Как сделать сильными регионы

– Виктор Михайлович, для начала давайте определимся, каковы основные индустриальные признаки сильного региона?

– Одним из основных признаков сильного региона сейчас становится не только наличие промышленного потенциала, но и способность на его основе с использованием местного сырья реализовывать прорывные высокоэффективные проекты. В частности, в области гидрометаллургии.

Наблюдаемая сейчас в мировой промышленно-сырьевой отрас­ли жесткая, бескомпромиссная борьба за обладание и распоряжение ресурсами, а также новейшими технологиями их переработки позволяет утверждать, что наступает время, будущее в котором принадлежит тому, кто не только владеет сырьем, но и эффективными методами его переработки.

– После того как с карты города исчез свинцовый завод, всерьез говорить о развитии металлургии в регионе вряд ли можно. Кажется, на юге республики цветная металлургия себя изжила. Или это ошибочное мнение?

– Металлургия в нашей облас­ти получила развитие в 30-х годах прошлого столетия после строительства Чимкентского свинцового завода, выплавлявшего металл из руд Турланского месторождения. Следующим этапом спустя почти 40 лет стала организация переработки руд с получением цинковых белил на базе Ачисайского цинкового месторождения.

На юге находятся многомиллионные залежи различного рудного сырья. Есть у нас техногенные минеральные отходы (ТМО) различных производств, нерудные материалы, а также некоксующиеся угли и отходы их добычи. При этом данные полезные ископаемые содержат огромное количество ценных компонентов.

Только в рудах месторождений Ачисай, Шалкия и Смена, ачисайском клинкере, шлаках свинцовой плавки, «хвостах» Кентауской обогатительной фабрики, железных рудах месторождений Ирису и Сусинген содержится не менее 1,6 миллиона тонн цинка, 1,1 миллиона тонн свинца, 1 миллион тонн меди. А еще мы имеем около 400 тысяч тонн ванадия, 100 тысяч тонн кобальта, до 100 тонн золота и 4 тысячи тонн серебра. Несметные сокровища!

К примеру, железорудный потенциал только трех месторож­дений Туркестанской области – Ирису, Абаил, Сусинген – оценивается в 1,4 миллиарда тенге. К потенциальному региональному сырью для черной металлургии, химической промышленности относится более миллиарда тонн известняков, кварцитов, опоки, глин, базальтов, гранитов, волластонита, диатомитов.

– Что мешает наладить добычу и переработку такого богатства, позволяющего соз­дать десятки предприятий и тысячи рабочих мест?

– Для рационального использования регионального сырьевого потенциала необходимы высокоэффективные технологии, которые должны базироваться на новой идеологии использования сырья. Сейчас же в добывающей и обрабатывающей отраслях наблюдается технологический парадокс.

Его суть в том, что, несмотря на усовершенствование существую­щих технологий и большое количество исследований в облас­ти переработки, только десятая часть добываемого сырья переходит в товарную продукцию.

Из-за неэффективного и нерационального использования природных ресурсов происходит постоянное увеличение количества отвальной горной и промышленной (техногенной) массы, состоящей из вскрышных пород, забалансовых и трудно­обогатимых руд, клинкеров, шламов, «хвостов» обогащения, не считая различного металлолома.

Только в Казахстане сейчас накоплено 23 миллиарда тонн всевозможных промышленных отходов. И ежегодно этот вал увеличивается на 1 миллиард тонн.

– Помнится, во времена советской плановой экономики был такой лозунг: «Отходы – в доходы!». Сейчас от такой тактики отказались?

– Отходы – огромный потенциальный сырьевой ресурс. Дос­таточно отметить, что только на трех обогатительных фабриках – Кентауской, Балхашской и Джезказганской – в «хвостах» накоплено около 1,8 миллиарда тонн отходов обогащения, в которых находится 20–26 миллионов тонн цветных металлов. Их ориентировочная стоимость составляет 14–16 миллиардов долларов.

