Украина входит в семерку ведущих государств мира, добывающих цирконий. Это открывает перед нашей страной достаточно перспектив на рынке изделий и сплавов для атомной и ракетной техники, а также огнеупоров.
ЦИРКОНИЙ И ГАФНИЙ
ЦИРКОНИЙ И ГАФНИЙ
Украина входит в семерку
ведущих государств мира, добывающих цирконий.
Это открывает перед нашей страной достаточно
перспектив на рынке изделий и сплавов для
атомной и ракетной техники, а также огнеупоров.
В "Комплексной программе
развития цветной металлургии Украины на период
до 2010 года" подчеркивается, что "возможность
экспорта и необходимость импорта редких
металлов исходит из ожидаемых объемов
производства и потребления. … исключение
составляют цирконий и его соединения, мощности
по производству которых имеются и частично
работают на ПО "Приднепровский ХЗ" (ПХЗ). К
сожалению, вопросов по украинским цирконию и
гафнию более чем достаточно. До 2005 года
экспортный потенциал по цирконию предполагается
увеличить за счет роста объема производства ПО
ПХЗ. Кроме того, появляется возможность экспорта
гафния (до 0,9 тонны) за счет расширения
производства на Вольногорском ГМК и ПО ПХЗ"
(табл. 1 и 2).
Если представленные цифры даны
на металлический цирконий, то в пересчете на
цирконовый концентрат это может составить всего
900-1000 тонн в год (с учетом степени извлечения).
Такие прогнозируемые мощности для двух и даже
одного предприятия (ПО ПХЗ) не могут
свидетельствовать о значительных перспективах
развития этой отрасли.
Кроме того, приходится
констатировать отсутствие работ, направленных
на восстановление металлургического комплекса
циркониевого и гафниевого производств на ВГГМК,
ПО ПХЗ и ДХМЗ. Работы на этих предприятиях в
основном направлены на создание новых
производств.
В "Программе" нет
упоминания о необходимости создания
собственного производства металлического
циркония высокой степени готовности (листы,
трубы, прутки и т.д.), в том числе для атомных
электростанций. Возможно, кооперация с Россией
решает все проблемы с поставками атомного
циркония.
В мировой практике давно
принято, что с технологической и экономической
точки зрения всю продукцию для атомного
реакторостроения целесообразно приближать к
соответствующему производству. Поэтому фирмы,
обеспечивающие работу атомных электростанций,
стремятся самостоятельно организовать
производство топливных стержней с покрытием из
сплава "Zircalloy".
Естественно, возникают вопросы:
или в работе металлургической части
циркониевого (гафниевого) производства в Украине
проблем нет, или оно считается не перспективным,
а цирконовые концентраты рассматриваются как
попутный и практически конечный (товарный)
продукт обогащения руд титановых месторождений.
Нам представляется, что это
далеко не так. С одной стороны, не, все
технологические задачи производства решены, а с
другой – не все возможности по потреблению
циркония и гафния в Украине исчерпаны
приведенными выше прогнозными показателями.
Исходя из этого, возникает еще один вопрос:
насколько глубоко проведены маркетинговые
исследования, поскольку в "Программе"
отсутствуют работы, связанные с маркетингом в
цветной металлургии вообще.
В то же время на внутреннем
рынке СНГ отсутствуют необходимые предпосылки
для интенсивного развития производства циркония
и гафния, внешний рынок также насыщен, продукция
является не конкурентной, прежде всего ввиду ее
высокой себестоимости.
Несмотря на такую мрачную
картину, нам представляется, что положение не
является столь безнадежным. При правильной
стратегии и необходимых усилиях (в том числе и
финансовых), направленных на перестройку
производства, возможно возрождение циркониевой
и гафниевой отрасли в Украине.
Попробуем разобраться с самого
начала, что представляет собой эта отрасль.
