Новости компании Вопросы и ответы
Галерея Статьи и публикации
Главная страница / Статьи и публикации / Грядущий каменный век

 Грядущий каменный век 

Ю. П. ВОРОНОВ, кандидат экономических наук,
вице-президент Новосибирской торгово-промышленной палаты

 

Новейшие технологии не перестают удивлять. Хотя металлы освоены человечеством очень давно, до сих пор замена их шла только на пластики. И вот на смену металлу приходят гранит, базальт и диабаз.

В начале июня в Бийске прошла третья научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». На ней, с постоянной оговоркой относительно сложных экономических условий, обсуждались проблемы очередного технологического переворота. Речь шла о работе с каменными породами для получения таких изделий, какие нельзя сделать из металла или дерева. Эти технологии имеют общее название базальтовых, хотя в каждом конкретном случае речь может идти и о других горных породах - о диабазе, граните и проч.

Существует несколько связанных между собой базальтовых технологий: производство теплоизоляции, нити, ленты (ровинга), а также производство базальтопластиковых несущих конструкций и труб. В целом у этих технологий много общего: сырье, кадры и основные технологические этапы. Но базальтовая техническая революция не признает отраслевых границ. Результаты ее внедрения скажутся на многих секторах экономики.

Производство теплоизоляции начинается с выпуска короткого базальтового волокна, которое в упакованном виде уже может продаваться на рынке. Но такие прямые продажи занимают незначительную долю общего объема производства. По этой причине производство базальтовой теплоизоляции может считаться базовой технологией. За ней следуют предметные технологии, а именно - производство стеновых материалов, теплоизоляционных матов, панелей и блоков. В частности, одной из первой таких предметных технологий, вероятно, будет производство базальтовых блоков весом 12 кг с размерами 40 х 40 х 40 см, у которых две стороны облицованы керамикой, а боковые стороны будут образовывать единую теплоизоляцию стены. Такая теплоизоляция эквивалентна кирпичной стене толщиной в 1,5 м. Строительство здания (коробки) коттеджа из таких блоков возможно за один световой день.

За базовой технологией производства ровинга, помимо производства труб, могут следовать другие предметные технологии: производство тормозных колодок, мебели, спортинвентаря, стоек, приборных панелей и т. д. Но эти разнообразные товарные направления составляют незначительную долю использования ровинга. Согласно российским и мировым данным, основным направлением, востребованным рынком, в настоящее время считается производство из ровинга базальтопластиковых труб. И тем не менее после освоения базовых технологий открывается возможность развертывания многочисленных производств широкой гаммы изделий из базальтопластика: от строительной арматуры и крепежа до бронежилетов и удилищ.

Сибирское отделение Российской академии наук создало в Бийске Институт проблем химико-энергетических технологий. Факт сам по себе примечательный безотносительно базальта. Это - не первый институт, созданный Сибирским отделением РАН на базе отраслевой науки. Считается, что отраслевая наука погибла, такие грустные сообщения зачастую можно встретить в печати. Потому на фоне общей печали об ушедших в небытие ПКТИ и КБ светлыми пятнами выделяются факты тесного сотрудничества сибирских академиков и сохранившихся конструкторов и разработчиков прикладной науки. Вспоминаются прежние времена, когда в Новосибирске шло жесткое соперничество между отраслевыми НИИ и академическими институтами. Потребовалось почти все развалить, чтобы пришло понимание - нужно не соперничать, а сотрудничать. Если бы у сторон было меньше гонора в советские времена, многое из безвозвратно ушедшего удалось бы сберечь. Восстановление научно-технического потенциала и реальная конверсия технологии проходили бы более быстро.

 

Каменное тепло

Общая идея производства минеральной теплоизоляции состоит в том, чтобы сначала получить вату, тонкое и относительно короткое волокно, из которого затем делают теплоизоляционные маты, щиты и прочие строительные материалы.

