Ren z własnych źródeł produkuje w Europie tylko KGHM Ecoren

2007-09-28

Lata w kosmos i jeździ w samochodach, pojawia się w urządzeniach badających wysokie temperatury i w elementach lamp rentgenowskich. Ren - jeden z najrzadszych i najtrwalszych pierwiastków występujących na ziemi – z własnych źródeł produkuje w Europie tylko KGHM Ecoren, który dzisiaj uroczyście otwiera oddział hydrometalurgii.

Wrześniową datę wybrano nieprzypadkowo – choć prace nad odzyskiwaniem renu ze ścieków przemysłowych trwały od kilku lat, dopiero teraz udało się rozpocząć produkcję nadrenian amonu o jakości katalitycznej. – „Pierwotnie zakładaliśmy, że będziemy produkowali nadrenian o jakości bazowej, która wymaga badania obecności jedynie dziewięciu pierwiastków” – mówi Zbigniew Gagat, dyrektor oddziału hydrometalurgii w KGHM Ecoren. „Ale stawiamy na wyższą jakość i najnowocześniejszą technologię, dlatego od czerwca tego roku ruszyliśmy z produkcją nadrenianu o jakości katalitycznej, która wymaga badania już około 40 pierwiastków. A to wiązało się z koniecznością opracowania nowych technik analitycznych w laboratorium oraz z utrzymywaniem wysokiego reżimu technologicznego.”

Nad właściwym funkcjonowaniem oddziału czuwają obecnie 32 osoby, z których 15 ma wykształcenie wyższe, a pozostałe – średnie techniczne. Pracownicy nieustannie pilnują stałych parametrów i analizują hutniczy ściek zarówno przed procesem wychwytywania jonów renu, jak i po nim. Przez ostatnie miesiące załoga oddziału musiała rozwiązać problem podwyższonej zawartości selenu w surowcu, w związku z czym trzeba było (wcześniej niż zakładano) przeprowadzić czyszczenie jonitu. Chociaż więc prace na oddziale trwają od czerwca, to jednak dopiero teraz zakończono wszystkie niezbędne przygotowania i można już oficjalnie ogłosić działalność tego wyjątkowego oddziału.

Niezwykle odporny i wytrzymały ren robi zawrotną karierę w progresywnych gałęziach przemysłu - służy do budowy turbin samolotów i satelitów, jest wykorzystywany przy produkcji benzyny bezołowiowej. Zapotrzebowanie na ren rośnie, a dostęp do tego rzadkiego metalu jest ograniczony. W Polsce występuje w rudach miedzi eksploatowanych przez KGHM Polska Miedź SA. Technologia odzysku renu z kwaśnych ścieków przemysłowych, opracowana przez specjalistów z KGHM Ecoren oraz Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach, otrzymała złoty medal na czerwcowych Międzynarodowych Targach w Poznaniu. Efektem końcowym jest nadrenian renu w postaci kryształu pakowanego w plastikowe pojemniki o pojemności około jednego kilograma.

„Jesteśmy w Polsce i w Europie jedynym producentem tego rzadkiego pierwiastka. Roczne zużycie renu na świecie wynosi obecnie blisko 50 ton, ale prognozowany jest jego duży wzrost, do 55 a nawet 75 ton rocznie” – mówi Mariusz Bober, prezes KGHM Ecoren. „Realizacja naszych planów, w tym kolejnych instalacji do odzyskiwania renu, postawi nas również na pozycji znaczącej w tej branży na świecie”.

Dobrą prognozą dla KGHM Ecoren są również systematycznie rosnące notowania renu: w styczniu za kilogram renu zawartego w nadrenianie amonu płacono 4,5-5 tys. dolarów, w lipcu – 7 tys. dolarów, a w połowie września – już 7,5 tys. dolarów (cena nadrenianu amonu to 5,5 tys. dolarów za kg). Specjaliści zajmujący się metalami rzadkimi potwierdzili także na zorganizowanej w Hong Kongu wrześniowej konferencji „Minor Metals & Rare Earths”, że do tej pory nie znaleziono dla renu opłacalnych substytutów. Popyt na ren i wzrost jego ceny związane są m.in. z prognozowanym dwukrotnym wzrostem zamówień na dostawę samolotów odrzutowych w lotnictwie cywilnym (z poziomu około 700 sztuk w 2004 roku do przewidywanych 1400 sztuk w 2010 roku) oraz rosnącym popytem na ropę naftową przy jej wysokich notowaniach.

