Иван Лещенко
ИАЦ «Минерал» ФГУП «Аэрогеология»


    В природе сурьма встречается более чем в ста минералах – сульфидах, оксидах, силикатах и других соединениях, но в самородном виде – достаточно редко. Комплексный, многокомпонентный характер всех месторождений предопределил название сурьмы на английском и большинстве европейских языков: antimony скорее всего происходит от греческого «анти-монос» – противник уединения. Важнейший промышленный минерал – сульфид сурьмы (Sb₂S₃) – также называется антимонит, или сурьмяный блеск. В Древней Греции он был известен как «стиби», откуда возникло латинское stibium.
    Цвет сурьмы серебристо-белый с синеватым оттенком. Для неё характерны амфотерные свойства, то есть присущие как металлам, так и неметаллам. В некоторых соединениях сурьма проявляет несвойственную металлам отрицательную валентность, а в чистом виде – столь же несвойственную хрупкость. При комнатной температуре пластичны лишь сверхчистые монокристаллы, содержащие более 99,997 % сурьмы.
    Добавки сурьмы резко улучшают свойства легируемого металла. Так, присадка к свинцу всего 0,7 – 1 % сурьмы в 4 раза увеличивает предел его прочности на разрыв. Известно более 200 сплавов сурьмы, главным образом, с цветными металлами, причем история важнейших из них насчитывает не одно столетие. Некоторые сплавы при остывании расширяются, что позволяет получать высокоточные отливки. Кроме улучшения литейных свойств и повышения твердости, добавки сурьмы понижают температуру плавления.
    В 1839 году американским изобретателем И. Баббитом получены антифрикционные сплавы, названные его именем. Баббиты на оловянной и свинцовой основе с добавками 6 – 17 % сурьмы используются для заливки вкладышей подшипников скольжения и полностью отвечают предъявляемым требованиям, обладая низким коэффициентом трения со стальной поверхностью вала, высокой износостойкостью и способностью отводить тепло, возникающее при трении.
    В семействе сплавов сурьмы основным является сурьмянистый свинец, применяемый в аккумуляторах. Этот сплав, содержащий 3 – 10 % сурьмы, удовлетворяет требованиям автомобилестроения и тракторостроения, имея небольшие габариты и вес аккумуляторных батарей при достаточно высокой прочности решеток. На их выпуск расходуется (из них же регенерируется) практически вся вторичная сурьма. Ее доля в суммарном потреблении в США в 2000 – 2001 годах составляла 15 – 16 %.
    Добавки сурьмы к свинцу повышают его стойкость во многих агрессивных средах. Подобные свойства обусловливают использование сурьмянистого свинца для производства оболочек электрокабелей (0,7 – 1 % Sb), кислотостойкой облицовки труб и различных емкостей (6 – 8 %), запорной арматуры и насосов (8 – 12 %).
    Сурьма особой чистоты применяется в полупроводниковой технике – в качестве легирующей добавки к кремнию и германию, а также составной части интерметаллических соединений с алюминием, галлием и индием. Среди всех известных материалов антимонид индия (InSb) проявляет максимальную чувствительность к поглощению теплового излучения и служит основой инфракрасных детекторов, способных различать в темноте даже едва нагретые предметы. Возможности этого материала сейчас изучаются и с целью использования в термофотоэлементах, преобразующих тепло в электроэнергию. Наконец, антимонид индия рассматривается как перспективный материал для фотоники, которая, в частности, позволяет существенно повысить быстродействие компьютерных систем. Однако надо отметить, что доля полупроводниковых материалов в общем потреблении сурьмы незначительна. То же можно сказать и об экспериментальных исследованиях, связанных с ядерной энергетикой, где радиоактивный изотоп сурьмы применяется при изготовлении источников жесткого гамма-излучения и нейтронов.
    До начала 60-х годов большая часть сурьмы использовалась в виде сплавов. Спрос на них и определял темпы развития сурьмяной промышленности и ее минерально-сырьевой базы. В дальнейшем эта роль перешла к неметаллическим соединениям. Их доля в мировом потреблении сурьмы за последние полвека, по меньшей мере, удвоилась и к 2000 году достигла примерно 75 %, в том числе в США – 84 %, в Японии – около 90 %.
    Столь бурное развитие связано, прежде всего, с появлением новой сферы применения сурьмы – выпуска замедлителей горения (антипиренов). Ужесточение требований пожарной безопасности в автомобилестроении, авиакосмической отрасли и строительстве обусловило высокий спрос на огнестойкие наполнители и пропитки для пластмасс, тканей, ковровых покрытий, клеющих веществ, красок и т.п. В состав примерно трети подобных средств входит триоксид сурьмы (Sb₂O₃). За 1970 – 2000 годы доля замедлителей горения в общем потреблении сурьмы в США выросла с 12 до 59 %, в том числе антипиренов для пластмасс – до 53 %.
