После того как тема редкоземельных металлов вышла на первые строчки новостей в связи с переговорами между США и Украиной, о них заговорили даже люди, далекие от химии. «Новый День» решил разобраться, как обстоит дело с этой группой металлов на Урале. На вопросы агентства ответила кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии твердого тела Уральского отделения РАН (лаборатория химии гетерогенных процессов) Лилия Пасечник.

– Сейчас тема редкоземельных металлов оказалась в сфере внимания практически всего общества, хотя об их добыче и применении большинство людей знают мало. Расскажите, есть ли на Среднем Урале такие металлы, и какие именно?

– Одним из источников ценных металлов являются отходы, полученные при производстве алюминия – красные шламы. В Свердловской области действуют два алюминиевых завода – УАЗ и БАЗ. Ежегодно каждый из них выводит около 1 млн тонн красного шлама, в котором содержатся такие ценные металлы, как галлий, лантаноиды, иттрий, скандий, цирконий, титан и др. Учитывая большие масштабы глиноземного производства, только одного скандия каждый алюминиевый завод Урала ежегодно выбрасывает около 150 т. Для нас именно этот металл представляет особый интерес, для его извлечения нами предложена уникальная карбонизационная технология. Работы ведутся уже в течение нескольких десятилетий, в частности были совместные исследования с другими институтами РАН и с собственником отходов – компанией РУСАЛ. Однако как к переработке техногенных отходов, так и к вопросу производства редких металлов у промышленности наблюдается лишь переменный интерес.

– В чем значимость редкоземельных металлов для развития промышленности?

– Редкоземельные металлы называют «витаминами» металлургии, поскольку даже в микроколичествах они способны кардинально улучшать свойства материалов. История знает яркие примеры применения скандия: обшивка легендарного космического корабля «Буран» была изготовлена из алюминий-скандиевого сплава. Сегодня этот металл используется в электронике, его микроколичества присутствуют даже в наших смартфонах. Не менее масштабно применение скандия совместно с иттрием и цирконием в материалах топливных элементов для генерации энергии и тепла за счет электрохимической реакции.

image

– Какие научные разработки в области РЗМ ведутся в вашем институте?

– Еще в 2010-х годах мы показали, что карбонизационная технология извлечения скандия перспективна. Научные группы московских институтов МИСИС и РХТУ им. Менделеева и инженерно-технологического центра компании «РУСАЛ» также плотно работают над карбонизационным извлечением скандия из красного шлама, подтверждая эффективность этого подхода. Не останавливаясь только на повышении степени извлечения скандия, мы разработали технологию, позволяющую получать более чистый продукт – оксид скандия, эффективно разделяя компоненты многосоставного сырья. Однако мы обнаружили, что получаемый нами скандий-циркониевый концентрат соответствует составу, который используется в производстве керамических топливных элементов. В этой керамике скандий существенно повышает ионную проводимость.

В рамках комплексной переработки красных шламов нами разработана технология извлечения иттрия, из которого получены алюминий-иттриевая лигатура и сплавы для замены кабелей линий электропередачи. Это более легкие и высокопрочные коррозионно-стойкие сплавы с улучшенными проводящими свойствами по сравнению с существующими медными. Технологии выплавки лигатур скандия, циркония и иттрия также разрабатываются совместно с предприятиями. Внедренный на ОАО КУМЗ инжекционный способ введения РЗМ предусматривает использование полученных концентратов без их тонкой очистки, т.к. позволяет снизить содержание примесей в лигатуре, а также уменьшить размер зерна в металле и повысить однородность структуры.

– Кто еще на Урале занимается редкоземельными металлами?

– После аварии в Венгрии с огромными разливами красного шлама в 2012-2013 гг. на Уральском алюминиевом заводе был инициирован государственный контракт на строительство опытного участка. Промышленники совместно с Институтом химии твердого тела и Институтом металлургии УрО РАН работали над комплексной переработкой красного шлама, но тогда сотрудничество не получило продолжения по коммерческим соображениям. С этого времени дороги РУСАЛа и науки по теме шламов и РЗМ разошлись. С 2015 года компания самостоятельно отрабатывает технологию, анонсировав запуск опытного участка сначала на Уральском, а в феврале 2025 года на Богословском алюминиевом заводе.

Еще один пилотный проект по скандию был запущен в Далматовском районе Курганской области (ЗАО «Далур» в составе госкорпорации «Росатом») с участием Уральского федерального университета с объемом производства до 2 тонн оксида скандия в год попутно с добычей урана. Из-за резкого падения цены на скандий более чем на 50% с 2015 года и отсутствия потребления в виде заявленной алюминий-скандиевой лигатуры и сплавов производство на постоянной основе не ведется.

– Может ли Россия конкурировать с Китаем по использованию РЗМ?

– С очень постепенным подходом к внедрению технологий РЗМ, в частности скандия, при отсутствии внутреннего потребления с созданием собственно РЗМ-содержащих материалов конкурировать России с Китаем очень сложно. Хочется надеяться, что накопленный научно-технический задел будет востребован для разработки огромных запасов редкоземельных металлов, а также переработки техногенных отходов.

Екатеринбург, Евгения Вирачева

© 2025, РИА «Новый День»