Технологічний розвиток зазвичай тісно пов’язаний з альтернативним та неочевидним поглядом на звичні виробничі процеси. Свого часу справжню революцію в галузі електроніки зробили напівпровідники (напевно і зараз цей матеріал ви читаєте зі свого смартфону, який є прямим результатом тієї революції). Ще раніше світ металів підкорили нержавіюча сталь та алюміній, шо дозволило нам отримати відносно дешевий та надзвичайно надійний конструкційний матеріал ( скоріше за все в вашому смартфоні також є деталі з цих двох металів).
Наразі одним із головних завдань інженерів стає підвищення ємності та тривалості роботи акумуляторів. В світі електрокарів та наявності Інтернету, автономність пристроїв буде відігравати ключову роль в забезпеченні безперебійної роботи не просто персональних пристроїв, а також і у виконанні державних функцій та безпеці громадян. Вирішити цю проблему в адекватні до сучасних реалій терміни може не лише збільшення видобутку таких елементів як літій та нікель, а й спроба частково замінити їх «традиційними» природними елементами. В якості так званого «рятувального човна» може виступити графіт, у видобутку якого наша країна точно не відстає в світових масштабах.
Що це за матеріал?
Відомі великі родовища графіту утворилися в результаті зміни осадових відкладень органогенного походження (кам’яного вугілля, бітумів і т. п.) під дією контактного або глибинного (регіонального) метаморфізма. В окремих випадках графіт утворився в результаті безпосередньої кристалізації з магми, багатих вуглецем, або відновлення вапняків, захоплених магматичними породами. Графіт є природним елементом. Якщо говорити про його властивості, то це дуже м’який мінерал, який легко піддається механічній обробці, також він є однією з модифікацій вуглецю. Для цього мінералу характерні висока електропровідність і підвищена теплопровідність. Також слід зазначити такі важливі властивості графіту, як жирність і пластичність, які широко використовуються в промисловості як графітне мастило. Шаруватість структури графіту пояснюється особливостями його кристалічної решітки, яка має структуру сот (якщо в кожному ряду атоми щільно пов’язані між собою, то між рядами вже існує слабкий зв’язок, що і обумовлює крихкість мінералу). Якщо порівняти за 10 бальною шкалою твердість графіту і твердість алмазу, то у графіта – 1, а у алмаза – 10, хоч обидва є підвидами вуглеводу (пов’язано це з особливостями зчеплення атомів вуглецю між собою).
Науковцями було помічено, що різні види графіту в процесі переробки поводяться по-різному (неоднаково змінюють свої фізичні і хімічні властивості), саме тому для зручності розробили класифікацію на марки. Наприклад, для певного виду продукції використовується певний вид (марка) графіту, що особливо важливо для виробників, які використовує його в якості сировини (розрізняють електровугільні, ливарні, елементні, акумуляторні, олівцеві, мастильні марки). Природний графіт зовні схожий на дрібний порошок. Обов’язкова вимога – він повинен відповідати всім технічним нормативам, які визначені всередині класифікації (марки). Відомо, що, чим вищий в ньому вміст вуглецю, тим він цінніший.
Застосування графіту
Можна сказати, що немає жодної галузі, де б він у тій чи іншій мірі не застосовувався. Необхідний графіт головним чином в металургійній промисловості для виготовлення вогнетривких тиглів і для покриття поверхні ливарних форм з метою запобігання виливки від пригара формувальної землі. Крім того, в електропромисловості – у виробництві електродів і дугових вугілля, у виробництві олівців, чорних фарб, чорного копіювального паперу, типографської фарби та китайської туші. Використовується також як мастильна речовина (в тих випадках, коли внаслідок високого нагріву не можна застосовувати масла) і в парових котлах в якості антинакипного засобу. Останнім часом застосовується для виготовлення графітових блоків «атомних котлів» і виготовлення космічної техніки. З графіту одержують штучний алмаз. Графітова рідина застосовується при об’ємному пресуванні деталей автомобілів. Штампи, обволікаючі цим розчином, забезпечують високу чистоту поверхні сталевих заготовок, що виключає їх подальшу обробку на шліфувальних верстатах.
