Германий
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
2017 год
Германий где добывают в мире
Германий — химический элемент с символом GE и атомным числом 32. Это блестящий, твердый, серовато-белый металлоид в группе углерода, химически подобный соседним олову и кремнию. Очищенный германий — полупроводник со свойствами, подобными элементному кремнию. Как и кремний, германий реагирует и формирует комплексы с кислородом в природе. Но, в отличие от кремния, германий слишком активен, поэтому находится в земной коре только в виде соединений.
Общее содержание германия в земной коре 1,5·10-4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит).
Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах — сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов — в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10-5 мг/л.
По данным Геологической службы США, общие мировые запасы германия в 2012 году составили примерно 1000 тонн, из которых 450 тонн пришлось на США. Запасы германия в Китае, согласно оценкам, составляют около 410 тонн.
Запасы на месторождениях германия в 2012 году, тонн *
| США | 450.0 |
| Китай | 410.0 |
| Прочие страны | 140.0 |
| Всего запасы | 1,000.0 |
* данные US Geological Survey
Приблизительно 118 тонн германия было произведено в 2011 году во всем мире, главным образом, в Китае (80 т), России (5 т) и Соединенных Штатах (3 т). Германий получается как побочный продукт из цинковых руд (сфалеритов), где он сконцентрирован в количестве до 0,3%, особенно из медно-свинцово-цинковых массивных месторождений и свинцово-цинковых карбонатов. Кроме того, по данным на 2007 год, примерно 35% потребленного в мире германия имеет вторичное происхождение.
В то время как германий производится, главным образом, из сфалерита, он также найден в серебряных, свинцовых и медных рудах. Другой источник германия — зольная пыль угольных электростанций, которые используют уголь из определенных месторождений угля с большой концентрацией германия.
Россия и Китай использовали такой уголь в качестве источника для германия. Месторождения германия в России расположены на Дальнем Востоке страны на острове Сахалин. Угольные шахты к северо-востоку от Владивостока также использовались в качестве германиевого источника. Месторождения в Китае, главным образом, расположены в буроугольных шахтах около Lincang, провинция Юньнань; угольные шахты около Xilinhaote, провинция Внутренняя Монголия также используются.
По данным на 2011 год конечное потребление германия в мире оценивалось следующим образом: 30% — инфракрасная оптика, 20% — оптико-волоконные системы, 20% — катализаторы полимеризации и 15% — электроника и электрические солнечные элементы. Оставшиеся 15% — другое применение, такое как фосфор, металлургия и химиотерапия.
Оптика. Самые известные физические характеристики оксида германия (GeO2) — высокий индекс преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти характеристики делают данное вещество особенно полезным для создания широкоугольных объективов фотокамер, микроскопов и для основной части оптоволокна. GeO2 также заменил титан в качестве добавки для волокна кварца, что избавляет от необходимости последующей термообработки, делающей волокна хрупкими. В конце 2002 года промышленность волоконной оптики составляла 60% ежегодного германиевого потребления в Соединенных Штатах, но менее чем 10% общего мирового потребления. GeSbTe — энергоемкий материал, используемый из-за его оптических свойств, например, в пишущих DVD.
Поскольку германий прозрачен в инфракрасном свете, это — очень важный инфракрасный оптический материал, который может с готовностью сокращаться и полироваться в линзы и окна. Особенно это свойство используется в тепловых камерах, работающих в диапазоне длины волны на 8 — 14 микронов на пассивное тепловое отображение и на обнаружение тепловых точек в военных целях, в системах ночного видения в автомобилях и приборах пожаротушения. Германий используется в инфракрасных спектроскопах и другом оптическом оборудовании, которое требует чрезвычайно чувствительных инфракрасных датчиков. Материал имеет очень высокий показатель преломления (4.0) и поэтому должен иметь антиотражающее покрытие. Очень твердое специальное антиотражающее покрытие подобного алмазу углерода (DLC), показатель преломления 2.0, является наиболее подходящим и образует крепкую как алмаз поверхность, которая может противостоять любой агрессивной среде.
Сплавы кремния и германия для электроники быстро становятся важным материалом полупроводников для использования в быстродействующих интегральных схемах. Схемы, использующие свойства соединений Си-SiGe, могут быть намного быстрее, чем те, которые используют один только кремний.