Całkowite nakłady, które KGHM Ecoren poniósł na wybudowanie instalacji, to blisko 10 mln złotych. Z względu na dbałość o ochronę środowiska zainstalowano m.in. urządzenia mierzące temperaturę i pH ścieku, który przechodzi przez całą instalację. Obecnie Ecoren produkuje około 400 kg nadrenianu amonu miesięcznie. W tym roku spółka planuje sprzedać 3,2 tony nadrenianu, w przyszłym – 4,5 tony oraz 6 ton (w tym ponad tonę renu metalicznego) w 2009 roku. Trwają już prace nad uruchomieniem nowej linii wytwarzającej ren metaliczny – wówczas oprócz nadrenianu amonu (kryształu) sprzedawane będą pastylki, tzw. pelety. KALENDARIUM:

- lata 70 minionego wieku – w KGHM rozpoczynają się pierwsze próby odzyskiwania renu, jednak żadna z zastosowanych metod nie wyszła poza etap badań laboratoryjnych. Z uwagi na małe zapotrzebowanie, wysokie koszty i brak odpowiednich urządzeń w latach 80 zaprzestano produkcji.
- lata 90 minionego wieku – próby odzyskiwania renu w KGHM metodami strąceniowymi.
- lata 2002-05 – KGHM Metale i Instytut Metali Nieżelaznych rozpoczynają projekt celowy, którego końcowym efektem ma być opracowanie technologii odzysku renu z kwasów płuczkowych, powstałych po przejściu przez piec zawiesinowy.
- rok 2005 – rozpoczęcie prac nad produkcją przemysłową. W kolejnych miesiącach uruchamiane są poszczególne linie produkcyjne: do krystalizacji nadrenianu amonu (listopad 2006 r.) i do produkcji roztworu, czyli eluatu renowego (marzec 2007 r.).
- czerwiec 2007 r. – osiągnięcie pełnej zdolności produkcyjnej linii do produkcji eluatu renowego.
- czerwiec-wrzesień 2007 r. – rozpoczyna się produkcja nadrenianu amonu o jakości katalitycznej;
- 27 września 2007 r. – uroczyste otwarcie oddziału hydrometalurgii KGFHM Ecoren usytuowanego w Hucie Miedzi Głogów II.

KGHM Ecoren S.A. to spółka z grupy kapitałowej Polskiej Miedzi. Do grudnia 2006 roku działała pod nazwą KGHM Metale DSI. Początkowym celem firmy było zarządzanie podmiotami wydzielanymi z KGHM w ramach restrukturyzacji. Wiele z tych firm działa dzisiaj samodzielnie na rynku. Obecnie Ecoren jest właścicielem udziałów lub akcji w następujących spółkach: INOVA, ZANAM – LEGMET, Hefra, INTERFERIE, Walcownia Metali Łabędy, Polskie Centrum Promocji Miedzi, Dolnośląska Korporacja Ekologiczna, DOL EKO organizacja odzysku.

Zmodyfikowana strategia Ecorenu ogranicza rolę zarządzania kapitałowego podmiotami z własnej grupy, większą wagę przykładając do działalności produkcyjnej. Te plany mocno wpisują się w strategię KGHM Polska Miedź związaną z ekologią i obniżaniem kosztów podstawowego ciągu technologicznego. W 2011 roku Ecoren ma być spółką wyłącznie produkcyjną.

Ecoren w ubiegłym roku wyprodukował 1,5 tony nadrenianu amonu. W budowie są kolejne linie produkujące ren. Spółka stawia na ekologiczne wykorzystanie odpadów i innowacyjne technologie. Oprócz renu specjaliści z Ecorenu chcą odzyskiwać inne metale nieżelazne oraz przetwarzać odpady przemysłowe i komunalne.

Ecoren produkuje także kruszywa drogowe, wykorzystując żużle hutnicze. Rocznie firma dostarcza 1 mln ton kruszyw, co stanowi ok. 3 procent polskiego rynku.

Jak wygląda produkcja renu

Naukowcy KGHM i Instytutu Metali Nieżelaznych od dziesięcioleci interesowali się pierwiastkami towarzyszącymi rudom miedzi eksploatowanym w Lubinie. Pierwsze próby odzyskiwania związków renu z hutniczych ścieków prowadzone były już kilkanaście lat temu, ale prace nabrały tempa dopiero niedawno, wraz z gigantyczną karierą renu na świecie. Nowatorska technologia, opracowana przez specjalistów z KGHM Ecoren oraz IMN w Gliwicach, otrzymała złoty medal na tegorocznych Międzynarodowych Targach w Poznaniu.

- Już wiele lat temu były czynione próby wdrożenia technologii. Dwie dekady temu niejako próbnie wyprodukowano w KGHM 300 kg renu. Wtedy ten pierwiastek nie cieszył się jednak zainteresowaniem. Po prostu nie było go gdzie stosować na szeroką skalę - mówi Bohdan Pecuszok, wiceprezes KGHM Ecoren. Prace nabrały tempa i skali przemysłowej dopiero niedawno wraz z gigantyczną karierą renu na świecie. Uzyskiwany w procesie technologicznym produkt - krystaliczny nadrenian amonu - jest związkiem poszukiwanym przez producentów stosujących najnowocześniejsze technologie w przemyśle lotniczym, kosmicznym, petrochemicznym i elektronicznym.