Примером неэффективного использования оксидного цинкового сырья является переработка руды месторождения Ачисай нерациональным методом – вельцеванием, который сопряжен с образованием объемистого отхода – клинкера и большим расходом дорогостоящего кокса. С переходом отрасли к рыночной экономике завод стал нерентабельным и был остановлен. После него в отходах осталось 4,5 миллиона тонн клинкера, содержащего цветных металлов на сумму 70–80 миллионов долларов.

– Виктор Михайлович, получается, сложившаяся технологическая практика нерационального использования сырья привела к быстрому истощению сырьевой базы?

– Да, сырье становится беднее. Если в XIX веке перерабатывались руды с содержанием 10% меди, в начале XX века – 3,8%, во второй половине ХХ века – 0,5–0,7%, то сейчас начинают использовать руды, содержащие 0,1–0,3% меди.

Для удовлетворения возрас­тающих потребностей мировой индустрии в металле происходит ежегодное увеличение добычи природного сырья. Однако ресурсы Земли не беспредельны. Запасы металлов и их содержание в руде сокращаются. Это невозобновляемый природный ресурс.

Исходя из среднемировых темпов расходования минерального сырья, так называемого индекса использования ресурса, в российском Институте металлургии и материаловедения имени А. Байкова сделан аналитический прогноз расходования мировых рудных запасов. Он позволил установить, что при современном технологическом уровне добычи и переработки сырья и годового прироста производства металлов уже к 2050 году на планете будут исчерпаны природные запасы олова, цинка, свинца, молибдена, вольфрама, сурьмы, золота, серебра.

Еще через 20 лет не станет никеля, марганца. После 2100 года доминирующими металлами будут алюминий, титан, железо, хром.

– Что-то можно сделать, чтобы замедлить темпы движения к столь печальному финалу? Или такая задача не ставится?

– Для замедления этого негативного явления сейчас для существующих классических технологий первого уровня, когда целевым является один продукт, необходимо добиться максимального уменьшения потерь металлов. Причем на всех этапах – от добычи руды до получения продукции с переработкой и утилизацией образовавшихся и образующихся отходов. Не обойтись и без повторного использования металлов, то есть рециклинга в различных отраслях.

Однако для переработки оставшегося на Земле природного сырья необходимо кардинальное изменение технологичес­кой стратегии. Несмотря на многообразие природных руд, при их переработке необходимо придерживаться одного основополагающего принципа – принципа единого технологического сырья (рудного ресурса), предполагающего извлечение всех его составляющих.

Идеология этого принципа заключается в отказе от отрас­левой «принадлежности» руды. Любая перерабатываемая руда должна рассматриваться как сырье для производства не только основного продукта, например цинка, меди, свинца, но и сырья для выпуска продукции других отраслей. При этом должно соб­людаться фундаментальное положение, основанное академиками А. Ферсманом, В. Вернадским, И. Бардиным, – технология для сырья, а не сырье для технологии.

То есть для каждого нового сырья должна создаваться новая технология либо модернизироваться старая. Причем технология высокоскоростная, энергосберегающая, основанная на новых технологических процессах.

– Виктор Михайлович, а готова ли наука уже сейчас помочь в этом промышленникам, тем самым подняв уровень развития региона, сделав его экономически сильным, как того и требует Президент в Послании народу страны?

– Целенаправленные физико-химические и прикладные исследования по переработке региональных полиметаллических руд на основе принципа единого металлургического сырья были начаты на кафедре технологии электротермических производств в конце 80-х годов прошлого столетия в КазХТИ, а затем продолжены на кафедре металлургии в Южно-Казах­станском государственном университете.

Для технологической реализации этого принципа МОН РК, Министерство индустрии и инфраструктурного развития, АО «Национальное агентство по технологическому развитию» систематически выделяют вузу грантовое финансирование в объеме 10–15 миллионов тенге в год.

– Есть уже результаты, которыми могли бы гордиться ученые?

– На основании принципа единого технологического сырья для высококремнистых оксидных труднообогатимых руд мес­торождений Шалкия и Жайрем, к примеру, создана технология руднотермической электроплавки с одновременным получением ферросилиция марок ФС20, ФС25, ФС45 и оксидных цинковых возгонов – сырья для получения катодного цинка. Технология предусматривает переработку не только труднообогатимых оксидных руд, но и использование некоксующихся углей месторож­дения Таскумырсай и отходов добычи ленгерского угля.

