НАВІЩО РОСІЇ ПОТРІБЕН реній?
Кратер вулкана Кучерявий.
Над фумарольнимі полями вулкана Кучерявий завжди куриться димок.
Динаміка споживання ренію в США.
Заглянувши в кратер, ви побачите розпечену яскраво-червону лаву.
Розподіл запасів ренію в колишніх союзних республіках (1992 рік).
Вдихати вулканічні гази небезпечно.
Ітуруп розташований в південній частині Курильських островів. Вулкан Кучерявий - один з вулканів на північній частині острова. У його вулканічних газах виявлено високий вміст рідкісного металу - ренію (Re).
Технологічна схема процесу концентрування ренію на фумарольних полях вулкана Кучерявий.
<
>
Рідкісні метали тому і названі так, що зміст їх в земній корі невелике. На сьогоднішній день вченим відомо близько 40 різних рідкісних елементів. Частина з них утворюють власні мінерали. Інша частина - розсіяні рідкісні метали. Вони не формують власних родовищ, а присутні у вигляді домішок в інших рудах: германій - в вугіллі, вісмут - в мідних рудах, галій - в боксити і т. Д.
Реній - рідкісний метал, який до останнього часу вважався розсіяним. У природі він зустрічається в основному у вигляді домішок в молібдену. А мінерали ренію (наприклад, Джезказгані) настільки рідкісні, що представляють собою не промислову, а наукову цінність.
Реній - метал високих технологій. Високоміцні суперсплави для космічної та авіаційної техніки, що містять від 4 до 10% ренію, витримують температури до 2000 градусів і більше без втрати міцності. З них виготовляються корпусу і лопаті турбін, сопла двигунів ракет і літаків. Крім того, реній використовується в нафтохімічній промисловості - в біметалевих каталізата рах при крекінгу і риформінгу нафти. Він застосовується в електроніці та електротехніці (термопари, електрод, напівпровідники, електронні трубки і т. Д.). Особливо широко в цій галузі промисло ності використовує реній Японія (65-75% свого споживання).
Світова потреба в рідкісних металах зазвичай змінюється стрибкоподібно. Інтерес до них не постійний, а пульсуючий. Він залежить від впровадження у виробництво нових високотехнологічних сплавів з різними добавками. Сьогодні в такі сплави потрібно додавати будь-якої рідкісний метал, а завтра, може бути, йому знайдуть заміну, і потреба в ньому відпаде практично повністю. Що стосується ренію, ще років десять тому він використовувався рідко. За період 1925-1967 років світова промисло ність витратила всього 4,5 тонни ренію. А сьогодні тільки потреба Сполучених Штатів становить близько 30 тонн на рік. На США припадає понад 50% світового споживання ренію, причому за останні п'ять років попит на цей рідкісний метал збільшився в 3,6 рази.
Реній - дорогий метал. Вартість неочищеного сировини (перрінат калію) становить близько 800 доларів за кілограм. Кілограм очищеного ренію на світовому ринку коштує не менше 1500 доларів. Високочистий реній коштує ще дорожче - до 900 доларів за грам. Раніше реній отримували виключно як побічний продукт виробництва міді і молібдену. В обох випадках при випалюванні мідного або молібденового концентрату реній у вигляді оксиду вилітає з димарів. Летючий оксид ренію пропускають на виході з труби через сірчану кислоту, а з отриманого в результаті хімічної реакції перріната калію виділяють чистий реній.
В СРСР основним споживачем ренію і його сполук була Росія (близько 70% сумарного споживання), а виробником - Казахстан (понад 70% сумарного виробництва). За запасами ренію Казахстан займає друге місце в світі після США. У 1990 році Радянський Союз використав близько 10 тонн ренію, з яких 70% - в авіації, 5% - в нафтохімії, 5% - в електроніці і 20% - в інших галузях. Після розвалу союзної держави споживання ренію різко знизилося і склало всього лише близько 1,5 тонни на рік (1994 рік). Зараз воно трохи зросла - до 2-2,5 тонни на рік, але в Росії ренію виробляє ся всього лише сотні кілограмів ... А російської промисловості потрібно не менше 5 тонн ренію в рік.
