Вадим Шелагуров
ИАЦ «Минерал» ФГУНПП «Аэрогеология»

В

России по трубопроводам транспортируется 100 % газа, около 99 % нефти и более 50 % продуктов нефтепереработки. Протяженность только магистральных трубопроводов составляет более 215 тыс. км. В основном они построены еще в советские времена, и только 1 % магистралей моложе 10 лет. К настоящему времени немалая часть трубопроводов отработала 30-летний ресурс и подлежит замене. Их эксплуатация грозит техногенными авариями и экологическими катастрофами. По данным МЧС, в 1992 году в России на магистральных трубопроводах случилось 32 аварии, а в 2002 году — уже 55, в 2003-м — 48.
    Между тем большую надежность магистралей способны обеспечить трубы, легированные ниобием. В мире для легирования стали сорта HSLA, отличающейся низким удельным весом, высокой прочностью, повышенной термостойкостью и отличными антикоррозийными свойствами, используется более 87 % производимого ниобия. Заменители ниобия — ванадий и молибден — являются менее эффективными и, как правило, более дорогими.
    Производство низколегированных ниобиевых сталей и труб большого диаметра (ТБД) из них в России пока не налажено. Только «Газпром» ежегодно тратит на импорт труб около 1 млрд долл. Основным поставщиком ТБД на российский рынок является немецкая компания Europipe. Незначительное количество таких труб ввозится из Италии, Японии и с Украины. Например, в 2003 году план Харцизского завода по трубам большого диаметра полностью ориентировался на экспорт в Россию, хотя «Газпрому» не хватило установленной для Украины квоты. В связи с этим руководство компании даже ходатайствовало в Минэкономразвития об увеличении лимитов.
    Для замены труб, отслуживших свой ресурс, по данным Минпромэнерго, только в ближайшие 20 лет потребуется не менее 32 млн т труб. Существенная часть трубопроводов проходит в районах с очень сложным климатом: в условиях вечной мерзлоты, постоянной влажности, агрессивных сред и т.д., что предъявляет высокие требования к качеству магистралей. Например, для шельфовых труб они таковы: материал изготовления — низколегированные ниобиевые стали (сорта HSLA), диаметр 1020—1420 мм, длина 18 м, толщина стенки 10—40 мм, максимальное давление до 250 атмосфер, температура эксплуатации до минус 60оС, а также трехслойное наружное полимерное покрытие и гладкостное однослойное внутреннее. Ежегодные потребности только «Газпрома» в ТБД подобного ассортимента составляют 2 млн т, для легирования которых требуется около 1400 т ниобия.
    Еще большую актуальность проблема производства в России подобных сталей и труб большого диаметра из них приобретает в связи с новыми масштабными проектами, такими, как строительство газопровода Ямал — Западная Европа, сооружение газо- и нефтепровода Восточная Сибирь — Китай и др. Поэтому Правительством РФ и было принято решение о создании ОАО «Завод по производству ТБД» в Нижнем Тагиле. Производство труб большого диаметра планируют «Северсталь» совместно с «ЕвразХолдингом», а также выпускает Волжский трубный завод. На предприятиях намечено производить широкополосный прокат из стали, легированной ниобием, толщиной от 7 до 80 мм, пригодного как для изготовления труб, так и для выпуска изделий машиностроения. Общий экономический эффект от выпуска отечественной промышленностью труб большого диаметра из низколегированных ниобиевых сталей может достигать десятков миллиардов рублей.
    Без собственного производства низколегированных ниобиевых сталей, идущих на изготовление труб большого диаметра, Россия будет вынуждена тратить огромные деньги на их импорт, а учитывая всевозрастающую необходимость ремонта и обновления устаревших трубопроводов, эти затраты возрастут в геометрической прогрессии. И все это — без учета потребностей других, не менее важных сфер использования ниобия. В связи с этим представляется целесообразным и экономически выгодным наладить собственную добычу ниобиевых руд, а также производство феррониобия и конструкционных низколегированных ниобиевых сталей.
    Потребление ниобия в России на душу населения в 10—30 раз ниже, чем в других развитых странах. Ориентировочные потребности в нем в ближайшие 20 лет — только для замены отслуживших срок магистральных трубопроводов оцениваются в 20—25 тыс. т. Ежегодные же потребности России в ниобии только на трубное производство можно оценить не менее чем в 3—3,5 тыс. т/год. Да и спрос в других сферах применения уже сейчас составляет ориентировочно 1—1,3 тыс. т/год.
