Мировой и российский рынок мышьяка

Введение

Мышьяк — рассеянный элемент, его содержание в земной коре составляет 1,7·10–4 мас.% (в 50 раз больше, чем селена), может встречаться в самородном состоянии. Он активно взаимодействует с серой, селеном, теллуром и большим числом других элементов, что существенно затрудняет его получение и очистку. С алюминием, галлием и индием мышьяк образует арсениды, имеющие большое практическое значение как полупроводниковые материалы.

Известно около 200 мышьяксодержащих минералов. Минерал промышленного значения — арсенопирит, или мышьяковый колчедан (FeAsS или FeS2·FeAs2), также добывают мышьяковистый колчедан — леллингит (FeAs2). Востребованы в промышленности также аурипигмент (Аs2S3) и реальгар (As4S4). Большие запасы мышьяка сосредоточены в месторождениях медных и цинково-свинцовых руд различных регионов, а также в месторождениях серебра, никеля и золота. Кроме того, мышьяк встречается в углях и глинах. Непосредственное получение мышьяка из руд перечисленных металлов экономически нецелесообразно. Поэтому его извлечение организуется как попутное производство при разработке преимущественно медных или свинцовых месторождений [1].

Мышьяк и его соединения находят применение в сельском хозяйстве, промышленности и технике, однако токсичность мышьяксодержащих материалов и ужесточение экологических требований затрудняют их использование. Напротив, потребление высокочистых мышьяковых продуктов (GaAs) развивается весьма динамично [2].

Мировые запасы мышьяка и источники его получения

Мировые запасы мышьяка оцениваются по медным и свинцовым месторождениям примерно в 11 млн т, а извлекаемые резервы — в 1 млн т [3]. Мышьяк получают как попутный продукт при переработке концентратов меди, свинца, кобальта, обожженного арсенопирита, реальгара и аурипигмента, а также при получении фосфатов. В Китае, на севере Перу и Филиппинах ресурсы этого металла заключены в реальгаре и аурипигменте, в Чили — в медно-золотых рудах, в Канаде — в золотоносных рудах.

Поскольку нет дефицита природных ресурсов мышьяка, регенерация его из скрапа не производится. Сведения о получении этого элемента из вторичного сырья отсутствуют, хотя есть упоминания о регенерации «малых количеств» (без точных цифр) чистого мышьяка при рециклинге арсенида галлия (GaAs) в США [3].

Динамика производства мышьяка

В последние десятилетия мировое производство мышьяка колебалось в значительных пределах: от 62—64 тыс. т в 1970 г. до 47 тыс. т в 1990 г. (в пересчете на триоксид мышьяка) Спад был обусловлен сокращением объемов переработки медных сульфидных руд вследствие ужесточения законодательства об охране природы в промышленно развитых станах. Так, американская «Аsагсо» была вынуждена закрыть в 1985 г. медеплавильный завод в Facota Wasll, который был основным поставщиком мышьяковых материалов в США, и с 1986 г. перейти на переработку импортных руд, в основном филиппинских. В 1991 г. прекратили производство исходного триоксида мышьяка чистотой более 99 % в Швеции и Финляндии из-за соображений экологической безопасности.

В начале 2000-х годов производство мышьяка переместилось в Чили, Китай, Марокко, Филиппины. Подстегиваемое увеличившимся спросом, оно начало расти (рис. 1), достигнув в 2006 г. 60 тыс. т, а далее, на фоне насыщения спроса, вновь стало снижаться и упало до 36 тыс. т в 2014 г.

Рис. 1. Динамика мирового производства мышьяка (в пересчете на триоксид) в 2003-2015гг.

Способы производства мышьяка и основные страны-производители

При получении мышьяка и его соединений используются традиционные технологические схемы [1]. При обжиге и плавке медных концентратов мышьяк возгоняется и осаждается на специальных пылевых фильтрах. Полученные пыли подвергаются гидрометаллургическому выщелачиванию с последующей кристаллизацией мышьяковистого ангидрида Аs2О3, из которого производят металл и другие соединения мышьяка.