Технология прошла производственные испытания на НПФ «Казхиминвест» в Таразе. Ее признали перспективной на Таразском металлургическом заводе, где совместно с ЮКТУ было составлено ТУ на ферросилиций из цинковых руд.

На юге Казахстана находится несколько месторождений оксидных, карбонатных, цинковых руд, в которых, кроме оксидов цинка и свинца, находятся оксиды кальция, железа, кремния. Подобные руды есть в северном регионе. К примеру, в Костанайской области на месторождении «Шаймерден».

При электроплавке этих руд в дуговой печи одновременно происходит образование ферросилиция с содержанием 20–46% кремния, карбида кальция лит­ражом 170–320 л⁄кг и оксидных цинковых возгонов с содержанием 41–70% цинка – сырья для получения цинка по классической схеме: серно-кислотное выщелачивание – электролиз. Совместное получение трех продуктов в одной электропечи позволит по сравнению с вельцеванием увеличить коэффициент комп­лексного использования руды в 2–3 раза – от 38 до 89%.

Кроме того, за счет совмещения процессов в одном печном агрегате получают развитие сопряженные реакции. Они ускоряют получение целевых продуктов. Заодно происходит уменьшение тепловых потерь электропечью и сокращение расходов электроэнергии на единицу продукции.

Принцип единого технологичес­кого сырья применим не только к рудам, но и к техногенному сырью. В частности, из Ачисайского клинкера вельцевания оксидных цинковых руд электроплавкой нами был получен ферросилиций марок ФС20, ФС25 и возгоны, содержащие 55–60% оксида цинка. Эта работа ввиду ее очевидной новизны, эффективности и большой практической значимости была признана одной из лучших научных работ МОН РК.

– Стабильность любого перерабатывающего производства во многом определяется долговременными сырьевыми запасами. К такой категории сырья относится самая распространенная магматичес­кая горная порода – базальт? Она входит в сферу интересов ученых?

– Действительно, на юге Казахстана находится одно из крупных месторождений базальта – Даубабинское. Его запасы составляют около 25 миллиардов тонн. Сейчас базальт используют для получения щебня, дорожного облицовочного камня, кислотоупорного и щелочестойкого материала, каменного литья, минеральной ваты и базальтового волокна. Несмотря на ежегодное увеличение спроса и выпуска продукции на основе базальта, использование этого сырьевого ресурса остается невысоким.

Его основные компоненты – оксиды кремния, алюминия и кальция. Поэтому вполне очевидно, что из базальта необходимо получать востребованную рынком продукцию, содержащую кремний, алюминий и кальций.

В ЮКГУ имени М. Ауэзова по гранту Министерства образования и науки РК создана совершенно новая технология использования базальта с получением конкурентоспособной продукции. Она основана на электроплавке в дуговой печи с одновременным получением ферросплава и карбида кальция.

Из тонны базальта образуется до 350–360 килограммов ферросплава и 300–340 килограммов карбида кальция. Это позволяет уменьшить на 10–15% себестои­мость ферросплава. При цене одной тонны карбида кальция в 420 тысяч тенге и одной тонны ферросплава в 330 тысяч тенге прибыль при переработке каж­дой тонны базальта составит не менее 90 тысяч тенге, а при годовой переработке 100 тысяч тонн – 9 миллиардов тенге. Сог­ласитесь, ощутимое увеличение доходов региона.

Не меньшим сырьевым потенциалом для получения ферросплавов и карбида кальция обладают граниты, опоки, диатомиты, волластониты, трипела, техногенные отходы – шлаки фосфорного производства, а для цветной металлургии – медьсодержащие железные руды, шлаки свинцового завода. Это перспективные региональные сырьевые объекты, для которых необходимо создать конкурентоспособные технологии на основе идеологии единого технологического сырья.

– Виктор Михайлович, кто же может осилить эту работу?

