (более 80 %) в производстве сталей: низ- коколегированных и микролегированных углеродистых — для нефтепроводных и обсадных труб, конструкций тяжелого, сельскохозяйственного и автомобильного машиностроения и в судостроении; жаропрочных — для авиации; нержавеющих, конструкционных, инструментальных и быстрорежу­щих, широко используемых во многих отраслях. Ниобий в сталях выполняет специальное назначение

—    получение твердого и устойчивого карбида, уменьшающего зерно и обеспечивающего устойчи­вость стали к коррозии. Нержавеющая сталь с ниобием применяется для изготовления сварной аппа­ратуры в разных отраслях промышленности, труб пароперегревателей и трубопроводов, установок сверхвысокого давления, лопаток паровых турбин, роторов паровых и газовых турбин и т.д. Конст­рукционная сталь применяется в экскаваторо- и автомобилестроении, при изготовлении специально­го технологического оборудования.

Ниобий в низколегированных и микролегированных углеродистых сталях и, соответственно, в конструкциях из них обеспечивает высокую коррозионную стойкость, повышенную пластичность, свариваемость, прочность (~ на 20 %), повышает в два раза срок службы.

Применение низколегированных сталей для газопроводов большого диаметра в 1,5 раза повы­шает их пропускную способность за счет увеличения давления и значительно снижает расходы при их эксплуатации. В жаропрочных, жаростойких и нержавеющих сталях ниобий незаменим, так как обеспечивает им особые свойства.

Металлический ниобий в натуральном виде и в виде сплавов используется в основном в авиа­ции, электронике и атомной энергетике. Пятиокись ниобия используется для производства твердых сплавов.

В настоящее время добычей циркония занимается большое количество компаний. Из них на 6 ведущих, возглавляемых австралийской компанией «Iluka Resources Ltd», приходится 80 % всего производства. В последние годы на мировом рынке циркониевых концентратов наблюдается дефицит поставок в условиях увеличения спроса. Как отмечают эксперты, это главным образом происходит вследствие растущих потребностей в них керамической и стекольной промышленности Китая [3].

Гафний — рассеянный элемент, собственных минералов не образует и в природе обычно сопут­ствует цирконию, в котором его содержание колеблется от 1-2 до 6-7 %. Главными месторождения­ми гафния являются морские и аллювиальные титано-циркониевые россыпи. Металлический гафний получают металлотермическим восстановлением. Гафний используется в атомной энергетике, а так­же для производства жаропрочных сплавов, применяемых в авиационной и реактивной технике [4].

Применение вольфрама определяется его исключительными физическими свойствами (туго­плавкость, химическая стойкость и высокая механическая прочность, эмиссионная способность и светоотдача в накалённом состоянии), которые позволяют использовать его в производстве качест­венных сталей, сверхтвердых и кислотоупорных сплавов, карбидов, боридов и специальных материа­лов для многих отраслей промышленности. Важнейшими областями использования вольфрама явля­ются металлообработка, горное дело, строительная индустрия. Вольфрамовая металлическая прово­лока, электроды и контакты используются в электронике (в осветительных и нагревательных прибо­рах), а также при сварке. Разнообразные вольфрамовые продукты широко применяются в производ­стве различных видов вооружения и военной техники, вплоть до ракетной. В химической промыш­ленности вольфрам находит применение в качестве катализаторов, а также сырья для производства неорганических пигментов и высокотемпературных смазочных материалов.

Удельное потребление молибдена на 1 т выплавляемой стали является одним из основных пока­зателей ее качества. Низкий уровень потребления молибдена не может быть без ущерба для качества стали заменен большим потреблением вольфрама. Весьма актуальной представляется оптимизация соотношений молибдена и вольфрама, потребляемых в черной металлургии, в сторону повышения удельного веса используемого с этой целью молибдена.

Используя ванадий, можно получить жаропрочные, коррозиестойкие и сверхпроводящие спла­вы, пользующиеся повышенным спросом. Чистый ванадий находит применение в ядерной энергетике и электронных приборах, а его соединения — в текстильном, лакокрасочном, стекольном производ­ствах.

В Казахстане сырьевыми источниками получения тугоплавких редких металлов (тантала, нио­бия, циркония, ванадия) является ряд месторождений Белогорского комбината (тантал, ниобий, бе­риллий), Шокинская интрузия (тантал, ниобий), станция Мойынты, горы Булат-тау, массивы Акбю- рат, Лосевское месторождение цирконо-тантало-ниобатов, содержащих наряду с танталом, ниобием, цирконием титан, олово, ванадий, селен, гафний, скандий, РЗМ (иттрий, иттербий), радиоактивные уран и торий.

Сегодня общие запасы вольфрама 30 стран мира составляют 3,6 млн. т, в том числе в Китае — 1,5 млн.т, Казахстане — 450 тыс.т, Канаде — 250 тыс.т, США — 150 тыс. т. Минерально-сырьевая база вольфрамодобывающей промышленности мира характеризуется весьма высокой степенью кон­центрации. В восьми ведущих странах сосредоточено 82 % мировых выявленных ресурсов.

