Производители редкометалльной продукции, располагающие собственными источниками сырья, имеют значительные преимущества в условиях конкурентной борьбы. Так, они относительно свободны в формировании цен на сырье, промежуточные продукты и готовую продукцию. Наконец, доступ к источникам дешевого сырья является одним из основных условий снижения себестоимости производства. Поэтому важнейшее место в стратегии развития ММК им. Ильича занимает Мазуровское редкометалльное месторождение.
Собственные истоЧники
СОБСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ
Производители редкометалльной
продукции, располагающие собственными
источниками сырья, имеют значительные
преимущества в условиях конкурентной борьбы.
Так, они относительно свободны в формировании
цен на сырье, промежуточные продукты и готовую
продукцию. Наконец, доступ к источникам дешевого
сырья является одним из основных условий
снижения себестоимости производства. Поэтому
важнейшее место в стратегии развития ММК им.
Ильича занимает Мазуровское редкометалльное
месторождение.
Возрастающая конкуренция на внешнем
рынке и искусственные ограничения, вводимые
некоторыми странами, заставляют украинских
металлопроизводителей искать пути сохранения
прибыли при снижении объемов производства.
В проекте "Национальной программы
развития ГМК Украины в 2005-2010 гг." планируется
снижение годового производства стали до уровня 20
млн. т. Следовательно, сохранение объемов валовой
продукции и прибыли отечественными
метпредприятиями возможно в случае увеличения
выпуска качественных и более дорогих сталей или
освоения новых видов хозяйственной
деятельности, т.е. создания диверсифицированных
корпораций, в которых производство стали будет
только одним из основных направлений.
Условие выживания в конкурентной борьбе
– обеспечение
собственным сырьем
В целом для общества обеспечение
потребности страны в металле в результате
улучшения его качества и, прежде всего, повышения
доли легированного металла обходится в
несколько раз дешевле, чем простое увеличение
объемов производства. Появление новых
материалов будет происходить, в первую очередь,
за счет изменений в составе стали, так как
капитал для инвестиций в новое оборудование
ограничен: во всем мире металлургическая отрасль
переживает не самые лучшие времена.
Улучшение качества и специальных
свойств конструкционных, коррозионно-стойких,
жаропрочных, жаростойких, прецизионных и
электротехнических сталей, специальных литейных
чугунов и самых разнообразных сплавов
достигается легированием различными элементами.
В черной металлургии и ряде других отраслей
техники для этой цели используют ферросплавы, а
также технически чистые металлы. Анализ динамики
роста мирового производства стали и
ферросплавов показывает: выпуск ферросплавов
развивается опережающими темпами, что
свидетельствует о росте доли легированной стали.
Ферросплавная промышленность производит более
100 различных видов и марок простых и сложных
ферросплавов, в которые отдельно или в различном
сочетании входят около 25 элементов. Особое
значение имеют редкие и редкоземельные металлы.
Производство благородных ферросплавов
– ферросплавов на основе редких тугоплавких
металлов (вольфрама, ванадия, молибдена, ниобия)
– в Украине впервые освоено в 1993 г. на Донецком
химико-металлургическом заводе из импортного
сырья. Созданные на предприятии мощности
позволяют полностью удовлетворять запросы
отечественных потребителей сегодня и в
ближайшей перспективе.
Одной из особенностей производства
ферросплавов благородной группы является
значительная доля сырья в себестоимости
продукции (до 90-95%). В Украине отсутствуют
разрабатываемые месторождения редкометалльного
сырья (за исключением титана и циркония), и
основные его виды должны завозиться из России,
Китая, Бразилии и других стран. Значительные
транспортные расходы, длительность процесса
транспортировки и неизбежные в этот период
изменения цен на сырье и готовую продукцию,
приводящие нередко к финансовым потерям при
выполнении условий заключенных ранее
контрактов, отвлечение на длительное время
значительных оборотных средств крайне
отрицательно сказываются на эффективности
редкометалльного производства.
В условиях конкурентной борьбы
производители редкометалльной продукции,
располагающие собственными источниками сырья,
имеют значительные преимущества, т.к.
относительно свободны в формировании цен на
сырье, промежуточные продукты и готовую
продукцию. Поэтому доступ к источникам дешевого
сырья является одним из основных условий
снижения себестоимости производства, условием
конкурентоспособности отечественных
ферросплавов.
