Дала мен Қала

Тантал Менделеев кестесінде 73 орындағы, атомдық салмағы 180,948-ге тең келетін элемент. Британ мұражайында 150 жыл түсі қара белгісіз минерал сақталғаны белгілі. Бір қара­ған адам оны көмір деп ойлап қалатын еді. Бірақ оның ерекше салмағы көпшілікті қатты таңғал­дыратын. Белгісіз зат ғалымдар арасынан бірінші болып химик К. Гэтчеттің назарын өзіне аударады. Ол жұрттың қызығушылығын туғызған затты мұқият зерттеп, оның құрамында темір мен көмір қышқылы және тағы бір беймә­лім зат бар екенін анықтайды. Өз кезегінде К. Гэтчет белгісіз минералға колумбит деп ат қойып, айдар тағады. Ал 1801 жылы швед ғалымы А.Г.Экеберг Скандинавия аралдарынан дәл осындай минералды тауып, түбегейлі зерттеп, оған тантал деген атау бергені белгілі. 1844 жылы неміс ғалымы Генрих Розе танталды түбегейлі зерттеп, оның құра­мында ниобийдің болатынына көз жеткізгенін тарихтан білеміз.
 

Электр зарядын жинақтаушы металл
Сұр түсті тантал табиғатта тұрақ­ты жә­не радиоактивті болып екіге бөлі­неді. Ғалымдардың зерттеуіне сү­йен­сек, жер қыртысында басқа қазба бай­лықтармен салыстырғанда тан­талдың үлесі бар бол­ғаны 0.0002 пайызды ғана құрайды. Танталдың электронды құ­рылғылардың конденсаторын, яғни электр қуатын жи­нақ­тайтын бөлігін жасауға қолданы­ла­тыны бел­гілі. Қа­зір­гі таңда дү­ние­жү­­зінде жыл сайын 415-420 тонна тантал өн­діріледі. Әлем­де тантал өндірумен аты шыққан кә­сіпорын­дарға «Үлбі металлургия зауытын» (Қазақстан), «Cabot Corp» (АҚШ) және «Н.С.Starсk» (Германия) компанияларын жатқызуға болады. Әлемдік нарықта тантал – терең өң­деумен «Н.С.Starсk», «Cabot Corp» компаниялары айналысып, зор тәжі­рибе жи­нақ­таған. Реті келіп тұрғанда олар­дың нарықтағы үлесіне аз-кем тоқ­тала кетсек. Дерек көздері қос ком­пания танталдан жасалатын бұ­йымдардың дүниежүзі бойынша 85 пайызын өндіретінін алға тартуда. Танталға деген сұраныс тоқса­нын­шы жылдардың ортасынан бері қарқын­ды түрде өсіп, жыл сайын­ғы өсім 24 пайызды құра­ғаны белгілі. Тек 2005 жылы ғана сұра­ныс 5 пайызды құраған. Соңғы жылдары конденса­торлық ұнта­ғы 60 пайызға, тантал прокаты 15 пайызға, тантал карбиды 8 пайызға, тантал оксиді 7 па­йызға, тантал құй­ма­лары 10 па­йызға өскенін бай­қаймыз.

Дүниежүзінде танталдың мол қо­ры Қазақстан, Франция, Мысыр, Тайланд, Қытайда шоғырланған. Бұдан басқа Мозамбик пен Австралия, Нигерияда танталдың біршама қоры бар. Тантал әдетте 2996 °C гра­дус­та балқы­са, қайнау температурасы 5300 °C гра­дус­қа тең келеді. Сол се­бепті кешен­­ді металлургия саласында тантал кеңі­нен пайдаланылады. Сон­дай-ақ, танталдан жасалған металл бұйым­дар кор­ро­зияға төзімді ке­летіні де белгілі. Оқ өтпейтін бронды көліктер­дің сыртқы қаптама­сы­ның беріктігін арттыру үшін белгілі мөл­шерде тантал қосыла­тынын айта ке­туіміз керек.

Сыйымдылығы жоғары нано­құ­ры­­лымды тантал ұнтағының небәрі 0,5 грамы шартты аумағы жер шары­ның диаметріне тең келеді. Жо­ғарыда танталдан электр зарядын жи­нақтай­тын конденсатор жасалынатынын айттық. Электро­литті тантал конденсаторлары ұзақ уақытқа дейін қалып­ты, әрі сенімді жұмыс істей­тінімен ерек­шеленеді. Қызмет ету мерзімі 12 жылға дейін жетеді. Танталдан ұялы телефондар, компьютерлер, аудио-бейне тех­ни­калардың құ­рамдас бө­ліктері жасалынады. Ма­ман­­дардың айтуынша 1 тонна тантал алу үшін 3 мың тоннаға жуық руданы мұқият сүзгіден өткізуге тура келеді.

