Йохен Петерсен — доктор наук, доцент Кейптаунского университета (University of Cape Town, UCT, ЮАР), отделение химических технологий. Основные сферы интересов: факторы, способствующие и препятствующие кучному биовыщелачиванию, механизмы выщелачивания, технологическая гидрометаллургия. Ведет проекты по изучению: влияния распространения диффузии на потенциал растворения в системах выщелачивания минерального сырья; подземного выщелачивания редкоземельных элементов; кинетики растворения извести при обезвреживании дренажа кислых вод; процессов кучного выщелачивания крупных частиц; «городской» добычи и переработке электронного лома. Автор нескольких десятков публикаций, главный редактор журнала «Hydrometallurgy» (издательство «Elsevier»).
Ахмет Дениc Бас (Ahmet Deniz Bas):
— Вы возглавляете одну из ведущих научно-исследовательских групп по гидрометаллургии в мире и работаете в Кейптаунском университете. Расскажите о Вашей работе и академической деятельности? Как и почему Вы выбрали эту область?
Йохен Петерсен (Jochen Petersen):
— Может, это судьба? Когда я учился на химика-технолога в Витватерсрандском университете (University of Witwatersrand, ЮАР), у меня появилась возможность прослушать курс по гидрометаллургии Фрэнка Крандуэлла (Frank Crundwell). Тогда меня эта область особо не интересовала, но я все же записался на него из-за накладки с расписанием другого предмета, который я хотел посетить. У меня до сих пор хранятся конспекты с лекциями Фрэнка… Во время курса нас свозили с экскурсией на металлургический комбинат по переработке цветных металлов компании «Anglo American» в Рюстенбурге. В тот раз я впервые увидел комплексную гидрометаллургическую фабрику со всем сопутствующим оборудованием. Все это чрезвычайно меня поразило.
Занимаясь в 1990-х годах докторской диссертацией, я хотел сделать «что-то для окружающей среды», поэтому пошел в Кейптаунский университет, где работал вместе с моим руководителем Джимом Петри (Jim Petrie), который одним из первых в ЮАР начал развивать идеи «анализа эксплуатационного ресурса» и «экологически чистого производства». В связи с этим я заинтересовался выщелачиванием металлов из отходов: частично их извлечением, частично оценкой долгосрочной опасности, которую могут представлять определенные виды твердых компонентов, содержащихся в отвалах. Так, я в итоге занялся кучным выщелачиванием — процессом, очень схожим с выщелачиванием отвалов пород. Пытаясь смоделировать кучу или отвал в виде своеобразного реактора, я часто обращался к положениям, которые сформулировал в своей диссертации Дэйв Диксон (Dave Dixon). Дэйв прочитал мои тезисы и пригласил присоединиться к его работе в Университете Британской Колумбии (University of British Columbia, UBC, Канада), одном из ведущих институтов мира в области гидрометаллургии. За то время, что я там провел, и сформировался мой интерес к этому направлению.
По семейным обстоятельствам я вернулся в Кейптаун в свой университет, где вместе с Джоффом Хэнсфордом (Geoff Hansford) и Сью Хэррисон (Sue Harrison) занимался биовыщелачиванием. Там же я начал проводить исследования в области кучного выщелачивания и биовыщелачивания — как и сегодня, в то время это было очень актуально. Я принимал участие в нескольких достаточно крупных международных отраслевых проектах по кучному биовыщелачиванию, что дало мне возможность близко познакомиться с гидрометаллургией во всем мире, особенно с работой в этой сфере крупных компаний.
Однако предметом моей страсти были не только биотехнологии — я хотел изучать гидрометаллургию в целом. Так случилось, что сразу после моего возвращения в Кейптаунский университет начался полугодичный курс магистратуры по гидрометаллургическим технологиям, который читал Майк Николь (Mike Nicol). Я немного помогал ему в этом, особенно в процессе подготовки диссертационных работ аспирантов (все они были из промышленности). Это дало мне возможность подробно познакомиться с гидрометаллургическими процессами и этой отраслью в целом, помогло углубить мои знания, поэтому я стал чаще публиковать статьи по моей работе, особенно в области гидрометаллургии. Даже не знаю, чье внимание я тогда привлек, но в 2008 году меня пригласили в редколлегию профильного журнала, в 2011-м я стал одним из его редакторов, в 2013-м — главным редактором.