Становление циркониевой
промышленности в СССР связано с освоением
Мазуровского месторождения Донецкой области
Украины и постройкой в 1940 году опытной
обогатительной фабрики, которая в период войны
была разрушена. Поэтому после войны (1947 год) было
построено новое предприятие – Донецкий
химико-металлургический завод, в составе карьера
по добыче руды, обогатительной фабрики и цеха по
производству обезжелезненного циркония и оксида
циркония. В 1956-1958 годах вводятся новые цеха по
получению хлорокиси циркония, фторцирконата
калия и других солей циркония, порошкового
циркония, а также иодидного циркония и гафния.
Следует отметить, что в результате работы
обогатительной фабрики, которая получала только
легкообогащаемые формы циркона, в отвалах завода
накопилось около 2 млн. тонн хвостов с примерно
исходным составом по ценным компонентам.
С пуском в 1962 году
обогатительной фабрики на Верхнеднепровском
горно-металлургическом заводе работа
обогатительной фабрики на ДХМЗ была
приостановлена. По мере строительства и пуска
металлургического комплекса на Вольногорском
горно-металлургическом комбинате (бывший ВДГМЗ),
а также по экологическим и технико-экономическим
причинам, в середине 80-х годов
химико-металлургическое производство на ДХМЗ
было закрыто, однако остались установки по
получению порошков и иодидного циркония (гафния).
Со второго полугодия 1992 года производство
остановлено в связи с отсутствием заказов.
С открытием рассыпного
Самотканского комплексного месторождения в 1994
году был пущен Верхнеднепровский (ныне
Вольногорский государственный
горно-металлургический комбинат). В ходе
обогащения получают ильменитовый, рутильный,
цирконовый, дистен-силлиманитовый,
ставролитовый концентраты и кварцевые пески. На
комбинате работали металлургические цеха по
получению обезжелезненного циркония, окисла
циркония различных марок, в том числе
стабилизированного, хлорокиси циркония и гафния,
порошка гафния, сублимированных порошков оксида
циркония, технического тетрахлорида кремния,
фионитов.
В период стабильной работы
комбината производилось 35-40 тыс. тонн
цирконового концентрата, до 300 тонн оксида
циркония (при потенциальных возможностях до 2000
тонн). В настоящее время это производство
практически остановлено.
Еще одним предприятием Украины,
производящим циркониевую продукцию, является
производственное объединение "Приднепровский
химический завод" (ПО ПХЗ). На предприятии
организовано производство слитков циркония для
атомных реакторов и соединений гафния. Исходным
сырьем являются цирконовые концентраты
Самотканского месторождения и полупродукты
циркониевого производства, получаемые из г.
Глазова, гафниевьй концентрат. Слитки циркония в
дальнейшем отправляют на металлургический
комбинат в г. Глазов и в Украину возвращаются уже
готовые изделия (трубы, листы, прутки и т.д.).
Сырьевая база
В Украине в Донецкой области
имеется циркониевое месторождение (Приазовское
– Мазуровка), которое содержит, кроме циркония,
ниобий в виде пирохлора, алюминий в виде
нефелина. Среднее содержание оксида циркония
составляет 0,54%.
В 1955 году было открыто
Самотканское месторождение титано-циркониевых
песков (Днепропетровская область,
Верхнеднепровский район), которые по структуре и
вещественному составу напоминают
титано-циркониевые пески Австралии и США.
Содержание диоксида циркония оценивается в 2,4
млн. тонн, из них к промышленной разработке
готово 0,95 млн. тонн.
Открыт ряд других комплексных
месторождений циркониевых руд: Волчанское
(Днепропетровская область) со средним
содержанием циркона 5,5 кг/куб. м; Тарасовское
(Киевская область) – циркон 10,4 кг/куб. м,
Мокроялынское – цирконий 3,2 кг/куб. м; другие
более мелкие и еще недостаточно хорошо
разведанные (Воскресенское, Краснокутское).
Природные ресурсы
цирконий-редкоземельного Азовского
месторождения (Донецкая область) оцениваются в 58
млн. тонн. Содержание циркония – 0,4%,
редкоземельных элементов – 0,5%. Это
месторождение, наряду с месторождениями
Байюнь-Обо (Китай) и Маунтин-Пас (США), отнесено к
крупнейшим в мире по редкоземельным элементам.
