Металлургия: прошлое или будущее Урала?

Челябинскому филиалу Института металлургии УрО РАН немногим более двух лет. Вместо ответа на вопрос, что сделано за это время, директор филиала, доктор физико-математических наук, главный ученый секретарь ЧНЦ УрО РАН Борис Рафаилович Гельчинский показал годовой отчет с длинным перечнем фундаментальных и прикладных исследований, списком публикаций сотрудников филиала и научных конференций, в которых они принимали участие, оговариваясь, что, конечно, таких внушительных результатов невозможно добиться за два года — в них есть задел многолетних исследований  сотрудников из Челябинска и Магнитогорска, которые ранее работали в вузовско-академических подразделениях ЧНЦ УрО РАН.
В состав ЧНЦ входят  два института в Миассе и несколько филиалов институтов УрО РАН в Челябинске. Давно назрела необходимость организации академического института собственно в Челябинске. Учитывая, что в число приоритетных направлений научных исследований на Южном Урале, безусловно, входят исследования по проблемам разработки современных металлургических технологий, высокотемпературной физической химии и материаловедения, в качестве базы для создания будущего института был организован Челябинский филиал ИМЕТ УрО РАН.

   — Борис Рафаилович, я знаю, что речь о создании академического института в Челябинске идет уже много лет. Об этом говорили и во время выездного заседания президиума УрО РАН в Челябинске в 1999 году и до него (12 августа 1997 г. президиум УрО РАН своим постановлением подержал предложение руководства Челябинской области и ЧНЦ о создании на базе существующих вузовско-академических подразделений института) и после. Никто не спорит с тем, что институт создавать надо. Однако в наше время институты принято закрывать. Вам не кажется поставленная задача не реальной?
   — Не кажется. Академия наук — живой организм. Какие-то институты и направления исследований должны закрываться, если они исчерпали себя, а какие-то открываться, чтобы решать задачи сегодняшнего и завтрашнего дня. Иначе развитие невозможно. И мы признательны руководству Уральского отделения и руководству Челябинской области  за поддержку и практические действия в этом направлении.                

— Под какую проблему предполагается организовать новый академический институт в ЧНЦ?

— Мы уже сейчас столкнулись тем, что на Урале практически исчерпаны собственные ресурсы традиционного сырья для металлургической промышленности. Особенно остро стоит эта проблема для предприятий черной металлургии. Гору Магнитную вырыли, гору Благодатную — тоже. «Магнитка» и некоторые другие металлургические предприятия работают, в основном, на привозном сырье. На Урале много металлургических заводов, но практически нет железной руды и коксующихся углей. Проблему обостряет ее социальный аспект — зачастую это градообразующие предприятия. Филиал Института металлургии УрО РАН создан, прежде всего, для того, чтобы  стать организующим центром для академических и вузовских ученых Челябинска, Магнитогорска и Екатеринбурга с целью решить проблему вовлечения огромных запасов нетрадиционного железорудного сырья в виде титано-магнетитов и сидеритов для уральской металлургии не только сегодня, но и в перспективе.

— Мне кажется, что это задача скорее для геологов — найти руду на Урале. Или для экономистов — проанализировать, откуда наиболее целесообразно привозить сырье.         

— Есть работа и для геологов, и для экономистов. Но на Урале железосодержащей руды еще очень много. Ее разведанные запасы в Челябинской области составляют миллиарды тонн. Они позволили бы нашим предприятиям черной  металлургии работать, по крайней мере, лет 150-200. Однако уже разведанные Медведёвско-Копанское, Теченское и другие месторождения железной руды практически не разрабатываются потому, что состав сырья не подходит под существующие сегодня металлургические технологии его переработки. Помимо железа и прочих элементов, в сырье есть титан и ванадий. Например, в сырье Качканарского месторождения тоже имеется ванадий. Разработана эффективная технология для использования этого сырья на Нижне-Тагильском комбинате. А на Челябинских месторождениях — титано-ванадий. Это сырье требует отдельного решения. Его нельзя без дополнительной переработки использовать в традиционном доменном процессе. Нужны более высокие температуры, получаются более вязкие шлаки. Стандартный доменный процесс здесь может не пойти.

Теоретические и экспериментальные исследования по переработке титано-магнетитов ведутся много лет сотрудниками Института металлургии УрО РАН во главе с академиками Н.А. Ватолиным и Л.И. Леонтьевым, доктором технических наук С.В. Шавриным. За данные работы они удостоены Государственной премии в 2001 г. Эти ученые заинтересованы в развитии своих исследований и их широком практическом применении для освоения огромных запасов железнорудного сырья на Южном Урале. Они активно поддержали нашу инициативу по созданию филиала ИМЕТ УрО РАН в Челябинске. С первых шагов свердловчане курируют формирование молодого коллектива, чтобы передать ему свой запас знаний, идей, научных и технологических разработок. Мы уже создали лабораторию в Магнитогорске, куда входят геологи, обогатители и металлурги. Они давно сотрудничают с нами, внося значительный вклад в общую работу.