Химиялық өнеркәсіпте тантал пла­тинаның орнын басқанын бәріміз білеміз. Ірі кәсіпорындар о баста элек­тронды құрылғылардың ұсақ бөл­шек­тері коррозияға шыдас беруі үшін хлорлы сутектен жасағаны бел­гілі. Бірақ сутектен жасалған бөлшек­тер бар болғаны екі ай ғана жұмыс істеп, істен шыққан. Бұдан кейін ғалымдар электроны құрал-жабдық­тар­дың ұсақ және жұқа бөлшектерін танталдан жасап, сынақтан өткізгенде оның бөл­шектері 20 жылға дейін корро­зияға төтеп берген. Осылайша 0,3-0,4 миллиметрлік жұқа металл 20 жыл­ғы уақыт тезіне шыдас беріп, ғалымдарды таңғалдырған. Осыдан кейін электронды құрал-жаб­дықтар жасайтын ірі кәсіпорын­дар жұқа, жіңішке сымдарды танталдан жасауды әдетке айнал­дырған. Ға­лым­дар танталдың ыстыққа төзімді металл екенін еске­ріп, танталдан лампа­­ның сымдарын да жасаған болатын. Тек металлургия саласында вольфрам пайда болғаннан кейін ғана танталдан лампаның сымын жасау тоқта­тылды. Ғалымдар танталдың корро­зия­ға қан­­ша­лықты шыдас беретініне көз жеткізу үшін 200°C градустық жоғары температурамен қақтап, оны жыл бойы азот қыш­қылы мен күкірт қыш­қылына салып қояды. Олар танталды бір жылдан ке­йін алып қара­ғанда, оның сыртқы қабатының бар болғаны 0,006 милли­метрі ғана мү­жіл­­генін байқа­ған. Сон­дай-ақ, танталды түрлі формада иіп, жіңішке және жұқа бөлшектер жа­сауға болады.

Танталдың басқа металдардан бас­ты айырмашылығы медицинада кеңі­нен қолданылатынымен ерекше­ленеді. Бүгінгі заманауи хирургияны танталсыз елестету, тіпті мүмкін емес. Танталдан жасалған пластик металдар сынған бас сүйектің орнын қа­лыпқа келтіруге қол­да­нылады. Тіпті, медицина қызмет­керлері танталдан адам­ның құлағын да жасап, зор жетістік­терге жеткенін біреу білсе, біреу біл­меуі мүмкін. Осылайша тантал пластикалық операцияны биік дең­гейге жеткізіп отыр. Сондай-ақ, соңғы уақыт­тары білікті мамандар танталдан жасал­ған арнайы жіп тал­шықтары арқы­лы зақымданған жү­йке ұлпа­ла­рын жал­ғап жүргенін үлкен жетістікке балау­ға болады. Ал танталдан жасал­ған өте ұсақ торлардан көздің протезі жасалынатынын айтсақ, тіпті таңға­луы­ңыз мүмкін. Кейбір дерек көзде­ріне назар аудар­сақ, дүние­жүзінде өндірілген тантал­дың 5 пайызы медицина саласында пайдаланылатынын байқай­мыз. Осы­дан-ақ, танталдың адам денсау­лы­ғын жақсар­туда қан­ша­лықты үлесі бар екенін бағамдай беруге болады. Ал дүниежүзінде өнді­ріл­ген тантал­дың 20 пайызы химия өнер­кәсібіне қол­данылса, 45 пайызы металлургия са­ласының еншісінде. Соңғы кездері тантал ыстыққа төзімді металл бұйым­дар жасауға көп пайдалануда. Әсі­ресе тантал мен ниобия­ның қо­сын­ды­сынан пайда болған болатқа деген сұра­ныс тым жоғары. Сондай-ақ, 90 пайызы тантал, 10 па­йызы вольфрам қосылған металдар зымыран жасауға кеңінен қолда­ны­луда.