СПРАВКА
Содержание в земной коре
циркония оценивается в 0,028%, а гафния – 3,2х10-4%.
Промышленное значение имеют два циркониевых
минерала: циркон (ZrSiO4) с содержанием 65-67% ZrO2 или 50%
Zr и бадделеит, соответственно, 95-99% ZrO2 или 70-73% Zr. К
промышленным минералам можно отнести также
эвдиалит (Na, Ca)6 (Zr, Fe, Mn) Si6O18 (О, OH, Cl)2 , содержащий 11-16%
ZrO2 или 8-12% Zr, где попутным компонентом является
иттрий.
Цирконий
Общие подтвержденные
геологические запасы циркониевых руд по
состоянию на 1999 год составляют примерно 65 млн.
тонн (U.S. Geological Survej), в том числе (млн. тонн):
Австралия – 29,8, ЮАР – 14,3, США – 5,3, Индия – 3,8,
Бразилия – 1,4. При этом на долю Украины
приходится 6 млн. тонн циркониевых руд или 9,2%
мировых запасов ZrO2.
Подавляющая часть циркония
добывается из прибрежно-морских россыпей (ПМР),
менее 10% – из коренных комплексных
месторождений, связанных с массивами
ультраосадочных щелочных пород и карбонатитов. В
песках ПМР современных и древних пляжей
заключено 95% мировых запасов циркония, где циркон
ассоциирует с титановыми (ильменит, рутил) и
редкоземельными (монацит) минералами.
К перспективному
геолого-промышленному типу циркониевого сырья
можно отнести эвдиалитосодержащие щелочные
массивы Илимауссак (Гренландия), Норри-Черр
(Швеция), Ред-Вайн и Сил-Лейк (Лабрадор, Канада),
Пиланесберг (ЮАР), в которых сосредоточены
крупные ресурсы циркония, а также ниобия, редких
земель, тантала. Среднее содержание двуокиси
циркония в этих породах – 1-5%. Освоение этого типа
комплексного редкоземельного сырья до
последнего времени сдерживалось отсутствием
рентабельной технологии.
Около 35% мировых запасов
извлекаемого циркона сосредоточено в прибрежных
морских россыпях Австралии. Запасы залежей
восточного побережья, расположенных в штате
Новый Южный Уэльс (г. Ньюкасл) и штате Квисленд (г.
Гладстон), в значительной степени истощены. Кроме
того, более 40% запасов тяжелых песков восточного
побережья Австралии законсервировано в
соответствии с принятым законодательством об
охране окружающей среды.
Ведущая роль, как в запасах, так
и в добыче циркона перешла в конце 70-х годов к
западному побережью Австралии. Интенсивная
обработка ведется в южной части западного
побережья, где расположено эксплуатируемое
месторождение Энибба (штат Западная Австралия),
подтвержденные запасы которого составляют 4,24
млн. тонн. Месторождение Кейпел, расположенное
южнее Эниббы, имеет запасы 2,43 млн. тонн.
На второе место по запасам
циркония в 90-е годы выдвинулся Африканский
континент (30%) в основном за счет месторождений в
Южно-Африканской Республике – 14,3 млн. тонн.
Эксплуатируемое месторождение Ричарде-Бей
расположено в провинции Наталь, в 180 км к северу
от г. Дурбан. Подтвержденные запасы (по данным
Горного бюро США) оцениваются в 4,45 млн. тонн со
средним содержанием циркона 0,27-0,4%.
На третьем месте по запасам
циркония находится Американский континент, где
на долю США приходится 5,3 млн. тонн – 18% мировых
запасов. Основная масса запасов циркония
сосредоточена в штатах Флорида и Джорджия.
Крупнейшим в США россыпным месторождением
является Трейл-Ридж (штат Флорида) с запасом 1,08
млн. тонн, пески которого содержат 0,3-0,5% циркона. В
штате Вирджиния, вблизи г. Ричмонд, разведаны
минеральные пески Олд Хаколд с запасом 2,1 млн.
тонн, со средним содержанием тяжелых минералов
6,5% (преобладают ильменит и циркон).
