Переработка: технологии готовы

Апатитовый концентрат в России перерабатывается в удобрения двумя методами. Меньшая, не превышающая 15% (~ 1,5 млн. т), часть его объема –азотнокислотным методом на предприятиях Великого Новгорода, Кирово-Чепецка, Дорогобужа и Россоши. При вскрытии апатита азотной кислотой до 90% РЗЭ переходит в азотнофосфорный раствор (АФР), не требуя дополнительных расходов на их растворение. При введении узла извлечения РЗМ (пока не реализованного ни на одном из предприятий) технологическая схема получения удобрений не претерпевает изменений ни на головных операциях, ни на конечной стадии. Важно, что не увеличивается в этом случае и расход основных реагентов – азотной кислоты и аммиака. Кроме того, отсутствуют твердые отходы и жидкие сбросы, так как все используемые в процессе извлечения РЗМ реагенты утилизируются в производстве удобрений – основной продукции технологического процесса. А выбросы в атмосферу вредных химических веществ (аммиака и азотной кислоты) после введения газоочистки минимальны.
Технология извлечения РЗМ при азотнокислотном вскрытии апатита прошла успешные пилотные испытания, получены сотни килограммов кондиционного продукта. Она готова к промышленному внедрению. Введение новых малозатратных дополнительных узлов в существующую технологию позволит получать высоколиквидную попутную товарную продукцию в виде карбоната стронция (второй важный дефицитный продукт), нескольких фторсодержащих продуктов, геля оксида кремния и очищенного от стронция и фтора карбоната кальция (мела). Последний в настоящее время является многотоннажным производственным отходом на предприятиях минеральных удобрений, требующим дополнительных затрат на его хранение и утилизацию.
Другая, большая часть апатитового концентрата (85%) перерабатывается по сернокислотному способу, при котором основная масса РЗМ переходит в состав твердой фазы – отхода производства – фосфогипса. Процесс извлечения редких земель из фосфогипса отработан в полупромышленном масштабе, но он достаточно трудоемкий и требует значительных затрат на капитальное строительство и организацию практически дополнительного производства. Но при этом имеются значительные плюсы для экологии.
Таким образом, на нынешний момент наиболее реальным представляется скорейшая организация извлечения РЗМ на одном или нескольких предприятиях, перерабатывающих хибинский апатитовый концентрат по азотнокислотной схеме.
Вторая часть проблемы возрождения производства РЗ-продукции связана с разделением РЗМ. Как уже отмечалось выше, наибольшим спросом на мировом рынке пользуются индивидуальные редкие земли, цены на них в десятки раз выше по сравнению с суммарным продуктом. Поэтому независимо от того, из какого сырьевого материала будут извлекаться суммарные редкие земли, необходимо создание отечественных мощностей по получению широкого ассортимента индивидуальных редкоземельных элементов (РЗЭ) и их соединений, в том числе наиболее перспективных синтетических соединений. Это может быть одно или группа предприятий, перерабатывающих суммарные РЗМ, выделенные из одного или нескольких сырьевых источников с различным составом по индивидуальным элементам. В условиях постоянно меняющихся цен и спроса на отдельные РЗЭ и их соединения такие предприятия должны иметь производительность по исходным суммарным РЗ-концентратам не менее 4-5 тыс. т/год и способность выпускать широкий ассортимент индивидуальной РЗ-продукции. Для оперативного реагирования на требования рынка необходим резерв разделительных мощностей (каскадов разделения), составляющий 20-40%. Такой объем продукции обеспечит высокую рентабельность будущего производства в целом. Часть прибыли от реализации индивидуальной РЗ-продукции может перечисляться предприятиям – поставщикам суммарных концентратов с целью повышения финансовой заинтересованности в развитии своего производства.
Технология получения индивидуальных РЗМ отработана в головном Институте химической технологии (ВНИИХТ). Она частично использовалась на отечественных заводах в течение многих лет, а качество получаемой РЗ-продукции по чистоте полностью соответствовало мировым требованиям.

Экология и экономика

Учитывая все вышеизложенные аргументы, а также имеющееся соглашение о партнерстве по данной тематике с ОАО «Акрон» (г. Великий Новгород), где используется азотнокислотная переработка хибинского апатитового концентрата для получения комплексных фосфорных минеральных удобрений, мы провели анализ и планирование инвестиционного проекта по созданию производства редкоземельной и попутной продукции на базе производственных мощностей данного предприятия. Анализ проекта, в первую очередь, показал его актуальность и жизнеспособность. Проект, по сути являясь инновационным, имеет низкий финансовый риск для будущего инвестора. Важным выигрышным фактором служит и то, что с внедрением новых дополнительных узлов комплексной переработки апатита на предприятии исключается образование промышленных отходов (экологический аспект) и увеличивается число высоколиквидных попутных товарных продуктов с низкой себестоимостью (экономический аспект). Реализация попутных продуктов (очищенный мел, карбонат стронция, гель оксида кремния и фторид аммония) дает возможность получения высоких дополнительных доходов, позволяет осуществлять эффективное поэтапное инвестирование при реализации этого проекта в целом (см. рис. 3).
Каждый из этапов инвестиционного плана является функционально законченным, автономным и рентабельным инвестпроектом. Основная идея, заложенная в основу планирования создания и запуска нового производства, – минимизация рисков инвестора. Большой долгосрочный проект разделен на цепь относительно небольших проектов, каждый из которых, в свою очередь, является рентабельным. Прибыль, полученная от реализации товарных продуктов на ранних этапах проекта, может быть инвестирована в реализацию следующего этапа. После каждого этапа инвестор в праве отказаться от дальнейшего развития проекта, зафиксировав достигнутую прибыль, или отложить реализацию следующих этапов на более далекую перспективу. Это позволит избавиться от эффекта последовательного накопления рисков и сделать проект практически реализуемым. Рассматриваемый проект предполагает быстрый возврат вложенных средств на каждом этапе – от 1 до 2 лет с начала коммерческой эксплуатации новых технологических мощностей в зависимости от сценария развития событий на рынках. Разделение общего долгосрочного инвестиционного плана по созданию расширенного редкоземельного производства и сопутствующих продуктов на несколько последовательных проектов призвано минимизировать как риски инновационного характера, так и риски, связанные с колебаниями спроса на продукцию.

