Вартість германію становить приблизно 1500 дол./кг. А ціни на вироби з германію, відповідно, будуть вищими. Один кілограм детекторного германію коштує від 10 до 14 тисяч доларів.
Якщо вугілля — це справжній хліб промисловості, то рідкісноземельні метали, за висловом академіка Ферсмана, — її вітаміни. Германій не належить до рідкісноземельних металів, він входить до групи розсіяних, але за дозами використання та ефектом оздоровлення може бути і вітаміном, і стимулятором промисловості.
У той же час тільки в Донецькому вугільному басейні геологічна служба щороку погашає (списує) близько сотні тонн запасів германію, що відповідає приблизно 60% річного світового виробництва цього стратегічного металу.
Германій у промисловості практично не використовувався до кінця 1930-х років. Лише після Другої світової війни виник попит на германієві напівпровідники та лінзи, зумовлений розвитком електроніки й оптики, коли було успішно освоєно технологію вирощування монокристалів германію методом Яна Чохральського (Jan Czochralski).
Бурхливі технологічні трансформації сучасної цивілізації перетворили германій на матеріал XXI століття. Сьогодні цей метал і його сполуки використовують у волоконній оптиці, інфрачервоній техніці, сонячних батареях, детекторах, оптоелектроніці, електроніці, каталізі, медицині, фармацевтиці, косметиці, люмінофорах, металургії тощо.
За даними Геологічної служби США (USGS), світове виробництво первинного германію вже у 2015 р. досягло 165 т. Згідно з прогнозами, до 2030 року попит на германій становитиме 320–400 т на рік, а його виробництво зросте майже в півтора раза. Основні виробники та споживачі германію — високотехнологічні підприємства та наукові установи Бельгії, Німеччини, Канади, Китаю, Росії, США, Франції, Японії.
Для довідки:
Германій, існування якого Дмитро Менделєєв передбачив під назвою екасиліцій, був відкритий у 1886 р., після того як в одній із шахт Саксонії знайшли рідкісний мінерал срібла — аргіродит. З його складу Клеменс Вінклер (Clemens Alexander Winkler) виділив нову речовину, яку класифікував як Germanium (символ Ge у таблиці Менделєєва).
Геологам відомо, що германію в земній корі більше, ніж, наприклад, сурми, срібла чи вісмуту, але цей елемент значно розсіяний у породах і рудах.
Природні концентратори германію — мінералізовані води, гідротермальні розчини та деякі рослини. Ці фактори зумовлюють прив’язаність германію до вугільних пластів, але лише певні вугільні родовища містять його у промислових концентраціях.
Що мали — втратили: як повернути втрачене
До германієвмісних родовищ групи «А» належать площі вугільних басейнів із вмістом германію не менше 3 г/т. Саме Донбас і Львівсько-Волинський вугільний басейн мають ресурсний потенціал більш ніж половини запасів германію всіх країн колишнього СРСР.
Найбільш германієносним є вугілля з низьким ступенем метаморфізму, тобто газове і довгополуменеве, найменш — антрацити.
До групи «Б» належать германій-вмісні родовища бурого вугілля, вуглисті аргіліти та алевроліти з «ураганним», тобто аномально високим, вмістом германію (не менше 100 г/т). В Україні таке родовище розташоване в Берегівському районі Закарпатської області. Середня германієносність продуктивних пластів Малобеганського родовища лігнітів, відкритого понад пів століття тому, становить приблизно 119 г/т. Але його освоєння ускладнене геолого-екологічними чинниками.
Наявність в Україні багатих на германій вугільних пластів і велика потреба в цьому елементі напівпровідникових та оптико-механічних виробництв, що у радянський час працювали на обороноздатність країни, зумовили появу потужного комплексу з отримання германію, до якого входили спеціалізований цех Запорізького титано-магнієвого комбінату (ЗТМК), Сєвєродонецький хіміко-металургійний завод (СХМЗ, філія ЗТМК) та понад десять вітчизняних коксохімічних заводів.
Українське вугілля в СРСР слугувало первинною сировиною для отримання майже 5 т германію на рік. Його отримували завдяки переробці відповідного концентрату, який вироблявся на хімічних установках коксохімічних заводів із використанням технології екстракції германієвих сполук із надсмольної води. Ще понад 20 т германію виробляли на ЗТМК (СХМЗ) із сахалінського вуглистого аргіліту (вміст становив 150–350 г/т) та відходів оптичних і напівпровідникових заводів.
