СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА РОССИИ

Дата: 
25 мая 2019
Журнал №: 

О природных богатствах России, перспективах разработки её уникальных месторожденийи использовании новейших технологий для обеспечения национальных стратегических преимуществ в материале Владимира Полеванова, заместителя директора ― главного геолога ФБУ ≪Росгеолэкспертиза≫, доктора геолого-минералогических наук, академика РАЕН.

Текст: Дмитрий Архипов

Среди многообразия отечественных недр выделяются два природных ресурса, которые могли бы дать России конкурентные преимущества в ближайшей и среднесрочной перспективе ― гелий и рений. Несмотря на то, что гелий занимает второе место по количеству во вселенной после водорода, на Земле он встречается нечасто. Добывается он из природного газа путём сложного технологического процесса. Уровень годового потребления гелия ― важнейший показатель развития высокотехнологичных и наукоёмких отраслей экономики любого государства. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам газ используется в большинстве передовых технологий, в том числе энергетических, ядерных, термоядерных, космических, и является сырьём для развития ключевых отраслей современного хозяйства ― авиаракетной, электронной, атомной промышленности, медицины, томографии, фундаментальных наук и прикладных направлений, таких как сверхпроводимость, воздухоплавание, оптоволокно, газовые лазеры и других.

Без гелия невозможно представить работу технологически сложных систем: энергетических установок, МГД-генераторов, криотурбогенераторов, электродвигателей на сверхпроводящих обмотках, сверхпроводящих кабелей, накопителей и хранилищ электроэнергии, магнитного подвеса скоростного транспорта, сверхпроводящих магнитных систем в ускорителях, синхрофазотронах, коллайдерах, быстродействующей вычислительной и измерительной техники. И это далеко не полный перечень сфер применения гелия, который используется в самом современном оборудовании и будет применяться в будущих разработках.

Во всех вариантах прогнозов развития мировой экономики наибольшие темпы роста спроса на гелий ожидаются в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Наиболее динамично развивающейся страной является Китай, чьи среднегодовые темпы роста объёма потребления гелия уже приближаются к 8―9 %. В Индии этот показатель может достичь 5―6 %. В Южной Корее ожидается увеличение на 4―5 %. Для сравнения, в Северной Америке и Европе показатели не превысят 3―4 %.

Характерная особенность конъюнктуры рынка гелия в том, что его мировая цена в течение последних трёх лет остаётся почти без изменений. Экспортная цена на газообразный гелий чистотой 99,996 % на американском внутреннем рынке с 1960 по 1990 год изменилась всего с 1,1 до 1,7 долл./куб. м. Показательно и то, что рынок гелия находится в очень слабой зависимости от рынка природного газа.

Сегодня в мире извлечение гелия ведётся на 32 заводах: 22 расположены в США, по два завода имеют Канада, Алжир, Катар, по одному ― Китай, Австралия, Польша и Россия. Интересен исторический опыт США, где уникальному ресурсу уделяется серьёзное внимание.

Федеральная программа по производству гелия начала реализовываться здесь ещё в 1925 году с момента принятия закона о гелии, разработанного с целью его сохранения, исследования и поставки. Через два года был принят закон, регулирующий экспорт и предусматривающий закрепление за правительством выдачу лицензий на экспорт. Расширение сфер использования гелия привело к внесению в закон поправок, утверждённых 13 сентября 1960 года. В результате лицензии на производство гелия были выданы частным предприятиям, создана программа сохранения гелия, по которой правительство США выкупало гелий у производителей и сохраняло в резерве. В 1961 году федеральное правительство решило создать хранилище в соляном пласте с газонепроницаемыми стенками ― Клиффсайд (Амарилло, шт. Техас). Толщина пласта 170 м, площадь приблизительно 4 500 га. С конца 1962 года правительство США начало реализацию программы закупок гелия для его хранения, по которой ежегодно консервировалось около 100 млн куб. м. К 1968 году было собрано около 1 млрд куб. м гелия-сырца (состав: примерно 60 % гелия на 40 % азота). В 1973 году в связи с решением, что запасов гелия в горизонте планирования до 2070 года достаточно, контракты правительства с частными компаниями по закупке гелия были аннулированы.

