Редкие земли

Без РЗМ невозможна современная электроника: микро– и наночипы, устройства памяти, LED-дисплеи, линзы, лазеры, оптоволокно, сверхпроводники. Мировой автопром использует РЗМ в аккумуляторах, каталитических нейтрализаторах выхлопных газов, двигателях электро– и гибридных автомобилей. В энергетике применение РЗМ — это магниты генераторов, добавки в ядерное топливо АЭС, катализаторы для крекинга нефти; в металлургии — сплавы чёрных и цветных металлов с новыми свойствами, в том числе конструкционные материалы для космических аппаратов.

— Рядовой потребитель действительно до последнего времени практически ничего не знал и даже не слышал о «редких землях», — говорит заместитель проректора по науке и международному сотрудничеству Сибирского федерального университета Алексей РОМАНОВ. — На самом же деле РЗМ были востребованы на протяжении всего ХХ века, особенно с его середины, когда стала активно развиваться современная промышленность. Когда электроника стала продуктом массового потребления, потребность в РЗМ росла экспоненциально.

«Китайский синдром»

Месторождения «редких земель» есть по всему свету: редкость — не в их числе, а в сложности выявления и извлечения элементов. Ну и, разумеется, в размере запасов того или иного месторождения, наличии возможностей для его разработки.

В 1960-80-х годах доминирующим в мире производителем редкоземельных материалов были США (месторождение Mountain Pass в Калифорнии). В конце ХХ века комплекс различных факторов сложился в пользу Китая.

«У арабов есть нефть, у Китая — редкоземельные металлы», — говорят, основоположник китайского экономического бума Дэн Сяопин ещё в 1992 году именно этой фразой обозначил стратегическое преимущество своей страны в XXI веке.

90-е годы прошлого века привели к отставанию технологического комплекса по производству редкоземельных металлов на территории бывшего СССР и одновременному бурному росту этой отрасли в Китае.

— Есть утверждение, что технологию для первых печей по переработке руды РЗМ они частично позаимствовали у Советского Союза, — рассказывает Алексей Романов. — В Китае есть ряд месторождений редкоземельных металлов, которые в их условиях достаточно легко разрабатывать, экологические требования там не столь жёсткие, как в США и других странах, а рабочая сила недорогая. Китай некоторое время держал минимальные цены, завоёвывая мировой рынок «редких земель», в результате аналогичные производства в других странах были свёрнуты из-за нерентабельности.

В результате к 2010 году Китай не только практически монополизировал международный рынок редкоземельных металлов, но и увеличил их внутреннее потребление в четыре раза по сравнению с 2000 годом. Это стало одной из официальных причин снижения Китаем в 2010 году экспорта РЗМ сразу на 37%. «Редкие земли» вдруг снова стали редкими, цены на них на мировом рынке рванули вверх (в 7-10 раз в 2011 году в сравнении с 2010!).

Кто-то из компаний, выпускающих высокотехнологичную продукцию, «сдался» и разместил свои соответствующие производства в Китае. Кто-то (Toyota, General Electric и др.) срочно кинулся разрабатывать замену редкозёмам. В США и других странах стали реанимировать заброшенные ранее из-за нерентабельности производства РЗМ и приступать к новым. Япония так вообще объявила о намерении разрабатывать месторождение на дне Тихого океана. Правда, себестоимость такой добычи не огласили.

Частично кризис на рынке «редких земель» удалось разрешить после того, как США, Евросоюз и Япония подали совместный иск против Китая во Всемирную торговую организацию — это был первый случай сотрудничества такого рода между геополитическими игроками. К 2013 году мировые цены на РЗМ откатились назад, дефицит почти исчез, но «китайский урок» выкручивания рук партнёрам/конкурентам пошёл впрок, и страны, обладающие «редкими землями» в промышленных масштабах (США, Канада, Бразилия, Австралия, Малайзия, Индия, ЮАР, Швеция и др.), продолжили работы по подготовке к их добыче и переработке, невзирая на улучшение рыночной конъюнктуры. Тем более что спрос на редкоземельные металлы в мире продолжает расти.