Другим видом сырья служат анодные шламы, получаемые в процессе электролитического рафинирования свинца. После окислительной плавки и восстановления шламов образуется лигатура свинец—мышьяк—сурьма. Многостадийной вакуумной перегонкой затем получают металлический мышьяк.

До 1990 г. ведущими мировыми производителями исходных мышьяксодержащих материалов (триоксида и металла технической чистоты) в течение многих лет были Франция, Швеция и СССР. Меньшие объемы производства имели Бельгия, Мексика, Филиппины, Чили, Канада и другие страны. В настоящее время главными мировыми производителями мышьяка являются Китай, Марокко, Чили (рис. 2). На долю Китая приходится более половины всего произведенного в мире мышьяка — используются реальгарно-аурипигментные руды. При этом вопросы захоронения образующихся As-содержащих отходов решаются путем возвращения их в места добычи в форме труднорастворимых соединений, не представляющих экологической угрозы [5, 6].

На территории стран СНГ месторождения мышьяка находятся в таких типах руд, как: реальгар-аурипигментовые (на Кавказе, в Якутии и Средней Азии), арсенопиритовые (на Кавказе), золотомышьяковые (на Урале, Чукотке, в Западной и Восточной Сибири), полиметаллическо-мышьяковые (в Казахстане, Забайкалье, Средней Азии). Содержание мышьяка в ряде месторождений России приведено в табл. 1.

Таблица 1

Содержание мышьяка в ряде месторождений России [7]

Рис. 2. Производство мышьяка в 2015 г. (в пересчете на триоксид) [3, 5]

В скобках указана доля в мировом производстве

Основными предприятиями, выпускавшими мышьяковую продукцию в СССР, являлись Кочкарский обжиговый завод предприятия «Южуралзолото», Рачинский и Цанский горно-химические заводы производственного объединения «Грузгорнохимпром». Первый из них производил технический оксид мышьяка 2-го сорта с содержанием основного вещества не менее 92 % (ГОСТ 1973-77), а два последних — рафинированные продукты 2-го и 1-го сорта соответственно с содержанием основного вещества не менее 99,5 %. Общий объем выпуска доходил до 800 т/год, закрывая, в основном, потребности стекольной отрасли страны.

Рачинский горно-металлургический завод в Грузии (на основе Лухумского месторождения) был основным производителем высокочистого мышьяка, трихлорида мышьяка для микроэлектроники, ряда соединений для медицинских и других целей. Путем термического обжига сульфидные соединения переводили в триоксид мышьяка, затем гидрохлорировали концентрированной соляной кислотой до трихлорида мышьяка. Последний, после глубокой очистки, восстанавливали водородом высокой чистоты до металла, который отвечал требованиям к исходным материалам для электронной техники того времени. Разработка месторождения была связана со значительными техническими трудностями и экономически была весьма невыгодна. Поэтому в последние годы своего существования Рачинский завод закупал в качестве сырья технический мышьяк производства «Южуралзолото» (г. Пласт, Челябинская обл.).

В современной России наследником Кочкарского обжигового завода (после банкротства объединения «Южуралзолото» в 1998 г.) является ООО «Обжиговый завод» (г. Пласт) — единственное предприятие по производству технического мышьяка (триоксид As2O3, «белый мышьяк»). Изготавливаются лигатуры «медь—мышьяк» и «свинец—мышьяк». Сырьем являются концентраты Среднеуральского металлургического завода, Новосибирского оловянного комбината, Нежданинского ГОК (Якутия). В настоящее время завод находится на реконструкции.

Также в России в АО «Уралэлектромедь» производится антисептик для защиты древесины марки БС (доля As2O3 ~ 20 мас.%).

Цены

Рынок соединений мышьяка можно разделить на 3 класса в зависимости от чистоты продукции:

1. Продукты технического качества — такие, как технический оксид мышьяка (III), мышьяковая кислота, сульфид мышьяка (III), — применяются в качестве пестицидов, дефолиантов, компонентов для обработки древесины и создания необрастающих красок для морских судов. Этот класс соединений мышьяка характеризуется ценой в пределах 2—3 долл. США/кг, малыми объемами рынка в России. Основным потребителем в данном сегменте являются фермерские хозяйства по всему миру. За последние годы спрос на соединения мышьяка резко упал.

