Мелентьев Г.Б.

НИЦ «Экология и промышленная энерготехнология» Объединенного института высоких температур  (ОИВТ РАН), Москва, Россия

В XX веке редкие элементы в СССР и промышленно-развитых зарубежных странах однозначно доказали высокую эффективность своего использования в военной и аэрокосмической отраслях промышленности [1,2]. Одновременно за рубежом, в отличие от милитаризованной советской экономики, получило развитие широкое внедрение редких металлов как «витаминов промышленности» по определению А.Е. Ферсмана в гражданские отрасли.

Достаточно указать на использование феррониобия, феррованадия и РЗЭ в качестве легирующих добавок в стали и изделия из них, включая высокопрочные сейсмо- и коррозионноустойчивые трубы большого диаметра для нефте- и газопроводов, строительные конструкции и транспортное машиностроение, ниобия - в томографах, лития, причем как в виде химических соединений, так и природных минералов (лепидолита, петалита, амблигонита, сподумена, эвкриптита) - в производствах алюминия, специальных видов керамики (ситаллов, ступалита и др.), фарфора и стекол в аккумуляторах и источниках постоянного тока, смазочных материалах, циркония и РЗЭ - среднетяжелой группы - в специальных видах стекол, керамики и конструкционных компонентах АЭС, бериллия - в замедлителях нейтронов на АЭС, германия, скандия, индия - в радиоэлектронике и таких принципиально новых направлениях электронной техники как волоконная оптика, металлогалогенные лампы, лазеры, сверхпроводники, телевизоры, галлия - в составе арсенидов (до 90%), фосфидов и нитридов для нового поколения диодов различного назначения и волоконной оптике, рения - в качестве катализатора в крекинге нефти и добавки в сверхжаропрочные сплавы и т.д. [3, 4, 5].

По уровням производства и потребления редких металлов СССС в конце 80-х годов находился в числе передовых стан мира. С необходимостью развития их производства в целях удовлетворения потребностей ВПК было связано создание в системе Академии наук в середине 50-х годов двух новых институтов редкометального профиля - ИМГРЭ в Москве (1956 г.) и ИХТРЭМС в Апатитах (1957 г.). Первый из них преимущественно должен был обеспечивать геологическое, минералогическое и геохимическое изучение редкометального сырья, а второй - разработки химико-технологических способов его переработки с извлечением редких металлов.

Неслучайно одним из основных регионов развития редкометальной промышленности и опережающих научных исследований был избран Кольскои п-ов, где были открыты, разведаны и вовлечены в промышленное освоение уникальные месторождения собственно редкометального сырья - лопаритовые руды Ловозера, (Ta, Nb, TR, Sr, Ti), высококомплексного редкометально-фосфатно-глиноземного - апатито-нефелиновые руды Хибин (Al, P, Ti, F, Sr, TR, Nb, Ta) и комплексного редкометально-фосфатно-железорудного - апатито-магнезитовые руды Ковдора, являющиеся в настоящее время единственным в мире источником бадделеита как наиболее ценного и комплексного циркониевого сырья (с Hf, Ta, Nb, Sc, Rh). Здесь же, в непосредственной близости от действующего ловозерского предприятия разведаны, но остаются неосвоенными редкометальные пегматитовые месторождения (Li, Cs с Rb, Ta с Nb, Be) Вороньей-Колмозера, соответствующие по масштабам запасов и качеству сырья мировым стандартам.

В юбилейные для ИМГРЭ и ИХТРЭМСа 2006-2007 годы уместно отметить, что каждый из институтов выполнил возложенные на них задачи как в Кольском регионе, так и за его пределами, в масштабах бывшего СССР и новой России. Результаты фундаментальных и прикладных исследователей-редкометальщиков изложены в многочисленных публикациях, диссертационных работах и монографиях, отмечены присуждениями ученых степеней и правительственными наградами, включая премии Совета Министров СССР и Государственные премии. Тем самым созданы фундаментальные основы знаний о редких элементах, редкометальном сырье и способах его переработки, заложенные «первопроходцами» науки под руководством А.Е. Ферсмана, К.А. Власова, Н.П. Сажина, А.В. Сидоренко, В.Т. Калинников и др., развитые их последователями и используемые в настоящее время в практике ГРР, развитии редкометальных производств и подготовке нового поколения специалистов-редкометальщиков. Однако, новые времена выдвигают и новые приоритетные задачи, требующие неотложного принятия управленческих решений в целях обеспечения нашей страны редкими металлами за счет собственного минерального сырья, новых технологий и соответствующих производств.

Мировое развитие и технократизация человеческого сообщества обусловливают непрерывный рост их производства и потребления (на 4-5% ежегодно, в Японии - периодами до 10-20%), значительную степень концентрации и глобализации производств, монополизацию рынков и, как следствие, увеличение разрыва между уровнями научно-технического прогресса в промышленно-развитых и развивающихся странах, причем последние сокращают его за счет организации собственных производств конечной редкометальной продукции. Двадцать пять лет назад рынок был достаточно четко распределен на производителей сырья (Австралия, Канада, ЮАР, Зимбабве и др.) и конечной продукции (США, страны Зап. Европы, Япония).