В Южной Америке наибольшими
запасами циркония обладает Бразилия. Из
подтвержденных запасов циркония, оцениваемых в
1,4 млн. тонн, 85% принадлежит ведущей бразильской
компании по производству олова, которая
обрабатывает оловоносную россыпь Питинга. В
пересчете на исходные пески содержание циркона
составляет 5-7%, ильменита – 9-13%, монацита – 0,5-1%.
Четвертое место по запасам
циркония занимает Азия, где ведущая роль
принадлежит Индии (3,8 млн. тонн, или 1,6% мировых
запасов). Более половины из них сосредоточены в
месторождении Чавара (штат Ориеса), а остальная
часть – на восточном побережье (Чатапур).
Отмечается, что содержание циркона в этих песках
низкое – 0,12%.
Европейский континент в целом
небогат месторождениями крупных циркониеносных
современных россыпей прибрежно-морского типа.
Наиболее значительные из них известны на востоке
Испании, в районе Валенсии и Таррогоны. Имеются
аналогичные россыпи в Италии, на побережье
Лигурийского моря. Однако запасы циркона в них
достоверно не определены.
Информация по странам СНГ
весьма ограничена. Согласно имеющейся,
отмечается наличие месторождений циркония в
России, Казахстане и Украине
Одним из старых месторождений
является Вишевогорское в Челябинской области с
содержанием 0,35-0,34% ZrO2. Это месторождение
рассматривалось как пирохлоровое для получения
феррониобия и, по некоторым сведениям,
практически исчерпано. Относительно недавно
открыто комплексное месторождение
титано-циркониевых руд в Тамбовской области с
содержанием 0,25-0,3% ZrO2. Разведан ряд других
месторождений, но они в настоящее время не
эксплуатируются.
На территории Казахстана
имеются титан-циркониевые,
ильменит-циркон-полевошпатные месторождения.
Крупное титано-циркониевое Обуховское
месторождение в Кокчетавской области содержит
6,72-15,24% минералов тяжелой фракции, в том числе,
3,26-5,65% циркона. Содержание диоксидов титана и
циркония составляет, соответственно, 2,2-6,3% и 2,2-3,8%.
Сдерживающим фактором в освоении месторождения
является несколько завышенная радиоактивность
цирконового концентрата.
В Матукском районе Актюбинской
области открыто Шокашское титано-циркониевое
месторождение. Содержание диоксида циркония в
рудном теле меняется от 0,15 до 3,43%, диоксида титана
– от 0,75 до 20%. Суммарное содержание диоксида
циркония в месторождениях России и Казахстана
оценивается в 2,5 млн. тонн.
Гафний
Гафний – обязательный попутный
продукт при производстве металлического
циркония реакторного сорта. Поэтому следует
иметь в виду, что его запасы можно рассматривать
как потенциальные, так как промышленное значение
для гафния имеет лишь та часть циркона, которая
используется для получения реакторного
циркония.
Запасы гафния определяются,
исходя из запасов циркония в соотношении 1:50 (в
цирконе 0,97-2,5% HfO2, бадделеите – 0,01-3% HfO2), и учитывая
это, его общие мировые запасы в виде HfO2
составляют более 1 млн. тонн. По данным U.S. Geological
Survej, они распределяются следующим образом (тыс.
тонн): Австралия – 596, ЮАР – 259, США – 97, Индия – 46 и
Бразилия – 7.
Основными странами, добывающими
цирконовые концентраты, являются Австралия, ЮАР,
США, а импортерами – Япония, США, Италия,
Нидерланды. Мировое производство цирконовых
концентратов в 1998 году составило 845 тыс. тонн, в 1999
году – 941 тыс. тонн (табл. 3). Доминирующее
положение в мировом производстве всегда
занимала Австралия, однако в настоящее время
положение меняется: доля ЮАР увеличилась с 17% в 1984
году до 42,5% в 1999 году.