2. Продукты «средней» чистоты — оксид мышьяка (III) класса 4N (99,99 мас.% основного вещества). Его стоимость ориентировочно составляет 40—50 долл./кг. Основными потребителями рафинированного оксида мышьяка являются производители оптического волокна. В России они представлены заводом ЗАО «Оптиковолоконные системы» (г. Саранск). Первоначальная мощность завода — 2,4 млн км телекоммуникационного волокна в год — позволяет обеспечить около 50 % потребности кабельных заводов страны. Этот рынок является растущим: во всем мире требуется ~320 млн км оптоволокна, спрос на которое с каждым годом увеличивается. Можно ожидать рост рынка рафинированного оксида мышьяка, пропорциональный увеличению производства оптического волокна (~10÷15 %/год), и поддержание действующих цен на него на стабильном уровне.

Рис. 3. Динамика цен на технический мышьяк (99 %) в США [4, 5]

3. Продукты высокой чистоты для нужд полупроводниковой промышленности — элементный мышьяк чистоты 6N и 7N и получаемый из него полупроводниковый арсенид галлия. Подробнее этот сектор рынка будет рассмотрен ниже. Особо чистый мышьяк 6N может стоить ~330 долл./кг, а цена мышьяка 7N, используемого для эпитаксии, может достигать 2000 долл./кг для кристаллов большого диаметра (30 мм). Однако доля потребления такого мышьяка крайне незначительна [4, 5].

Динамика цен на технический мышьяк в США в 2000—2015 гг. приведена на рис. 3.

Области потребления мышьяка и его соединений

До середины ХХ в. мышьяк и его соединения использовались в основном в производстве стекла. Затем доминирующей сферой потребления становится сельское хозяйство. С середины 1970-х годов повышается спрос на предохранители древесины, и начиная с 1985 г. и по настоящее время эта область применения мышьяковистых соединений занимает первое место. В долговременной перспективе на уровень спроса на мышьяк (главным образом в форме триоксида) будет оказывать давление ужесточение экологического контроля.

Защита древесины. Соединения мышьяка используют для предотвращения гниения в таких сферах применения, как строительные материалы, коммунальные сооружения, судоходство. В состав предохранителей древесины входят мышьяковистая кислота и двузамещенный арсенат натрия. Наиболее популярные до недавнего времени медно-хромо-мышьяковые консерванты марки CCА, содержащие мышьяк в менее токсичной пятивалентной форме, взаимодействуют с деревом с образованием прочного долговременного покрытия. После пропитки и просушивания лесоматериалы, обработанные ССА, не токсичны, однако при сгорании или воздействии агрессивных сред они могут выделять вредные соединения мышьяка. Поэтому в настоящее время для обработки древесины все больше применяются альтернативные материалы, расширяется также использование упрочненных и пластифицированных древесных продуктов. В США с 2003 г. прекращено применение ССА для обработки древесины, предназначенной для настила полов и наружной облицовки жилых зданий, в результате к концу 2014 г. импорт триоксида мышьяка в страну, в основном из Китая, снизился до 5,3 тыс. т. Лесоматериалы, используемые для строительства нежилых зданий в США, еще разрешается обрабатывать с помощью ССА [8, 9]. В 2006 г. на территории Европейского союза была принята Директива о биоцидах, которая ввела ограничения на применение антисептиков на основе мышьяка. В настоящее время антисептики группы ССА запрещены к использованию в странах Евросоюза, а также Канаде, Австралии, Японии и ряде других стран. Динамика потребления мышьяка в США за последние 40 лет показана на рис. 4. Видно, как резко сократилось в этой стране потребление мышьяка в 2000-х годах, при том что в предыдущем десятилетии оно составляло более половины от всего мирового — США были основным драйвером роста спроса [7, 8].