Однако за последние 15 лет построено много новых химико-металлургических предприятий: по производству карбоната лития - в Австралии; пентоксидов ниобия и тантала - нескольких заводов в Бразилии; феррониобия - в Канаде; танталового порошка - в Таиланде; диоксида циркония - в Австралии; индивидуальных редкоземельных продуктов - десятки заводов в Китае. Многие горнодобывающие предприятия превращены в вертикально интегрированные горно-химико-металлургические комплексы. При этом получила развитие отработка небольших, но богатых месторождений наиболее ценного минерального сырья и отходов производства с использованием для их переработки на месте передвижных модульных установок и мини-заводов, как обогатительных, так и передельных. Создание и эксплуатация последних, особенно в комбинированных обогатительно-передельных вариантах, как в структурах крупных минерально-химических компаний, так и автономных или самостоятельных малых и средних горно-технологических предприятий обеспечивают непрерывный инновационно-технологический прогресс в извлечении особо ценных цветных, благородных и редких металлов [5].

Наиболее показательным среди промышленно-развитых стран примером интенсивного роста и развития редкометальных производств служит Япония, которая по многим показателям выпуска редкометальной продукции и обусловленным ее использованием высоких технологий превзошла СССР, причем при отсутствии, в отличие от нашей страны, собственных сырьевых источников редких металлов. Соответственно, Япония оказалась первой в мире страной, которая одновременно осуществляет проекты бурения океанической коры на глубину 5 км и дистанционное зондирование на ту же глубину состава и свойств недр Луны.

Среди развивающихся стран интенсивно использует возможности редкометальной отрасли Китай, который успешно реализовал на внешнем рынке принцип, провозглашенный Дэн Сяопином: «редкие металлы для Китая то же, что нефть для арабских стран». Китай монополизировал мировую торговлю редкоземельными элементами и индием, развивает не только производство редкометальной продукции, включая феррониобий из природнолегированного железорудного сырья, германий и рений, но и ее внутреннее потребление, сокращая при этом снабжение мирового рынка и повышая, таким образом, цены на редкие металлы.

В современном мире уровни производства и потребления редких металлов приобрели значение индикаторов экономической и национальной безопасности промышленно-развитых и развивающихся стран. Главными их потребителями являются США, страны ЕС и Япония, к которым стремительно приближается Китай, развивающий производство редких металлов из собственного сырья, и его потребление, и уже превосходящий Японию по выпуску нержавеющей стали.

О масштабах производства и потребления за рубежом редких металлов можно, в частности, судить по использованию легирующих добавок феррониобия в стали: к началу XXI века в среднем оно составило 32 г/т, а в передовых странах - 52-89 г/т, причем темпы прироста составили 4-5% в год и превысили рост потребления самой стали - 1.8-2%. В СССР и новой России производство феррониобия, необходимое, прежде всего, для обеспечения долговечности (до 100 лет вместо 10) и снижения металлоемкости труб большого диаметра в 2 раза (за счет  уменьшения толщины стенок до 21 мм от 42 мм), что крайне актуально для наших нефте- и газопроводов в условиях вечной мерзлоты и агрессивной морской среды, не налажено до сих пор. В результате в России потребление феррониобия в низколегированных сталях не превышает 9 г/т, в странах СНГ - 4 г/т, а трубы из низколегированной стали до недавнего времени импортировались из Германии, Италии и Японии, не имеющей собственных запасов ни железа, ни ниобия [2]. Подобным же образом использование солей лития в качестве эффективного флюса многоцелевого назначения при выплавке алюминия из глинозема в США превышало в середине 70-х годов 20 тыс. т (в пересчете на Li₂СO₃) и обеспечивало 75% (3,8 млн. т) выпуска алюминия, а перспективы обеспечения этой технологией всех зарубежных стран-производителей алюминия к концу ХХ века оценивались в десятки-сотни тыс. т карбоната лития [3]. Среди рассеянных редких металлов в настоящее время рений рассматривается как «металл века»: его мировое производство оценивается в 40 т, в основном, за счет Чили и, в меньшей степени, Казахстана. Если СССР потреблял до 10 т рения, то потребности России, пока лишенные собственных источников и производств этого металла, оцениваются в ≥ 5 т [5].