Процесс получения короткого базальтового волокна состоит из двух основных частей - варки каменного расплава и получения волокон из расплава. Варка включает пять этапов: 1) силикатообразование, 2) создание аморфной массы - стекла, 3) удаление газов из расплава, 4) гомогенизацию, то есть повышение однородности его состава, и 5) остужение (студку). Волокна из расплавленного камня формируют либо струей сжатого воздуха, либо через центробежный эффект. Главный замысел - раскидать расплав так, чтобы за каждой каплей, вылетевшей из расплава, потянулось затвердевающее в полете волокно. При этом неизбежно появление каменных шариков, за которыми, собственно, и тянется это волокно. Качество теплоизоляции определяется долей этих шариков в продукте. Чем их больше, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.

Вплоть до последнего десятилетия производство теплоизоляции в нашей стране было разделено на два практически не пересекающихся сектора. Первый, самый передовой в мире, был ориентирован на космические и оборонные приложения. Второй, будучи одним из самых отсталых в мире, использовал в качестве основного сырья шлак металлургических предприятий. Поэтому основным теплоизолирующим материалом, что достался нам от советских времен, была шлаковата. Она втрое хуже по теплоизолирующим качествам, чем стекловата, и впятеро - чем базальтовая. Во всем мире шлаковата не выдержала борьбы с двумя своими конкурентами. Но в нашей стране двухсекторная схема делила все направления НТП на нужные государству и нужные людям. Первые были передовыми, вторые - отсталыми. Поэтому инерционное сохранение производства шлаковаты не встречало конкуренции и благополучно сохранялось.

Главным конкурентом базальтовой теплоизоляции оказывается все-таки не шлаковата, а стекловата, то есть производство коротких волокон практически из той же стекломассы, из которой изготовляют обычное стекло, оконное и бутылочное. Казалось бы, этим вполне могли бы заниматься стеклозаводы, то есть предприятия, которые уже имеют в своей технологии расплавленную стекломассу. Но особенности транспортировки легких теплоизоляционных материалов приводят к тому, что производство стекловаты не привязано к действующим предприятиям по производству стекла.

Короткое базальтовое волокно из-за высокой себестоимости не может конкурировать со стекловолокном. Только производство стеновых материалов, теплоизоляционных матов, панелей и блоков, «скорлуп» для теплоизоляции труб оказывается рентабельным и конкурентоспособным. Ближайшие производства, где можно познакомиться с технологией: Новосибирская ТЭЦ-5, Кемерововское АО «Прогресс», более современная технология есть в Когалыме. В Институте экономики и организации промышленного производства СО РАН разрабатывается экономическое обоснование строительства на двухстах ТЭЦ Сибири цехов по производству базальтовой теплоизоляции для внутренних нужд энергосистем. Все это должно быть сделано по примеру и с учетом опыта Новосибирской ТЭЦ-5.

За 2001-2002 гг. ВНПЦ «Алтай» внедрил четыре установки по производству базальтового супертонкого волокна производительностью 400 т в Новосибирске и Бурятии. Много это или мало? Капля в море сибирского холода. Такие установки производят много первичной теплоизоляции (ваты) по объему и потребляют относительно мало сырья: по КАМАзу-десятитоннику раз в девять дней.

Запуск установки по производству тонкого базальтового волокна мощностью 1000 т в год позволяет получать волокно с себестоимостью на 13% более низкой, чем на установках производительностью в 400 т в год. Это означает приобретение конкурентных преимуществ по сравнению с уже имеющимися производствами, даже если не учитывать прочие технологические новшества, которые также работают на сокращение затрат.

И, вместе с тем, в Сибири большие перспективы имеют малые производства, привязанные к местам потребления теплоизоляции. Их должно быть много, по 4-5 производств в каждом сибирском субъекте РФ.

 

Сырьевая проблема

Хотя теплоизоляционная вата и называется базальтовой, геологи обычно поправляют прочих специалистов, говоря о многочисленных горных породах, объединенных под общими названиями, - граниты, базальты и диабазы. Единственное, что нужно действительно знать, - это качества каменного сырья, от которых зависят свойства расплава. Некоторые виды сырья не пригодны для вытягивания из них каменной нити, поэтому приходится в расплав добавлять разные присадки, чаще всего известняк или глинозем. Такой расплав называется двухкомпонентным. Блюстители терминологии даже требуют, чтобы минеральной ватой (в отличие от базальтовой ваты) называли только такую, которая получена из двухкомпонентного расплава.