Қазіргі таңда дүниежүзінде танталды терең өңдеу ісімен негізінен төрт ел айналысады. Олар – Қазақ­стан, Қытай, Германия және АҚШ. Кейбір дерек көздері Қазақ жерінде өндіріл­ген өнім әлемдегі тантал өнді­рісінің 57 пайызын құрайтын­дығын көрсетеді. Осыдан-ақ, Қазақ­станның сирек металды өндіруде жетекші орынға шық­қанын аңғаруға болады. Еліміздегі сирек және жерасты металдарын өн­ді­­ру­мен аты шыққан «Үлбі металлургия зауыты» жылына 72,9 мың тоннадан астам тантал ұнтақ­тарын шы­ғарып, еліміздің абыройын асқақ­та­тып келеді. Соңғы уақыттары жер қырты­сынан тантал рудасын іздестіру жұ­мыс­тары бел­сенді жүргі­зілуде. Үздік­сіз зерттеу, барлау жұ­мыста­рымен айналысқан ғалымдар кәдімгі гра­нит­тің құрамын­да белгілі көлемде тантал болатынын анықтап отыр. Қазір Бразилияда граниттің құрамынан танталды бөліп алу жұ­мыстары қызу жүріп жатыр. Әрине, өндірістік тұрғыдан алып қарағанда граниттен тантал алу өте қым­бат екенін айта кетуіміз керек. Граниттен тантал алудың тиімді технологиясы та­был­ғанша, адамзат сирек металды тантал рудаларынан алатыны белгілі.

Ғаламдағы барлау жұмыстарына назар аударатын болсақ, танталдың жаңа кен көздерін ашу жұмыстары АҚШ пен Орталық Африкада қызу жүріп жатқа­нын байқаймыз. Жа­қында ғана Австра­лияның «Gips­land ltd» компаниясы Мысырдағы жаңа Ави Даввав кенішіндегі тантал руда­сының қоры 40 млн. тоннаға жетеді деп болжам жасаған болатын. Қара құрлықта орналасқан Қызыл теңіз­ден 55 шақырым қашықтықта «Ghurayah» кенішіндегі тантал руда­сы­ның қоры 385 млн. тонна деп бол­жанған. Өз кезегінде Ресейдің компаниялары да Шығыс Саян, Тыва, Саха және Солтүс­тік Якутиядағы тантал кеніштерін ашуға белсене кірісіп кетті.

Енді сирек және жерасты металдарына деген сұраныс бір мысқыл да кемі­мейтіні белгілі. Тантал сынды сирек кез­десетін металдардың келешекте әлем­дік нарықта тапшы болатынын күні бұрын ойлаған Жапония қазір «қапы қалмауы» үшін қарқын­ды жұмыстар жүргізіп жатыр. Жапония Демократиялық пар­тия­сының сай­лау­алды манифес­тінде «Қал­дық­тарды қайта өңдеу арқылы сирек металдар жеткізілімін қамта­масыз ету және экспорттаушы елдермен дип­лома­тиялық қарым-қатынасты дамыту» деп ұран­датуынан көп нәрсені аң­ғаруға болады.
 

ҮМЗ – тантал өндiрiсiнiң көшбасшысы
Қазақстанның тантал өндіріс саласы жайында әңгіме қозғағанда «Үлбі металлургия зауыты» (ҮМЗ) ауызға бірден ілігеді. Еліміздегі тантал өндірі­сінің тарихы өткен ғасырдың 50-жылдарынан бастау алады. Үлбі зауыты 1951 жылы калий фтортанталын шығарса, 1959 жылы алғашқы тантал ұнтағы алынғанын тарихтан білеміз. Бұдан кейінгі кезеңде гидро­ме­тал­лургиялық бөлістің экстракциялық технологиясы енгізіліп, тантал құйма­ларын вакуумды-доғалы қорыту желісі іске қосылған-ды. Ал еліміз Тәуел­сіздікке қол жеткізгеннен кейін, яғни 2001 жылы таза ниобий пентаоксиды өндірісі жолға қойылды. Бұдан кейін электронды-сәулелі қорыту әдісімен саф ниобий құймаларын шығаратын өндіріс ошағы қалыптасқан болатын. 2008 жылы жоғары сыйымдылықтағы конден­саторлық ұнтақтар өндіретін өнеркәсіптік желі ашылып, конденсаторларға арналған тантал сымдарын әзірлейтін қуаттар іске қосылды.

«ҚазАтомӨнеркәсіп» компаниясының құра­мына кіретін «Үлбі металлургиялық зауыты» ТМД аумағында құрамында тантал-ниобий бар шикізаттарды қайта өңдеуден бастап, дайын өнімге дейінгі жеткізетін өндірістік циклді қа­лыптастырған бірден-бір кәсіпорын.

