Движение галлия в техногенной среде.

Главными промышленными источниками галлия являются бокситовые и нефелиновые руды и, в меньшей степени, сульфидные и цинковые. За рубежом запасы галлия, связанные с бокситами, оцениваются в 424 тыс. т при среднем содержании галлия приблизительно 50 г/т. Общие ресурсы по данным Горного Бюро США составляют 3-4 млн. т. /231, 259…263/.

В России запасы галлия сосредоточены главным образом в нефелиновых породах и рудах – 64,7%, в бокситах – 32,8%, и в колчеданно-полиметаллических рудах – 2,5% /232/.

Проблемой извлечения галлия из продуктов передела железных руд в России (и в СССР) до сих пор никто серьезно не занимался, так как считалось, что бокситы и нефелины при содержании в них галлия 25 г/т обеспечивают при минимальных затратах потребности страны в металле.

Основные области применения галлия определились лишь ко второй половине XX века. К ним относятся главным образом полупроводниковая техника, атомная энергетика и производство сплавов различного назначения. Мировое производство галлия и его соединений непрерывно растет, данные за последние годы представлены в таблице 37.

Таблица 37. Мировое производство первичного галлия, т/год.

По данным 2006 года мировое производство первичного галлия составило 81 т. Такое же количество - 81 тонна галлия была получена при переработке галлиевого скрапа в результате глобального рециклинга. Основными мировыми производителями первичного галлия являются: Китай, Япония, Германия, Франция и Россия. 90 % первичного галлия получают в процессе переработки бокситов и 10 % из отходов цинкового производства. Япония, Франция, Венгрия, Казахстан, Словакия и Украина являются лидерами по переработке отходов содержащих галлий. США, Япония и Германия обладают запасами галлийсодержащих отходов, которые требует переработки. Современная структура техногенного элементопотока галлия приведена на рисунке 12.

Рис. 12 «Техногенный элементопоток галлия».

Выводы.

Выполнена сопоставительная количественная оценка параметров элементопотоков железа, ванадия, марганца и хрома в природной и техногенной среде. Показано, что масштабы техногенного движения черных металлов сопоставимы с параметрами их природной миграции.

Хром. Техногенному воздействию ежегодно подвергается почти 7 млн. т хрома. В результате техногенного движения хрома ежегодно в составе техногенных месторождений накапливается около 1,4 млн. т хрома. В металлофонде аккумулируется примерно 3,45 млн. т. Выбросы хрома из техногенных источников в окружающую среду составляют: в атмосферу – 0,034 млн. т/год; в гидросферу – 0,143 млн. т/год; на поверхность земли – 0,575 млн. т/год.

Марганец. Общее поступление марганца в техносферу в настоящее время составляет немногим более 17,5 млн. тонн в год. Свыше 70% марганца подвергнутого техногенному воздействию накапливается в составе техногенных месторождений на территории горнодобывающих и обогатительных комплексов, металлургических и химических предприятий и ТЭС. Накопление марганца в сфере потребления, главным образом, в металлофонде, составляет лишь 18,7%, т.е. 3,3 млн. тонн. Общие выбросы марганца в атмосферу, гидросферу, в виде ТБО на свалки и полигоны, и прочее, составляет около 1,5 млн. тонн, или 9%.

Ванадий. Ежегодно из природной среды извлекается свыше 400 тыс. т ванадия, из которых на производство ферросплавов, металлического ванадия и его химических соединений направляется около 120 тыс. т металла. Многостадийность производства ванадия с использованием гидрометаллургического, а особенно пирометаллургического способа сопровождается существенными потерями на каждой стадии, что предопределяет низкий сквозной коэффициент его извлечения. В конечную продукцию переходит всего лишь 47,4 тыс. т. Свыше 250 тыс. т ванадия, попавшего в техногенную среду, накапливается в техногенных месторождениях на территории обогатительных, энергетических, металлургических и химических предприятий.

Полученные результаты подтверждают, что существующая в настоящее время структура потребления природных ресурсов характерна именно для общества массового производства и продукции, и отходов. Обеспечение потребностей современной индустриальной цивилизации в основных ресурсах металлов осуществляется за счет возрастающего расходования природных ресурсов, а не за счет повышения степени использования ресурсов вторичных. Высокий уровень перехода в готовую продукцию железа и хрома объясняется использованием относительно богатых руд. Широкое применение марганца, извлекаемого в составе руд более низкого качества, приводит к тому, что почти 75 % переходит в техногенные месторождения. Редкие металлы ванадий и галлий, являющиеся характерными спутниками железных руд, также как и марганец, в результате техногенной деятельности человека по существу лишь перемещаются из состава природных месторождений в техногенные месторождения (табл. 38).

Таблица 38. Основные параметры техногенной миграции черных металлов, % (масс) от извлечения из природной среды.