У Радянському Союзі було три значних родовища, де отримували реній: мідисті пісковики Джезказганского родовища в Казахстані і мідно-молібденові родовища в Узбекистані та Вірменії. Його також добували в дружній нам Монголії, на найбільшому в світі мідно-молібденовому родовищі Ерденет. Волею доль все виявилися тепер в ближньому зарубіжжі. У Росії залишилися три дрібних родовища в Читинській області і на Кавказі. Вони нерентабельні - їх розробка затратна. Тому в будь-якій розвиненій капіталістичній країні ніхто з підприємців і не взявся б за їх освоєння. Та й в нашій країні з переходом до ринкової економіки ці родовища не розробляються зовсім. Так що сировинна рениевая база Росії зараз на нулі.
Отже, розробляти бідні родовища просто невигідно. Америка вирішує проблему видобутку ренію, інвестуючи розробки багатих родовищ в країнах третього світу. Для нас цей шлях поки неможливий - немає грошей.
Можна домовлятися з колишніми співвітчизниками з Узбекистану і Казахстану і отримувати реній в порядку обміну на інші товари. Звичайно, можна і просто купити імпортне Ренієві сировину. Але все ж, якщо ми хочемо зберегти нашу країну як велику державу, хочемо відстояти свою економічну незалежність, стратегічні види сировини непогано б було мати у себе вдома. Тоді ніхто не зможе диктувати нам ні політичні, ні економічні умови. А реній на сьогоднішній день метал, який має стратегічне значення. І отримувати реній нам треба б у нас в країні і бажано без залучення іноземного капіталу. РОДОВИЩЕ в кратері
До початку 90-х років сировинні ресурси ренію в Росії були практично вичерпані. А за даними опитування російських споживачів, до 2005 року можна очікувати збільшення потреби Росії в рении до 10 тонн в рік. Становище склалося практично безвихідне, але нашій країні дивно пощастило. Саме в 1992 році удача посміхнулася геологам - вони знайшли реній на території Росії і не у вигляді домішок в інших мінералах, а унікальне єдине відоме в світі скупчення мінералу ренію!
Реній у вигляді мінералу виявлено нашими вченими майже випадково. На Сахаліні в місті Южно-Сахалінську є Інститут вулканології і геодинаміки Російської академії природничих наук. Директор його - Генріх Семенович Штейнберг вже багато років організовує наукові геологічні експедиції за участю вчених з Новосибірська, Москви, Іркутська та інших міст. І ось під час такої експедиції в 1992 році співробітники Інституту експериментальної мінералогії (він знаходиться в місті Черноголовка, під Москвою) та Інституту геології рудних родовищ (Москва) вели режимне спостереження на вулканах Південнокурильського пасма і на вершині вулкана Кучерявий на острові Ітуруп в місцях виходу вулканічного газу знайшли новий мінерал - ренііт. Зовні він нагадував звичайний молибденит, а виявився сульфідом ренію. Зміст ренію в ньому досягає 80%. Це було майже чудо - заявка на можливість промисло ного використання ренііта для отримання ренію.
Вулкан Кучерявий висотою 986 метрів - вулкан так званого гавайського типу. На відміну від вибухають газових вулканів він тихо тліє. І в темну ніч, заглянувши в кратер, ви можете побачити в глибині розпечену яскраво-червону лаву. Іноді лава проривається на поверхню і розтікається по схилах. Правда, Кучерявий останні сто років веде себе спокійно - мабуть, добре продувається газами, тому лава не вихлюпується назовні. Поверхня кратера вулкана Кучерявий має розміри 200х400 метрів. На кратері Кучерявого знаходяться шість фумарольних полів - майданчиків розміром 30х40 метрів з великою кількістю місць виходу газу. Над ними завжди куриться жовтуватий димок.