Мировой тенденцией стало создание
вертикально интегрированных холдингов,
обеспечивающих выпуск конечной продукции
высокой степени готовности за счет собственных
источников сырья. Примером может служить
российский металлургический гигант
"Северсталь", взявший лицензию на
месторождение ниобия в Красноярском крае и
создавший дочернее предприятие для его
разработки, доводки ниобиевого концентрата и
выпуска феррониобия.
Производство редкометалльной продукции
в Украине имеет перспективы только при создании
отечественной сырьевой базы. Это подтвердил и
факт банкротства в 1998 г. Донецкого ХМЗ,
работавшего на импортном сырье. В 1999 г. завод
вошел в состав ОАО "ММК им. Ильича".
В настоящее время ХМФ имеет мощности по
производству легирующих сплавов (ферросплавов)
на основе редких металлов внепечным методом и
порошков редких металлов (циркония)
металлотермическим восстановлением, иодидному
рафинированию титанового и гафниевого сырья,
производству слитков редких металлов (ниобия)
электронно-лучевым переплавом, а также по
выпуску поликристаллического кремния,
являющегося основным конструкционным
материалом электронной техники.
Данные производства в настоящее время
простаивают по различным причинам, одна из
которых – отсутствие дешевого сырья.
Ранее основным производством для ХМФ был
выпуск поликристаллического кремния
полупроводниковой чистоты. Полупроводниковый
кремний является основой современной
микроэлектроники, силовой электротехники,
определяет развитие солнечной энергетики.
Сегодня объем продаж изделий электронной
техники, изготовленной на основе
полупроводникового кремния, более чем в два раза
превышает объем продаж продукции сталелитейной
промышленности. Характерно, что некоторые
крупные сталелитейные компании перешли в
последнее время к производству
полупроводникового кремния.
В бывшем СССР сырье для получения
поликремния – трихлорсилан – производил лишь
Запорожский титано-магниевый комбинат (ЗТМК). В
настоящее время мощности по выпуску
трихлорсилана на ЗТМК требуют значительных
инвестиций на реконструкцию. Зарубежные
производители поликремния, являясь чаще всего
дочерними предприятиями крупных химических
концернов, получают трихлорсилан практически
бесплатно, так как последний образуется на
предприятиях этих концернов в виде попутной
продукции при синтезе хлорсиланов. При прочих
равных условиях для успешной конкуренции с
иностранными производителями поликремния
необходимо иметь такое же дешевое сырье.
Подписав в 1999 г. с Фондом госимущества
договор на использование имущественного
комплекса Донецкого ХМЗ ОАО "ММК им. Ильича"
создало предпосылки для наращивания в будущем
производства качественных сталей и, с другой
стороны, освоения новых серьезных видов
хозяйственной деятельности. Вместе с тем,
комбинат получил в наследство и нерешенную
проблему сырьевой базы.
С включением ДХМЗ (теперь –
химико-металлургическая фабрика) в состав одного
из крупнейших в Украине производителей стали
открываются перспективы реанимации
существующих на фабрике производств. Вместе с
тем, снижение себестоимости производимой
продукции становится основным условием
повышения конкурентоспособности и выхода на
внутренние и внешние рынки.
Мазуровское редкометалльное
месторождение в стратегии
развития ММК им. Ильича
В Украине отсутствуют разрабатываемые
месторождения молибдена, вольфрама, ванадия,
ниобия. Однако в Волновахском районе Донецкой
области находится известное Мазуровское
месторождение нефелин-редкометалльных руд,
рекомендованное геологами для первоочередной
промышленной разработки, так как оно
непосредственно выходит на поверхность, на рудах
этого месторождения отрабатывалась технология
комплексной гидрохимической схемы, запасы
достаточны для эксплуатации в течение
нескольких десятков лет.
Мазуровское месторождение
нефелин-редкометалльных руд расположено в 12 км
от районного центра и ж/д станции Волноваха.
Месторождение приурочено к Октябрьскому
щелочному массиву, находится в северо-восточном
его экзоконтакте и представлено 16
полого-залегающими среди габброидов телами
сложного петрологического состава (мариуполиты,
микроклин-нефелиновые пегматиты, альбититы,
сиенитовые пегматиты, метасоматиты),
охватывающими вертикальный интервал до 600
метров. Вертикальная мощность отдельных
продуктивных залежей изменяется от первых
метров до ста и более метров. Расстояние между
соседними рудными телами в залежи достигает
нескольких десятков метров, а между соседними
продуктивными залежами – от 3-5 м до 100-150 м.