    Существенно растет и мировой спрос на ниобий, начавшийся с середины 90-х годов. Обусловлен он, главным образом, высокой потребностью в конструкционных высокопрочных низколегированных и нержавеющих сталях, легированных этим металлом. Они находят широкое применение не только в производстве труб большого диаметра для нефтяной и газовой отраслей, но и в других отраслях промышленности, в частности, в корабле-, мосто- и автостроении. Кроме того, большим, постоянно растущим спросом пользуются ниобий-циркониевые, ниобий-титановые, меднониобиевые, ниобий-оловянные и другие сплавы, а также металлический ниобий. Это нужно при выпуске высокотемпературных сверхпроводников для ускорительной техники, создания нанокомпозитных материалов, обладающих уникальными сочетаниями свойств, и др.
    Запасы ниобия в мире более чем достаточны для удовлетворения потребностей в этом металле с учетом даже самого высокого их роста в будущем. Большая часть ресурсов сосредоточена в трех странах — Бразилии, Канаде и России. База запасов пентаоксида ниобия за рубежом оценивается в 16 млн т, в том числе подтвержденных — в 8,5 млн т. Общие российские запасы составляют около 6 млн т. Качество отечественных руд по сравнению с зарубежными аналогами в основном низкое, за исключением Томторского месторождения, но его руды труднообогатимы и размещаются в местах, где полностью отсутствует производственная инфраструктура.
    По данным Tantalum-Niobium International Study Center, мировое производство ниобиевого сырья (в пересчете на Nb2O5) превышает 35 тыс. т, причем оно постоянно увеличивается. Практически монопольным продуцентом и поставщиком ниобия на мировой рынок является бразильская Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineracao (CBMM), отрабатывающая месторождение Араша. На эту компанию в 2002 году приходилось более 71 % всей мировой добычи ценного металла.
    Вторым в мире производителем ниобия является другая бразильская компания Mineracao Catalao de Goias (MCG), эксплуатирующая месторождение Каталон-1. Она поставляет на рынок около 12 % всего потребляемого в мире ниобия. Всего же на бразильских производителей приходится более 83 % мировой добычи этого металла. Третий поставщик ниобия на мировой рынок — рудник Niobec Mine в Канаде (компании Teck Corp. и Cambior), откуда поступает около 3 % ниобия. Основная часть этого металла поставляется на мировой рынок в виде феррониобия.
    Производство низколегированных ниобиевых сталей в России практически отсутствует. Необходимо отметить, что микролегирование ниобием в пропорции 500—800 г на 1 т стали обеспечивает ее мелкозернистую структуру, существенно повышающую хладостойкость, снижение затрат энергоносителей за счет исключения термообработки, уменьшение веса изделий на 30 % и увеличение их долговечности в 1,5—3 раза. Производство таких сталей ожидалось в конце 2002 года в ОАО «Северсталь» с использованием пирохлоровых концентратов, получаемых с Татарского ниобиевого месторождения в Красноярском крае. Однако из-за технологических проблем проектные мощности пока не достигнуты. Да и выпуск феррониобия в нашей стране оценивается немногим более, чем 15 т — из-за отсутствия сырья. Поэтому импорт столь необходимой легирующей добавки составляет около 550 т на сумму около 5,5 млн долл.
    Производство самого ниобия в России составило в 2002 году не более 600 т. К 2005 году его предполагается получить не более 1400 т. Ожидаемый же минимальный спрос превышает ожидаемое производство в 2,8—3,5 раза. Естественно, что ликвидировать дефицит за счет имеющихся мощностей не представляется возможным. Рассчитывать только на импорт тоже нельзя, поскольку это, во-первых, чрезвычайно дорого, а во-вторых, опасно с позиций безопасности страны.
    При максимальных годовых мощностях действующих в настоящее время горно-обогатительных комбинатов — Ловозерского (24 тыс. т лопаритовых концентратов) и Татарского (около 180 тыс. т руды с 2004 г.) суммарное производство ниобия не превысит 1700 т/год. Иными словами, минимальный дефицит составит не менее 2500 т в год, для покрытия которого потребуется введение новых мощностей, что, в свою очередь, обуславливает необходимость освоения собственных месторождений ниобия.