Россия в специфических условиях «переходного периода» оказалась необеспеченной многими видами рудного сырья - марганцем, хромом, медью, цинком, свинцом, сурьмой, ртутью и редкими металлами, источники которых после распада СССР остались за пределами страны. Ситуация усугубляется естественным истощением недр в традиционных ресурсодобывающих регионах (Урал, Кольский п-ов) и более чем 2-х кратным сокращением производства на предприятиях-ветеранах ГПК. В частности, в 90-годах производство всех редких металлов в нашей стране сократилось в 2-7 раз, а потребление в связи с сокращением госзаказов ОПК - в 5-10 раз. Сложная совокупность неблагоприятных внутренних и внешних факторов обусловила 2-кратный спад производства редкометального сырья на ОАО «Севредмет» (ныне Ловозерская ГОК), закрытие или приостановку деятельности других ГОКов и ГМК - производителей различных редкометальных концентратов (или конечной продукции) в России (например, литиевых и танталовых), Казахстане (танталовых, ниобиевых, редкоземельных), Киргизии (иттриевых) и т.д. За рубежом, на Украине и в Туркмении остались, соответственно, основные промышленные источники циркона с ильменитом и целестина, т.е. Zr с Ti и Sr, которые для России стали предметами импорта. В Казахстане и Узбекистане остались также сопутствующие производства наиболее ценных рассеянных редких металлов (Re, Ge, Ga, In, Cd, Tl, Se, Te и др.) из медных, полиметаллических руд и углей [6].

Сложившаяся кризисная ситуация с добычей и производством редкометальной продукции усугубляется несовершенством российской минерально-сырьевой базы, по многим показателям не соответствующей мировым стандартам: расположением крупнейших разведанных редкометальных месторождений в труднодоступных неосвоенных районах Сибири и Крайнего Севера, невысокими содержаниями редких металлов в рудах, их трудной обогатимостью, отсутствием современной базы для совершенствования технологии обогащения и особенно глубокой переработки руд и минеральных концентратов и т.д. Необходимый в этих условиях для привлечения инвесторов централизованный маркетинг, причем агрессивный, потребительского спроса на редкометальную продукцию в настоящее время фактически отсутствует, хотя эта специфическая продукция требует опережающего формирования спроса.

В результате в Россию, обладающую крупнейшими в мире запасами ведущих редких металлов и необходимыми технологическими заделами для их освоения и использования, импортируются не только циркониевые, титановые и стронциевые концентраты, но и такие редкие металлы, их соединения и сплавы как карбонат лития, тантал, феррониобий, редкие земли, рений, сурьма, висмут и др. Применительно к проблеме использования редких металлов в гражданских отраслях промышленности, не решаемой в России, необходимо подчеркнуть, что наше отставание от ведущих зарубежных стран сложилось еще в советское время и составляло 25-30 лет.

Восполнение убывающих запасов железорудного, медного, цинкового, свинцового и ряда других видов сырья, включая содержащие повышенные концентрации рассеянных редких и благородных металлов, не обеспечивалось с начала 90-х годов необходимыми объемами ГРР в условиях их значительного сокращения. В результате металлургические предприятия все в большей степени обеспечиваются привозным сырьем, что увеличивает издержки производства. В то же время они испытывают недостаток в легирующих добавках, необходимых для выпуска качественной продукции, конкурентоспособной на мировом рынке.

Кризисная ситуация, сложившаяся в российском горно-промышленном комплексе по совокупности вышеуказанных неблагоприятных факторов, в известной степени предопределена наследованием Россией от бывшего СССР экстенсивного характера недропользования и преимущественно экспортно-сырьевой ориентацией экономики страны. Поэтому с современных позиций необходимо учитывать не только геолого-экономическую составляющую сложившейся ситуации, но и крайне негативную экологическую [6]. Несмотря на сокращение горнопромышленного производства России в 90-х годов примерно в 2 раза, негативная экологическая ситуация в районах 50-75-летней деятельности большинства предприятий-ветеранов ГПК, ГМК и ТЭК не только не улучшилась, но и усугубилась. Наряду со значительным уменьшением объемов токсичных выбросов крупнейшими из предприятий ГМК и, в значительно меньшей степени, утилизацией части их твердых отходов, представленных текущими и лежалыми хвостами обогащения, шламами, шлаками и кеками химико-металлургических переделов, продолжается, за редким исключением, их прогрессирующее накопление. Не решаются проблемы консервации, сгущения и переработки осадков, глубокой очистки промстоков с извлечением особо ценных и токсичных микрокомпонентов и т.д.

При этом необходимо подчеркнуть, что многие из особо ценных цветных, благородных и редких металлов, стоимость которых на мировом рынке на порядки превосходит цены на профилирующую металлопродукцию, одновременно являются и токсичными, в том числе - 1-го класса опасности, т.е. суперэкотоксикантами (Pb, Zn, Cd, Tl, Be, Th, U и др.). Связанная с ними опасность микроэлементозной заболеваемости населения значительно превосходит негативное воздействие на среду обитания «кислотных дождей». Тем более, что свыше 70% их поступления в человеческий организм связано с водой, т.е. с общим, весьма неблагоприятным экологически состоянием водных систем в районах ГПК, ГМК и ТЭК.