Площадь месторождения – более 3 кв. км. Руда
месторождения состоит из минералов, содержащих
глинозем, кремнезем, щелочи, а также
редкоземельные и редкие металлы: ниобий, тантал,
цирконий, гафний, титан, ванадий. Содержание
главных рудных компонентов: ниобия – 0,12%, тантала
– 0,006%, циркония – 0,45%. С точки зрения токсичности
и радиоактивности руды безопасны. Преимущество
нефелиновых пород Приазовья по сравнению с
другими месторождениями в том, что, кроме оксида
алюминия и щелочей, они содержат в значительных
количествах галлий и редкие металлы. Залегают в
благоприятных горно-технических условиях и
расположены в районе с высокой инфраструктурой,
где можно использовать практически всю попутную
продукцию.
За годы эксплуатации фабрики (работа
фабрики приостановлена в 1964 г.) в отвалах
накопилось около 2 млн. т отходов – так
называемых лежалых хвостов.
В отходах содержится:
кремнезема (SiO2) – 58-63%;
глинозема (Al2O3) – 20-22%;
щелочей (K2O + Na2O) – 10-13%;
оксидов железа – 2,5-3,5%;
двуокиси циркония (ZrO2)
– 0,2-0,3%;
пентоксида ниобия (Nb2O5)
– 0,08-0,15%;
пентоксида тантала (Ta2O5 )
– 0,006%.
Возобновление разработок Мазуровского
месторождения и комплексная переработка руды
позволит комбинату не только создать
собственную сырьевую базу редкометалльного и
полупроводникового производства, но и
обеспечить рентабельное производство
концентратов и оксидов редких металлов при
относительно невысоком их содержании в исходной
руде. Вовлечение на первом этапе в переработку
лежалых хвостов позволит ускорить процесс
освоения месторождения.
В разные годы многими научными
организациями проводились исследования
технологических свойств руд месторождения,
разрабатывались методы обогащения и дальнейшей
гидрометаллургической переработки концентратов
для комплексного извлечения всех ценных
компонентов. Разработанная Государственным
институтом минеральных ресурсов (г. Симферополь)
технология обогащения руд Мазуровского
месторождения, включающая комбинацию
гравитационных и электромагнитных методов
обогащения, позволит на первом этапе получать
ряд товарных концентратов:
нефелин-полевошпатовый, циркониевый и
пирохлоровый.
Учитывая, что нефелин-полевошпатовые
продукты – это 70-80% всей руды, затраты на ее
обогащение могут быть перераспределены таким
образом, что циркониевый и пирохлоровый
концентраты будут условно бесплатными.
Реализация всего объема нефелин-полевошпатовой
продукции обеспечит низкий уровень цен на
редкометалльную продукцию и четыреххлористый
кремний, получаемые дополнительной переработкой
циркониевого и пирохлорового концентратов.
До 1991 г. стекольные и керамические
предприятия Украины потребляли ежегодно до 200-250
тыс. т нефелин-полевошпатовых концентратов. В
керамической промышленности полевой шпат, как и
нефелин, играет роль плавня (цемента или
уплотнителя) для пористого черепка. В стекольной
промышленности полевой шпат применяется для
введения в стекло окиси алюминия, которая
способствует понижению коэффициента расширения
стекла, увеличивает механическую прочность,
химическую устойчивость к щелочам и уменьшает
склонность стекла к кристаллизации.
Используется концентрат также для покрытий
сварочных электродов. До настоящего времени в
Украине нефелин-полевошпатовое сырье не
добывается. А потребности отечественных
предприятий, как и раньше, удовлетворяются
поставками из России и других стран. При
определенной доработке технологии обогащения из
нефелин-полевошпатового продукта можно выделить
нефелиновый концентрат, применяемый во многих
отраслях промышленности. До двух миллионов тонн
нефелинового концентрата используется
российскими предприятиями для выпуска глинозема
– сырья для производства первичного алюминия.
Также нефелин употребляется металлургическими
предприятиями как разжижитель шлаков в
мартеновском и конвертерном производствах.
Циркониевый концентрат используется во
многих отраслях промышленности: в производстве
огнеупоров, керамическом производстве, литейном
деле, а также для получения металлического
циркония и ферросплавов, различных химических
соединений. Циркониевый концентрат вполне
успешно может быть реализован даже в условиях
жесткой конкуренции с таким мощным
производителем этой продукции, как
Вольногорский ГМК (Днепропетровская обл.), так
как он в значительных количествах потребляется
отечественными производителями керамики и
огнеупорных материалов. Однако предпочтительней
использовать циркониевый концентрат на ММК им.