    Из объектов первой очереди может быть рекомендовано Белозиминское месторождение, расположенное в Восточном Саяне — в Тулунском районе Иркутской области. Белозиминский рудный узел представлен тремя однотипными, близко расположенными месторождениями – собственно Белозиминским, а также Большетагнинским и Среднезиминским, что позволит обеспечить будущий ГОК сырьем на длительное время.
    В юго-восточной части Белозиминского месторождения основная залежь (северо-западного простирания) имеет размеры 4800 х 1200 х 36 м. В ней сосредоточено 90 % всех запасов этого месторождения. Главный блок средней мощностью 20,3 м и средним содержанием пентаоксида ниобия 1,1 % может служить объектом первоочередного освоения. Запасы руд на участке Основной по категориям В+С1 составляют 34 млн т (более 170 тыс. т пентаоксида ниобия).
    Проект возобновления разработки участка Основного предполагает значительное по сравнению с имевшимся в середине 60-х годов расширение производства, с извлечением ниобия (пирохлор и колумбит) и фосфора (апатит), а также попутного извлечения тантала и редкоземельных элементов. Рудоносные коры выветривания могут быть отработаны открытым способом. Прямые инвестиции в проект оцениваются в 17 млн долл., а общий объем вложений составит около 52 млн долл. Предварительные расчеты показывают, что освоение месторождения обеспечит получение наиболее дешевых в Сибири пирохлоровых концентратов.
    В перспективе одним из основных объектов освоения может стать и уникальное Томторское редкоземельно-ниобиевое месторождение с огромными запасами богатых пирохлоровых руд со средним содержанием Nb2O5 — 8,3 % и TR2O3 — около 10 %, представляющих, по существу, природный концентрат. Томторское месторождение расположено на севере Якутии, в 120 км к западу от пос. Эбелях. Общие запасы Nb2O5 составляют более 70 млн т, TR2O3 — более 150 млн т. Общие же запасы кондиционных руд участка Буранный исчисляются около 43 млн т. При бортовом содержании в 3,5 % Nb2O5 его запасы составляют 128 тыс. т, а TR2O3 — более 220 тыс. т. Средние содержания в рудах, предполагаемых к первоочередной отработке — Nb2O5 — более 9 %, TR2O3 — около 11 %.
    Извлекаемые запасы в пределах блока первой очереди участка Буранный могут обеспечить работу проектируемого предприятия на срок не менее 40 лет при мощности до 80 тыс. т сырой руды в год. Срок окупаемости основных фондов предприятия оценивается в 12,3 года. Выход концентрата (около 43 % пентаоксида ниобия) составит 10 тыс. т в год. По мере увеличения растущих потребностей российской промышленности предусматривается введение в эксплуатацию других блоков.
    Рентабельная отработка ультрабогатых руд Буранного участка возможна, согласно расчетам, только с применением предварительного крупнопорционного рентгено-радиометрического обогащения, позволяющего увеличить стоимость товарной редкометалльной продукции на 15—20 % и сократить сроки окупаемости затрат. Установлена также принципиальная возможность использования флотационного обогащения тонкодисперсных руд и получения пирохлорового концентрата (до 40 % Nb2O5) из руды крупностью +5 мкм.
    Технология извлечения, разработанная ВИМСом, Гиредметом и Институтом химии и химико-металлургических процессов СО РАН, предусматривает автоклавное щелочное вскрытие концентратов с последующим сульфатным разложением кека и экстракцией раствора с получением в товарную продукцию индивидуальных оксидов редких элементов. Гидрометаллургическая технология извлечения полезных компонентов в товарные продукты обеспечивает получение пирохлоровых концентратов с извлечением 91 % Nb2O5 и коллективного редкоземельного концентрата с извлечением 98 % РЗЭ. Щелочно-кислотная технология переработки показывает большую эффективность и простоту селекции основных ценных компонентов, а проведение процесса при повышенных температурах и давлении позволит осуществлять его в условиях большой экологической безопасности.
    На первом этапе освоения месторождения необходимо проведение опытно-промышленных работ по определению оптимального варианта промышленной добычи руды и совершенствования технологии селекции полезных компонентов.
    Подведем итоги. Состояние действующих магистральных нефте- и газопроводов, необходимость предотвращения возможных аварий, а также осуществление новых крупных проектов диктуют не только целесообразность, но и насущную необходимость освоения новых ниобиевых месторождений в России. Решение о создании в стране производства труб большого диаметра хорошо бы подкрепить расширением мощностей по добыче ниобиевых руд на российских месторождениях с учетом перспективных потребностей отечественной экономики в этом металле.