В России производителем антисептика для защиты древесины марки БС (ТУ 2157-107-001944292003, доля As2O3 ~20 мас.%) является АО «Уралэлектромедь» (г. Верхняя Пышма, Свердловская обл.), входящее в холдинг УГМК. Антисептик производят из медно-мышьяковистых кеков, объем производства составляет 50—60 т/год.

Рис. 4. Изменение структуры применения мышьяка в США 1970–2010 гг. [8]

Сельское хозяйство. Издавна соединения мышьяка применялись в этой области для защиты растений от вредных насекомых (инсектициды), заболеваний (фунгициды) и сорняков (гербициды). К сельскохозяйственным препаратам относятся триоксид мышьяка, двузамещенный арсенит натрия (Na2HAsO3), двузамещенный арсенит кальция (Ca2HAsO3) и др. [9]. В связи с развитием производства органических пестицидов и ужесточением требований охраны окружающей среды, начиная с конца 1970-х годов использование мышьяковистых препаратов в сельском хозяйстве сократилось с 45000 до 300 т/год.

Производство стекла. Традиционно соединения мышьяка использовались в производстве прессованного стекла, а также стеклокерамики. Добавка триоксида мышьяка позволяет устранить образование воздушных пузырьков в стекле при его изготовлении. Кроме того, триоксид мышьяка служит обесцвечивающим реагентом. Сульфид мышьяка применялся для получения стекла красного цвета. Однако ужесточение экологических требований привело к сокращению потребления соединений мышьяка. В производстве стекла вероятный спрос с 2000 г. составляет 300—600 т/год.

Другие области применения. Соединения мышьяка потребляются также в производстве удобрений, пиротехнических изделий. Металлический мышьяк используется как компонент антифрикционных сплавов для подшипников, для упрочнения свинцовых сеток в свинцово-кислых аккумуляторных батареях и ряде других сфер.

Высокочистый мышьяк (99,9999 %) применяется в электронной промышленности в производстве GaAs-полупроводников, которые используются в телекоммуникациях, солнечных элементах и др. Он является составной частью целого ряда соединений, применяемых в полупроводниковой технике (GaAs, InAs, GaInAs, GaAlAs, GaAsInSb), нелинейной оптике (Аg3АsS3, Тl3АsSе), волоконной оптике, акустооптике, ИК-оптике, голографии (Аs2Sе3, Аs2S3, CdAs2, HgAs4S7) и др. Мировую потребность в высокочистом мышьяке 6N для производства арсенида галлия можно оценить (исходя из известной потребности в галлии) в 200—300 т/год [2, 8], а в высокочистом мышьяке 7N для производства соединений, использующихся для эпитаксии, — в 80—100 т/год [2].

Далее рассмотрен отдельно рынок приборов на основе GaAs, по состоянию которого можно делать выводы о перспективах развития рынка особо чистого мышьяка.

Арсенид галлия как основной потребитель высокочистого мышьяка

В середине 60-х годов ХХ в. начались исследования свойств GaAs, которые завершились разработкой интегральных схем (ИС) высокого быстродействия, используемых в «интеллектуальных» системах управления огнем и суперкомпьютерах. Следующим толчком стало появление светодиодов (СД) для различных применений, далее последовали ИС для систем обработки и передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи, увеличилось число коммерческих космических спутников связи, для которых требовалось бортовое питание на основе солнечных батарей из GaAs. Одним из наиболее быстро растущих сегментов рынка полупроводников стал рынок микроэлектроники сверхвысоких частот (СВЧ) — чипов GaAs для мобильной телефонии. В последнее десятилетие рынок мобильной связи демонстрирует стремительный рост. Количество пользователей сотовых сетей и беспроводного Интернета увеличивается по экспоненциальному закону. Кроме того, множится разнообразие предоставляемых услуг, расширяются зоны покрытия сетей, повышаются скорости передачи данных. В настоящее время количество абонентов сетей 3G и 4G уже исчисляется сотнями миллионов.

Основные типы приборов на основе GaAs (см. табл. 2) имеют необычайно широкий спектр применений [10, 11].

