О кардинальном изменении качества малыми количествами

Основатель современной геохимии академик А.Е. Ферсман (1883–1945), ученик великого В.И. Вернадского (1863–1945), называл редкие металлы витаминами металлургии: ничтожные их добавки способны радикально изменить свойства сплава. Всего лишь несколько примеров на этот счёт. 

Газовые трубы с присадкой ниобия не только сохраняют пластичность, то есть не трескаются, даже при сибирских зимних морозах, но и не ржавеют, поэтому стенки труб из такого сплава могут быть вдвое тоньше обычных.

Стронций в работах Ферсмана проходит как «металл красных огней», поскольку он использовался преимущественно в пиротехнике. Но с тех пор современная техника стала широко использовать стронций для производства стекла, катодно-лучевых трубок цветного телевидения и мониторов персональных компьютеров. Стронциевое стекло не разрушается от действия рентгеновских и катодных лучей и эффективно их задерживает. Стронций используется также для производства мощных керамических магнитов, при электролизе цинка, рафинировании сахара.

Но для России стронций имеет особое значение, поскольку это уникальная легирующая присадка для производства всё той же морозостойкой стали. Тысячи километров железнодорожных путей и трубопроводов проходят по Сибири с её знаменитыми морозами. Для катастрофы достаточно одного лопнувшего рельса. Многочисленные машины, экскаваторы, бульдозеры работают за Полярным кругом, где зимой обычная сталь становится хрупкой.

Российские трубопроводные системы всех типов – и магистральные газопроводы, и канализационные, и водопроводные – давно изношены. Потребность в трубах огромна. И вот четыре года назад на Каменск-Уральском металлургическом заводе была получена в опытном порядке партия труб из алюминий-магний-скандиевого сплава. Их использование на газоконденсатном нефтяном месторождении показало большую коррозионную стойкость. Стоимость трубы длиной 12 метров в три раза меньше, чем такой же импортной, а вес ее ниже в 2,5 раза!

Из потенциальных источников скандия — руды Томторского месторождения Восточной Сибири, уникального и вцелом по запасам ниобия, редкоземельных, редких и рассеянных элементов. Этот объект возник за счет выветривания мраморной лавы древнего вулкана, богатой церием, лантаном, иттрием и другими редкоземельными элементами в сочетании с ниобием и танталом. Содержание скандия в руде достигает 800 граммов на тонну! Запасы здесь так велики, что месторождение могло бы стать главным мировым источником скандия, выпуская более 20 тонн оксида скандия ежегодно.

Скандий накапливается и в многочисленных отходах производства. Например, в красном шламе, остающемся при переработке бокситов, на тонну сырья остается 100 граммов скандия, в пироксеновых хвостах железорудных месторождений – 150 граммов, в титановых шлаках – 200 граммов, в шлаках вольфрамового и оловянного производства – 250 граммов. При отработанной технологии и цене оксида 800 долл. за килограмм дополнительное получение скандия может резко увеличить рентабельность производства алюминия, железа, вольфрама, олова, урана.

Но для развития скандиевой промышленности нужны предприимчивые потребители, в первую очередь – предприятия нефтегазовой и железнодорожных отраслей. Хотя сегодня практически нет ни одного высокотехнологичного продукта или изделия, в котором не использовались бы редкие металлы.

 Многие добытчики минерального сырья просто не хотят возиться с разделением созданного природой каменного коктейля. Из руды извлекается один–два целевых элемента, и всё остальное выбрасывается. В отвалах грандиозного Хибинского фосфоритного комбината ещё с довоенных времён накапливаются многие редкие элементы в концентрациях, сопоставимых со многими успешно разрабатываемыми месторождениями. К сожалению, нынешние владельцы, как и министерство минеральных удобрений в советские времена, предпочитают синицу в руках целой стае журавлей, до которых тоже рукой подать.

Столь же «редкоземельными» на ниве современного инженерного и научного труда являются люди, обладающие не просто неравнодушием к итогам производственного процесса, но и имеющие ценные способности к инновационным преобразованиям этих процессов.

Разгрести инертную породу работников и выделить из них талантливых по уму и терпению далеко не всякому руководителю. Это весьма кропотливый труд – по концентрации дельных специалистов! Куда проще выбросить в отвал редкоземельные кадры, нежели возиться с «капризными» умниками. По своей природе они неудобны, в отличие от «послушников», но именно с их помощью корпорации и страны совершают технологические прорывы.

Кстати, тот же советский минералог, академик, один из основоположников геохимии Александр Евгеньевич Ферсман, упомянутый в самом начале нашего очерка, справедливо писал: 

«Учёный должен быть, прежде всего, наделён фантазией, фантазия играет столь же важную роль в науке, как и в искусстве. Фантазия необходима так же, как и кропотливый труд над собранным материалом. Без фантазии научная работа превращается в нагромождение фактов и умозаключений, пустых, худосочных и зачастую бесплодных».