С середины 1980-х годов частные американские компании производили большую часть объёмов гелия, чем государственные, и контролировали стоимость гелия не только на внутреннем, но и на мировом рынке. В 1996 году президент США подписал закон о приватизации гелия, по которому государство прекращает его производство и продажу, а также выставляет на продажу гелий, хранящийсяив Клиффсайде. В 2013 году из-за истощения собственных запасов был принят протекционистский законодательный акт, согласно которому при снижении резерва с 300 млн куб. м до 100 млн куб. м в хранилище Клиффсайд продажи будут осуществляться только федеральным потребителям.

Максимальный уровень потребления гелия в СССР приходился на 1988 год и составлял более 4 млн куб. м. В результате системного кризиса в России, охватившего все отрасли народного хозяйства, потребление гелия неуклонно снижалось и к середине 2000 года упало до 0,9 млн куб. м. Существенное снижение наблюдалось в машиностроении и металлургии. Кроме того, сильное влияние на уровень потребления гелия оказало сворачивание ряда космических программ.

Основная часть запасов гелия в нашей стране заключена в залежах свободного газа ― 7 796,2 млн куб. м (64,15 %). В газовых шапках содержится 4 287,8 млн куб. м гелия (более 35 %), в растворённом состоянии в нефти ― около 69,0 млн куб. м.

Согласно прогнозу Сергея Молчанова, разработчика технологий переработки гелия, обладателя нескольких патентов, внутрироссийское потребление этого газа в настоящеевремя полностью удовлетворяется Оренбургским заводом, который ежегодно выпускает 3,6 млн куб. м гелия. В будущем из-за снижения объёмов сырьевого гелийсодержащего газа объёмы производимого гелия будут снижаться.

Затраты на производство гелия почти обратно пропорциональны его концентрации в перерабатываемом природном газе. В России концентрация гелия в газе в 8―15 раз ниже, чем в США. По этой причине при примерно сходных технологиях и технической оснащённости гелиевых заводов себестоимость отечественного гелия в среднем в 10 раз выше. Этот фактор необходимо учитывать при разработке новых технологических решений.

Среди важных этапов освоения гелиевых ресурсов в России следует отметить подписанный в мае 2014 года между компаниями ≪Газпром≫ и CNPC (Государственная нефтегазовая компания Китая) договор купли-продажи газа по ≪восточному≫ маршруту (газопровод ≪Сила Сибири≫), который предусматривает комплекс мероприятий по развитию гелиевой промышленности. Стороны договорились о поставке в КНР газа из Якутского (Чаяндинское месторождение) и Иркутского (Ковыктинское месторождение) центров газодобычи в объёме 38 млрд куб. м в год сроком на 30 лет. При освоении первого месторождения и выходе на проектную мощность в 25 млрд куб. м газа объёмы извлечения гелия будут достигать порядка 145 млн куб. м. При выходе второго месторождения на проектную мощность до 40 млрд куб. м в год объёмы содержащегося в добываемой продукции гелия увеличатся до 120 млн куб. м. Особое значение приобретают проблемы эффективного использования и сохранения гелия.

В среднесрочной перспективе мировой центр развития гелиевой промышленности переместится в Россию (Восточная Сибирь и Дальний Восток). Звеном этой цепочки станет Амурский ГПЗ. Его строительство начато в районе города Свободный Амурской области. Максимальная планируемая на данный момент мощность производства гелия составит 60 млн куб. м в год (в пересчёте на газообразный гелий). Это примерно 33 % от нынешнего мирового потребления. Потенциал Амурского ГПЗ настолько велик, что объём производства гелия при наличии спроса можно будет нарастить до 180 млн куб. м. Если предположить, что в какой-то момент нынешние игроки в полном составе уйдут с рынка, то их полностью сможет заменить один единственный Амурский завод.

С учётом реалий технологической революции подавляющая часть продукции отправится потребителям в Китай, Южную Корею и Японию. Но не будет забыт и российский потребитель. Гелиевый хаб позволит ООО ≪Газпромгазэнергосеть≫ охватить Дальневосточный и Сибирский федеральные округа. Хранение гелиевого концентрата можно организовать в соляных кавернах (подземных пустотах) или в истощённых газовыхместорождениях на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока, как это было сделано в США на хранилище Клиффсайд. Целесообразно рассмотреть возможность организации централизованного хранилища гелиевого концентрата, где можно было бы аккумулировать гелий со всех месторождений, подключённых к газотранспортной системе ≪Сила Сибири≫. Это позволит России решить проблему длительного хранения гелия для полноценного использования её ресурсного потенциала и обеспечения лидирующих позиций на мировом рынке гелия.