Кремниево-германиевый сплав начинает заменять арсенид галлия (GaAs) в устройствах радиосвязи. Применение SiGe с быстродействующими свойствами в электронных чипах также может сделать их более дешевыми по сравнению с известными производственными методами кремниевой индустрии.
Рост цен на традиционную электроэнергию улучшил экономику солнечных батарей, потенциальное основное новое направление использования германия. Германий — основание для мультисоединений высокой производительности фотогальванических ячеек для применения в космической технике.
Поскольку у германия и арсенида галлия есть очень подобные постоянные решетки, германиевые основания могут использоваться, чтобы сделать солнечные батареи из арсенида галлия. Приборы исследования Марса и несколько спутников используют тройной арсенид галлия на германиевых ячейках.
Германий в изоляторах — потенциальная замена кремнию. Другое применение германия в электронике включает фосфорные люминесцентные лампы и германиево-основные светодиоды твердого состояния (LEDs). Германиевые транзисторы все еще используются в музыкальной сфере для создания различных спецэффектов.
Другое использование. Диоксид германия также используется в катализаторах для полимеризации в производстве терефталата полиэтилена. В Японии диоксид германия используется в производстве пластмассовых бутылок. Из-за подобия между кварцем (SiO2) и германиевым диоксидом (GeO2), кварц в некоторых газовых хроматографических колоннах может быть заменен на GeO2.
В последние годы германий все чаще используется в сплавах драгоценных металлов. В сплавах из чистого серебра, например, германий препятсвует постепенному тускнению, а также улучшает некоторые другие свойства серебра. Защищенный от тусклости сплав из чистого серебра, регистрируемый как торговая марка Argentium, содержит 1,2% германия.
Германий высокой чистоты — единственный элемент подходящий для создания кристаллических датчиков точной идентификации радиационных источников — например, в системах безопасности аэропорта. Германий полезен для монохроматоров. Кристаллы германия высокой чистоты также используются в датчиках для гамма спектроскопии и поиска темной материи.
Германий в окружающей среде оказывает минимальное влияние на здоровье человека и не является опасным или ядовитым. Это прежде всего, потому что он обычно происходит только как микроэлемент в рудах и каменноугольных материалах, и используется в очень небольших количествах, которые вряд ли будут глотаться при его различных промышленных и электронных применениях. По подобным причинам германий в конечном использовании оказывает мало влияния на окружающую среду как биологическая опасность. Однако некоторые активные промежуточные соединения германия ядовиты.
Уже в 1922 году доктора в Соединенных Штатах использовали неорганическую форму германия (обычно sesquioxide), чтобы лечить пациентов с анемией. Германий использовался также при лечении других заболеваний, таких как болезни иммунной системы, но его эффективность была сомнительна. Его роль в лечении рака обсуждалась американским Противораковым обществом, но никакие полезные эффекты в данном направлении не были замечены.
Управление по контролю за продуктами и лекарствами США пришло к заключению, что германий, используемый в качестве пищевой добавки, «представляет потенциальную опасность здоровья человека».
Определенные германиевые составы доступны в низкой дозе в США, поскольку содержатся в капсулах или таблетках для диет, продающихся без рецептов. Растворимые неорганические формы германия, используемые ранее, особенно соли лимонной кислоты, привели ко многим случаям почечной дисфункции, печеночной себореи и периферийной невропатии у людей, потребляющих такие соединения постоянно. Концентрация германия в моче у этих людей, несколько из которых умерли, была на несколько порядков больше, чем эндогенные уровни. Более свежая органическая форма, бета-карбоксиэтил германий сесквиоксид (propagermanium), не показала тот же самый спектр токсичных эффектов.
Определенные составы германия имеют низкую токсичность для млекопитающих, но имеют токсичные эффекты против определенных бактерий. Однако, никакой германиевый состав пока еще не стал использоваться в фармацевтике как антибактериальное или как противораковое химиотерапевтическое средство.
Согласно данным ведущих производителей связанных с германием продуктов, потребление германиевых оснований, используемых в светодиодах и солнечных батареях, увеличилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с тем из того же самого периода 2010 года.