В качестве альтернативы ситуации, сложившейся в горно-промышленном комплексе страны в 90-х годах, рассматриваются возможности и перспективы получения разнообразной редкометальной и сопутствующей нерудной продукции за счет организации комплексного освоения, глубокой переработки и использования исходного и техногенного минерального сырья действующими горнодобывающими, горно-металлургическими и химико-металлургическими предприятиями, что наиболее актуально для традиционных районов развития ГПК (Кольском, Уральском и др. регионах) [6-11]. Не менее актуальной является оценка возможностей и перспектив комплексной переработки и использования угольного сырья, отходов его обогащения и сжигания на ТЭС с извлечением особо ценных и токсичных сопутствующих компонентов, включая редкие металлы [12].

При этом наиболее эффективным представляется интегрирование горнодобывающих обогатительных и передельных производств в структуры крупных горно-минерально-химических компаний, а также создание сети малых и средних горно-технологических и инновационно-техноэкологических предприятий (соответственно МГТП и МИТЭП) как автономных, так и самостоятельных. Очевидно, что учет в извлекаемой ценности всех видов полезных компонентов, особенно редких и токсичных элементов-примесей, одновременно с составлением ТЭР по результатам пилотных испытаний технологических возможностей их выпуска, способно обеспечить значительное повышение капитализации предприятий ГПК,  ГМК и ТЭК, для которых пока характерны значительные издержки производств за счет потерь как профилирующих, так и сопутствующих полезных компонентов,  а в перспективе - и дальнейший их рост за счет значительного увеличения платы за земельные отводы под хранилища отходов и экологических платежей [13]. С этих позиций рекомендуемое направление интенсификации научно-производственной деятельности предусматривает поэтапное вовлечение в промышленное использование всех редкометальных и нерудных компонентов эксплуатируемого сырья, месторождений-спутников и отходов производства, представленных хвостами обогащения, шлаками, кеками, газопылевыми выбросами, зольными остатками, сточными водами и шламами накопителей-отстойников.

Согласно нашим исследованиям 70-90-х годов, в отходах обогащения собственно редкометалльного сырья, представленного различными силикатными и карбонатными рудами, накоплены значительные количества редких металлов - Li, Rb, Cs, Ga, Zr, Hf, TR, Ta, Nb, Be в виде собственных минеральных форм концентрации. Так, например, в отходах обогащения Белогорского (В. Казахстан) и Орловского (В. Забайкалье) ГОКов бывшего Минцветмета СССР были установлены промышленные скопления сподумена, литиевых слюд и других, более ценных минералов лития, а также танталит, танталосодержащие вольфрамит и касситерит, в отходах Ловозерского ГОКа - лопарит (Ta, Nb, TR, Ti),  Ковдорского ГОКа Минчермета - повышенные концентрации бадделеита (с Hf, Ta, Sc, Th). В соответствии с нашими рекомендациями было организовано доизвлечение танталита из хвостов обогащения на Белогорском ГОКе, тантала - из передельных шлаков касситерита с Эге-Хайского (Якутия, 60-е годы) и Орловского ГОКов и, наконец, бадделеита и апатита - из хвостов ОАО «Ковдорский ГОК» [14].

Согласно оценкам специалистов, в советском горно-промышленном комплексе потери горно-химического сырья превышали 30%, а рудного - более 50%. Суммарная ценность металлов, накопленных в горнопромышленных отходах России и извлекаемых технологически, по оценкам специалистов, в 4 раза превышает стоимость известных запасов их в недрах, которые пока не используются [6, 15].

В качестве примера рассмотриваются гигантские объемы производства и потенциальные возможности комплексного использования природного и техногенного сырья, соответственно, эксплуатируемого и накапливаемого ОАО «Апатит». В советское время ежегодная добыча и переработка им апатит-нефелиновых руд достигла 50 млн. т   при выпуске  апатитового концентрата как профилирующей товарной продукции - 19 млн. т;  в настоящее время производственные мощности снизились до 27-30 млн. т руды и 8-9 млн. т апатита в год.

В хвостохранилищах ОАО «Апатит» к 2002 г. было накоплено свыше 725  млн. т отходов обогащения, в которых содержится более 400 млн. т нефелина (с калиевым полевым шпатом), 40 млн. т апатита, 20 млн. т сфена и 16 млн. т титаномагнетита с ильменитом). При этом хибинские нефелиновые концентраты содержат технологически извлекаемый галлий (34 г/т), рубидий (165 г/т) и цезий, апатитовые - стронций (10 кг/т), редкие земли (30 кг/т) и фтор (30 кг/т), титаномагнетитовые - порядка 1 кг/т ванадия и сфеновые - 3 кг/т ниобия и 200 г/т тантала. За счет  ежегодного поступления в советское время в хвостохранилище 500 тыс. т титаномагнетита и 200 тыс. т сфена накопление связанного с ними титана достигало 400 тыс. т, что составляло более 50% извлекаемой ценности исходного сырья без учета редких металлов [16].