А мы?..

Востребованность РЗМ внутри страны до последнего времени в сравнении с развитыми странами была очень мала, но в последние годы стала заметно расти.

По состоянию на 2008 год (данные информационно-аналитического центра «Минерал» — www.mineral.ru) в России подавляющую часть руд, содержащих редкоземельные элементы, добывали в Мурманской области, на апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы (но оксиды редких земель из них не выделяли). Извлекали же РЗМ (преимущественно недорогой цериевой группы) только из лопаритовых руд Ловозерского месторождения на местном горно-обогатительном комбинате. Перерабатывал лопаритовые концентраты Соликамский магниевый завод, значительная часть продукции которого шла на экспорт в Эстонию, Австрию, США и некоторые другие страны.

При этом от 95 до 100 процентов потребностей промышленности самой России в концентратах РЗМ удовлетворялась… за счёт их импорта из Китая!

— «Редкие земли» — это своеобразная лакмусовая бумажка, — уверяет Алексей Романов, — чем больше РЗМ потребляет промышленность той или иной страны, тем более она технологически развита. Китай держит 98% мирового рынка РЗМ, при этом почти половина его — это внутренний спрос, потому что в Китае локализованы многие высокотехнологичные производства. Недавно у всех на слуху в России были разговоры о закупках магнитно-резонансных томографов — их невозможно сделать без «редких земель». Без них не сделать и эффективные аккумуляторы, современные автомобили, не сделать почти ничего из того, что нас в современной жизни окружает. Если государство не развивает эту отрасль, оно становится ресурсозависимым от того, кто владеет месторождениями РЗМ и технологиями их извлечения.

Всё выше сказанное характеризует роль «редких земель» в гражданских отраслях, а что же тогда говорить про оборонные? Вот что, например, пишут в статье «Стратегическое значение редкоземельных металлов в мире и в России» член-корреспондент РАН, заместитель директора Института экономики и организации промышленного производства СО РАН Валерий КРЮКОВ и доктор геолого-минералогических наук Института геологии и минералогии СО РАН Александр ТОЛСТОВ:

«Перечислим в качестве примера, где можно найти редкоземельные элементы в оборудовании и вооружении современнейшей российской подводной лодки класса «Антей». При производстве генераторов и электроприводов используются неодим, празеодим, диспрозий и тербий. Сенсорные датчики и люминофоры дисплеев на командном пункте лодки не могли бы эффективно работать, не имея в составе иттрия, европия и церия. Гидролокаторы и оптические системы наблюдения и управления движением произведены с применением неодима, тербия, лантана и церия, а для выпуска электроприводов оперения стабилизаторов баллистических ракет, систем контроля гравитации в стабилизаторах «умных» бомб используются самарий и неодим».

Две точки на карте

Оценки объёмов редких и редкоземельных металлов, которыми обладает наша страна, в разных источниках разные, да к тому же регулярно меняются. Но в целом России отдают второе место в мире (после Китая) по фактически разведанным запасам редкоземельных металлов и первое — по прогнозным. Один только перечень наших месторождений редких и редкоземельных металлов на сайте аналитиков Metal Research (metalresearch.ru) насчитывает 331 наименование!

Однако в большинстве российских месторождений содержание суммы триоксидов редкоземельных элементов ниже, чем в зарубежных: оно редко превышает 1%, в то время как средние содержания в рудах разрабатываемых китайских месторождений — 5%. Фактически реальную конкуренцию Поднебесной могут составить только два крупнейших российских месторождения ниобия и РЗМ, оба открытые в 1959 году: Томторское — на северо-западе Якутии (содержание 8-12%) и Чуктуконское (3-5%) —
в Богучанском районе Красноярского края.