– В первую очередь – университеты, которые имеют научно-производственный опыт решения подобных проблем и способны эффективно решать перспективные технологические проблемы. Для этого обязательным условием выступает наличие хорошо организованного и известного научного коллектива. Мировой опыт подсказывает: эффективно задачи технологического характера решаются, как правило, сложившимися научными школами.

В Южно-Казахстанском государственном университете за 75 лет сложилось несколько признанных научных школ, эффективно реализующих научно-образовательную деятельность. Например, по технологии силикатов, машинам и аппаратам химической промышленности, металлургии, технологии неорганических веществ, механике, экологии.

На счету, к примеру, научной школы по комплексной переработке некондиционного природного и техногенного сырья цветной и черной металлургии, химической промышленности создано более 20 совершенно новых технологий. Так, на комбинате «Ачполиметалл» и Чимкентском свинцовом заводе в свое время была внедрена научно-исследовательская работа по технологии замены кокса на гидролизный лигнин. Экономический эффект по современному курсу составил более миллиона долларов.

В Ленгере совместно с ПО «Казсвинец» был построен опытно-экспериментальный завод по хлоридовозгоночной технологии переработки руды и техногенных отходов. Экономический эффект применительно к переработке труднообогатимых руд составил 0,8 миллиона долларов. Разработаны технологические регламенты по реконструкции цехов Жайремского ГОКа и Магнитогорского металлургического комбината.

Промышленную проверку на Чимкентском свинцовом заводе прошел уникальный метод переработки бедных шлаков продувкой их угле-хлоридо-воздушной смесью. На НПФ «Казхиминвест» построен мини-цех по выпуску 250–300 тонн карбида кальция в год, в котором произведено около 5 тысяч тонн карбида кальция.

На счету наших ученых только за последние 5 лет – 26 публикаций в журналах, входящих в базу данных Scopus и Web of Science. В национальном рейтинге НАОКО в 2016–2018 годах по образовательным программам бакалавриата по специальности «металлургия» Южно-Казахстанский государственный университет занимает второе место, а по магистратуре – третье.

Я привел эти факты, чтобы показать, что наша научная школа достаточно сильна, имеет соответствующие кадры и опыт по разработке и внедрению новых технологий в производство.

– В Послании народу Президент особо отметил необходимость повышения уровня научных исследований и их применения на практике. Вам есть чем ответить?

– Думаю, необходимо остановиться на практическом использовании результатов научных исследований. Научно-технологический материал, разработанный, в частности, на кафедре металлургии, огромный. Его инновационный потенциал обладает несомненной перспективностью.

Однако разработанные технологии, несмотря на их очевидную новизну, подтвержденную десятками патентов, до настоящего времени преимущественно не реализованы. Во многом это связано с отсутствием опытно-промышленной проверки результатов лабораторных исследований.

Без создания опытно-экспериментальных баз – промежуточного звена между университетами и производством – разработки ученых не дойдут до производителя. Это проблема не регионального, а государственного уровня. Вузу создать самостоятельно такую базу из-за ограничения финансовых средств невозможно.

Например, для создания опытно-экспериментальной базы по металлургии необходимо 300–400 миллионов тенге.

Для создания опытно-экспериментальных установок, технологических линий необходима государственная поддержка. Подобный прецедент в Казахстане уже был, когда вузам на конкурсной основе выделялось финансирование на приобретение современных физико-химических лабораторий, позволяю­щих увеличить в десятки раз эффективность исследований.

На опытно-экспериментальных базах можно не только апробировать технологии, которые выгодно и наглядно будут представляться инвесторам, но и организовывать мини-производства востребованной продукции, приносящей прибыль университету. Эта идея получила позитивную оценку среди ученых и производственников.

Одну из таких региональных опытно-экспериментальных баз по металлургии как раз и предлагается создать при Южно-Казахстанском государственном университете имени М. Ауэзова, который целенаправленно разрабатывает новые технологии для региона, обладая при этом большими внутренними возможностями и резервами для работы по принципу: качественное образование и эффективная наука – сильный регион и, соответственно, сильная страна.