Как известно,  с запасами апатита в хибинских месторождениях связаны Государственные балансовые запасы стронция (99,8%), РЗЭ (40,5%) и фтора (82,4%), утвержденные ГКЗ СССР и подтвержденные в 2000 г. При переработке апатита на фосфатные удобрения серно-кислотным (85%) и азотно-кислотным (15%) методами, соответственно, на предприятиях «ФосАгро» и «Еврохим» все эти сопутствующие фосфору компоненты, а также естественные радионуклиды - торий и уран, содержащиеся в апатитовых концентратах, накапливаются в хранилищах фосфогипса, где его суммарные объемы превысили 300 млн. т (по 20-70 млн. т при каждом предприятии).

Таким образом, система деятельности «ФосАгро» за 78 лет добычи ОАО «Апатит» высококомплексного редкометально-глиноземно-фосфатного сырья без извлечения учтенных запасами сопутствующих полезных компонентов как на стадии обогащения, так и переделов обусловила потери почти 20 млн. т стронция и 5 млн. т РЗЭ, причем в условиях отсутствия в России их производств в необходимых объемах. Содержания в фосфогипсе стронция, редких земель, фтора и особенно тория и урана в активной форме, обусловленной присутствием недоизвлеченных кислот, исключают какое-либо его использование в производстве стройматериалов и сельском хозяйстве без предварительного обезвреживания. С другой стороны, эти пылящие и обводненные хранилища и отвалы представляют собой источники долговременного химического загрязнения окружающей среды, в том числе - водных систем Ладоги и Волги, что вносит существенный вклад в повышенную эндемическую заболеваемость и преждевременную смертность персонала фосфатных предприятий и населения (13).

Кроме приведенного примера с первичным фосфатным сырьем и отходами его переработки, результаты детального минералого-геохимического картирования и комплексной оценки различных видов природного и техногенного сырья России и СНГ, выполненных автором и другими исследователями, свидетельствуют о следующих возможностях и перспективах получения их них широкого круга сопутствующих особо ценных цветных, благородных и редкометальных комопнентов:

- из железорудного сырья КМА и Костомукши - золота на стадии обогащения, Tl, As, Ag, Au - из пылей агломерации окатышей (17)

- из ильменит-титаномагнетитовых концентратов апатито-нефелинового сырья Хибин - титана и ванадия, из сфеновых - ниобия и тантала, титановых пигментов и другой продукции повышенного спроса (18); из отходов обогащения Качканара - скандия

- из глиноземного сырья при получении его из нефелина - Ga, Rb, Cs в комплексе с высоколиквидной химической продукцией (19), из бокситов - Ga, V, Sc - из неэксплуатируемого эвдиалитового сырья Ловозера - РЗЭ средне-тяжелой группы, Zr, Hf, Ta, Nb и ряда химических продуктов (4)

- из медно-сульфидного сырья, отходов его обогащения и переделов на Урале - Re, Ge, Ga, Cd, In, Tl, Se, Te, Au, Ag и других рассеянных редких и токсичных элементов, из сопутствующих цинковых - Cd, Ga, Ge, In, из отходов переработки медно-никелевого сульфидного сырья ОАО «ГМК Норникель» на Кольских предприятиях - Au, Ag, Pt, Cd, Ge, Tl, Sb, Bi, As, возможно, Sn, Mo, W, то же - на норильском предприятии, где в хвостах обогащения накоплено 800 т платиноидов и т.д.

- из угольного сырья, продуктов его обогащения и сжигания на ТЭС - Al с Ga и Be, Fe с Ti, V, Ge, возможно с Nb и Sc, Cu, Zn, Pb, возможно с Au, Ag, Re, In, Tl, Se, Te в комплексе с техногенным сырьем для стройиндустрии, радионуклидами и т.д. [12]

- из нерудного пегматитового сырья и отходов его обогащения - Nb, TR, Be возможно Li, Ta, Sc (9)

- из калийных солей и продуктов их переработки - рубидия и цезия.

- из подземных высокоминерализованных вод - лития, стронция, йода, брома и других ценных компонентов в комплексе с минеральными солями [20].

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости создания принципиально новой ресурсно-техноэкологической классификации редких и токсичных компонентов, которая должна одновременно учитывать их роль в извлекаемой ценности различных видов сырья, степень его безопасности в процессах обогащения и переделов, состояние освоенности и эффективности этих процессов с инновационных позиций. Прообразом такой классификации может служить разработанная нами систематика особо ценных и токсичных компонентов для угольного сырья и отходов его переработки, которая включает 3 группы этих компонентов [12]:

1 - извлекаемые технологически радиоактивные, редкие и благородные металлы (U, Ge, Sc, Ga, Au)

2 - потенциально перспективные для попутного извлечения редкие металлы и суперэкотоксиканты (Re, In, Cd, Be)

3 - суперэкотоксиканты и другие элементы-примеси с неясными перспективами извлечения и использования (Hg, As, Th, Pb, Zn, Mo, W, Sn, Sb, V, Sr и др.).