В перспективе гелий станет стратегически важным видом сырья наравне с ураном, титаном, золотом, платиной, германием и т. д., что позволит обеспечить обороноспособность и геополитическую независимость Российской Федерации. Расчёты эксперта по энергетике, сотрудника Института физико-технических проблем Севера Александра Ларионова подтверждают ― в целях надёжного сохранения гелиевого ресурса необходимо сформировать единое федеральное хранилище. Оценочные расчёты показывают, что капитальные затраты для реализации данного проекта могут составить порядка 30 млрд рублей. Таким образом, наша страна, ия достаточный природный ресурс гелия и производственнотехнологический потенциал для его получения, удовлетворит как собственные потребности, так и внешний спрос.

Другим ресурсом, способным обеспечить России существенное преимущество в мире, является рений, имеющий высокий спрос на сырьевых рынках. Рений относится к тугоплавким металлам и обладает уникальными свойствами. Этот металл способен длительно сохранять прочность при сверхвысоких температурах (до 2 000 градусов). О чрезвычайной рассеянности рения говорит тот факт, что в мире известно только одно экономически выгодное его месторождение. Открытое в 1992 году на вулкане Кудрявый (остров Итуруп, Курильская гряда), оно расположено в кальдере на вершине вулкана и представлено полем площадью 1000 кв. м, активно формирующимся по сегодняшний день. Запасы в нём составляют около 10―15 т. Рений присутствует в форме минерала рениит (ReS2).

Направления использования рения, как и продукция из него, разнообразны. Основная область применения ― производство жароустойчивых сплавов с различными металлами, которые востребованы в ракетостроении и авиационной промышленности. Как правило, рений применяют для выпуска запасных частей для сверхзвуковых истребителей. Такие составы включают в себя не менее 6 % металла. Кроме того, он используется для изготовления турбинных лопаток, платинорениевых катализаторов для переработки нефти, приборов для электроники и электротехники и многого другого.

Суммарные мировые запасы рения оцениваются в размере 12 500 т, из которых экономически обоснована добыча только 2 500 т. Основные запасы сосредоточены в Чили, США и Канаде (по данным на 2006 год). Есть они и в Финляндии, России, Казахстане, Узбекистане и Армении. В основном рений присутствует в малой концентрации (0,5―1,0 г/т) в месторождениях молибденовых и медных руд. По этой причине его производство обычно является попутным для горно-обогатительных комбинатов. Основной производитель рения в мире ― Чили. Считается, что чилийские компании поставляют в США почти весь рений в рамках долгосрочных контрактов. В СССР основной объём рения добывался близ города Джезказган (Казахстан).

Актуальность  развития добычи рения в России обусловлена тем, что в начале 90-х наша потребность в этом ресурсе была на уровне 10 т. Сегодня для обеспечения минимальных внутренних потребностей необходимо 3―4 т в год, но собственных источников первичного рения в России нет. Поэтому зависимость от импорта ставит под угрозу стратегические отрасли(двигателестроение для ракетной техники ― космической и оборонной). В 2001 году даже появились публикации о невозможности изготовления баллистических ракет ≪Тополь-М≫ из-за отсутствия рения.

В кратере вулкана Кудрявый расположены несколько площадок (≪Рениевое поле≫, ≪Поле 605≫ и другие) с мощным расходом высокотемпературных вулканических газов, высоким содержанием в них рения и сопутствующих ему редких и благородных металлов. Начало разработки месторождения на вулкане Кудрявый выводит Россию в число лидеров по запасам и добыче рения. Эти объёмы обеспечат потребности при изготовлении и сервисном обслуживании авиадвигателей, режущего инструмента, лодочных моторов, разработке и производстве газотурбинных двигателей для гражданской и военной авиации, формировании полного цикла работ в авиастроении ≪проектирование, производство, продажа, послепродажное обслуживание≫, добыче угля, железорудного концентрата и кокса, производстве и обработке стали и её сплавов.