Ильича для производства ферросплавов
(ферроалюмоцирконий, ферросиликоцирконий и др.) и
плавленных цирконийсодержащих огнеупоров, в
первую очередь для металлургии и стекольной
промышленности (типа бакоров – БК-33, БК-41). Только
стекольные заводы Украины ежегодно завозят из
Российской Федерации до 3,0 тыс. т таких
огнеупоров. В черной металлургии цирконий
используется в виде ферросиликоциркония при
выплавке нержавеющих жаропрочных сталей,
броневой, орудийной и арматурной стали,
суперсплавов и т.п. Сплав применяют для
раскисления и легирования стали, чугуна и
специальных сплавов. Присадка циркония в сталь
устраняет вредное влияние серы и азота, связывая
их в прочные соединения, способствует
измельчению зерна аустенита, сдерживает рост
зерна при высоких температурах. В соединении с
другими легирующими элементами цирконий
повышает вязкость, прочность,
износоустойчивость и свариваемость стали.
Цирконий – один из модификаторов серого чугуна и
способствует образованию нормального
чешуйчатого графита, а также уменьшению
тенденции к отбеливанию или образованию белого
чугуна.
Наибольший интерес для редкометалльного
производства ММК им. Ильича представляет
пирохлоровый концентрат. Дальнейшей
гидрометаллургической переработкой
пирохлорового концентрата одним из известных
способов можно получить оксиды редких металлов
– ниобия, тантала, циркония, гафния, титана и тем
самым решить проблему загрузки редкометалльных
мощностей химико-металлургической фабрики (ХМФ)
комбината. Черновые окислы ниобия и циркония
могут быть направлены в имеющиеся на ХМФ
производства ферросплавов и лигатур или, как и
черновые окислы тантала, гафния и титана – на
дальнейшую гидрометаллургическую переработку с
целью получения окислов высокой чистоты для
производства порошков или слитков этих металлов.
По своей технологической значимости
ниобий может служить индикатором уровня
развития экономики страны или, по крайней мере,
одного из важнейших ее секторов – черной
металлургии, где используется до 90% ниобия в виде
феррониобия. Потребление ниобия в последние три
года выросло в 1,5-2,0 раза. Среднее потребление
феррониобия на тонну произведенной в мире стали
достигло 32 г, в промышленно развитых странах –
52-89 г. Одна из главных особенностей структуры
потребления ниобия – его использование в самых
обычных и весьма объемных потребительских
рынках – автомобилестроении, строительных
конструкциях, трубопроводах – обеспечивает
необратимость этого роста, а со временем и его
ускорение. То, что ниобийсодержащие стали
начинают занимать ведущее положение в различных
областях применения, обусловлено положительным
влиянием ниобия на качественные показатели
широкой гаммы сталей, обеспечивающим уникальное
сочетание повышенной прочности и вязкости,
повышением хладостойкости за счет более
мелкозернистой структуры ниобийсодержащих
сталей; сохранением хорошей свариваемости.
Повышение комплекса свойств достигается
введением очень малых добавок ниобия в сталь, что
экономически более целесообразно, чем
применение других способов упрочнения. А за счет
исключения термообработки снижаются затраты
энергоносителей и, следовательно, себестоимость
производства современных сталей.
В Украине в 2000 г. удельное потребление
ниобия на тонну жидкой стали составило 5 г, что
значительно уступает показателям промышленно
развитых стран. Поэтому перспективы повышения
конкурентоспособности отечественных сталей
будут определяться состоянием производства и
использования феррониобия.
Двуокись циркония наряду с циркониевым
концентратом может использоваться в
производстве тех же плавленых огнеупоров.
Возможно получение окислов циркония,
стабилизированных окислами редкоземельных
элементов, интерес к которым возрастает во всем
мире как к конструкционному особо прочному,
жаростойкому материалу для двигателей
внутреннего сгорания. Вместе с тем перспективной
областью использования двуокиси циркония,
стабилизированной оксидами редких земель,
является производство топливных ячеек, которые
преобразуют тепловую энергию непосредственно в
электрическую с более высоким к.п.д. Сегодня
более 700 фирм мира заняты производством
электростанций на топливных ячейках для
различных отраслей народного хозяйства. Уже
существуют электростанции такого типа мощностью
до 11 МВт. Сегодня в Украине готовится
соответствующая государственная программа, и
ММК им. Ильича приглашен для участия в ней.