Наиболее крупным потребителем
цирконовых концентратов является керамическая
промышленность (до 55% объема производства). В
настоящее время тонко измельченный циркон
вытеснил дефицитный и более дорогой диоксид
олова в качестве глушителя в глазурях и
стекловидных эмалях. Циркониевые эмали
используются для покрытия стальных и чугунных
изделий, внутренней поверхности стальных труб
технологических трубопроводов, что значительно
увеличивает срок их службы.
Оксид циркония,
стабилизированный оксидом иттрия, потребляется
в производстве кислородных сенсорных устройств
автомобилей, оснащенных каталитическими
фильтрами – нейтрализаторами выхлопных газов.
Спрос на кислородные сенсоры растет, но размеры
самих устройств становятся все меньше и в связи с
этим потребление оксида циркония на единицу
продукции снижается.
В число новых сфер
использования оксида циркония входит
производство добавок к стеклу, применяемых при
изготовлении подложек для жестких дисков. Однако
в этой сфере конкурентами стекла становятся
алюминиевые продукты. В Азии растет спрос на
оксид циркония с кубической кристаллической
структурой, но на этом рынке доминирует дешевый
китайский материал невысокого качества.
Ряд других соединений циркония
(сульфоцирконаты, ацетат циркония, фториды)
используют в кожевенной промышленности для
дубления кожи, для обработки тканей и придания им
водоотталкивающих, противогнилостных и
огнезащитных свойств; в производстве красителей;
в фармацевтической промышленности для создания
лекарственных компонентов, в парфюмерии – в
производстве дезодорантов.
Традиционной областью
применения цирконовых концентратов является
производство плавленых огнеупоров для
стекловаренных печей (увеличение срока службы
печей в 3-4 раза), а также в черной металлургии – в
технологии непрерывной разливки стали для
футеровки сталеразливочных ковшей. При этом доля
циркона, используемого в производстве
огнеупоров, достигает примерно 25%.
В литейном производстве циркон
(20% всего объема) используется для изготовления
формовочных смесей, антипригарных красок, паст,
обеспечивающих высокую точность при
изготовлении крупных и сложных стальных отливок.
По оценкам, потребление циркона в литейном
производстве в первой половине 90-х годов
составляло 148-150 тыс. тонн.
В настоящее время прогнозируют
увеличение спроса в производстве химикатов и
телевизионных приемников, где в 1993 году было
потреблено около 100 тыс. тонн циркона.
В последнее время на структуру
потребления циркона в мире существенное влияние
оказывает Китай. С 1990 года он стал крупным членом
мировой керамической промышленности. Китайский
импорт циркона в 1993 году составлял 123 тыс. тонн,
тогда как в 1990 году – лишь 11 тыс. тонн.
В указанной сфере нет
возможности немедленно найти заменитель
циркона, следовательно, в перспективе
потребление его будет тесно связано с
расширением использования керамической
черепицы и предметов сантехники.
Анализ имеющейся информации
позволил определить примерную структуру рынка
циркония (табл. 4).
Мировые производственные
мощности по производству губчатого циркония
оцениваются в 6800 тонн, гафния – в 135 тонн. В 1994
году мировое производство гафния составило
всего 60 тонн, включая около 10 тонн используемого
в виде оксида гафния.
Производство
Производством металлического
циркония занимаются как в Украине, так и в США,
Франции, Японии, Китае, России.
В Украине производится примерно
18 тонн циркония (ПО ПХЗ). На ВГГМК производилось
около 0,5 тонн электролитического гафния, при
мощности до 4,3 тонны в год (сумма Hf и HfO3 ), на ДХМЗ –
до 17 тонн порошкового циркония, 2,2 тонны гафния
иодидного, 650 кг гафния порошкового.
В России (г. Глазов, Удмуртия)
работает завод с законченным циклом от вскрытия
цирконового концентрата до получения циркония
электролитического, труб диаметром 12-81 мм, листа
1-3 мм, фольги, порошка, слитков, сплавов на основе
циркония, необходимых для ядерных реакторов.
Исходным сырьем являются цирконовые концентраты
Самотканского месторождения Украины.
Как следует из информации БИКИ,
мировое потребление металлического циркония на
протяжении многих лет поддерживается на
стабильном уровне, примерно в 5000 тонн, в том числе
для атомного реакторостроения – 3000 тонн, в СНГ и
Индии – по 1 тыс. тонн (табл. 2).