Казалось бы, преимущества более «богатого» и более крупного по запасам якутского месторождения перед красноярским неоспоримы.
Но, если перевести взгляд с процентов на географические карты, всё не столь очевидно. Томтор расположен в Заполярье в 400 км от побережья моря Лаптевых и 1500 км от железной дороги. Ближайший населённый пункт — посёлок Эбелях в 110 километрах на запад, дорог от района месторождения до него нет. Ближайший аэропорт — в посёлке Саскылах в 140 км, способен принимать вертолёты и самолёты не крупнее Ан-24/26 и то не весь год. Неясен и вопрос энергоснабжения месторождения: единственное промышленное предприятие на этой территории — сезонная обогатительная фабрика компании «АЛРОСА». (Приведённая информация — из анализа трейдинговой компании ТДМ-96 (г.Екатеринбург), поставляющей РЗМ из Китая в Россию.) В качестве варианта рассматривалась даже установка в районе добычи плавучей АЭС небольшой мощности. Тем не менее всё это не смутило госкорпорацию «Ростех» (основной потребитель РЗМ в России) и инвестиционно-промышленный холдинг ИСТ, которые приступили к освоению Томтора.

Месторождение в Богучанском районе Красноярского края неподалеку от впадения маленькой речки Чуктукон в правый приток Ангары Чадобец меньше Томторского, но гораздо удобнее с точки зрения инфраструктуры. Всего в 100 км на юг от него энергия и транспорт: Богучанская ГЭС и город Кодинск.

Содержание «редких земель» в рудах Чуктукона ниже, чем на Томторе, но технологически они позволяют организовать обогащение прямо на месте добычи, тогда как с якутской рудой это сделать нельзя.

— Надо ещё понимать, что Чуктукон — это не только «редкие земли», это марганец, фтор и целый ряд других элементов, — поясняет Алексей Романов. — Плюс это более удобная, чем в Якутии, логистика, близость мощного источника электроэнергии… Многие необходимые для разработки вещи уже готовы. К тому же вокруг этого месторождения можно построить много диверсифицированных производств разных отраслей.

В этом же районе находятся богатые запасы бокситов, нефти и газового конденсата, освоение которых было предусмотрено ещё в государственной программе развития Нижнего Приангарья, принятой в 1997 году. Чуктуконское месторождение также было указано более 10 лет назад в ряду перспективных направлений в Инвестиционной программе развития объединённого Красноярского края накануне повторного присоединения к нему Таймыра и Эвенкии.

СФУ предлагает создать центр редкометалльной промышленности. «Конкурентными преимуществами создания центра именно в Красноярском крае является наличие стратегической базы сырья для высоких технологий — месторождений ниобия и редкоземельных металлов, научной и производственной базы по геологическому и технологическому изучению и сопровождению (СФУ, ИХХТ СО РАН, геологоразведочные компании, г. Красноярск), производственной базы по переработке слаборадиоактивных концентратов (Горно-химический комбинат, г. Железногорск), — отмечают в научном Журнале СФУ «Техника и технологии» (№ 4, 2011) генеральный директор ООО «Геокомп» Виктор ЛОМАЕВ и доктор геолого-минералогических наук, профессор Института горного дела, геологии и геотехнологии СФУ Сергей СЕРДЮК. — Создание такого центра позволит вовлечь в переработку не только ресурсы ниобия и редких земель Приангарья, но и концентраты Томторского месторождения и Карасугского месторождения в Республике Тыва и уйти от импорта редкоземельных элементов».

Публикация, из которой взята приведённая выше цитата, называется «Чуктуконское месторождение ниобий-редкоземельных руд — приоритетный объект для модернизации редкометалльной промышленности России». Как вы заметили, речь идёт об отрасли РЗМ вообще, а не только о Чуктуконе.

И ещё одна цитата из этой статьи: «В России с пуском ниобиевого производства не будет лимитировано потребление ниобия. Трубная сталь (5 млн т) российского производства, автомобильный лист, конструкционная сталь буровых платформ, кораблей и судов по содержанию ниобия будет, наконец, соответствовать мировым стандартам. Сегодня уровень гармонизации наших стандартов с мировыми по ниобиевым сталям составляет менее 50 %».