По всей Сибири геологи ищут такие породы, которые могут быть использованы для изготовления минеральной ваты без добавок. Наибольшие надежды - на базальты под Норильском, у станции Яя на Транссибе в Кемеровской области, под райцентром Копьево в Хакасии. Вот, пожалуй, и все. Именно по этой причине усиленно идет совершенствование отечественных технологий производства минеральных утеплительных материалов. В Новосибирской области в минеральную вату перерабатываются диабазы, добываемые неподалеку от поселка Горный. Если использовать западные технологии, то изготовить из них минеральную вату нельзя. Но разработанная в ФНПЦ «Алтай» технология индукционного плавления диабаза до 1600оС позволяет получить расплав нужной вязкости и, тем самым, включить месторождение под Новосибирском в процесс энергосбережения.

Кроме того, в отличие от вагранок, электродуговых и ванных печей в алтайской технологии тигель остается холодным, нет необходимости перемешивать расплав, а время плавления сокращается из-за возможности повысить температуру в зоне нагрева. Если обычно базальт расплавляют при температуре 1450оС, то повышение его температуры до 1600оС сокращает время варки вдвое.

Отечественные технологии «подогнаны» под местные источники каменного сырья. Западные технологии должны будут достаточно длительное время приспосабливаться к местным особенностям как самих горных пород, так и их добычи и поставок.

Только на основании отечественных технологий возможно, например, обеспечить энергетические предприятия Сибири базальтовой ватой, прошивными матами и плитами для нужд теплоизоляции тепломагистралей и конструкций ТЭЦ. По данным члена-корреспондента РАН В. И. Суслова, для нужд средней ТЭЦ требуется около 100 т указанных материалов в год, а для регионов Сибири и Дальнего Востока потребуется обеспечить производство около 10 тыс. т теплоизоляционных материалов, что в стоимостном отношении составит около 280 млн руб. в год. Кроме того, для нужд стройиндустрии требуются в десятки раз большие объемы производства теплоизоляционных материалов: по теплоизоляции магистралей теплоэнергообеспечения - от 6 до 9 млрд руб., по теплоизоляции домов панельного домостроения - минимум 2-3 млрд руб., для нового жилищного и промышленного строительства - не менее 6 млрд руб.

Для Новосибирской области требуется 60000 куб. м теплоизоляционных плит в год, для Алтайского края - 45 тыс. куб. м, для Томской области - 50 тыс. куб. м, то есть в среднем для региона - около 50 тыс. куб. м ежегодно. В целом для Сибири и Дальнего Востока потребность составит около 700-800 тыс. куб. м теплоизоляционных материалов.

В 1997 г., перед дефолтом, Координационный совет по строительству и архитектуре Межрегиональной ассоциации «Сибирское соглашение» принял два постановления относительно производства экологически чистых теплоизоляционных материалов в Сибири, справедливо полагая, что уход от дешевых энергоресурсов определяет новое, совершенно иное отношение к проблеме теплоизоляционных материа лов. Впрочем, последние тенденции говорят о том, что внимание к этой проблеме имеет и отрицательные стороны.

 

Новосибирск под теплым немецким покрывалом

Пока отечественные предприятия борются с проблемами дефицита оборотных и инвестиционных средств, российский рынок теплоизоляционных материалов постепенно и без особого шума захватывает германская фирма «Флайдерер». Именно она, скорее всего, и обоснуется на сибирском рынке, который в соответствии с климатом полагается очень емким.

Немцы не привносят в Сибирь новые технологии, они ориентированы на массовость, ведь сибирский рынок теплоизоляционных материалов практически пуст. Разве можно считать крупным производство минеральной ваты в Новосибирске или продающиеся поштучно по высоким ценам рулоны URSA или ISOVERа? Поэтому можно не заботиться о конкурентах, о преимуществах перед ними в части технологии, экологии и прочих сферах. Достаточно внедрить давно отработанную и изобретенную десятки лет назад технологическую схему.