Вчені задумалися, звідки міг узятися сульфід ренію на вершині вулкана, і прийшли до висновку, що він кристалізується у вигляді голочок прямо з вулканічного газу. З шести наявних фумарольних полів чотири - високотемпературні. Вулканічні гази в них мають температуру від 500 до 940 градусів за Цельсієм. І тільки на таких "гарячих" полях і утворюється новий мінерал ренію. Там, де холодніше, ренііта набагато менше, а при температурі нижче 200 градусів він практично відсутній. В цьому і полягає унікальність вулкана Кучерявий: адже вулканічні гази, що виходять на поверхню на фумарольних полях інших вулканів, набагато менш гарячі.
Виняток становить єдиний вулкан Кілауеа, який знаходиться на Гаваях. Його гази теж мають високу температуру, але, правда, зміст ренію в них в два рази нижче, ніж в газових викидах вулкана Кучерявий. Та й вловити гази на Кілауеа практично неможливо - гавайський вулкан постійно викидає потоки розпеченої лави. Так що Росія володіє унікальним вулканом, і не скористатися цією обставиною просто грішно.
Штейнберг і його співробітники підрахували, скільки сульфіду ренію накопичилося на вулкані за сто років "роботи" в стаціонарному режимі. Виявилося, що не так вже й багато - 10-15 тонн. Цього Росії вистачило б на рік-півтора.
П'ять років тому наш інститут теж підключився до досліджень, проведеним на вулкані Кучерявий. Оскільки в самому мінералі, що утворився на поверхні кратера, ренію для його промислового видобутку виявилося недостатньо, ми вирішили перевірити вміст цього металу в вулканічних газах. За допомогою спеціально сконструйованих приладів було встановлено, що ренію там міститься близько одного грама на тонну. А тільки лише за одну добу вулкан викидає в атмосферу близько 50 тисяч тонн газів. Це - 20 тонн ренію щорічно. А за сто років "в трубу" вилетіло більше 2000 тонн ренію, який розвіявся по планеті.
Вчені також виявили, що в вулканічних газах міститься не тільки реній, а ще щонайменше десяток рідкісних супутніх елементів: германій, вісмут, індій, молібден, золото, срібло і інші метали. Реній можна добувати ПРЯМО з вулканічного ГАЗУ
Отже, за останні сто років Кучерявий викинув з високотемпературними вулканічними газами в земну атмосферу сотні тонн ренію. Його кратер - свого роду пічна труба заводу з переробки молібденіту. Але на таких заводах реній і інші розсіяні рідкісні метали "в трубу" не вилітають, їх вловлюють спеціальними фільтруючими пристроями, концентрують і отримують компоненти високотехнологічних сплавів.
Тому співробітникам нашого інституту прийшла в голову цілком здорова ідея про будівництво установки для уловлювання ренію та інших рідкісних металів прямо на вулкані - на цій трубі природного походження. Думка сама по собі досить крамольна хоча б тому, що до цих пір на вулканах добували тільки сірку. Наприклад, на самому острові Ітуруп до 1942 року японці розробляли вулканічні сірчані родовища. Збереглися залишки залізниць, канатна дорога. Зараз прийшла пора і росіянам скористатися багатством надр цієї землі.
Ми розробили і в 1999 році запатентували технологію вилучення ренію, спробувавши зімітувати природний процес осадження сульфіду ренію в місцях виходу високотемпературних вулканічних газів. На шляху газу ми вирішили поставити уловлювачі, на яких сульфід ренію осаджувався б у вигляді тоненьких голочок, як на вулканічному кратері.