TERRAE RARAE как TERRA NOVA

Дело в следующем: что бы из редких земель и металлов и где бы в Сибири ни добывали, наиболее реальная производственно-технологическая база для их переработки — это предприятия Росатома в Красноярском крае, поскольку руды всех редкоземельных металлов в той или иной мере радиоактивны, и отходы их переработки должны быть захоронены соответствующим образом. Вот что о своём видении оптимальной технологической цепочки с того же Томтора сказал корреспонденту журнала «Эксперт» директор Института геологии и минералогии СО РАН академик Николай ПОХИЛЕНКО (г. Новосибирск):

— Месторождение расположено на северо-западе Якутии, на водоразделе рек Уджа и Чимара. Километрах в двухстах от месторождения есть река Анабар, а на ней порт Юрюнг-Хая, который можно использовать для перевала руды. В навигацию, во время северного завоза, сюда подходят суда ледового класса, они берут эти 100 тысяч тонн руды и перево­зят в Дудинку, а там уже на баржах в Железногорск, где расположен Горнохимический комбинат. Там в кооперации с комбинатом работает Институт химии и химических технологий СО РАН, они уже разработали технологический регламент для этой конкретной руды. На первом переделе отделяют уран, который даёт сравнительно небольшой радиационный фон, торий и скандий. А все остальные редкоземельные металлы, включая ниобий, входят в получаемый полуфабрикат, так называемый поликарбонат. Его уже дальше можно везти, он не фонит, и остальные металлы можно получать где угодно.

Впрочем, не все «редкие земли» надо будет далеко везти. Кроме возможностей переработки руд у предприятий Росатома в нашем крае есть собственные немалые потребности в редкоземельных металлах. Плюс имеются предприятия космического кластера и оборонной отрасли, как в самом Красноярском крае, так и у ближайших соседей в Сибири, которые также используют в своей продукции РЗМ.

— Предприятия космической отрасли являются потребителями не собственно «редких земель», а элементной базы, созданной на базе РЗМ, в идеале должна быть создана ещё цепочка изготовителей нано– и микросхем и другой электроники, — предостерегает от излишнего оптимизма и самонадеянности заместитель проректора СФУ по науке Алексей Романов. — В Китае смогли выстроить цепочку от месторождений «редких земель» до высокотехнологичных товарных изделий, использующих РЗМ. Я не уверен, что у нас в Сибири будет создано крупное производство элементной базы и массовой электроники, которое сможет потреблять большие объёмы РМЗ. Но зайти на рынок биржевых товаров с предложением поставки «редких земель» — это уже неплохо, это колоссальные деньги. Иметь у себя такой ресурс и проходить мимо него — неправильно, сегодня редкоземельные металлы — это инструмент геополитики!

Мы как университет видим себя в роли интегратора, поднимающего перед органами власти и представителями бизнеса эту тему, которая может стать одной из точек роста региона. Росгеология и Росатом уже работают в этом направлении, задача — найти точки пересечения интересов и дать импульс развитию нашей промышленности. При этом мы сами здесь живём, поэтому выступаем только за экологически чистое производство.

Одно из подтверждений сказанного — заявка на реализацию проекта «Химия новых материалов на основе цветных и редкоземельных металлов для стратегических отраслей промышленности Российской Федерации», которую СФУ подал в Российский научный фонд. В рамках этого проекта проработаны три темы: 1) Разработка новых наноразмерных гибридных слоистых и гранулированных пленочных структур; 2) Современные проблемы материаловедения в цветной металлургии; 3) Развитие научных основ ресурсосберегающих технологий производства германия, РЗМ, синтеза сложных оксидных соединений и создание новых материалов на их основе.

Красноярский край известен не только в России, но и за рубежом как важный центр цветной металлургии, атомной и военно-космической промышленности. Есть надежда, что «редкие земли» (terrae rarae) помогут нашему региону стать «новой землёй» (terra nova) для рождения в нашей стране высокотехнологичных производств мирового уровня.

Андрей КУЗНЕЦОВ