В 2011 году ведущий американский производитель начал поставлять основания, произведенные на новом завод в Оклахоме, у которого, как ожидается, производственая мощность составит приблизительно 400,000 оснований ежегодно. Использование германиевых оснований для высоко производительных солнечных батарей мультисоединения для спутников продолжали быть главным продуктом потребления, и больше германиевых оснований использовалось в земных солнечных системах концентратора. В конце 2010 года, американский производитель солнечных батарей объявил, что запустил производство основанных на германии солнечных батарей мультисоединения для земного использования, которые преобразовывают сконцентрированный солнечный свет в электричество при КПД 38,5%. Потребление основанных на германии оптических бланков для инфракрасных устройств (часто используемых вооруженными силами) уменьшилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с первой половиной 2010 года.
Мировое потребление четыреххлористого германия, используемого прежде всего в волоконной оптике, увеличилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с тем же периодом 2010 года, главным образом, вследствие увеличенного потребления в Китае. Потребление германиевого диоксида для использования в производстве пластмассовых бутылках, согласно оценкам, увеличилось в Японии после землетрясения весны 2011 и цунами. В течение первых 6 месяцев 2011 года, японский импорт германиевого диоксида увеличился приблизительно на 43% по сравнению с тем же периодом 2010 года.
Производство и потребление германия в мире, тонн*
| год | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| Потребление в США | 54.0 | 44.0 | 40.0 | 36.0 | 40.0 |
| Всего потребление | 117.0 | 100.0 | 118.0 | 120.0 | 124.0 |
| Всего производство | 125.0 | 110.0 | 118.0 | 118.0 | 128.0 |
| Баланс рынка | 8.0 | 10.0 | — | -2.0 | 4.0 |
| Цена на диоксид | 960.0 | 580.0 | 720.0 | 1250.0 | 1380.0 |
Цены на германий, особенно на диоксид германия, значительно увеличились в 2011 году. В течение первых 6 месяцев 2011 года цены на диоксид германия на свободном рынке выросли на 94% до 1,400 долл./кг по сравнению с 720 долл./кг в конце года 2010 года. Во течение этого же периода, цены на металлический германий на свободном рынке увеличились на более скромные 35% до 1,625 долл./кг по сравнению с 1,200 долл./кг. Цены на германий американских производителей (на графике) выросли в 2011 году до 1450 долл./кг по сравнению с 1200 долл./кг годом ранее. В 2012 году цены на германий в США в среднем составили 1680 долл./кг.
Факторы, которые способствовали повышению цен на диоксид германия, включали экспортный налог 2010 года на германиевый диоксид, произведенный в Китае и экспортируемый на мировые рынки, а также закрытие китайского завода по производству диоксида германия вследствие экологических проблем в начале 2011 года. Китайское правительство пыталось ограничить экспорт сырья и поощрить экспорт большего количества готовых изделий, таких как германиевые слитки и оптические линзы, посредством экспортного возврата налоговых платежей на эти продукты. В ответ на рост цен на диоксид германия некоторые внутренние германиевые потребители сочли более экономичным купить германий в чистой металлической форме вместо оксида.
Также на рост цены повлияло решение правительства Китая в 2011 году включать германий в стратегический запас редких металлов, что потенциально снизило объемы поставки.
Цены на германий, долл./кг
Мировой рынок германия, по прогнозам GIA, превысит 126,4 тонн к 2015 году. Ожидаемый рост в мировой экономике и увеличение потребления германия в различных других секторах конечного использования конца, вероятно, будут влиять на расширение рынка.
Экономический спад на мировых рынках в течение 2008 и 2009 годов негативно сказался на расширении сфер конечного потребления германия и перспективах рынка. Однако, с восстановлением глобальной экономической ситуации в 2010 году и улучшающихся перспектив рынка конечных германиевых продуктов, рынок германия готов получить толчок к развитию и зарегистрировать здоровый рост в ближайшие годы. Глобальный германиевый рынок чрезвычайно динамичный и изменчивый. Поставки германия прежде всего зависят от цинковой горной промышленности, в то время как спрос на минерал меняется в зависимости от изменений в отраслях промышленности его конечного потребления. Например, существенное снижение потребления германия в оптоволоконных системах и продукции электроники / солнечных батареях в течение 2008 и 2009 годов привело к значимому падению спроса на элемент в целом.