В якості носіїв, адсорбирующих на себе сульфід ренію, ми використовували природні цеоліти. Ці алюмосилікати мають одну особливість - вони дуже пористі. Їх внутрішня адсорбуються поверхню - близько 2 квадратних метрів на 1 грам цеоліту. Велике родовище цеолітів є на Сахаліні (Лютогорское родовище), з якого ми і збираємося доставляти цеоліти на вулкан Кучерявий.
Технологія виявилася простою - набагато простіше, ніж для традиційного способу вилучення ренію з молібденової руди. Крім того, було підраховано, що такий спосіб набагато дешевше рудного.
Міністерство природних ресурсів РФ, розуміючи стратегічну значимість ренію, всі роки фінансувало наші піонерські роботи на вулкані Кучерявий. Коли дослідні роботи були в цілому завершені, міністерство виділило спеціальні асигнування нашому інституту на проектування і створення пілотної установки для проведення промислових випробувань на вулкані.
І ось 2000 року ми зібрали дерев'яну піраміду з площею підстави близько 9 квадратних метрів. Цей дерев'яний купол повинен покрити одне з невеликих фумарольних полів. З вершини піраміди в сторону буде відведена десятиметрова труба. Газ з вулкана виходить під дуже низьким тиском, явно недостатнім для прокачування через уловлювачі. Для створення "напору" вулканічного газу в кінці труби планується поставити вентилятор-димосос. Далі газ пройде через ємність з 100 кілограмами цеоліту. Цеоліт буде промиватися сірчаною кислотою, яку теж можна отримувати прямо на місці з чистою вулканічної сірки. Цей сірчанокислий розчин, що містить реній, потім потрібно буде прогнати через іонообмінну смолу. За місяць ми сподіваємося отримати кілограм калієвої солі ренієвої кислоти, а з неї можна виділити 500-700 грамів чистого ренію. Дослідно-промислова установка передбачає сезонну роботу з річним обсягом видобутку ренію близько 280 кілограмів.
Якщо все у нас вийде, то надрокористувачі не змусять себе чекати. Проектом зацікавлених вався ряд інститутів авіаційної промисловості, уряд Москви.
Звичайно, в промислових умовах купол буде набагато більше. І не дерев'яний, а бетонний. На це потрібні кошти і чималі. Адже в основному все необхідне обладнання і сировину доведеться доставляти вертольотами. Але все ж за два роки налагодити виробництво - цілком реально. І за два роки роботи промислова установка себе окупить за рахунок високої вартості кінцевого продукту. А потім можна розраховувати і на прибуток. Непогано було б вийти з дешевим Ренієві сировиною і на світовий ринок. Але все це - справа майбутнього.
Вулкан Кучерявий зруйнував науковий стереотип - спростував загальноприйняту точку зору, що реній зустрічається в природі тільки в розсіяному вигляді. Вулканічне родовище створило прецедент для геологів усього світу - стало ясно: таке можливо. І цілком може виявитися, що вулкан на Ітуруп не самотній. На земній кулі є невивчені вулкани і не виключено - реній де-небудь вдасться знайти. Головне - вченим тепер зрозуміло: такі родовища існують. І ясний принцип пошуку - потрібно шукати високотемпературні вулканічні гази.
Для більшості наших вчених вже немає сумнівів, що витяг ренію на вулкані Кучерявий доцільно. Ресурси ренію на ньому достатні для забезпечення внутрішньоросійською потреби, вони перевищують оборот цього елемента на всіх діючих підприємствах Росії. Крім ренію з газових викидів можна витягти вісмут, індій, германій, срібло, золото, а також селен. Залишається засукати рукава. Аби тільки унікальне вулканічне родовище на острові Ітуруп не виявилося теж в зарубіжжі, але не в ближньому, а в далекому. Доктор геолого-мінералогічних наук А. КРЕМЕНЕЦКИЙ, заступник директора Інституту мінералогії, геохімії та кристалохімії рідкісних елементів (ІМГРЕ) Міністерства природних ресурсів і РАН.
Записала О. Белоконева.