Рис. 3. Доли продуктов в структуре доходов инновационного проекта

Реализация первого этапа по созданию РЗ-производства позволит кроме получения нового спектра рентабельной продукции еще и улучшить качество основного продукта – минеральных удобрений, освободив их от стронция и фтора, а получение очищенного мела решит проблему отходов. Основные усилия на данном этапе необходимо направить на формирование каналов сбыта очищенного мела и карбоната стронция, так как эти два продукта в совокупности будут обеспечивать больше половины всей выручки от реализации (см. рис. 3). Продавать неразделенные РЗМ не эффективно, поскольку их доля от суммарной выручки может составить всего 23%. Их лучше запасать в качестве сырья для будущего разделения на индивидуальные РЗЭ, реализация которых обеспечит в будущем гораздо большие (в десятки раз) доходы; тем более что неразделенный РЗ-продукт (суммарный карбонат РЗМ) представляет собой не токсичный порошок, который не требует специальных условий хранения.

Кто осуществит мечту академика Ферсмана?

Анализ внешней среды показывает, что проект по выделению РЗ-концентрата и сопутствующих продуктов своевременен и экономически оправдан. Главные его преимущества – завоевание производителем (ОАО «Акрон») свободной рыночной ниши, низкая себестоимость производимой продукции, минимальный риск падения спроса на нее, а также возможность поэтапного самофинансирования проекта
Реализация предложенного инвестиционного плана способна принести серьезную прибыль инвестору как в краткосрочном, так и в долгосрочном периоде. Проект предоставляет инвестору богатый выбор возможностей по дальнейшей диверсификации основного бизнеса и созданию мощного расширенного производства редкоземельных продуктов и товаров. Сценарный анализ проекта показал его высокую устойчивость к неблагоприятным изменениям различных факторов.
Таким образом, отечественный химический холдинг «Акрон», главный бизнес которого сейчас – производство комплексных неорганических удобрений с использованием хибинского апатитового сырья, на базе уже существующих мощностей (заводов холдинга в Великом Новгороде и Дорогобуже) может создать конкурентоспособное на внутреннем и внешнем рынках редкоземельное производство.
Самую большую угрозу проекту по производству редкоземельных элементов представляет зависимость от поставщиков апатитового концентрата. «Акрон», не имея собственной сырьевой базы, длительное время добивался заключения долгосрочного договора с ОАО «Апатит» на его поставки, чтобы обезопасить производство от возможных простоев. Однако для осуществления долгосрочных и затратных проектов, связанных с расширением продуктовой линейки, в том числе производством РЗ-продукции, нужна гарантия, что не возникнет проблем с наличием сырья. По этой причине ОАО «Акрон» принял решение создать альтернативную сырьевую базу, учредив для этой цели ЗАО «Северо-Западная фосфорная компания», которой сегодня предстоит осваивать два резервные хибинские месторождения – Олений Ручей и Партомчорр (выиграла тендер).
Проект СЗФК предусматривает три направления глубокой переработки руды с использованием новейшего, в том числе зарубежного, оборудования и современных технологий:
первое – проектирование горно-обогатительного передела на получение апатитового, нефелинового и темноцветных концентратов (сфенового, эгиринового и титаномагнетитового);
второе – ведение совместной с Институтом химии КНЦ РАН отработки технологии по переработке нефелинового концентрата по схеме азотнокислотно-аммиачного разложения нефелина;
третье – извлечение редкоземельных элементов и их промышленное использование.
Над этим СЗФК работает совместно с Институтом химических технологий (ВНИИХТ). Впервые за многие годы появилась реальная возможность внедрить в промышленное производство технологию извлечения РЗМ и получать высоколиквидную товарную продукцию, имеющую стратегическое значение. Высокий потенциал ОАО «Акрон» и профессионализм его персонала придают уверенности в том, что мечта академика Ферсмана о комплексном использовании апатитонефелиновых руд Хибинского месторождения, открытого под его руководством в 1923-26 гг. Северной научно-промысловой экспедицией Академии наук СССР, может, наконец, осуществиться. Гарантией тому будет служить наличие собственной сырьевой базы.

В заключение добавим, что устойчивый рост рыночной потребности в редкоземельном сырье наблюдался на протяжении всей второй половины ХХ века. И нет никаких сомнений, что он продолжится и в ХХI веке. Ассортимент редкоземельной продукции будет расширяться. Об этом говорит динамика мирового потребления редкоземельной продукции. Такие тенденции связаны, прежде всего, с усовершенствованием технологий практически во всех отраслях промышленности и использованием редкоземельной продукции в создании новых высокотехнологичных материалов, товаров и изделий с уникальными характеристиками, являющимися зачастую решающим фактором в современной конкурентной экономике.