Количество приборов в мире на основе арсенида галлия с каждым годом непрерывно растет (рис. 5) [10, 11].

Более 95 % объема монокристаллов GaAs составляют два типа материалов — полуизолирующий GaAs с удельным электрическим сопротивлением >107 Ом·см, используемый при производстве высокочастотных ИС, и сильно легированный кремнием (1017—1018 см–2) GaAs, применяемый при изготовлении светодиодов и лазеров. Фактически это два независимых рынка, ведущих себя по-разному. В последнее время доля легированного GaAs повышается (рис. 6).

Из вышеизложенного следует, что прогноз развития рынка GaAs достаточно благоприятен, а значит, и перспективы роста потребности в особо чистом мышьяке существуют. Однако необходимо подчеркнуть, что, несмотря на высокие финансовые показатели рынка арсенида галлия (рынок подложек GaAs к 2017 г., как ожидается, составит 3,6 млн кв. дюймов, или 650 млн долл.), в физических показателях мировой рынок особо чистого мышьяка останется достаточно малым по мировым меркам. Как уже отмечалось, косвенно, но достаточно точно его можно оценить по объему потребляемого галлия в 200— 300 т/год. Для России эта цифра составит, видимо, до 5 т/год, даже при полном замещении импорта и выполнении программ развития отечественной СВЧ-микроэлектроники.

Рис. 5. Динамика и прогноз развития мирового рынка приборов на основе GaAs [10]

Рис. 6. Рынки полуизолирующего GaAs и легированного GaAs в 2011 и 2017 гг. [11]

Таблица 2

Основные типы приборов на основе GaAs

Следует отметить, что в настоящее время в России практически нет производства как полуизолирующего GaAs для СВЧприменений, так и легированного GaAs для оптоэлектронных назначений (лабораторные производства существуют в АО «Гиредмет» (Москва) и в Зеленограде). Потребности покрываются за счет импорта. Поэтому сегодня общее состояние промышленного выращивания монокристаллов GaAs в нашей стране оценивается многими как близкое к «точке невозврата». Это необходимо учитывать при анализе любых планов развития производства особо чистого мышьяка. Сказанное иллюстрирует рис. 7, на котором показана динамика экспорта и импорта кристаллов и пластин GaAs в России. Видно, что экспорт GaAs из РФ уменьшается с 2006 г., а импорт GaAs в РФ растет. При этом абсолютные цифры поставок превысили 1000 кг/год.

Рис. 7. Динамика экспорта (1) и импорта (2) кристаллов и пластин GaAs в России

По данным Федеральной таможенной службы РФ

Основные методы глубокой очистки мышьяка

Самые большие трудности в получении вышеперечисленных соединений нужного качества приходятся, как правило, на мышьяк. Можно сказать, что его глубокая очистка в значительной мере определяет качество получаемых электронных материалов [12—16]. Требования к чистоте мышьяка зависят от его применения и для разных случаев могут существенно различаться. Так, в производстве полуизолирующего нелегированного арсенида галлия особо жесткие ограничения накладываются на содержания Zn, элементов IV группы, Si, С. Особенно это касается серы. Она сопутствует мышьяку генетически, начиная от руды, и, являясь мелким донором, резко ухудшает электрофизические параметры GaAs. В то же время требования к концентрациям Al, In, Сг, О не столь критичны. С другой стороны, в мышьяке, использующемся для получения оптических материалов на основе Аs2Sе3, примеси элементов VI группы не являются вредными. Наиболее распространенные методы получения мышьяка высокой чистоты основаны на предварительной очистке таких соединений, как Аs2О3, АsН3, АsСl3, с последующим превращением их в элементарный мышьяк.

Очистка Аs2О3 производится химическими методами с последующим восстановлением до элементарного мышьяка активированным углем (например, марки БАУА, ТУ 6-16-2588-82). В настоящее время эти способы почти не применяются.

«Гидридная» схема включает в себя синтез арсина, его очистку, восстановление (или разложение) до элементарного мышьяка, дополнительную очистку восстановленного мышьяка. Для очистки арсина используются следующие методы: сорбция, химико-термическая обработка, фильтрация, медленная дистилляция, ректификация. Недостатки гидридной технологии обусловлены высокой токсичностью и взрыво-пожароопасностью АsН3.