Японский импорт металлического
циркония (слитков, порошка и лома) упал в 1998 году
на 44%, до 105 тонн, вследствие того, что в предыдущем
1997 году уровень ввоза этого металла был слишком
высок. Какого-либо заметного изменения в спросе
на металлический цирконий со стороны
производителей стали, медных и алюминиевых
сплавов не наблюдалось. Импорт циркониевых
полуфабрикатов, в том числе черновых и
обработанных топливных элементов с покрытием,
увеличился в 1998 году на 8%, до 566 тонн.
По оценке Горного бюро США на
период до 2010 года средний рост потребления
гафния может быть 6,7% в год, в т.ч. США – 4,7%, до
суммарного мирового уровня 220 т. в год. Сведения о
потреблении гафния в других странах не
сообщаются, однако потребление гафния в целом в
мире можно оценить в 100 тонн.
Применение
Исключительные механические
свойства и коррозионная стойкость
металлического циркония определяют его особую
роль в производстве ядерных реакторов и в
химической промышленности. Важность циркония
для ядерного сектора частично базируется на его
коррозионной стойкости при высоких
температурах, а также на высокой пластичности и
способности к обработке давлением, но наиболее
существенным в указанной сфере является такое
свойство данного металла, как слабое поглощение
нейтронов, образующихся в процессе деления ядер.
Это делает цирконий незаменимым в производстве
кожухов, внутри которых содержится ядерное
топливо, трубок Пито и других частей ядерных
реакторов. С появлением водоохлаждаемых
реакторов и Candu – реакторов, в которых
используется природное, а не обогащенное
урановое топливо, большее внимание стало
уделяться экономии нейтронов, что
способствовало повышению потребления
циркониевых сплавов.
Для изготовления такой
продукции, как стержни, трубы, листы и полосы,
цирконий сплавляется с оловом, железом, хромом и
никелем с тем, чтобы получить материал сорта
"Zircaloy", или с ниобием, содержание которого
может достигать 2,5%. В настоящее время ядерный
сектор самостоятельно осуществляет разработку
большинства используемых сплавов. Уже удалось
получить материалы с повышенной коррозионной
стойкостью, прочностью, вязкостью ползучести при
облучении и со сниженной способностью к
изменению формы под действием облучения.
Типичные принципы технологических процессов,
используемых в производстве циркониевых сплавов
и чистого циркония, подобны тем, которые
применяются при получении титана, – вакуумная
дуговая плавка с дальнейшей ковкой и горячей или
холодной прокаткой, выпрессовыванием или
штамповкой.
Американская компания "Amorphous
Technologies Inc." разработала циркониевый сплав (50-80%
циркония) с титаном, медью и бериллием,
предназначенный для получения материала,
который в настоящее время является единственным
массивным "металлическим стеклом".
В химической промышленности
также используется цирконий, где ценится его
устойчивость к широкому кругу жидкостей –
большинству минеральных и органических кислот и
всем щелочам. Этот металл обычно обладает более
высокой коррозионной стойкостью, чем
нержавеющая сталь, но меньшей, чем тантал.
Металлический цирконий
используется также в производстве
цирконий-медных и цирконий-алюминиевых сплавов,
которые повышают проводимость алюминиевых
кабелей для передачи энергии. Ферроцирконий
применяется как добавка к сталям, способствующая
удалению кислорода и серы. Кроме того, добавление
примерно 2% ферроциркония к самарий-кобальтовым
магнитам существенно повышает уровень их
магнитных свойств.
Наиболее емкая область
применения гафния – изготовление регулирующих
стержней в ядерных реакторах атомных подводных
лодок и других военно-морских судов, где они не
имеют конкуренции благодаря уникальному
сочетанию высокой степени поглощения тепловых
нейтронов, коррозионной стойкости и
жаропрочности. Ограничение использования гафния
в гражданских АЭС обусловлено лишь его высокой
ценой.