Соединенные Штаты представляют самый большой региональный рынок для германия во всем мире. Финансовый кризис значительно ослабил спрос на германий в США во время 2008 и 2009 годов. Согласно оценкам, потребление германия в США засвидетельствовало умеренное восстановление в 2010 году и получило дальнейший импульс роста в 2011 и последующие годы. Оптоволоконные системы представляют основной сегмент конечного потребления германия в США.
Европа представляет второй по величине рынок для германия во всем мире. С точки зрения роста Азиатско-Тихоокеанский регион, как прогнозируют, покажет самый быстрый рост до 2015 года. В мире в целом основной сегмент конечного потребления германия — оптоволоконные системы. Инфракрасные приборы и катализаторы полимеризации представляют собой другие основные сегменты конечного использования элемента.
Германий, из-за его определенных свойств, широко используется как катализатор и замена для нескольких металлов. Новые результаты показывают, что германий, вместо арсенида галлия (GaAs), может использоваться в оптикоэлектронных устройствах, включая современные светодиоды (LEDs).
Применение SiGe привело к разработке многих многофункциональных устройств, таких как PDAs, и мобильные телефоны. Германиевые основания более дешевы и доступны по всего половине цены 4-дюймовых вафель GaAs. Это существенно на рынке, где ценовое давление более значительно, хотя более низкая цена переводит всего лишь к нескольким процентам экономии в конечном продукте. Доступность 6-дюймовых и 8-дюймовых германиевых вафель в будущем позволит выпускать указанные изделия по намного меньшей цене.
www.cmmarket.ru — 15.08.2013 19:58
Статистика по рынку
- Производство и потребление германия
(Сводные данные) - Производство германия
(данные US Geological Survey) - Запасы на месторождениях германия
(данные US Geological Survey)
Производить галлий и германий просто, заменить Китай — нет
Контроль качества пластин из оксида галлия в научно-инновационном центре Чжэцзянского университета. Фото: CFOTO / Future Publishing via Getty Images
Китай, мировой лидер по поставкам галлия и германия, вводит ограничения на экспорт этих металлов. Россия от запретов не зависит: наша страна полностью обеспечивает свои потребности в данном сырье. А вот получится ли у отечественных компаний занять внезапно опустевший глобальный рынок и как сильно вырастут цены на электронику, выяснила «Компания».
Китай фактически запрещает зарубежные поставки металлов, без которых невозможно производство телекоммуникационного и электротехнического оборудования. Речь идет о галлии и германии, экспортный контроль за которыми вступит в силу с 1 августа. Учитывая, что КНР, по данным британского Центра разведки критических металлов, добывает примерно 94% мировых объемов галлия, ситуация для рынка критическая.
У восьми китайских компаний осталась возможность экспортировать германий и галлий, но теперь им придется направлять заявки на получение специальных лицензий в Министерство торговли страны. При этом они будут обязаны сообщать всю информацию об иностранных покупателях, а также раскрывать подробности всех поступающих заказов.
Причину введения запрета на экспорт галлия и германия объяснило китайское Министерство торговли. Пекин пошел на такой шаг для «обеспечения национальной безопасности и интересов Китая», следует из документа. Все это — из-за эскалации торговой войны с США и Европой, утверждает Bloomberg.
Галлий необходим в производстве мобильных телефонов и оптоволокна. Его также используют в производстве оборудования для спутниковой связи и в военных целях. Более того, в смартфонах со связью 3G и 4G присутствует в 10 раз больше галлия, чем в более ранних моделях. Поэтому прогнозируется, что спрос на металл в будущем будет только увеличиваться.
Германий в основном используется в волоконно-оптических системах, инфракрасной оптике (тепловизорах, приборах ночного видения и другой технике), в широкоугольных объективах и микроскопах. Также он нужен при создании пластмассы и солнечных батарей.
Китай не заменишь
Производство галлия и германия нельзя назвать сложной задачей, поскольку эти металлы — побочные продукты переработки угля и бокситов, задействованных при производстве алюминия. Таким образом, предполагают эксперты, почти любая страна с развитой алюминиевой промышленностью способна занять место Китая, став лидером по поставкам этих металлов.
При этом РФ вряд ли выиграет от отказа Пекина экспортировать данные товары, убежден промышленный эксперт Леонид Хазанов. «В России галлий выпускается только на Пикалевском глиноземном заводе, который входит в состав “Русала”. Германий — на красноярском предприятии “Германий” и на ООО “Германий и приложения” в Тульской области. То есть пока в Китае этими металлами занимаются восемь компаний, в России на этом специализируется три предприятия», — объяснил он. РФ сильно уступает по мощностям, у нее вряд ли получится обогнать КНР по производству и экспорту в этом сегменте, добавил эксперт.
