Представьте себе многометровые ступенчатые терриконы гранатового цвета, поверхность которых похожа на высохшую пустыню с глубокими сетками трещин, образующими причудливую мозаику. Или вообразите озёра химического кирпично-красного оттенка: их поверхность кажется маслянистой, а на мелководье проступает белая корка выкристаллизовавшейся щёлочи и соды. Это не описание инопланетных пейзажей — подобные картины можно увидеть на Земле в районах, где ведётся добыча алюминия.
Так выглядят места складирования красного шлама — побочного продукта, получаемого в результате извлечения «крылатого металла» из бокситов. Вид ландшафта зависит от технологии хранения: при мокром из разбавленного водой шлама формируются «марсианские» озёра, при сухом — терракотовые плато из того же шлама, но обезвоженного. И те, и другие смотрятся эффектно, но таят огромную угрозу для экологии: насыщенный красный цвет отходов обусловлен большим содержанием оксида железа (он же окрашивает в красновато-бурый цвет поверхность Марса).
Оксид железа — мощный сорбент, который впитывает токсичные тяжёлые металлы и радиоактивные элементы, а затем медленно выделяет их в воду и почву. Железистая пыль легко разносится ветром на большие расстояния, вызывая проблемы с дыханием у людей и животных. А попадая на сельскохозяйственные земли, меняет структуру почвы, делая её непригодной для земледелия.
Говоря о возможных последствиях техногенных аварий на шламохранилищах, чаще всего в пример приводят инцидент в Венгрии в 2010 году. Тогда в результате взрыва прорвался резервуар с производственными отходами на глинозёмном заводе в городе Айка (в 160 км от Будапешта). Улицы близлежащих населённых пунктов на площади в 40 кв. км были заполнены красным шламом в объёме более 1 млн кубометров.
Пострадало более 400 домов, жителей эвакуировали, однако 150 человек успели получить ранения и ожоги различной степени тяжести, 10 погибли. Токсичный шлам попал в местные реки Торна и Марцаль, уничтожив в них всё живое. Под угрозой оказалась и экосистема
Дуная — проникновение отходов вызвало превышение нормы содержания щёлочи, к счастью, временное. Спустя шесть лет в Китае случился гораздо мощный прорыв дамбы хранилища в китайской провинции Хэнань — на деревню Дахэгоу вылилось около 2 млн кубометров шлама. Гибели людей удалось избежать благодаря своевременной эвакуации, однако едкая масса затопила дома и уничтожила фермерский скот.
Именно Китай лидирует по объёмам накопленных высокощелочных залежей: 1,3–1,5 млрд тонн, и ежегодный прирост составляет около 100 млн тонн. В КНР сосредоточено порядка 60% мирового производства алюминия и глинозёма, причём в переработку идут руды средней и низкой чистоты, что приводит к повышенному выходу отходов. В России общие запасы красного шлама составляют около 600 млн тонн, сосредоточенных преимущественно на Урале и в Сибири.
Помимо окиси железа, побочный продукт переработки бокситов содержит титан, кремний, скандий, галлий, ниобий, цирконий, иттрий и другие ценные металлы. Такой «букет» переводит красный шлам из категории отходов в разряд ценного техногенного сырья. Однако, как показывает практика, интерес к его переработке проявляют в основном учёные, тогда как промышленники относятся к этой идее настороженно. Подтверждением тому стала отраслевая дискуссия, организованная в рамках екатеринбургской выставки «Металлообработка. Сварка — 2026».
Вопросам применения редкоземельных металлов в литейном производстве и утилизации красного шлама была посвящена сессия, организованная Уральской ассоциацией литейщиков. В ходе обсуждения проблемы переработки отходов алюминиевых производств выяснилось, что внимание к ней в отрасли сохраняется на протяжении нескольких десятилетий. Об этом участникам дискуссии напомнила ведущий научный сотрудник лаборатории химии соединений рассеянных редких элементов Института химии твёрдого тела Уральского отделения РАН Лилия Пасечник.
«Технологии утилизации красных шламов известны почти с момента образования самих шламов. Причём некоторые из них подразумевают полное использование всего объёма отходов для получения строительных материалов, другие — разделение многокомпонентного сырья для извлечения элементов. Методы известны: обогатительный, пирометаллургический, гидрометаллургический. Мы в институте разрабатываем одну из наиболее передовых узкоселективных технологий — карбонизационную», — пояснила Лилия Пасечник.
Метод отрабатывают на Богословском алюминиевом заводе РУСАЛа. В феврале 2025 года холдинг анонсировал создание опытно-промышленного производства оксида скандия мощностью до 1,5 тонн в год на базе предприятия в Краснотурьинске. Было объявлено, что запуск в эксплуатацию состоится в конце года, однако в открытых источниках информации о результатах проекта до сих пор не представлено. На запрос актуальных данных, направленный в пресс-службу компании, наша редакция ответа не получила.