В переработке накопленных техногенных ресурсов Россия значительно уступает промышленно-развитым зарубежным странам (США, ЕС и особенно Японии). Пока объемное использование текущих твердых отходов предприятий черной металлургии и, в меньшей степени, цветной металлургии и ТЭК реализуется преимущественно в качестве нерудной продукции (щебня и крошки из пород вскрыши и шлаков) для дорожного строительства. Обращает на себя внимание проект строительства в Омске крупнейшего завода по переработке шлакозольных отходов. Однако, в целом, в нашей стране объемы их переработки не превышают 4%, в то время как в США они достигли 40% (12). Переработка отходов медных производств не превышает 2-3%, хотя Красноярский завод цветных металлов извлекает из норильских медно-никелевых концентратов платиноиды (30% Pt в мировом производстве и 70% палладия), золото, серебро и некоторые редкие металлы, обеспечивая «сквозную» прибыль производств ОАО «ГМК Норникель». Необходимо подчеркнуть, что доля меди в извлекаемой ценности уральского медно-сульфидного сырья составляет всего 30%, а остальные 70% приходятся на неизвлекаемые сопутствующие более ценные металлы. В частности, стоимость 1 т рения, получаемого попутно в Казахстане на предприятиях корпорации «Казахмыс» (Жезказган) в 2600 раз дороже стоимости 1 т меди [5]. Подобным же образом в расчетах экономической целесообразности извлечения алюминия из высокоглиноземистых углей с попутным галлием следует иметь в виду, что стоимость 1 т последнего превосходит цену 1 т алюминия в 1000 раз, а 1 т угля - в 30000 раз [12].

Очевидно, что допускаемые на российских предприятиях ГПК, ГМК и ТЭК потери ценной металлопродукции и нерудных компонентов представляются для государства недопустимыми с народно-хозяйственных и медико-экологических позиций, а для владельцев предприятий, особенно в долговременной перспективе, с позиций упущенной выгоды в особо крупных размерах.

В то же время в мировой практике широкое развитие получают инновационные техно- и геотехнологические методы извлечения цветных металлов, золота и урана из недр, бедного и забалансового сырья, отходов добычи и обогащения руд, переработки углей и т.д. Методами отвального, кучного и подземного выщелачивания с использованием модифицированных сернокислотных методов производится извлечение меди, цинка, свинца, серебра и ряда других полезных компонентов из отработанного или бедного сульфидного сырья и рудничных вод. США этим способом за последние 10 лет увеличили производство меди в 8 раз, а золота с 1980 по 1990 г. - в 10 paз.

В 70-е годы за счет вторичной пирометаллургической переработки отвальных шлаков оловоплавильных заводов Таиланда, Малайзии, Индонезии и других стран, накопленных за 100 лет, производство тантала составило 60% его мирового выпуска. Примечательно, что за рубежом для переработки техногенного сырья широко применяются обогатительно-передельные мини-заводы, перемещаемые с объекта на объект по мере выполнения своих задач. При этом используется готовая инфраструктура горнопромышленных районов, где производится или производилась отработка коренных руд.

Такая система многоцелевой и, вместе с тем, гибкой и динамичной системы эксплуатации небольших и разнообразных по составу месторождений природного и особенно техногенного сырья обеспечивает непрерывный инновационно-технологический прогресс в горном деле [2, 5, 6, 7]. В результате переработка и использование техногенного сырья за рубежом достигли 70-90% (США, Зап. Европа, Япония). Этому способствовали дефицит и высокая стоимость земель и недр, автоматизированный космический и наземный мониторинг за их использованием, а также санкции и поощрительные платежи. С этих позиций оценка потребностей промышленно-развитых стран в природном сырье стала проводиться за вычетом объемов возможного производства необходимой продукции из техногенных источников, т.е. в условиях контроля со стороны государства.

В России при многолетнем отсутствии нового «Закона о недрах» и «Горного кодекса», проекты которых дискутируются уже при 3-м руководителе МПР РФ, законодательное и нормативное регулирование прав на использование сырья техногенных месторождений остается неопределенным (21). Прежде всего, необходимо разработать и утвердить принципы прав собственности на техногенные ресурсы, методики их изучения, оценки качества и капитализации на базе определения суммарной извлекаемой ценности всех полезных компонентов и экологических последствий переработки, порядок государственного кадастрового и балансового учета, лицензирования прав на использование сырья, земельных, экологических и налоговых платежей. Высококвалифицированное и оперативное решение этих вопросов является одним из условий трансформирования инвестиционной привлекательности капитализированных техногенных ресурсов в создание российской индустрии переработки отходов горных, обогатительных и химико-металлургических производств (22, 23).

Балансовая оценка на государственном уровне потребностей страны в природном сырье за вычетом объемов возможного производства необходимой продукции из техногенных источников может и должна послужить ориентиром и конечной заданной целью создания в России нового ресурсосберегающего законодательства о недропользовании. В перспективе, с использованием сбалансированной системы поощрительных экономических стимулов и жестких санкций, принципиально новое законодательство и Горный кодекс послужат основой для замены в нашей стране расточительного экстенсивного недропользования на интенсивное как более рациональное и экологически безопасное.