Однако, по его словам, России удается обеспечивать свои потребности в галлии и германии, исключение — особо чистый германий, который страна закупает у Китая. При этом Хазанов напомнил, что в прошлом году входящий в Ростех холдинг «Швабе» заявлял о планах запустить такое производство.
«Сейчас РФ экспортирует какие-то объемы металлов, количество заказов у отечественных предприятий на поставку галлия и германия может увеличиться после роста стоимости на металлы из-за запрета Китая», — отметил он. Эксперт допустил, что Россия экспортирует сейчас в Европу, США, Японию, Юго-Восточную Азию, но это не афишируется. «Но о том, что РФ в краткосрочной перспективе сможет стать лидером вместо Китая, речи не идет», — подчеркнул он.
Таким образом, бенефициаром торгово-промышленного противостояния Китая и США российский бизнес в этом сегменте не станет, но и сильно задет не будет. Хотя есть более серьезные сырьевые угрозы. В России имеются месторождения практически всех полезных ископаемых, однако существуют химические элементы, добыча которых на ее территории не ведется, — возможное введение санкций на них значительно отразится на РФ. Это относится к марганцевому сырью, на основе которого создаются антисептики и бактерицидные средства, его также применяют в металлургии и промышленности. «Оно импортируется из Африки, и введение санкций на его экспорт в Россию автоматически может оставить отечественную металлургию без марганца», — рассказал Хазанов. Кроме того, аналогичная ситуация и с ниобием, он необходим в электронной промышленности, авиации, атомной энергетике и металлургии. Этот металл поставляют из Бразилии, подчеркнул он.
Для российских потребителей все подорожает
Для рядового потребителя конфликт может быть чувствительным. Поскольку большинство мировых поставок обоих металлов обеспечивала именно КНР, новые ограничения и рост цен на галлий и германий негативно повлияют на производство техники, предупреждает Bloomberg.
При этом ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин утверждает, что «в среднесрочной перспективе цены в любом случае будут идти вверх, вне зависимости от решения Китая».
«Торговая война между КНР и США развивается, ограничения будут взаимными и разноплановыми, поэтому электроника дорожает каждый год в среднем на 15–20% в любой валюте», — отметил он. По прогнозам эксперта, эта тенденция сохранится, и в 2025-м, предположительно, техника будет стоить для потребителя в два раза дороже, чем в 2020–2021 годах.
«Электроника американских брендов также производится в Китае, там сосредоточено 90% мирового производства. Запрет на экспорт металлов бьет по производству вне страны, — напомнил Муртазин. — Таким образом Пекин показывает, что те, кто сотрудничает с Китаем и покупает продукцию на его рынке, будут в выигрыше».
«Поэтому ситуация не скажется моментально на стоимости электроники, но глобально запрет на экспорт галлия и германия — не первый и не последний шаг. Сейчас производители вне Китая оказались в проигрышном положении», — считает аналитик.
Хазанов, наоборот, считает, что из-за действий Пекина цены на электронику пойдут вверх, а скачок может составить не менее 20%. На рынке возникнет дефицит германия и галлия, от которого будут страдать производители проводников, в частности крупнейший на планете поставщик — тайваньский TSMC, предрекает он. «В таких условиях им придется искать других партнеров, которые в полном объеме смогут заместить поставки, но, очевидно, что конкурентов Китаю в этом плане нет. В противном случае некоторые предприятия будут вынуждены приостановить работу — этот сценарий более вероятный», — рассказал эксперт.
К тому же электроника — жидкокристаллические телевизоры, инфракрасная техника, спектрометры — все будет дорожать, предупредил Хазанов. Рост цен, по его словам, коснется и россиян, поскольку, хотя РФ и обеспечивает себя галлием и германием, много электроники завозится из других стран.
Германий: ураганно-рассеянная ценность
Если уголь — настоящий хлеб промышленности, то редкоземельные металлы, по выражению академика Ферсмана, — ее витамины. Германий — не редкоземельный металл, он из группы рассеянных, но по дозам употребления и эффекту оздоровления может быть и витамином, и стимулятором промышленности.