Здесь уместно вспомнить о том, что предыдущие аналогичные инициативы не стали коммерчески успешными. Так, в 2012 году был заключён госконтракт на строительство опытного участка по комплексной переработке красного шлама на Уральском алюминиевом заводе. Работы велись совместно с Институтом химии твёрдого тела и Институтом металлургии УрО РАН. Однако, как пояснила Лидия Пасечник, сотрудничество не получило продолжения по коммерческим соображениям. Академические наработки показались бизнесу слишком затратными для масштабного внедрения.
Другой пилотный проект был запущен в 2016 году на базе ЗАО «Далур» (входит в госкорпорацию «Росатом») с участием Уральского федерального университета.
В его основу был положен другой принцип — речь шла о получении оксида скандия (до 2 тонн в год) из продуктивных растворов подземного выщелачивания урана. В 2017 году на «Далуре» заработала опытно-промышленная установка, с помощью которой предприятие освоило выпуск алюминий-скандиевой лигатуры. В тот момент спрос на эту продукцию был снижен, однако сегодня он переживает фазу активного роста: применение алюминий-скандиевых сплавов получило широкое распространение в авиа- и судостроении, в том числе в виде 3Д-печати деталей из модифицированного алюминиевого порошка с добавлением скандия.
Большое количество научных исследований способов переработки красных шламов посвящено использованию метода восстановительной плавки. Он позволяет эффективно извлекать железо с получением товарной продукции: чугуна или стали. Основная цель восстановительной плавки — перевод железа в отдельную фазу и получение шлака, пригодного для извлечения ценных компонентов, например глинозёма, титана, редкоземельных металлов. Учёные стремятся добиться максимального использования всей массы шлама, чтобы избежать образования дополнительных отходов.
В 2020 году сотрудники Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН совместно с коллегами из НИТУ «МИСиС», МГУ и Кузбасского государственного технического университета нашли способ получать из красного шлама чугун. Главную сложность представляла необходимость удалить из сырья щёлочь, которая разрушает футеровку плавильных печей.
Учёные нашли способ вернуть её в цикл производства алюминия, а готовому чугуну придать специальные свойства за счёт использования экстремально высоких температур — более 1700 °С. Кроме того, сплав содержит около 1,5% карбида титана, придающего ему прочность. Благодаря этому полученный материал подходит для производства изложниц — ёмкостей для разливки металла, к которым предъявляются высокие требования по термической стойкости.
Спустя пять лет международная команда учёных предложила метод карботермического восстановления для получения ценных металлов из красного шлама. В состав группы вошли специалисты МИСИС, Института металлургии и материаловедения РАН, Московского энергетического института и РЭУ имени Г. В. Плеханова, а также Пекинского университета науки и технологий (Китай), Евразийского национального университета имени Г. Н. Гумилева (Казахстан) и Университета Нового Южного Уэльса (Австралия).
Как пояснили учёные, речь идёт в первую очередь о восстановлении железа и отделении его от оксидов кремния, алюминия, титана и других элементов, которые содержатся в шламе.
Метод учёных направлен на получение сплавов, близких по составу к магнитомягким материалам, которые находят применение в производстве электротехники (электродвигателей и трансформаторов). А главное — этот способ может быть эффективен не только в лабораторных условиях, но и на производстве, поскольку позволяет снизить затраты электроэнергии для плавки металлов.
Возвращаясь к вопросу экономической целесообразности переработки красных шламов, Лилия Пасечник подтвердила, что окупаемость вложений в такие проекты, как правило, долгосрочная.
«Это очень большой гидрометаллургический передел, который сразу требует капитальных вложений и отталкивает инвесторов от реализации. Сложность в том, что рядом со шламовым полем нужно строить ещё одно производство», — отметила представитель УрО РАН.
В продолжение этой темы генеральный директор ООО «ПТЦ «ЯСА» Людмила Сысоева, апеллируя к своему опыту работы в металлургической отрасли, заявила, что в настоящее время переработка красного шлама неактуальна.
«Извлекать какие-то ценные элементы не имеет смысла. Это не решает самой главной проблемы — утилизации шламохранилищ. И никогда такое производство не будет выгодным или рентабельным, это глубоко убыточный процесс. У нас достаточно месторождений железа, например, рядом Курганская область — там 3 миллиарда тонн лежит (суммарные прогнозные запасы в регионе оцениваются в диапазоне от 2,5 до 4 млрд тонн, — прим. ред.).
Зачем брать щелочное сырьё, которое к тому же содержит серый фосфор? Экономики здесь не предвидится, поэтому проблему можно решать только с экологической точки зрения. Ставить во главу угла ликвидацию шламохранилищ —
да, это интересно. Но с позиции бизнеса — ни один предприниматель, на мой взгляд, за это не возьмётся. Не только переработка красного шлама, но и в целом редкоземельная промышленность глубоко убыточна. Сегодня без поддержки государства никто не будет добывать РЗМ в России», — подытожила г-жа Сысоева.
Текст: Мария Кармакова
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.