    Объемы производства и потребления прочих соединений сурьмы значительно меньше. Можно отметить, что в гидрометаллургии для очистки растворов применяется водный трисурьмянокислый натрий (соль Шлиппе). Для воронения стали пригодна треххлористая сурьма (SbCl₃).
    Современное мировое потребление сурьмы оценивается в 120 тыс. т в год, из которых 40 – 50 тыс. т приходится на США и примерно по 20 тыс. т – на Японию, Китай и Западную Европу. Российская потребность в сурьме в начале 90-х годов оценивалась в 10 тыс. т, но затем существенно снизилась. В России и Китае значительная часть общего потребления приходится на металлическую сурьму, – соответственно – 67 и 43 %, тогда как в большинстве стран сурьму применяют, главным образом, в виде ее триоксида. Мировое потребление разнообразной сурьмяной продукции в основном удовлетворяется за счет ее поставок из Китая – безусловного лидера отрасли, значительно опережающего все другие страны по ресурсам и запасам сурьмы (рис. 1) и особенно по ее производству (рис. 2).

    Большая часть китайских сурьмяных месторождений и предприятий сосредоточена на юго-востоке страны – в Гуанси-Чжуаньском автономном районе, в провинциях Хунань и Гуйчжоу. В провинции Хунань находится крупнейшее в мире месторождение Сикуаньшань, которое иногда называют сурьмяной столицей мира. Максимальные концентрации рудного вещества здесь приурочены к сводовым частям куполовидных структур, в одной из которых было отработано гнездо почти чистого антимонита объемом до 13 тыс. м³ и весом в 60 тыс. т, содержавшее около 40 тыс. т металлической сурьмы. В окрестностях Сикуаньшаня в настоящее время известно около 200 крупных объектов, а общее количество мелких эксплуатируемых месторождений в стране достигает 600.
    Крупные предприятия представлены, в первую очередь, Сикуаньшаньским комбинатом, принадлежащим частной компании Hsikwangshan Mining Administration. Она располагает годовыми мощностями по выпуску 30 тыс. т первичной сурьмяной продукции, включая металлическую сурьму особой чистоты, ее триоксид и другие продукты. Металл марки Twinkling Star («мерцающая звезда») относится к лучшим в мире сортам. Максимальная концентрация сурьмяной промышленности отмечается в Гуанси-Чжуаньском автономном районе, где суммарная мощность предприятий вместе с многочисленными мелкими рудниками и металлургическими заводами оценивается в 150 тыс. т сурьмяной продукции в год.
    В отличие от олова, золота и ряда других видов китайского сырья сурьма не является квотируемым металлом, и ее нерегулируемые, избыточные поставки на экспорт вызвали непрерывное снижение мировых цен в 1984 – 1993 годах. Сильное наводнение на юго-востоке страны в 1994 году сократило предложение китайской сурьмы на мировом рынке, что при возникшем паническом спросе взвинтило цены до рекордного уровня – 5 тыс. долл./т в 1995 году. Но уже к 1999 году они опустились на американском рынке до 1,4 тыс. долл./т, на западноевропейском – до 1,3 тыс. долл./т.
    Правительственные органы Китая уже несколько лет прилагают усилия, чтобы ограничить выдачу лицензий, и ужесточают борьбу с контрабандным вывозом сурьмы. Закупки осуществляются государством, в первую очередь, у тех продуцентов, которые сознательно ограничивают производство. Среднегодовой выпуск сурьмы в концентрате в 1999 году сократился в Китае почти на треть – со 131 тыс. т до 90 тыс. т. Прекратили работу десятки мелких нерентабельных рудников и мини-заводов. Сикуаньшаньский комбинат закрыл два рудника и три металлургических завода.
    Однако, несмотря на ограничения, выпуск концентратов в 2000 – 2001 годах снова повысился. Не прекращается и контрабанда. В результате достигнутое ранее сокращение производства позволило лишь приостановить обвал цен, зафиксировав их на том же низком уровне. На американском рынке металлическая сурьма по-прежнему стоит 1,4 тыс. долл./т, а в Западной Европе среднемесячный уровень цен оказался ниже 1,2 тыс. долл./т. Из-за этого большинство стран-продуцентов, в том числе Россия, вынуждено сокращать свое производство сурьмы.