На початку 2000-х років ЗТМК входив до п’ятірки світових виробників германію. Тоді ж вітчизняні науковці та фахівці галузі стояли на порозі впровадження технології отримання зольного германієвого концентрату від спалювання вугілля на підприємствах теплоенергетики, значний внесок у розробку якої зробив співробітник Інституту технічної теплофізики НАН України Вільям Носач.
Було не лише втрачено місце серед основних світових експортерів германієвої продукції, а й вітчизняні промисловці перейшли на закупівлю германію та його сполук за кордоном, скоротивши лінійку своїх виробів із високою доданою вартістю.
Українські вугільні родовища, що характеризуються германієвою металлоносністю, сьогодні не використовуються повною мірою за комплексним призначенням. Тільки в Донецькому вугільному басейні геологічна служба щороку погашає (списує) приблизно сотню тонн запасів цього стратегічного металу.
Незворотні втрати дороговартісного германію відбуваються на тлі збитковості або низької рентабельності шахт. Металеве багатство сформованих за тисячоліття вугільних родовищ розвіюється вітрами й розмивається водою на шкоду довкіллю та майбутнім поколінням, які залишаються без стратегічних запасів сировини високих технологій.
Однак ще не все втрачено назавжди. Відновлення роботи вітчизняного германієвого виробничого комплексу потребує:
- постійного моніторингу германієносності товарного вугілля та відпрацьовуваних вугільних пластів;
- відновлення установок із отримання германієвого концентрату на коксохімічних заводах на основі новітніх ресурсозберігаючих технологій обробки надсмольної води;
- реорганізації та модернізації Сєвєродонецького хіміко-металургійного заводу, і не лише як філії Запорізького титано-магнієвого комбінату, оскільки останній також потребує модернізації;
- вжиття заходів щодо розробки Малобеганського родовища лігнітів;
- освоєння виробництва зольного концентрату германію від спалювання металлоносного енергетичного вугілля.
Отримання германію шляхом спалювання відповідного вугілля — спосіб, уперше застосований в Англії. Йдеться про поширення у промисловості та комунальному секторі вугільних установок розподіленої генерації (УРГ).
Економічна доцільність оснащення вугільних підприємств єдиними паливно-енергетичними комплексами малої та середньої потужності доведена роботами наукових установ НАН України, розпочатими ще в 1990-х роках — Інституту економіки промисловості та Інституту геотехнічної механіки. На сучасному етапі актуальність впровадження численних УРГ у вугільній промисловості значно зросла через кризу неплатежів, яка вразила систему енергопостачання шахт (див. статтю Д.Череватського, Д.Котляренка, А.Стиблія «В очікуванні інвестора», ZN.UA №18 від 18 травня 2019 р.).
Установки розподіленої генерації доцільно передусім розміщувати саме на підприємствах, що добувають і збагачують енергетичне вугілля з найбільшою германієносністю. Спалювання на шахтних енергоблоках 3–4 млн т вугілля на рік може забезпечити отримання 10–15 т германію щорічно.
Чи потрібен Germanium Україні?
Українська макроекономіка потребує ринку германію. У первинну ланку вітчизняного ринку германію можуть увійти виробники германієвого коксохімічного концентрату, компанії-розробники вугільних родовищ категорії «Б», тобто покладів з ураганними концентраціями германію, а також підприємства — власники УРГ, що отримують германієвий зольний концентрат.
Друге і третє ланки ринку мають складати відповідні хіміко-металургійні підприємства з переробки германієвої сировини та підприємства-споживачі германію і його сполук, що випускають високотехнологічну продукцію з високою доданою вартістю.
І передусім ключовими завданнями створення новітньої германієвої галузі є економічні: оцінка її значущості для національного господарства та визначення напрямів промислової політики для економіко-правової підтримки, вибір моделі участі держави та приватних компаній у просуванні національного германієвого проєкту, у піднесенні відповідних секторів вугільної промисловості тощо.
Без грамотно прописаного рецепта відновлення виробництва германій так і залишиться «розсіяним»…
Статтю підготовлено з використанням матеріалів Даніїла Череватського та Олега Гузєєва