Получение высокочистого мышьяка по хлоридной технологии в настоящее время наиболее распространено. Исходный АsСl3 синтезируют хлорированием технического мышьяка хлором или растворением As2O3 в соляной кислоте. Оптимальная схема очистки АsСl3 включает в себя: термообработку паров (при 900—950 °С) для очистки от большинства примесей органических веществ, сорбцию примесей на угле БАУА и двухстадийную эффективную ректификацию. Восстановление мышьяка из трихлорида осуществляется водородом. Процесс проходит с высокой скоростью и высоким выходом (~95 %) при t = 850÷900 °С и умеренном избытке водорода. Конденсат мышьяка затем дополнительно пересублимируют в вакууме. Хлоридная технология широко применяется в промышленном масштабе.

Для очистки мышьяка используется и сублимационный метод. Его осуществляют в вакууме или в токе водорода. Предложены различные варианты процесса, например многократная сублимация в многосекционной ампуле. Однако сублимационный способ не обеспечивает необходимой глубины очистки. Применение многократной сублимации также не приносит желаемых результатов. Даже в 70-е годы ХХ в. качество мышьяка производства Рачинского ГХЗ не удовлетворяло требованиям предприятий, использовавших его для изготовления полупроводниковых изделий класса АIIIВV.

Поэтому такие организации, как НИИМВ (г. Зеленоград), ВНИИМЭТ (г. Калуга) и др., создавали собственные участки для финишной очистки исходных соединений мышьяка.

С ростом требований к арсениду галлия и твердым растворам на его основе было необходимо дальнейшее повышение качества металла, которое не могло быть обеспечено традиционными технологиями. Стали востребованы такие, например, процессы очистки, как направленная кристаллизация мышьяка под высоким давлением. Хотя этот метод был предложен сравнительно давно, лишь в самое последнее время началось его практическое освоение [15]. Так, в институте «Гиредмет» (г. Москва) была разработана технология обработки, состоящая из «сублимационной» и «кристаллизационной» частей. Сублимационный процесс включает использование активных добавок (коллекторов примесей) и фильтрацию паров и позволяет из мышьяка технической чистоты получать продукт чистотой 6—7 N. Чистота же мышьяка, получаемого по кристаллизационной технологии и названного разработчиками «Super Ars», превосходит чистоту продуктов многих зарубежных марок. К преимуществам описанной технологии очистки относится также то, что мышьяк получают в виде моноили крупнокристаллических слитков. Такой материал обладает высокой устойчивостью к воздействию внешней среды (в частности, скорость его окисления на несколько порядков ниже по сравнению с обычными формами мышьяка — сублимационными друзами), а также повышенной безопасностью в хранении и работе с ним. Мышьяк в такой форме особенно удобен для применения его в качестве источника в молекулярно-лучевой эпитаксии [15—17].

Производителями высокочистого мышьяка являются компании «Furukawa» (Япония) — 50 % мирового рынка, «PPM Pure Materials GmbH» (Германия), «China Rare Metal Materials Co.» и «Siepuan Western Minmetals Co.» (Китай), «Espi Metals» (США), АО «Гиредмет» (Россия).

