Удивительные приключения самого редкого элемента

Химический элемент рений, предсказанный Менделеевым полтора века назад, стал последним открытым стабильным элеменом (1925 г). Он принадлежит к группе рассеянных элементов, не образующих собственных минералов, а встречающихся только в виде ничтожных примесей в минералах других элементов. Почти 40 лет для него не находили применения, но к 70-м всё резко изменилось. До этого автомобили использовали высокоактановый этилированный бензин и выбрасывали в атмосферу свинец, что стало настоящим экологическим бедствием.

Это общеизвестно, скучно, но почитайте дальше.

Спасением неожиданно оказался рений. В сочетании с платиной или палладием он стал катализатором в нефтепеработке, позволившим повысить октановое число бензина без присадок свинца. Этилированный бензин был запрещён в США (1986 г), Европе, Китае и России (2002 г). Последим запретил его Алжир (2021 г). Другое важнейшее свойство рения высокая температура плавления, причём ренивые сплавы выдерживают 2000 гр С, не теряя твёрдости и др. конструктивных качеств. Без них невозможна современная реактивная авиация и космонавтика.

Весь рений, который используется в промышленности, получают как побочный продукт переработки медно-молибденовых руд, в которых содержание его 1:10 000 000. Тем не менее в мире добывают около 70 т рения в год, половина которого производится в Чили и уходит в США. Второе место занимает Казахстан. После распада СССР при стремительном нарастании количества автомобилей и развитии ракетостроения Россия осталась без источников рения.

Всё равно скучно. А вот наконец информация, ради которой написан этот текст.

В 1991 г в Южно-Сахалинске начал работать Институт вулканологии и геодинамики РАЕН, созданный известным вулканологом Генрихом Штейнбергом. Коллектив занимался прогнозом извержений вулканов Курильских островов. В 1992 г сотрудник этого института В.С.Знаменский в кратере вулкана Кудрявый на о-ве Итуруп обнаружил тонкие полупрозрачные кристаллы с красными внутренними рефлексами, растущие на камнях вокруг фумарол. Они оказались собственным минералом рения, названным «ренит». Это была мировая сенсация; все увидели кристаллы ренита на обложке журнала «Nature».

(Фумаролы - это выходы горячих вулканических газов, вокруг которых едкий дым, отвратительный запах и буйство ярких цветов (жёлтых, оранжевых, зеленоватых), связанных с осаждением самородной серы и её соединений. Серу эту часто добывают, и в кратере вулкана Кудрявый её добвали и вывозили на лошадях японцы).

Ренит (ReS2) «высаживается», как говорят вулканологи, из газов фумарол при температурах 400 - 700 гр. Содержание рения около полграмма на тонну газов. По идее достаточно накрыть поле фумарол колпаком, отводить газы и получать рениевый концентрат так же, как это делают на медно-молибденовых месторождениях. Имея в виду эту перспективу Г. Штейнберг подал заявку на регистрацию первого в мире месторождения рения. При этом, кроме рения газы содержат и другие ценные компаненты - индий, германий, рубидий.

В мире нет ни одного месторождени, где металл добывался бы из потока горячих газов. Поэтому на проведение необходимых изысканий, оценки запасов и выполнение требований законадательства ушло более 10 лет. Было определено, что вулкан в год выбрасывает до 40 т рения, половину которого можно извлекать. Месторождение было официально признано, получена лицензия на его разработку и найден инвестор из США, готовый оплатить создание технологии осаждения рения в экстремальных условиях вулканического кратера на высоте 950 м. Однако неожиданно правительство России объявило рений стратегическим сырьём, что исключало участие в проекте иностранцев и возможность реализовать металл по рыночным ценам. Ещё 10 лет проект удавалось удерживать «на плаву» благодаря авторитету Г. Штейнберга. Российский инвестор появился лишь в последние годы.

А теперь самое интересное.

Всё это время в кратере вулкана работали отряды, которые вели измерения, поддерживали хозяйство, испытывали различные технологии извлечения рения. Добиться эффективного осаждения металла на фильтрах оказалось нелегко. В первых схемах концентрат получался бедный - около 200 г на тонну. С тех пор эффективность опытной установки удалось повысить на порядок. Отдельная задача - обеспечение «живучести» оборудования в условиях высоких температур, агрессивной химии и частых сильных ветрах.

Людям тоже нелегко работать в «горячей зоне». Они должны быть чисто выбриты, чтобы к лицу плотно прилегала маска. Фильтрующие банки от военных противогазов вешают на спину, чтобы при наклоне они не опускались к земле, где высокая температура быстро выводит фильтры из строя. На ногах пожарные сапоги или валенки: лишь в них можно простоять на раскалённом грунте 50 секунд. Любые операции с датчиками, образцами или установкой оборудования приходится разбивать на множество коротких ходок, за которые можно выполнить одно или два действия. При этом, чтобы не потерять ориентировку в условиях сильной  задымлённости, выходы бывают только парными.

Людей и грузы доставляют только в навигацию попутными судами в бухту Медвежью (5 км от вулкана). Разгрузка производится на плоскодонных лодках кунгасах. Потом вызывают вертолёт МЧС, которому разрешена посадка на необорудованных площадках, и он перебрасывает грузы в кратер на высоту 950 м. За годы удалось наладить быт. Есть электричество и интернет через спутник. Несколько лет назад в кратере смонтировали полусферический каркасный жилой дом, окна которого сделаны из особого прочного пластика. Поставщик демонстрировал, что его не разбить кувалдой. Однако тайфун со скорость ветра 65 км/час принёс обломок, который вдребезго разнёс оконный пластик. Спасло двойное остекление, но команде пришлось несколько часов удерживать второе стекло сначала руками, а затем распорками. Прорвись ветер в окно, всю конструкцию разметало бы, а в такую погоду выжить на вершине без крыши над головой весьма проблемотично.

Рассчитывать на помощь Большой земли можно не всегда даже при ЧП из-за частых тайфунов. Когда один из участников экспедиции, столкнувшись на тропе с медведем, получил глубокую рваную рану на плече, из-за нелётной погоды пришлось зашивать рану самим. Санрейс прилетел только через неделю.

Добычу рения подвижники планируют круглый год. Чтобы продемонстрировать реалистичность этих планов, зимой 2021 г на вулкан была организована экспедиция на снегоходах.

К сожалению, Г. Штейнберг не успел сам реализовать свою мечту. Последний раз он работал там в 2017 г в возрасте 82 лет. Скончался в декабре 2020 г и согласно завещанию был похоронен на своём любимом вулкане, где сын продолжает его дело.

Всё задумываюсь, почему одни люди 30 лет в экстремальных условиях стремятся реализовть полезный стране проект, а другим интереснее фланировать ночами по Малой Бронной на рольс-рольсах, делая невыносимой жизнь окружающих.

(В тексте использована статья А.Сергеева из журнала «Вокруг Света» №1, 1922 г)