Новые технологии производства минеральной теплоизоляции, разработанные в Бийске и других городах России, не имеют крупных инвесторов, тогда как германская фирма сама приносит инвестиции на сибирскую землю. И сколько бы мы ни говорили о том, что наши технологии лучше, что они позволяют получать более качественную продукцию, все определяют чужие деньги и отсутствие родной государственной технической политики. Правильным шагом был бы дифференцированный подход к сочетанию зарубежных инвестиций и месторождений местного сырья.

 

Нить, лента и ткань из базальта

Базальтовое волокно в теплоизоляции короткое, но для других целей изготавливается непрерывное базальтовое волокно. Оно скручивается в нити, при этом каждое волокно нужно смазывать специальным веществом - замасливателем, чтобы нити не слипались между собой. От базальтовой нити отличается так называемый ровинг, то есть лента, похожая на ту, из которой изготавливаются мешки. Ровинг используется в конструктивных материалах, в частности, в трубах, о которых речь пойдет дальше.

Наиболее острый момент во внедрении технологий производства непрерывного базальтового волокна, нитей и ровинга - высокая стоимость оборудования. Она достигает 18 млн руб. для установки производительностью 100 т в год (данные ФНПЦ «Алтай»), 165 тыс. дол. для установки производительностью 20 кг в час (данные Алтайского государственного технического университета) и 2 млн дол. для установки производительностью 100 кг в час (данные АО «Пармапласт»). При такой стоимости оборудования вне зависимости от производительности его цена равна примерно выручке от двухгодового объема выпускаемой продукции. Это означает, что оборудование вряд ли окупится. Стоит задача его удешевления. Три четверти стоимости оборудования по изготовлению базальтовой нити составляют фильеры. Чтобы в существующих российских экономических условиях технология стала конкурентоспособной, необходима проработка замены платино-родиевого сплава фильер на керамику. И такие работы в Новосибирске ведутся несколькими коллективами, правда, инициативно и почти без финансирования. По многим симптомам представляется верным прогноз, что, при действующих ценах на ровинг в 2,5 дол. за 1 кг (данные АО «Судогодское волокно») и себестоимости от 1,3 до 1,9 дол. за 1 кг (данные АО «Пармапласт»), получение ровинга себестоимостью 24,15 руб. (0,84 дол.) можно будет считать выдающимся успехом. Но в любом случае этот плановый уровень задает потенциальные резервы для всякого рода непредвиденных ситуаций, поскольку проектируемая себестоимость практически вдвое ниже достигнутой на предприятиях, уже действующих и успешно продающих свою продукцию.

Таким образом, на этапе производства базальтового ровинга мы получаем материал, который эффективен с экономической точки зрения как товар. Он пользуется спросом на внутреннем и мировом рынках, и предполагаемая себестоимость значительно ниже установившейся цены.

 

От этого забора и на сто лет

При сопоставлении трех видов труб - стальных, стеклопластиковых и базальтопластиковых - поднимается множество сложных проблем: от макроэкономических и политических - до методики расчетов. В зависимости от сечения трубы и толщины стенок в одних случаях выгодной может оказаться стальная труба, в других - труба из стеклопластика, в третьих - труба из базальтопластика. Поэтому оказывается невозможным оценить общую конкурентоспособность базальтопластиковых труб по сравнению со стальными, на смену которым они приходят. Как бы мы ни шлифовали методику расчетов, современная российская действительность такова, что ключевым периодом, за которым наступает неопределенность, является интервал от выборов до выборов, то есть 4-5 лет. Поэтому лица, принимаю щие решения, не видят особой разницы между трубой, которую придется менять через 10-15 лет, и трубой, срок службы которой приближается к столетию. Не нужно думать, что такой подход - примета последних перемен. Временщики процветали и в советские времена. В 60-90-е годы Западная Европа активно переходила на чугунные водопроводные трубы, но для нас такой переход был закрыт итогами проводившихся технико-экономических расчетов. И тогда советские экономисты были не в состоянии пересчитать время в деньги.