Але головні очікування покладені на цю корисну копалину саме через стрімке зростання попиту на електрокари. Нові технології використання графіту в виробництві акумуляторів та накопичувальних станцій можуть істотно потіснити на цьому ринку кобальт. В першу чергу це пов’язано з тим, що у довгостроковій перспективі виробники акумуляторів мають намір змінити їх конструкцію.За даними експертів, інвестиції в нові потужності літій-іонних акумуляторів продовжують зростати і до 2020 року можуть перевищити $ 12 млрд. Це матиме значний вплив на попит анодного матеріалу графіту, так як виробники акумуляторів шукають довгострокові поставки сировини. Британська Dyson планує вийти на ринок електромобілів до 2020 року з допомогою твердотільних акумуляторів, які повинні зберігати і віддавати більше енергії. Toyota теж прагне почати використовувати твердотільні акумулятори в своїх автомобілях на початку 2020-х рр.
Світовий ринок графіту
Геологічна служба США в своєму докладі, присвяченому графіту зазначає, що точно оцінити поклади цього матеріалу в світі вкрай складно через різноманітний геологічний характер покладів. Але станом на 2017 рік запаси були оцінені в 1,5 млн тонн. В цьому ж році Китай став найбільшим у світі виробником графіту. Він добув 780 000 тонн мінералу, така ж кількість, було видобута протягом попередніх двох років. За даними Геологічної служби США, на частку країни доводилося 65% світового виробництва графіту, і 35% споживання. Друге місце посіла Індія, з річним обсягом видобутку в 170 000 тонн. Далі йдуть Бразилія (95 тис тонн), Канада(30 тис тонн) та Мозамбік( 23 тис тонн).Наша країна впевнено замикає сімку з оціненими річними обсягами в 15 тис тонн). Основними ж споживачами залишаються промислово розвинені країни з диверсифікованою структурою промислового сектору, як США, КНР, Японія. За оцінками статистичного бюро Statista, в 2025 році загальна капіталізація ринку графіту досягне 27 млрд доларів.
Український графіт
Хоча ми і є однією з 20 обраних країн, що мають власне виробництво стратегічної сировини, але наразі промисловим видобутком займається лише одне підприємство – ТОВ «Завалівський графіт». Виробник налічує довгу історію ( з 1934 року) і входить до ТОП-10 світових виробників природного графіту. Оптимізмом надихають заяви компанії про те, що потужності підприємства здатні виробляти до 30 тис тонн графіту на рік. І це тільки на одному родовищі! Також в склад підприємства входить фабрика із дроблення та збагачення руди, тобто інтегрованого об’єкту надрокористування.
Завалівський графіт має практично ідеальну кристалічну структуру і містить мінімальну кількість домішок, склад яких дозволяє легко видалити їх з руди. Завдяки тому, що в корі вивітрювання лусочки графіту не мають зрощення з іншими мінералами, ці руди легко збагачуються, тому являють собою першочерговий об’єкт промислової розробки. Підприємство виготовляє більше 25 основних марок графіту з вмістом вуглецю від 85% до 99,5% та розміром від 10 до 200 мкм, також колоїдно-графітові препарати і мастильно-охолоджувальні рідини на основі графіту. Продукція відповідає вимогам державних стандартів і технічних умов та експортується в багато країн ЄС – Німеччину, Францію, Бельгію, Велику Британію, Туреччину, Іспанію, Італію, Польщу, Швейцарію, Чеську Республіку, Румунію, Словаччину, Сербію, Болгарію, Грецію, Норвегію, а також в Азію — Японію, Корею, інші країни — Білорусь, Молдову, США. На території України виявлені нові родовища зі значними прогнозними ресурсами графіту — Буртинське, Балахівське, Сачкінсько-Троїцьке, ряд нових дільниць у районі Завалля. Їхні запаси дають можливість не тільки підтримувати на належному рівні, але й при необхідності значно розширити існуючу мінерально-сировинну базу, завдяки чому Україна здатна стати одним з найбільших в світі постачальників якісної графітової продукції та повною мірою реалізувати всі амбіції щод розбудови інновативної промисловості майбутнього.
Георгій Попов