Моя академическая деятельность достаточно далека от моей карьеры в гидрометаллургии — сегодня я профессор химических технологий, веду курсы по этому предмету, но почти не преподаю студентам гидрометаллургию. Вообще, среди моих коллег я единственный, кто подробно занимается гидрометаллургическими исследованиями. Это, наверное, хорошо, так как позволяет мне широкого смотреть на химическую промышленность в целом, а не фокусироваться лишь на добыче или металлургии.
— Что Вы думаете о последних достижениях в области гидрометаллургии в мире и в ЮАР в частности?
— Гидрометаллургия всегда занимала несколько нишевое положение в более общей области металлургии извлечения, которая, как мне кажется, до сих пор пытается совместить в себе технологии XX века и пирометаллургию — метод, более актуальный для века XIX. И хотя для обоих технологий сегодня есть место, но я считаю, что требования энергетической эффективности и экологически чистого производства XXI века привлекут к гидрометаллургии более пристальное внимание, дадут ей больше возможностей, поспособствуют внедрению экономики замкнутого цикла, когда металлы, по крайней мере частично, будут повторно извлекаться из товаров широкого потребления, а не только добываться из недр. Нехватка современных технологий получения «нового» сырья, например редкоземельных элементов, лития, МПГ, привела к появлению множества инновационных технологических процессов, многие из которых базируются в том числе и на гидрометаллургии.
Это те аспекты, в которых в последнее время наблюдается определенный прогресс. Стремление к энергетической эффективности способствует уходу от энергоемкого обогащения минерального сырья, в котором содержание ценных компонентов постепенно снижается, к прямому выщелачиванию и (правильно это или нет) отказу от высокотемпературных пирометаллургических процессов в пользу автоклавного или атмосферного выщелачивания. Желание избежать выбросов токсичных газов, особенно если в них есть соединения серы и мышьяка, также работает на пользу развитию гидрометаллургических процессов.
Идея экономики замкнутого цикла и связанные с ней возможности для бизнеса значительно расширили спектр разработок в области гидрометаллургических технологий извлечения ценного сырья, например, выщелачивание ценного компонента (Ni, Cd, Co, Zn или Li) из отработанных аккумуляторов, извлечение редкоземельных элементов из кристаллолюминофоров, люминесцентных источников света, МПГ — из использованных катализаторов, выщелачивание Cu, Au — из электронных печатных плат.
Все эти разработки ведутся во всем мире, но особенно в ЮАР. Существенная часть современной гидрометаллургии берет свое начало именно здесь. В 1980–1990-х годах эта дисциплина, вероятно, была одной из наиболее передовых, и по сей день ведется достаточно серьезная работа, особенно в отрасли добычи МПГ. Однако проблема получения ценных компонентов из вторичных источников только начинает приобретать актуальность в ЮАР, поскольку мы всегда были, возможно, мировым лидером по разработке первичных ресурсов.
— Каким Вы видите будущее гидрометаллургии в мире и в ЮАР?
— Исходя из ответа на предыдущий вопрос, я бы сказал, что основной сферой применения гидрометаллургии станет извлечение металлов из вторичных источников, особенно обогащение определенных элементов из обогащенных растворов, содержащих несколько типов металлов, а также разработка рентабельных процессов.
С этой точки зрения особую важность приобретет разработка методов селективного обогащения — эффективных и относительно малого масштаба, особенно в области ионного обмена и селективного осаждения.
Следующее крайне интересное направление — извлечение металлов из низкокачественных руд. Здесь, как я считаю, существует отличная возможность развития гидрометаллургических технологий. При разработке первичных ресурсов все же стали пытаться нивелировать риски — по моему мнению, не только из-за низких цен на сырье, но также вследствие тенденции крупных корпораций работать в ближайшей перспективе, практически не инвестируя в новые технологические процессы. Думаю, именно по этой причине развитие отрасли извлечения ценных элементов из вторичных источников, в которую входят в основном малые и средние предприятия, будет происходить быстрее и в более инновационном ключе.
— Какие страны или технологические процессы займут главное место в гидрометаллургии в будущем?
— Разработка первичных ресурсов будет занимать ведущее место еще не одно десятилетие, хотя полагаться на нее будут все меньше, поскольку начнут появляться более эффективные способы получения необходимых элементов из вторичного сырья. Как сказано выше, я считаю, что в данной сфере особую роль будет играть гидрометаллургия, особенно если говорить о методах обогащения.
Доминировать в разработке первичных ресурсов будут те страны, в которых есть соответствующие месторождения, неважно, обыкновенные ли это цветные металлы или более актуальные на сегодня редкоземельные элементы, Li и т.д. Добыча вторичных ресурсов сосредоточится там, где производят больше отходов. Тем не менее отличная адаптируемость гидрометаллургических процессов может привести к тому, что мелкомасштабное применение таких технологий распространится во всех странах. В этом смысле доминирующее положение, возможно, займут те государства, у которых будут не минеральные ресурсы, а соответствующие технологии.