    В России выпуск сурьмяных концентратов осуществляется на базе якутских месторождений Сарылах и Сентачан, уникальных по качеству руд. Освоение их глубоких горизонтов, модернизация производства, создание мощностей для выпуска металла и триоксида сурьмы требуют значительных средств, которых у предприятий нет из-за низких мировых цен. До 1996 года высокосортные якутские концентраты отправлялись для переработки на толлинговой основе в Киргизию – на Кадамджайский сурьмяный комбинат (КСК), крупнейший в СНГ и второй по мощности в мире после Сикуаньшаньского. Затем в Кемеровской, Новосибирской, Оренбургской и Рязанской областях были созданы собственные производства, остающиеся пока не полностью загруженными.
    Сокращение поставок якутских концентратов болезненно отразилось на работе Кадамджайского комбината, где производство сурьмяной продукции в 90-е годы сократилось более чем в 10 раз. Из-за истощения собственных запасов доля киргизского концентрата в общем потреблении КСК составляла в последнее время менее четверти. Конкуренция с российскими предприятиями, высокие издержки производства, связанные, в частности, с необходимостью импорта химреагентов и энергии, сложные транспортные условия центральноазиатской страны не позволяют КСК успешно конкурировать на мировом рынке с дешевой китайской сурьмой, несмотря на использование передовых технологий и высокое качество продукции.
    Ртутно-сурьмяной концентрат на КСК поступает из Таджикистана – с Анзобского горно-обогатительного комбината, эксплуатирующего крупное Джижикрутское месторождение. В этой республике предполагалось создать собственные мощности для выпуска металлической сурьмы, но проект пока откладывается из-за неблагоприятной конъюнктуры мирового рынка.
    Низкие цены на сурьму вызвали негативные последствия и в других регионах мира. В Боливии закрылся целый ряд шахт, включая крупнейшую Чилкобиху, принадлежащую компании Empresa Minera Unificada S.A. (EMUSA). В результате производство сурьмы в концентратах за 1996 – 2001 годы снизилось более чем вдвое. Практически без сырья остался крупный металлургический завод в г. Винто мощностью до 10 тыс. т сурьмяной продукции в год.
    В ЮАР сурьмяные месторождения расположены на севере страны, в пределах хребта Мерчисон. Рудная зона вскрыта четырьмя шахтами: Альфа (на месторождении Гравелот), Бета (Юнион-Джек), Атинс (Вейгель) и Монарх (Фристейт). Добыча здесь велась на глубине более 1000 м. Южноафриканские руды, как и боливийские, характеризуются минимальным содержанием вредных примесей, в частности мышьяка, чем выгодно отличаются от китайского сырья. Последствия неблагоприятной ценовой конъюнктуры для владельца всех рудников – компании Metorex, в определенной мере смягчаются за счет доходов от реализации попутного золота – примерно 1 т в год – и низкого курса местной валюты.
    В Канаде действуют компании Amspec, отрабатывавшая месторождение Лейк-Джордж в провинции Нью-Брансуик, и Roycefield Resources, которая подготовила к полномасштабному освоению месторождение Бивербрук в провинции Ньюфаундленд и построила здесь крупное гидрометаллургическое предприятие. Представители компании заявили, что все эти объекты будут бездействовать до тех пор, пока не вырастут цены на сурьмяную продукцию.
    Кроме стран-продуцентов сурьмы в концентрате, располагающих ее разведанными (подтвержденными) запасами, многие страны выпускают триоксид сурьмы из импортного сырья – руд, концентратов, чернового металла и низкосортного технического триоксида: США (21 тыс. т в пересчете на металл в 2000 г.), Япония (10 тыс. т), Бельгия с Люксембургом, Франция и Великобритания (по 4-6 тыс. т) и Германия (1 тыс. т).
    Минерально-сырьевые запасы пока не сдерживают развитие мировой сурьмяной промышленности. Обеспеченность, рассчитанная как отношение запасов сурьмы к современному уровню ее производства в концентратах, составляет в мире в целом 19 лет, в Китае – 9 лет, в других странах – намного больше. Основные проблемы связаны с качественным состоянием минерально-сырьевой базы, которая во многих случаях не позволяет выйти на приемлемый уровень издержек производства, сопоставимый с современными ценами.
    Что касается растущего спроса на триоксид сурьмы, то аналитики связывают эту тенденцию с развернувшейся конкурентной борьбой между продуцентами различных видов антипиренов. Авторитетное английское агентство Roskill Information Services прогнозирует повышение спроса на 4 % ежегодно. Еще выше оцениваются среднегодовые темпы роста потребления триоксида сурьмы в качестве катализатора при выпуске полиэтиленрефтолата. Небольшой рост спроса на металлическую сурьму ожидается в производстве решеток кислотных свинцовых аккумуляторов.
    Обеспечить стабильное развитие отрасли могло бы открытие новых сфер применения сурьмы в промышленности. Не вызывает сомнений, что расширение рынков сбыта способно повлиять на мировую конъюнктуру гораздо эффективнее, чем тщетно ожидаемое сокращение производства китайской сурьмы.