Рекомендуемое автором восстановление и развитие в России производств редкометальной продукции за счет собственно редкометального сырья, других видов минерального сырья, содержащего редкие металлы, и возобновляемых техногенных ресурсов, которые требуют комплексной оценки капитализации и вовлечения в промышленное использование, обусловлено назревшей необходимостью широкого использования этих металлов как «витаминов промышленности» и новых неорганических материалов не только в ОПК, но и в гражданских высокотехнологичных производствах. Они должны создаваться и получить развитие в целях замены сырьевой модели экономики России на инновационную и обеспечения конкурентоспособности нашей страны на мировом рынке минеральной, металлургической и машиностроительной товарной продукции.

В настоящее время ускоренное возрождение и развитие редкометальной промышленности в России необходимо для планов реализации космической программы на перспективу 35-40 лет, планов воссоздания и развития энергетики, авиа- и автопрома в ближайшие 10 лет, железнодорожного транспорта и судостроения, магистральных трубопроводов, высотного строительства и т.д.

С этих позиций рекомендуется комплекс первоочередных целевых НИР и план действий, которые необходимы для систематизации данных о различных техногенных ресурсах, методах их оценки и инновационно-техноэкологических способах их переработки с получением редкометальной продукции, благородных металлов, строительных и новых неорганических материалов с одновременных обезвреживанием текущих и лежалых горно-обогатительных и химико-металлургических «отходов» [22, 23].

Результаты таких работ могут стать необходимой информационной основой для обоснований инвестиций в создание пилотных и опытно-промышленных установок по глубокой переработке исходного и техногенного сырья с использованием инновационных технологий и созданием соответствующих малых и средних инновационно-технологических предприятий, кооперированных с крупными вертикально интегрированными компаниями, автономных или самостоятельных. Реализация системного подхода к комплексной инвентаризации, оценке и капитализации природных и техногенных ресурсов в регионах в перспективе обеспечит их социально-эколого-экономическую реабилитацию, а для России - необходимую конкурентоспособность продукции ГПК, ГМК и ТЭК на внутреннем и мировом рынке.