Стандартный процесс добычи и переработки на горно-обогатительном комбинате (ГОК) состоит из четырёх этапов:

— добыча руды (молибденовая, медно-молибденовая, медная);
— транспортировка руд (получение медно-молибденового концентрата);
— обжиг обогащённой руды и переход соединений рения в газ;
— извлечение соединений рения из газа ― получение рениевого концентрата.

Процесс извлечения рения на вулкане Кудрявый в отличие от стандартного процесса добычи и переработки на горно-обогатительном комбинате упрощается тем, что указанные технологические этапы природа ≪выполняет≫ сама, а содержание рения в вулканическом газе выше, чем в газе, получаемом при обжиге рудного концентрата. Экономически выгодная попутная добыча рения достигается при условии его содержания в руде не менее 0,5―1,0 г/т и ежедневной добычи руды в объёме 500 тыс. т и более. В результате комплексного анализа расчёты показывают, что себестоимость рениевого концентрата не превысит 5―10 % рыночной стоимости рения. При этом обеспечиваются экологические преимущества: отсутствие шлаковых терриконов и отвалов руды, а также практически безотходное производство.

Среди потенциальных заказчиков ― крупнейшие транснациональные корпорации: General Electric, многоотраслевой производитель техники ― локомотивов энергетических установок (в т. ч. атомных реакторов), газовых турбин, авиационных двигателей; Cannon-Muskegon Corp., производитель сплавов на никелевой и кобальтовой основе, нержавеющих сталей для литья по выплавляемым моделям; Pratt&Whitney, производитель авиационных двигателей, модульных и передвижных газотурбинных установок; Airbus и Boeing, производители авиационной, космической и военной техники.

По экспертным оценкам, потребителями рения в силу своей специализации будут следующие отечественные компании: АО Металлургический завод ≪Электросталь≫, ОАО ≪Мечел≫, ОАО ≪Авиадвигатель≫, ОАО НПО ≪Сатурн≫, ОАО АХК ≪Сухой≫, ≪ОКБ им. A. C. Яковлева≫, Российский НИИ космического приборостроения, АО НПЦ газотурбостроения ≪Салют≫ и другие. Уже получены письма о заинтересованности от АО ≪Климов≫, ФГУП ≪Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов≫. В рамках проработки мер господдержки обсуждается заключение контракта с Росрезервом по приобретению продукции.

В последние годы цена рения на мировом рынке колеблется от 1 000 до 3 000 долл./кг в зависимости от качества очистки от примесей. Публикуемые мировые цены на рениевую продукцию относятся к партиям, которые появляются на свободном рынке, в то время как основное его количество реализуется по прямым долгосрочным контрактам между производителями и потребителями.

Природные богатства России, которыми она щедро наделена, могут и должны стать ресурсом, способным обеспечить её подлинную независимость и лидерство в производственно-технологической, экономической, оборонной и политической сферах.

Основные этапы реализации проекта по добыче рения в РФ

1992 год. Обнаружен минерал рениит на вулкане Кудрявый.
2003 год. Получена лицензия ЮСХ 14172 ТР на разведку и добычу рения и редких металлов из вулканических газов на месторождении ≪Вулкан Кудрявый≫.
1993―2005 гг. Проведение геологических работ, изысканий и экспериментов.
2006―2014 гг. Заморозка проекта в связи с отсутствием финансирования.
2015―2017 гг. Испытание экспериментальных установок, разработка технологии, получение патента. Утверждение проекта геологоразведочных работ (ГРР), технического проекта, начало работ по ним. Создание элементов инфраструктуры.
2018―2019 гг. Продолжение НИОКР: создание и испытания опытно-промышленной установки. Подготовка ТЭО проекта. Завершение программы ГРР.
2020 год. Строительство промышленного комплекса по производству рения и редких металлов. Обустройство инфраструктуры.
2021 год. Запуск производства, получение первой продукции.
2023 год. Выход на проектную мощность, завершение формирования инфраструктуры.

В 2007 году единственное в мире месторождение рения, динамические (возобновляемые) запасы которого в вулканических газах составляют 36,7 т/год, разведано и принято Федеральным государственным учреждением ≪Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых≫ (ФГУ ≪ГКЗ≫). Технология добычи рения из вулканического газа разработана и запатентована, получена лицензия на разработку месторождения. Предполагается добыча попутных редких металлов (индий, германий) и платиноидов.