Расширяется использование
легированных гафнием жаропрочных и тугоплавких
сплавов (на основе вольфрама, молибдена, ниобия,
тантала, никеля, титана, кобальта) в реактивных
двигателях; газовых турбинах; ракетах, входящих в
плотные слои атмосферы; ружейных стволах; особо
стойком химическом оборудовании; двигателях в
судостроении; термоионных конверторах.
Добавка гафния в сплавы на
никелевой основе способствует повышению их
прочностных свойств без изменения пластичности.
Присутствие гафния в сплавах на основе кобальта
повышает их прочность и стабильность. По эффекту
легирования 2% гафния заменяет 7% кобальта.
Титановые сплавы, содержащие 2% гафния, сочетают
высокую степень пластичности с достаточной
технологичностью и успешно используются для
двигателей в судостроении.
В сплавах на танталовой основе
гафний защищает тантал от окисления при высоких
температурах, образуя на его поверхности
защитную пленку из оксида гафния. Сплав гафния
(80%) с танталом (20%) выдерживает температуру 2200°С в
течение длительного времени и может быть
использован для изготовления сопел ракет и
защитных покрытий тугоплавких металлов.
Добавление 1% гафния в
постоянные магниты системы РЗМ-кобальт
позволяет существенно улучшить их магнитные
характеристики.
Наиболее быстрыми темпами
растет применение гафния с карбидами, которые
используются для высокоскоростной механической
обработки изделий. Применение гафний-ниобиевого
карбида более чем на 30% снижает стоимость сплава
для режущих инструментов по сравнению с карбидом
тантала.
Оксид и другие соединения
гафния используются в производстве оптических
стекол, огнеупоров, электротехнике, электронике
и других.
Способность гафния поглощать
тепловые нейтроны может быть использована для
снижения объема радиоактивных отходов;
производства монет для автоматов, так как
высокая плотность гафния позволяет исключить
изготовление фальшивых монет.
Цена
Цены на цирконовые концентраты
за последние шесть лет подвергались изменениям:
с наиболее низкой в 1994 году (около 200 USD/т) до 600-620
USD/т в течение всего 1997 года и затем постепенно
падали до 500 USD/т (1998 год – середина 1999 года). В
настоящее время цена металлургического
цирконового концентрата составляет 280-310 USD/т и
премиального – 260-300 USD/т.
Цены на бадделеит
огнеупорного/абразивного сорта составляют 2200-2550
USD/т, а на моноклинный плавленый оксид циркония –
2220-2500 USD/т.
В Европе цены на бадделеит
(тонкого помола) керамического сорта (98% Zr02 + НfO2)
составляют 2700-4500 USD/т, а пигментного сорта – 2700-3000
USD/т. В 1994 году цена слитков циркония составляла
175-220 USD/кг, высокочистого циркония 330 USD/кг.
Рынок циркония обычно
характеризуется высокой степенью конкуренции в
области цен, причем как между отдельными
производителями циркона, бадделеита, так между
ними и производителями синтетического
материала. Торговля металлическим цирконием
осложняется тем, что в определенных случаях она
регулируется договором о нераспространении
ядерного оружия. Циркониевые пески и циркониевая
губка должны закупаться из сертификационных
источников. Именно это, по мнению компании Cerus,
затрудняет выход российских экспортеров на
мировой рынок. Однако нерадиоактивный цирконий и
лом, не предназначенные для использования в
ядерном секторе, могут свободно продаваться в
западных странах.
Перспективы
Анализ состояния сырьевой базы
циркония и гафния Украины и всего мира показал,
что запасы достаточны для удовлетворения
потребностей в течение 50-100 лет. По сравнению с
остальными странами, Украина располагает
довольно крупными месторождениями рассыпных
руд, что ставит ее на первое место в Европе. В
течение прошедших 50 лет украинские цирконовые
концентраты являлись основным продуктом для
России и Украины.