В то же время только в Донецком угольном бассейне геологическая служба ежегодно погашает (списывает) около сотни тонн запасов германия, что соответствует примерно 60% годового мирового производства этого стратегического металла.
Германий в промышленности практически не использовался до конца 1930-х годов. Только после Второй мировой войны возник спрос на германиевые полупроводники и линзы, обусловленный развитием электроники и оптики, когда была успешно освоена технология выращивания монокристаллов германия по методу Яна Чохральского (Jan Czochralski).
Бурные технологические трансформации современной цивилизации превратили германий в материал XXI века. Сегодня этот металл и его соединения используют в волоконной оптике, инфракрасной технике, солнечных батареях, детекторах, оптоэлектронике, электронике, катализе, медицине, фармацевтике, косметике, люминофорах, металлургии и т.д.
По данным Геологической службы США (USGS), мировое производство первичного германия уже в 2015 г. достигло 165 т. Согласно прогнозам, к 2030-му спрос на германий составит 320–400 т в год, а его производство вырастет почти в полтора раза. Основные продуценты и потребители германия — высокотехнологические предприятия и научные учреждения Бельгии, Германии, Канады, Китая, России, США, Франции, Японии.
Для справки:
Германий, существование которого Дмитрий Менделеев предсказал под названием экасилиций, был открыт в 1886 г., после того, как в одной из шахт Саксонии нашли редкий минерал серебра — аргиродит. Из его состава Клеменс Винклер (Clemens Alexander Winkler) выделил новое вещество, которое классифицировал как Germanium (с символом Ge в таблице Менделеева).
Геологам известно, что германия в земной коре больше, чем, например, сурьмы, серебра или висмута, но этот элемент значительно рассеян в породах и рудах.
Природные концентраторы германия — минерализованные воды, гидротермальные растворы и некоторые растения. Указанные факторы обусловливают привязанность германия к угольным пластам, но только определенные угольные месторождения содержат его в промышленных концентрациях.
Что имели, потеряли: как вернуть утраченное
К германиесодержащим месторождениям группы «А» относят площади угольных бассейнов с содержанием германия не менее 3 г/т. Именно Донбасс и Львовско-Волынский угольный бассейн обладают ресурсным потенциалом в более чем половину запасов германия всех стран бывшего СССР.
Наиболее германиеносным является уголь с низкой степенью метаморфизма, то есть газовый и длиннопламенный, наименее — антрациты.
К группе «Б» относятся германий-угольные месторождения бурого угля, углистые аргиллиты и алевролиты с ураганным, то есть аномально высоким, содержанием германия (не менее 100 г/т). В Украине такое месторождение расположено в Береговском районе Закарпатской области. Средняя германиеносность продуктивных пластов Малобеганского месторождения лигнитов, открытого более полувека назад, составляет примерно 119 г/т. Но его освоение затруднено по геолого-экологическим причинам.
Наличие в Украине богатых германием угольных пластов и большая потребность в этом элементе полупроводниковых и оптико-механических производств, в советское время работавших на обороноспособность страны, обусловили появление мощного комплекса по получению германия, в который вошли специализированный цех Запорожского титано-магниевого комбината (ЗТМК), Северодонецкий химико-металлургический завод (СХМЗ, филиал ЗТМК) и более десяти отечественных коксохимических заводов.
Украинский уголь в СССР служил первичным сырьем для получения почти 5 т германия в год. Его получали благодаря переработке соответствующего концентрата, который производился на химических установках коксохимических заводов с использованием технологии экстракции германиевых соединений из надсмольной воды. Еще более 20 т германия производили на ЗТМК (СХМЗ) из сахалинского углистого аргиллита (содержание составляло 150–350 г/т) и отходов оптических и полупроводниковых заводов.
В начале 2000-х годов ЗТМК входил в пятерку мировых производителей германия. Тогда же отечественные ученые и специалисты отрасли стояли на пороге внедрения технологии получения зольного германиевого концентрата от сжигания угля на предприятиях теплоэнергетики, существенный вклад в разработку которой внес сотрудник Института технической теплофизики НАН Украины Уильям Носач.
Но в дальнейшем из-за прекращения поставок аргиллита из почти отработанного Новиковского месторождения на острове Сахалин и остановки изношенных установок по получению концентратов германия на коксохимических заводах мощный отечественный комплекс по производству германия прекратил работу.
