Германій у бурому вугіллі. Еволюція екологічно безпечних технологій його вилучення

Анотація

Вступ. Германій належить до переліку критичної сировини, визначеному Європейським Союзом (The European Commission, 2024). Дефіцит германію на світовому ринку зумовлює необхідність диверсифікації джерел його постачання та розвитку національних технологій з видобування цього елемента. Очікується, що майбутній попит на германій зростатиме, головним чином завдяки розвитку штучного інтелекту (вдосконалення високопродуктивних мікрочіпів та фотонних компонентів) та систем зв'язку 5G/6G (високошвидкісні радіо- та оптичні мережі), а також підвищенню попиту з боку побутової електроніки (оптичні волокна, ІЧ-камери, оптичні компоненти), військового і оборонного секторів (ІЧ-датчики, системи нічного бачення, оптичні технології) та багатоперехідних сонячних елементів. За оцінками спеціалістів 60–75 % світового виробництва германію походить із цинкових руд, а решта – з летючої золи вугілля. Інші потенційні джерела германію включають залишки рафінування цинку, свинцю, міді, срібла, золота та нікелю. Вугілля було визначено як потенційне джерело германію ще в 1930-х рр. минулого століття. Сьогодні воно стало важливим джерелом германію. Майже дві третини загального обсягу первинного виробництва германію в Китаї припадає на германієвмісне вугілля (113 т Ge у 2019 р.), тоді як національні запаси оцінюються в 6670 т Ge (у вугільній золі). Останні прогнози вказують на зростання в подальшому внеску вугілля у виробництво германію. Зокрема, прогнозується, що до 2200 р. вугілля може постачати близько 16 000 т Ge, що можна порівняти з 17 000 т Ge, що буде забезпечуватися сульфідними цинковими рудами.

Методи. У статті розглянуто питання еволюції технологій вилучення германію з бурого вугілля у контексті формування сучасної мінерально-сировинної бази України. Проаналізовано основні етапи розвитку методів вилучення германію: від традиційних кислотно-гідрометалургійних технологій середини ХХ ст. до сучасних біотехнологічних, електрохімічних і мембранних методів, орієнтованих на зниження екологічного впливу.

Результати. Наведено результати систематизації вітчизняних і зарубіжних досліджень, виконано порівняння ефективності технологій у різні історичні періоди. Здійснено дослідження щодо закономірностей поширення германію в бурому вугіллі Закарпаття, а також запровадження сучасних екологічно безпечних методів його вилучення, виходячи з гірничо-геологічних умов рідкіснометалічного зруденіння та встановлених фактичних вмістів германію.

Висновки. Встановлено, що перспективними напрямами розвитку є комплексна переробка бурого вугілля та відходів золо-шлакових матеріалів із застосуванням принципів "Zero-Waste" і замкнених виробничих циклів. На прикладі буровугільних родовищ Закарпаття (Біганське, Новоселицьке) визначено закономірності поширення германію та обґрунтовано доцільність упровадження екологічно безпечних технологій його вилучення. Отримані результати можуть бути використані для розробки національних стратегій у сфері критичної сировини та підготовки до інтеграції України в Європейський простір сталого надрокористування.