Также я заметил, что государства щедро финансируют профильные металлургические исследования (особенно в Китае и ЕС) через университеты и научные советы. Эти страны, как я понял, более открыты к инновационной деятельности, чем те, где эта сфера отдана на откуп частному сектору. Это не значит, что промышленность не финансирует инновации, однако разработки, как правило, засекречивают, поэтому в основном какая-либо ценная информация до нас не доходит. Другими словами, страны с небольшой долей государственного участия в подобных исследованиях, даже если они богаты минеральными ресурсами, в разработке новых технологий извлечения, скорее всего, отстанут.
— Что бы Вы посоветовали студентам, желающим изучать гидрометаллургию?
— Главное — получать удовольствие от того, чем ты занимаешься, и никогда не упускать из виду общую картину — как твоя работа помогает улучшить мир, в котором мы живем? Если нет энтузиазма, займись чем-нибудь другим (это, конечно, подходит для всего последипломного образования).
— Как объект гидрометаллургических исследований меняется в зависимости от страны? Что бы вы отметили, исходя из своего опыта?
— Основной фактор — какие полезные ископаемые есть в определенном регионе, какие типы сырья интересуют промышленность в конкретный период времени. Кроме того, гидрометаллургия следует «моде», например, биогидрометаллургия была особенно востребована в 1990-х годах, сейчас же эта область заняла свою специфическую нишу (достаточно маленькую), ажиотаж вокруг нее спал, когда стали очевидны недостатки этого подхода в конкретных сферах применения. Эти недостатки зачастую имеют экономические мотивы и не всегда очевидны, если исходить из базовых положений. Так, распространено заблуждение, что гидрометаллургия гораздо энергоэффективнее пирометаллургии, поскольку имеет дело с низкими температурами. Специалисты порой забывают, что в пирометаллургических методах можно использовать содержащуюся в исходном сырье серу в качестве топлива для нагревания и получения металлов. Гидрометаллургические процессы не требуют такого количества тепла, однако ценные компоненты приходится извлекать электролизом, а этот процесс энергоинтенсивен сам по себе, нуждается во внешнем источнике энергии.
Подобным же образом дело обстоит с интересом к использованию гидрометаллургических технологий для извлечения ценных компонентов из отработанных отходов, который наблюдается сейчас, — эта область не сможет устойчиво развиваться, если не появятся экономичные методы обогащения.
— Назовите, пожалуйста, три Ваших любимых гидрометаллургических направления?
— 1. Кучное выщелачивание — область, по-моему, очень трудная, но при правильном подходе способная обеспечить эффективное извлечение ресурсов из низкокачественных руд.
2. Ионный обмен — до сих пор новое направление для меня, но я уверен, что в нем кроется секрет рентабельного обогащения и извлечения металлов.
3. Технико-экономические (экологические) исследования — в конечном счете успех или неудача любой технологии зависит от социально-экономических факторов наряду с техническими, поэтому ценнейшие знания можно получить в результате изучения этих областей в совокупности.
— Как бы Вы резюмировали наш разговор?
— Да, возможно в гидрометаллургии, как и во многих других металлургических дисциплинах, мы не можем работать исключительно в техническом ключе — я думаю, важно, чтобы мы понимали и критически оценивали экологические и социальные последствия нашей деятельности. Значительная доля загрязнения окружающей среды в мире — это наследие металлургии прошлого, и в определенном смысле добыча до сих пор остается средством доступа к огромным богатствам для тех, кто их добивается (что удивительно, учитывая невысокую рентабельность большинства горнодобывающих предприятий). Я полагаю, что гидрометаллургия способна играть важную роль как технология ответственного обогащения и должна быть подкреплена ясным пониманием последствий. Каждый уважающий себя гидрометаллург должен всегда об этом помнить.
— Благодарю Вас за это интересное и познавательное интервью!
-0+1
Г.Н., 18.11.17 06:32:05
Полезные мысли:
- Кроме того, гидрометаллургия следует «моде», например, биогидрометаллургия была особенно востребована в 1990-х годах, сейчас же эта область заняла свою специфическую нишу (достаточно маленькую), ажиотаж вокруг нее спал, когда стали очевидны недостатки этого подхода в конкретных сферах применения.
- Кучное выщелачивание — область, по-моему, очень трудная...