— То есть коллектив филиала формируется из связки «Челябинск–Магнитогорск–Свердловск»? 

— Совершенно верно. У Екатеринбурга есть идейный задел — знания и богатый опыт работ в этой области. У Челябинска — специалисты по сталеплавильному производству, высокотемпературной физикохимии и физическому материаловедению, а также поддержка руководства Челябинской области, заинтересованного в решении этой проблемы. У Магнитогорска — специалисты  по процессам обогащения, доменному и сталеплавильному процессам, а также руководители и специалисты-производственники, работающие на Магнитогорском металлургическом комбинате, для которого проблема собственной сырьевой базы особенно актуальна. Ведь месторождения Южного Урала могут обеспечить сырьем металлургические предприятия и Челябинской, и Свердловской областей на многие годы.

— Наверное, сложно организовать взаимодействие между сотрудниками и наладить их эффективную работу, если они трудятся в разных городах?

— Сейчас, в связи с развитием Интернета и телекоммуникаций, организуются и эффективно работают так называемые неформальные научные коллективы, сотрудники которых живут не только в разных городах, но и в разных странах. Так что мы тут не первооткрыватели. Это не исключает, конечно, личного общения. Мы достаточно регулярно, пока 2–3 раза в год,  проводим рабочие встречи, где обсуждаем имеющиеся проблемы, возможные методы их решения, координируем планы работы разных групп и так далее. Недавно такая встреча прошла в Челябинске. Сюда приехали коллеги из Екатеринбурга и Магнитогорска. По моему ощущению, встреча была очень продуктивной и полезной для всех участников. Во всяком случае, завершая ее, академик Н.А. Ватолин сказал, что теперь он уверен — создание филиала ИМЕТ УрО РАН на Южном Урале было делом своевременным, а его работа оказалась эффективной.  

— Руда есть, а коксующихся углей, даже не очень подходящих, на Урале не найдено. Эту проблему вы тоже намерены решать?

— Есть другой способ переработки, не использующий доменный процесс, где не нужен коксующийся  уголь. У нас в группе разрабатывается и этот вариант — прямого получение железа с помощью недоменного процесса. В академической науке необходимо исследовать разные варианты технологии, даже такие, которые сегодня кажутся неактуальными. И именно академическая наука должна подходить к решению любых проблем системно, думать о будущем с учётом многих факторов. Для этого она и существует.

— Борис Рафаилович, даже если мы сможем модернизировать производство, мне грустно думать, что металлургия — это будущее Урала. Развитые страны (США, Германия) сворачивают тяжелое и грязное производство (металлургическое, химическое) или уменьшают его объемы, но уж во всяком случае, не развивают.               

— Если говорить о будущем Урала, нас всех волнует проблема техногенного загрязнения окружающей среды. В ЧНЦ есть лаборатории, которые работают в этом направлении. Я полагаю, что металлургия — это сегодняшний день нашей науки и производственного потенциала Урала, но нам, безусловно, надо всемерно развивать самые перспективные направления научных исследований, которые связаны с наукоемким производством, высокими технологиями. Продукция там измеряется не тоннами и эшелонами, а штуками. Корзинка изделий может стоить дороже состава из нескольких вагонов металла или леса. Экономически развитые страны мира идут по этому пути и Россия тоже не должна отставать. У нас на Урале для этого есть все: квалифицированные люди, производственные площади, сырье и материалы. В нашем филиале ведутся работы по физическому материаловедению, разработке новых материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами, с использованием самых современных экспериментальных методик и методов компьютерного моделирования. Мы изучаем материалы на атомном и молекулярном уровнях, что позволяет лучше понять их природу. 

— Довольно сложно представить эти технологии применительно к нашим металлургическим заводам. Процесс отливки стали мне видится примерно так: сталевар смешивает компоненты в пропорциях — два ведра туда, три лопаты сюда… Какие там атомы-молекулы…

— Это разные масштабы и задачи. Тех, кто стоит у мартеновской печи, действительно, не волнуют межатомные расстояния. Но при разработке металлургической технологии важно знать, как будут взаимодействовать, например, расплавленный металл и шлак. Шлак похож на пену при варке супа, но это не простая пена, с его помощью можно регулировать химический состав стали. Нужной кондиции можно добиться путем тысяч проб и ошибок. Или использовать научный метод — смоделировать то, каким должен быть шлак для получения стали требуемого качества. Поэтому не стоит загружать сталевара знаниями о межатомных взаимодействиях, а теоретика посылать к ковшу варить сталь по своей методике. Это разные миры. Они почти не пересекаются. Каждый должен быть профессионалом в своей области, но при этом можно сообща решать большие и сложные проблемы.

Т. Плотникова, Челябинск–Екатеринбург.
На снимке:  Б.Р. Гельчинский.