Отметим, что Донецкий ХМЗ раньше выпускал
циркониевую продукцию, в том числе различные
химические соединения циркония.
Циркониевые концентраты – естественный
минерально-сырьевой источник получения гафния,
который содержится в этих концентратах
практически постоянно в количестве 0,6-0,8%
двуокиси гафния. Гафний имеет очень важное
стратегическое применение, обладая свойством
сильнейшего поглотителя нейтронов. Используется
как материал для регулирующих стержней атомных
реакторов. Отличается очень высокой
коррозионной стойкостью во всех средах и
хорошими механическими свойствами, что
позволяет применять его как легирующую добавку к
некоторым сплавам специального назначения. По
прогнозам, в ближайшие 2-3 года потребление гафния
удвоится. На ХМФ существуют мощности по
производству гафния иодидного. В прошлом при
переработке циркониевого концентрата попутно
получали двуокись гафния. Производили также и
порошки гафния.
Тантал используется в производстве
твердых сплавов, суперсплавов для
ракетно-космической техники и авиации, в ряде
других отраслей. Но основной областью применения
тантала является электроника, где применяется до
65% тантала в виде металлического порошка
конденсаторного сорта, танталовой проволоки и
фольги в производстве электролитических
конденсаторов. На ХМФ в начале 60–х годов такие
порошки производились из привозного сырья.
Сегодня в Украине отсутствует
производство как конденсаторов, так и каких-либо
видов танталовой продукции. В Государственной
комплексной программе развития цветной
металлургии Украины на период до 2010 г.
потребность страны в танталовой продукции
оценивается на уровне 25-35 т в год. Стабильный рост
спроса на танталовую продукцию в мире (5-6% в год) и
значительный рост цен на все виды такой
продукции, уникальные свойства тантала, делающие
его трудно заменимым материалом, позволяют
считать усилия по созданию отечественного
производства готовой танталовой продукции
оправданными.
При переработке пирохлорового
концентрата применяемым в промышленности
методом хлорирования наряду с редкометалльными
продуктами в качестве попутной продукции
получается четыреххлористый кремний, который в
зависимости от его качества и чистоты может
использоваться для производства ряда продуктов.
Подобный подход реализован на Вольногорском ГМК,
где производят не только редкометалльные
концентраты, но и перерабатывают циркониевый
концентрат в одном из цехов методом хлорирования
с получением соединений циркония и
четыреххлористого кремния. Четыреххлористый
кремний наибольший интерес для ММК им. Ильича
представляет как сырье для производства
поликремния. На возможность использования
хлоридов кремния, полученных попутно при
хлорировании редкометалльных концентратов, в
качестве сырья для производства
полупроводниковых материалов электронной
чистоты указывалось давно. В последнее время
специалисты Подольского ХМЗ на практике
доказали справедливость таких утверждений,
используя в производстве поликристаллического
кремния четыреххлористый кремний (SiCl4),
получаемый на Верхнеднепровском ГМК при
хлорировании циркониевого концентрата.
Наличие дешевого SiCl4 позволяет в
перспективе освоить производство новых видов
продукции. Так, за рубежом значительное
количество производимого SiCl4 используется для
получения аэросила – аэрозольного диоксида
кремния. Синтетический кремнезем – почти чистый
SiO2 (99,4-99,9%) – получают гидролизом паров
четыреххлористого кремния в пламени водорода
при 1100-1400оС. Сегодня более 1,0 млн. т
произведенного в мире аэросила используют в
качестве высокодисперсного (степень
дисперсности 0,15-0,02 мкм) наполнителя для красок,
пластмасс, резины. Многие зарубежные фирмы
используют SiCl4 для производства оптического и
волоконно-оптического кварца, силиказоля и
силикагеля, кремнийорганических полимеров,
карбидов и нитридов кремния. Открываются широкие
возможности перепрофилирования существующего
производства и освоения новых видов товарной
продукции в случае возникновения затруднений на
рынках кремниевых полупроводниковых материалов.
Немаловажно, что при таком перепрофилировании
максимально используется существующая
инфраструктура поликремниевого производства –
водородная и кислородная станции, отделение
ректификации хлоридов и т.п.
Комплексная переработка уникальных
нефелиновых пород месторождения с извлечением
всех ценных компонентов, несомненно, будет
высокорентабельной и позволит организовать в
Украине мощную редкометалльную промышленность,
создать отечественную сырьевую базу
алюминиевой, керамической и стекольной
промышленности.