Крупнейшими запасами вольфрамовых руд обладает Китай, где имеется более 200 месторождений вольфрама. Особенностью их является поликомпонентность руд (помимо вольфрама, в них содержится до 20 полезных компонентов: олово, сурьма, молибден, свинец, редкие металлы и др.).

В будущем, видимо, только Казахстан сможет конкурировать с Китаем за счет освоения гигант­ского Верхнекайрактинского месторождения и разведки новых запасов. Сейчас в республике выявле­но более 100 (из них около 10 крупных) месторождений вольфрама. Большая часть сконцентрирована в Карагандинской области (Богуты, Верхнекайрактинское, Караобинское, Акшатау).

Рынок редкоземельных металлов

Это группа объединяет четырнадцать редких металлов: лантан, церий, празеодим, неодим, сама­рий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций.

По данным экспертов, в группе РЗМ основной спрос отмечается на оксиды неодима и диспрозия ввиду высокой потребности в них сферы производства магнитов. В настоящее время треть всех по­требляемых в мире РЗМ используется в производстве катализаторов. Этот рынок состоит из двух крупных сегментов: производство промышленных катализаторов и фильтров — нейтрализаторов вы­хлопных газов автомобилей.

В среднесрочной перспективе в развитых странах ожидается особенно быстрый рост спроса на оксид церия в производстве полировальных порошков в связи с расширением выпуска телевизоров с широкоформатными экранами.

Для удовлетворения растущих требований потребителей промышленность должна продолжить разработку новых материалов и расширять сферы потребления своей продукции [3].

В Казахстане наиболее перспективным сырьем для производства РЗМ является Кундыбайское месторождение в Костанайской области, представленное минералами черчит, бастнезит, рабдофанит. Для производства РЗМ также пригодны некоторые сорта каменных углей (месторождение «Каражы- ра» в Восточном Казахстане), природные шунгиты, фосфаты, фториды и др.

Рынок рассеяных редких металлов

К этой группе относятся индий, таллий, галлий, селен, теллур, рений, германий, кадмий.

Спрос на эти металлы на мировом рынке постоянно растет. Рассеянные редкие металлы и их со­единения (арсениды, антимониды, фосфиды, нитриды) широко используются в производстве полу­проводниковых металлов. Цены даже на металлы технической чистоты непрерывно растут. Так, цена 1 кг индия (99,97 %) в 1993 г. составляла 170-200 долл. США за 1 кг, а в 2005 г. — уже 840-870 долл. США [5].

Сырьевыми источниками получения рассеяных РМ являются промпродукты переработки свин­цово-цинковых, медных, алюминийсодержащих руд, золы и надсмольные воды от сжигания углей, промпродукты (пыли) переработки железорудного сырья, растворы и шламы сернокислотного произ­водства. Эти продукты в достаточной мере могут обеспечить получение рассеянных редких металлов в Казахстане, чтобы удовлетворить внутренние потребности, а республике занять достойное место на мировом рынке металлов при условии получения конкурентоспособной продукции.

По мнению специалистов [2; 5], в перспективе для выполнения стабилизационных мер и разви­тия в Казахстане РМ и РЗМ отрасли необходимы:

а)  государственное регулирование отрасли и инициирование новых производств по выпуску продукции на основе РМ и РЗМ;

б)  разработка стратегии развития отрасли с получением широкой номенклатуры редкометалль- ной и редкоземельной продукции, конкурентоспособной на мировом рынке;

в)  налаживание технологических и экономических связей с поставщиками сырья и потребителя­ми продукции;

г)  создание химико-аналитических сертификационных центров по физико-химичесқому анализу продукции;

д) развитие отраслей, повышающих внутреннее потребление РМ и РЗМ продукции, ускоряюших экономическое развитие страны (электронной, радиотехнической, электротехнической, беспроводни- ковой связи, приборостроения, медицинской аппаратуры, специальных сортов легированной стали и многих других), перспективных отраслей науки и техники.

Безусловно, все это станет ключом к развитию современных перерабатывающих отраслей про­изводства в Казахстане.

Список литературы

  1. Кудрин В.С., Чистов Л£. Состояние минерально-сырьевой базы редкоземельных металлов, перспективы ее развития и освоения // Минеральные ресурсы России. — 1996. -№ 15. — С. 6-12.
  2. Муканов Д. Металлургия Казахстана: состояние, инновационный потенциал, тренд развития. — Алматы: РГП «НЦ КПМС РК», 2005. — 290 с.
  3. Алшанов Р.А. Казахстан на мировом минерально-сырьевом рынке: проблемы и их решение. — Алматы: ТОО «РпП — S», 2004. — 220 с.
  4. Каренов Р.С. Минерально-сырьевой комплекс Казахстана в условиях рыночной экономики. — Алматы: РИО ВАК РК, 2000. — 296 с.
  5. Жарменов А. Казахстан способен быть ведущим мировым производителем редких и редкоземельных металлов // Гор­ный журнал Казахстана. — 2006. — № 2. — С. 2-9.
Фамилия автора: Р.С.Каренов
Год: 2007
Город: Караганда
Категория: Экономика
Яндекс.Метрика