Особенности ситуации с мышьяком в России

После подписания Россией Международной конвенции по уничтожению запасов имеющегося химического оружия (1993 г.) были начаты работы по созданию соответствующих объектов по уничтожению, в частности, мышьяксодержащего химического оружия в местах его хранения. Составной частью одного из таких объектов является завод по уничтожению запасов люизита, иприта и их смесей в пос. Горный (Саратовская обл.). Было разработано несколько методов переработки этих материалов в различные виды товарной продукции — триоксид и трихлорид мышьяка, элементарный мышьяк. Несмотря на очевидные преимущества методов прямого перевода мышьяка из люизита в элементарные формы путем газофазного гидрогенолиза или аммонолиза [12—14], была принята технология детоксикации путем щелочного гидролиза. Предприятие «Горный» 3 года (2002— 2005 гг.) работало на уничтожение запасов химического оружия — люизит был переработан в форму натриевых солей мышьяковой и мышьяковистой кислот. Затем в течение 10 лет на заводе перерабатывались реакционные массы, обеззараживались и утилизировались отходы. Однако до настоящего времени не решен главный вопрос — переработка 12,5 тыс. т реакционных масс после детоксикации люизита, в которых содержится арсенит натрия гидролизный (смесь солей арсенита и хлорида натрия). С учетом специфики объекта, а также отсутствия в России промышленного выпуска особо чистых соединений мышьяка наиболее разумным представляется перепрофилирование завода в специализированное предприятие по получению продукции на основе мышьяка. Так, в конце 2014 г. Саратовский НИТЦ «Экохим» сумел получить на заводе «Горный» рафинированный оксид мышьяка. В течение ряда лет рассматриваются различные предложения по переработке находящегося в этих отходах люизита с целью выделения мышьяка в качестве особо чистого продукта или компонента соединения, имеющего товарную ценность. Эти предложения, как правило, экономически и технологически недостаточно обоснованы.

В то же время в отходах руд цветных металлов концентрируется большое количество мышьяка, который по мере окисления и перехода в растворимые формы является источником больших экологических проблем для ряда регионов, в частности Челябинского, Иркутского и др. В отечественном медном и медно-цинковом сырье содержание мышьяка составляет до 0,3 %. Из-за больших объемов переработки количество мышьяка, поступающего на медеплавильные заводы России, значительно. По оценкам [7], оно ежегодно составляет около 1500—2000 т. Помимо мышьяка в выбросах, опасность для человека представляет техногенный мышьяк в виде его соединений в хвостохранилищах обогатительных фабрик и отходах металлургического производства. В частности, Новосибирский оловянный комбинат складирует (~ 6 тыс. м3) мышьяковистый кек от переработки оловянных концентратов, причем обустройство полигона не соответствует современным требованиям.

Заключение

Наряду с необходимостью организации постоянного мониторинга в России окружающей среды на содержание мышьяка в атмосфере, воде и почвах, одной из главных проблем являются разработка и реализация эффективных технологий газоочистки. Необходимо также внедрение комплексных технологий переработки сырья с переводом мышьяка в малотоксичные продукты и их последующим безопасным захоронением.

Что касается использования реакционных масс отходов переработки люизита и других опасных веществ с целью выделения мышьяка в качестве особо чистого продукта или компонента соединения, имеющего товарную ценность, то очевидно, что проблема сырьевых источников для получения высокочистого мышьяка и его соединений в практически любых требуемых количествах в России не является актуальной, а требует лишь технико-экономического обоснования с точки зрения возможности полноты выделения и минимизации количества отходов высокого класса опасности. Центр тяжести проблемы отходов переработки люизита в ближайшей перспективе, как нам представляется, должен быть перенесен на вопросы безопасного хранения.

На данный момент российский рынок специальных материалов (As, GaAs и др.) имеет незначительный объем и в ближайшей перспективе не достигнет уровня, необходимого для появления конкурентоспособного локального производителя, даже при условии выполнения программ импортозамещения. В то же время существует понимание, что для создания материалов современной электронной компонентной базы требуется развивать производство особо чистых соединений [18].

Мировой же рынок особо чистого мышьяка характеризуется превышением предложения над спросом, а его основные игроки имеют возможность широкого ценового маневра. В среднеи долгосрочной перспективах для мышьяка не просматривается появление новых областей массового применения, которые существенно повлияли бы на спрос. Солнечная энергетика, космическая и наземная, на базе многокаскадных солнечных элементов на основе GaAs, безусловно, будет развиваться [19]. Однако даже самые оптимистичные прогнозы развития этого сегмента солнечной энергетики не позволяют надеяться на существенный рост потребления мышьяка в физическом исчислении.

Авторы выражают признательность проф. Е.Е. Гринбергу и И.М. Петрову за помощь в написании настоящей статьи и плодотворные дискуссии.