Литература

1. Коган Б.И. Редкие элементы: прошлое, настоящее, будущее. - М.: Наука, 1978. - 347 с.; состояние и перспективы, 1979. - 354 с.
2. Мелентьев Г.Б. Редкие металлы как «витамины» промышленности: состояние и перспективы. В сб. ФГУП ИМГРЭ МПР РФ и РАН, 2005. - С. 251-262.
3. Мелентьев Г.Б., Давыдов Н.Ф., Большакова И.Н. и др. Новые тенденции в развитии производства лития и возможности удовлетворения потребностей в нем алюминиевой промышленности за счет непосредственного использования природного литийсодержащего сырья. В сб. «Методы изучения рассеянных металлов в глиноземном сырье и возможности их попутного получения». - М.: ИМГРЭ, 1988. - С. 95-118.
4. Мелентьев Г.Б., Самонов А.Е., Малинина Е.Н., Аржаткина О.А. Редкометально-керамическое сырье и перспективы создания новых производств. В ж. Конструкции из композиционных материалов, вып. 1. - М.: ФГУП ВИМИ, 2008. - С. 51-63.
5. Мелентьев Г.Б., Малинина Е.Н., Овчарова Е.С. Перспективы организации комплексного извлечения цветных, рассеянных редких и благородных металлов из нетрадиционного и техногенного сульфидного сырья Урала. В ж. Экология промышленного производства, вып. 3. - М.: ФГУП ВИМИ, 2007. - С. 41-51.
6. Мелентьев Г.Б. Ресурсно-экологические приоритеты развития горно-геологической отрасли и прикладной науки. В ж. Экология промышленного производства, № 2. М.: ФГУП ВИМИ, 2002. - С. 30-43.
7. Мелентьев Г.Б. Техногенные ресурсы редких металлов, их оценка и технологические инновации как альтернатива экстенсивному недропользованию. В сб. Материалы 2-й обл. научно-практич. конф. «Новые методы геологического изучения, добычи и переработки руд цветных, редких и благородных металлов», 16-17 ноября 2006 г. - Челябинск. ЧДУ, 2006. - С. 34-40.
8. Мелентьев Г.Б., Овчарова Е.С., Заболоцкий А.И. Комплексная переработка и использование поликомпонентных медных руд Урала как средство интенсификации и экологизации горно-промышленных производств. В сб. Материалы делового горно-геологического Форума «MINEX'-07» Урал, 407 сентября 2007 г., Миасс: УралГеоРесурс, SRK Consulting, CD-R.
9. Мелентьев Г.Б., Калиш Е.А., Карамнов А.И., Павлов Р.И., Ремез В.К., Аргамаков И.Г. Перспективы и опыт комплексного использования сырья редкометальных полевошпатовых и нефелин-полевошпатовых месторождений СССР. В ж. Редкие элементы: сырье и экономика, вып. 13. - М.: ИМГРЭ Мингео СССР, 1977. - С. 3-11.
10. Мелентьев Г.Б. Перспективы использования нерудного и редкометального сырья Кольского региона в производствах керамических и новых неорганических материалов. В ж.: Конструкции из композиционных материалов. № 1. М.: ФГУП ВИМИ, 2003. - С. 11-32.
11. Мелентьев Г.Б., Делицын Л.М., Крашенинников О.Н. Техногенное сырье и инновационное предпринимательство в карело-кольском регионе как резерв развития производств декоративно-отделочных, керамических и новых неорганических материалов. В сб. Материалы 2-й международной конф. «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов», 12-16 сентября 2005 г., Петрозаводск. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. - С. 130-136.
12. Мелентьев Г.Б., Малинина Е.Н. Угольное сырье и отходы его переработки как источник промышленно-ценных и токсичных элементов-примесей: состояние изученности и перспективы комплексного использования в интенсификации и экологизации углепотребления. В ж. Экология промышленного производства, вып. 2. - М.: ФГУП ВИМИ, 2008.
13. Мелентьев Г.Б., Самонов А.Е., Делицын Л.М., Ваньшин Ю.В., Зубков А.А. Современное состояние и перспективы утилизации, обезвреживания, комплексной переработки и использования фосфогипса. В сб. «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов», материалы III Международной научной конференции 25-27 сентября 2007 г., Сыктывкар. - Сыктывкар: ГИ Коми НЦ Уро РАН, 2007. - С. 117-121.
14. Мелентьев Г.Б. Научно-методические основы и результаты комплексной оценки месторождений природного и техногенного сырья. В сб. 2-го Всероссийского семинара «Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения минерального сырья», 14-16 июня 2007 г., Петрозаводск: Институт геологии КарНЦ РАН, 2007.
15. Мелентьев Г.Б., Шуленина З.М., Делицын Л.М., Попова М.Н., Крашенинников О.Н. Промышленные и бытовые отходы: инновационная политика и научно-производственное предпринимательство как средства решения проблемы. В ж.: Экология промышленного производства, М: ФГУП ВИМИ, № 4, 2003, с. 45-54; № 1, 2004. - С. 40-52.
16. Самонов А.Е., Мелентьев Г.Б., Делицын Л.М. Новые перспективы комплексного освоения природных и техногенных ресурсов Хибинского горнопромышленного комплекса. В сб. Материалы годичного собрания РМО, 8-10 октября 2007 г., Москва. «Минералогические исследования и минерально-сырьевые ресурсы России» - М.: ИГЕМ РАН, 2007. - С. 113-116.
17. Мелентьев Г.Б., Шелков Е.М., Делицын Л.М. Возможности и перспективы повышения эффективности железорудно-металлургических производств за счет прямых переделов и комплексного использования сырья. В сб. Материалы VI Конгресса обогатителей стран СНГ, 28-30 марта 2007 г., Москва. - М.: МИСИС-Альтекс, 2007. - С. 77-83.
18. Мелентьев Г.Б. Состояние и перспективы развития титановых производств с попутным получением редкометальной продукции. В сб. Материалы Международной конф. «Комплексная переработка нетрадиционного титано-редкометального и алюмосиликатного сырья: современное состояние и перспективы», 4-8 апреля 2006 г., Апатиты. - Апатиты: КНЦ РАН, 2006. С. 178-189.
19. Мелентьев Г.Б., Делицын Л.М.Нефелин - уникальное минерально-химическое сырье 21 века: ресурсно-экологические проблемы и приоритеты их решения. В ж.: Экология промышленного производства, вып. 1. С. 61-72; вып. 2, 2004. С. 51-68. - М: ФГУП ВИМИ, 2004.
20. Бондаренко С.С., Мелентьев Г.Б. Перспективы ускоренного вовлечения в промышленное использование природных и техногенных гидроминеральных ресурсов России. В сб. Техногенные ресурсы и технологические инновации. - М.: ОИВТ РАН, 2008.
21. Трубецкой К.Н. Правоприменение и управление в недропользовании - состояние и перспективы. В ж. Вестник Росс. Университета дружбы народов (РУДН). Сер. Инженерные исследования, №1 (12), 2006. - С. 5-9.
22. Мелентьев Г.Б., Шелков Е.М., Делицын Л.М., Короткий В.М. Техноэкология - перспективное направление интенсификации и экологизации производственной деятельности. В ж. Маркшейдерия и недропользование, №5, сент.-окт. 2005. - М.: изд. ООО «ГеомарСВ». - С. 59-63.
23. Мелентьев Г.Б. Создание индустрии переработки возобновляемых техногенных ресурсов и инновационная технология как альтернатива экстенсивному недропользованию. В научно-информ. ж. «Север и рынок», №1 (18), 2007. - С. 178-185.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2