Авторы считают, что одной из
концепций выхода отрасли из кризиса может стать
возрождение производства на ВГГМК, где
необходимо решить ряд вопросов, в числе которых:
более глубокое (детальное) изучение внутреннего,
в том числе СНГ, и Европейского рынков циркония и
гафния; разработка энергосберегающей технологии
вскрытия цирконовых концентратов с получением
широкого спектра материалов для конечного
использования (в огнеупорах, керамике, от бытовой
до специальной, абразивах, стекле, пигментах,
электронике, красителях, сорбентах, сплавах и
т.д.). На втором этапе – организация производства
металлического циркония (с гафнием и без него) и
гафния на основе хлоридной технологии для
получения сплавов; организация производства
проката, труб, листов с целью использования их
как конструкционных материалов.
В меньшей степени кризис
касается проблемы получения реакторного
циркония и гафния, т.к. на данном этапе мощности и
состояние технологии на Приднепровском
химическом заводе и в г. Глазове (Россия) решают
эти задачи.
Развивающаяся титановая
промышленность Казахстана ставит перед собой
задачу освоения разведанных месторождений. Так
как большинство из них являются комплексньми, то
на рынок возможно поступление цирконовых
концентратов и вследствие этого следует ожидать
появления еще одного конкурента на циркониевом
рынке СНГ.
Российские источники сырья
являются менее перспективными, однако наличие
стратегических запасов, а также поступление на
рынок бадделеитовых концентратов позволяет
предполагать, что Россия не будет испытывать
недостатка сырья для атомного реакторостроения
в ближайшие несколько лет.
Таблица 1. Потребление
циркония и гафния в Украине
| Металл |
Потребление, |
Прогноз, |
|||
|
1992 г. |
1998 г. |
2000 г. |
2005 г. |
2010 г. |
|
| Цирконий и его соединения |
360,0 | 90,0 | 90,0 | 200,0 | 320,0 |
| Гафний металлический | 5,0 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
Таблица 2. Структура рынка
циркония и гафния в Украине
| Металл |
Параметр |
1998 г. |
2000 г. |
2005 г. |
2010 г. |
| Цирконий
и |
Производство, тонн | 180,0 | 180,0 | 360,0 | 360,0 |
| Экспорт, тонн | 90,0 | 90,0 | 160,0 | 40,0 | |
| Импорт, тонн | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Потребление, тонн | 90,0 | 90,0 | 200,0 | 320,0 | |
| Гафний | Производство, тонн | 0,5 | 0,5 | 1,5 | 2,0 |
| Экспорт, тонн | 0,0 | 0,0 | 0,9 | 1,3 | |
| Импорт, тонн | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Потребление, тонн | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
Таблица 3. Производство
цирконовых концентратов (U.S. Geological Survej)
| Страна |
1998 г. |
1999 г. |
||
|
тыс. тонн |
доля, % |
тыс. тонн |
доля, % |
|
| Австралия | 404,0 | 47,8 | 400 | 42,5 |
| ЮАР | 300,0 | 35,5 | 400,0 | 42,5 |
| Украина | 65,0 | 7,7 | 65,0 | 6,9 |
| Бразилия | 19,3 | 22,3 | 19,5 | 2,1 |
| Индия | 19,0 | 2,2 | 19,0 | 2,0 |
| Китай | 15,0 | 1,8 | 15,0 | 1,6 |
| Шри-Ланка | 12,5 | 1,5 | 13,0 | 1,4 |
| Россия | 6,3 | 0,7 | 6,8 | 0,7 |
| Малайзия | 4,0 | 0,5 | 2,5 | 0,3 |
| ИТОГО | 845,1 | 100 | 940,8 | 100 |
Таблица 4. Структура
производства и потребления циркония, тыс. тонн
| Мировое производство цирконового концентрата |
941,0 |
| Использование цирконового концентрата в производстве металлического циркония (расчет) |
47,1 |
| Использование цирконового концентрата в производстве керамики, огнеупоров, в литейном производстве и прочих отраслях |
893,9 |
| Мировое производство циркония технического (99,2% Zr) и губки |
1,0 |
| Мировое потребление металлического циркония |
5,0 |
| Потребление циркониевых полупродуктов реакторного сорта, в том числе: |
5,0 |
| Западные страны | 3,0 |
| СНГ | 1,0 |
| Индия | 1,0 |