Впрочем, после таких оговорок можно кое-что рассказать и об эффективности. Если мы возьмем трубу диаметром 100 мм, то при расчетах по весу базальтопластиковая труба оказывается значительно дороже стальной - в 12,73 раза. Но если измерять в погонных метрах (а именно этот параметр и важен для конечного потребителя), то она оказывается дороже всего на 26,5%*. При такой добавке к стоимости труб на участках водопровода или канализации, где уложены базальтопластиковые трубы, первый ремонт возможен только через 60 лет, а на участках со стальными трубами - ремонт неизбежен в первые же 10 лет. Сложная задача по конкретизации известной формулы «время - деньги» пока еще ждет решения. Поэтому мы ограничимся приблизительными оценками.

В Новосибирске в муниципальном ведении находится в настоящее время 1240 км водопроводных и 970 км канализационных сетей, не считая труб в домах. Потребность в ежегодной замене труб (как правило, не удовлетворявшаяся) равна примерно одной десятой от имеющейся сети, то есть около 124 км по водопроводу и 97 - по канализации, или в сумме 221 км.

Чем старее сети, тем заметнее проявляется эффект от внедрения более долговечных труб. Но даже по приблизительным оценкам видно, что сразу же после первой замены в течение одного сезона 10% труб (22 км) экономится примерно 40 км замен труб в течение последующих девяти лет. Таким образом, повышение стоимости заменяемых труб на 26% окупится менее чем за два года.

Сопоставление эффективности трех видов труб осложняется еще и тем, что диапазоны применения стальных, стеклопластиковых и базальтопластиковых труб не совпадают между собой. Отличие их по минимальным внутренним диаметрам достигает 38 мм, а по максимальным - 1400 мм. При этом отрыв базальтопластиковых труб от двух прочих типов труб наиболее значителен.

Это объясняется тремя причинами. Во-первых, исходное предназначение базальтопластиковых труб для наиболее опасных систем атомной энергетики задавало иной набор диаметров, чем требования ЖКХ или магистральных трубопроводов. Во-вторых, исходное предназначение базальтопластиковой технологии было ориентировано не на трубы, а на резервуары, устойчивые к коррозии, радиационному и химическому воздействиям. Поэтому труба по наиболее проработанной базальтовой технологии представляет собой цилиндрический резервуар, у которого на заключительном этапе технологического процесса обрезаются торцы. Наконец, технологические особенности изготовления базальтопластиковых труб не предполагают изготовление тонкостенных труб, к тому же базальтопластиковые трубы сопоставимых диаметров более тонкостенны, чем стальные или стеклопластиковые. Это означает, что они пригодны для более высоких давлений при меньшей толщине стенки. Но трубы меньшей толщины никто не делал - прежде всего из-за того, что не требовалось изготавливать базальтопластиковые трубы для меньших давлений, а потому и не отрабатывались технологии для труб с более тонкими стенками.

* * *

Когда мнешь в руках лоскуток нежной ткани, в сознание не вмещается, что сделана она из каменной скалы. Выглядит это чудом, даже когда тебе подробно рассказали о технологиях получения каменного волокна, скручивания его в нити и о частностях ткацкого дела.

Из прочного природного материала получается ткань, которая фактически вечна! Один из советских исследователей базальтовых технологий, оказавшийся за пределами России, сшил себе еще в СССР перчатки из базальтовой ткани. И они неотличимы от новых до сих пор. Умение делать вещи из камня, которое приходит в современную промышленность, по силе своей сравнимо с освоением человеком бронзы, с выходом его из каменного века, в который, похоже, мы входим снова.


*Данные о соотношении цен на трубы взяты из статьи Ю. К. Куницына и соавт. «Сравнительный анализ труб из различных материалов». В Новосибирске существуют более низкие цены на отдельные виды труб, производимых в городе. Так, стальную трубу сечением 100-114 мм можно приобрести (за наличные) по цене от 110 до 140 руб. за погонный метр, то есть от 3,8 до 4,8 дол., а не по 11-18 дол., как в Москве. Пластиковые трубы в Новосибирске идут по тем же ценам.