Nagrodzona w konkursie „Transfer wyników badań naukowych do praktyki gospodarczej” technologia jest rozwiązaniem bardzo oryginalnym - bazuje na recyklingu kwaśnych ścieków przemysłowych. Polega na odzyskiwaniu nadrenianu amonu - soli renu - z kwaśnych roztworów zawierających ren. Specjaliści z KGHM Ecoren oraz IMN przeprowadzili badania mające na celu wyodrębnienie surowców o podwyższonej zawartości renu. Uznali, że najlepsze do tego będą kwasy odpadowe, powstające w procesie pozyskiwania miedzi. W trakcie wytopu miedzi w piecu zawiesinowym ren, obecny w koncentracie miedziowym, destyluje w postaci tlenku, a w węźle myjąco-płuczącym przechodzi z gazów do powstającego tam słabego kwasu siarkowego.

”Technologia składa się z dwóch zasadniczych etapów, realizowanych w oddzielnych instalacjach” – tłumaczy Zbigniew Gagat, dyrektor oddziału hydrometalurgii w KGHM Ecoren. - „W początkowej fazie ściek filtrujemy, oczyszczając z zawiesiny, następnie przepuszczamy go przez specjalne, wypełnione żywicą jonowymienną, tzw. jonitem kolumny.

Przełomem w badaniach było właśnie wybranie, spośród różnych sorbentów, właściwej żywicy do kolumn. W kolumnach wypełnionych jonitem odbywa się najistotniejsza faza całego procesu: „wychwytywanie" jonów renu, który następnie jest wymywany przez wodny roztwór amoniaku. W efekcie stężenie pierwiastka w roztworze znacznie wzrasta. Dopiero taki wzbogacony roztwór (eluat renowy) stanowi surowiec wyjściowy do uzyskania tego, co jest produktem handlowym – nadrenianu amonu (NH4ReO4, o zawartości 69,4 proc. renu), a w dalszej kolejności czystego, metalicznego renu.

Cały proces odbywa się w miejscu powstawania odpadów - na terenie głogowskiej huty miedzi. Uzyskany kryształ umieszczany jest w plastikowych pojemnikach o pojemności jednego kilograma. Dodatkowo nadrenian amonu pakowany jest wewnątrz w plastikowe torebki.

Czym jest ren?

REN (Re, rhenium) to ciężki metal o liczbie atomowej 75 i masie atomowej 186,2. Został odkryty w 1925 r. przez Waltera i Idę Noddack, parę niemieckich naukowców. W przyrodzie pojawia się wyłącznie w stanie rozproszonym, głównie w molibdenicie, kolumbicie i łupkach miedzionośnych.

Pierwiastek charakteryzuje się wyjątkową odpornością chemiczną: rozpuszcza się tylko w kwasach utleniających, nie poddając się działaniu kwasu solnego czy fluorowodorowego. Szczególnie wysoka temperatura topnienia (3180 st. C) i wrzenia (ponad 5600 st. C) oraz twardość i odporność na ścieranie powodują, że ren jest obecnie bardzo poszukiwany przez specjalistów różnych dziedzin. Dodatek renu do stopów czyni je odpornymi na wiele czynników. Jednym z dwóch największych odbiorców renu jest przemysł lotniczy i kosmiczny. Ren wykorzystuje się w konstrukcji łopatek turbin silników odrzutowych, łopatkach turbin oraz w osłonach, które mogą być poddawane wysokim temperaturom. Metal ten jest również stosowany m.in. do produkcji termopar, elementów grzewczych, styków elektrycznych, elektrod, elektromagnesów, lamp próżniowych i rentgenowskich, żarówek błyskowych, powłok metalicznych, itp.

Światowe zasoby renu szacuje się na maksymalnie 17 tys. ton, największe występują w Chile, USA, Kanadzie, Kazachstanie, Rosji, Uzbekistanie i Peru. W Polsce ren występuje jako domieszka rud miedzi w okolicach Lubina. Największy producent renu to Chile (firma Molymet wytwarza 21 ton rocznie), zaraz za nią - Kazachstan (8,5 tony rocznie); w Europie jedynym producentem renu jest KGHM Ecoren.

Skład chemiczny nadrenianu amonu (NH4ReO4):
Czystość – 99,99 %
Re - 69,4 %
Fe < 0,0005 %
Ni < 0,0005 %
Cu < 0,0005 %
Ca - 0,0020 %
Mg - 0,0005 %
Mo - 0,0005 %
Na - 0,0005 %
Pb < 0,0005 %
K - 0,0030 % max