Было не только потеряно место среди основных мировых экспортеров германиевой продукции, но и отечественные промышленники перешли на закупку германия и его соединений за рубежом, сократив линейку своих изделий с высокой добавленной стоимостью.
Украинские угольные месторождения, характеризующиеся германиевой металлоносностью, сегодня не используются в полном объеме по комплексному назначению. Только в Донецком угольном бассейне геологическая служба ежегодно погашает (списывает) примерно сотню тонн запасов этого стратегического металла.
Необратимые потери дорогостоящего германия происходят на фоне убыточности либо малой рентабельности шахт. Металлическое богатство сформировавшихся за тысячелетия угольных месторождений развеивается ветрами и размывается водой в ущерб окружающей среде и будущим поколениям, которые остаются без стратегических запасов сырья высоких технологий.
Однако еще не все потеряно навсегда. Возобновление работы отечественного германиевого производственного комплекса требует:
- текущего мониторинга германиеносности товарного угля и отрабатываемых угольных пластов;
- восстановления установок по получению германиевого концентрата на коксохимических заводах на основе новейшей ресурсосберегающей технологии обработки надсмольной воды;
- реорганизации и модернизации Северодонецкого химико-металлургического завода, и не только как филиала Запорожского титано-магниевого комбината, поскольку последний также требует модернизации;
- принятия мер по разработке Малобеганского месторождения лигнитов;
- освоения производства зольного концентрата германия от сжигания металлоносного энергетического угля.
Получение германия путем сжигания соответствующего угля — способ, впервые примененный в Англии. Речь идет о распространении в промышленности и коммунальном секторе угольных установок распределенной генерации (УРГ).
Экономическая целесообразность оснащения угольных предприятий едиными топливно-энергетическими комплексами малой и средней мощности доказана начатыми еще в 1990-е годы работами научных учреждений НАН Украины, а именно — Института экономики промышленности и Института геотехнической механики. На современном этапе актуальность внедрения многочисленных УРГ в угольную промышленность значительно возросла из-за кризиса неплатежей, поразившего систему энергоснабжения шахт (см. статью Д.Череватского, Д.Котляренко, А.Стиблия «В ожидании инвестора», ZN.UA №18 от 18 мая 2019 г.).
Современные теплоэлектроцентрали малой и средней мощности при шахтах, обогатительных фабриках и в коммунальном секторе шахтерских поселков, оснащенные необходимыми устройствами (см. К.Сацюк, В.Миняфаев, О.Гузеев и др. Способ получения золы вынесения, содержащей германий, галлий и их соединения: патент Украины №72859, 2007), могут стать важной составляющей первичного звена отечественного рынка германия. И вместе с тем существенно улучшить состояние окружающей среды в старопромышленных регионах.
Установки распределенной генерации целесообразно в первую очередь размещать именно на предприятиях, добывающих и обогащающих энергетический уголь с наибольшей германиеносностью. Сжигание на шахтных энергоблоках 3–4 млн т угля в год может обеспечить получение 10–15 т германия ежегодно.
Нужен ли Germanium Украине?
Украинская макроэкономика нуждается в рынке германия. В первичное звено отечественного рынка германия могут войти производители германиевого коксохимического концентрата, компании-разработчики угольного месторождения категории «Б», то есть залежей с ураганными концентрациями германия, а также предприятия-владельцы УРГ, получающие германиевый зольный концентрат.
Второе и третье звенья рынка должны составить соответствующие химико-металлургические предприятия по переработке германиевого сырья и предприятия-потребители германия и его соединений, выпускающих высокотехнологичную продукцию с высокой добавленной стоимостью.
И прежде всего ключевые задачи создания новейшей германиевой отрасли — экономические: оценка ее значимости для национального хозяйства и определение направлений промышленной политики для экономико-правовой поддержки, выбор модели участия государства и частных компаний в продвижении национального германиевого проекта, в подъеме соответствующих секторов угольной промышленности и т.д.
Без грамотно прописанного рецепта восстановления производства германий так и останется «рассеянным»…
- Предыдущая статьяЭнергетическая автаркия — возможность самообеспечения шахт электроенергией
- Следующая статьяКакую опасность несет в себе затопленная шахта?