Қазір әлемдегі танталды пайдаланудың негізгі сегменті сыйымдылығы жоғары тантал ұнтақтары болып табылады. Аталмыш тантал ұнтақтары электронды құрылғыларға конденсатор жасауға кеңінен қолданылатыны белгілі. Бүгінде телекоммуникация, компьютер, автомобиль және тұр­мыс­тық техника салалары өнді­рісін танталсыз елестету қиын. Кәсіпорынның тантал мен ниобий өндірісіндегі негізгі реагент, фторлы сутек қыш­қылын өндіруге қажетті шикізат базасы Қаражал кен орнында шоғыр­ланған.

Танталдың басты тұтыну саласы конденсатор жасау ісі болғандықтан, «Үлбі металлургия зауыты» жоғары технологиялық тантал өнімдерін шығару үшін технологиялық зерттеме әзірлеп, сыйымдылығы жоғары тантал ұнтақтарын шыға­руды қолға алып, зор жетістікке қол жеткізіп отырғанын мақтанышпен айтуға болады. Кезінде «30 корпоративті көшбасшы» мемлекеттік бағ­дар­ламасы аясында «ҚазАтомӨнеркәсіп» компаниясы 2008 жылы «Үлбі зауытында» сыйым­дылығы жоғары конденсаторлық тантал ұн­тақ­­тарын шығаратын цех ашқаны есімізде. Осылайша ТМД елдері арасында Қазақстанда жарқышақ пішіндегі модифицияланған, сыйым­дылығы жоғары ұн­тақтар шығару технологиясы жолға қойылды. Ұнтақтардың алғашқы легі Ресей, Жапония, Израйльде сәтті тексеруден өткен­нен кейін Қазақ жерінде өндірілген кон­денса­тор­лық тантал ұнтақтары дүниежүзінің белді кә­сіп­орындарына сатыла бастады.

Елімізде жоғары технологиялы тантал өнді­рісін заманауи деңгейде дамыту үшін арнайы стратегиялық жоспар жасалғанын да айта кетуіміз керек. Жобада өндірісті тиісінше тантал-ниобий шикізатымен қамтамасыз ету, сыйым­дылығы жоғары тантал ұнтақтарын шығару, прокат, сым және нысаналы тантал өндірісін құру және конденсаторлық зауыт құрылысын бас­тау көрсетілген. Бұл жоба іске асса, еліміз тантал өн­дірісі саласында құны жоғары, тұтыну­шылық қасиеттері бай өнім шығаратын және әлемдік тантал өнімдерін өндірушілер арасында жетекші орынға ие болатыны сөзсіз. Бүгінде Қазақ жерінде өндірілген тантал прокатының басым бөлігі конденсатор жасауға, сұйық кон­денсаторларға ар­налған фольгалар дайындауға, химиялық машина жасау саласында жылу алмастырғыштар үшін құбыр және агрессиялық ортада жұмыс істейтін реакторларды қаптайтын жабындылар жасауға кеңінен пайдаланылып келеді. Осы ретте «Үлбі металлургия комбина­тының» танталдан жасалған өнімдер шығару көлемінің артуы негізінен тантал құй­малары, тантал сымдары және тантал прока­тының есебінен іске асып отырғанын айта кетуіміз керек. Қазір өндіріс ошағы диаметрі 0,15 миллиметр болатын тантал сымының шұбатын­дысын, металдың же­тілдірілген микросызбасын және үстіңгі қа­баты жоғары сапалы шағын диаметрдегі сымдар өндірісінің технологиясының негізін қалаған. Бұ­дан басқа өндіріс ошағының диаметрі 250 миллиметр болатын 4N-5N квалификациялы жоғары, таза тантал құймаларын балқытатын жаңа ЭЛП – ЕМО-800 пештері монтаждап, іске қосқанын зор жетістік деп баға­лауымызға негіз бар.

Қазіргі таңда дүниежүзіндегі электронды өндіріс саласы құрылғыларына қолданылатын конденсаторлық бөлшектерді «миниатюризация­лауды» іске асырып жатыр. Электронды бұйым­дарға сұраныс артқан мына заманда өндірісте қолданылатын танталдың мөлшері де күннен-күнге кеміп келеді. Сол себепті тантал конденсаторларына керамикалық, аллюминийлік конденсаторлар мен аз мөлшерде ниобийлік конденсаторлар бәсекелестік туғызып отырғаны белгілі. Осыдан кейін әлемнің жетекші компаниялары электронды құрылғылардағы электр қуатын рет­тейтін, сүзгілейтін және сақтайтын керами­калық және тантал конденсаторлар сияқты жоғары се­німділікке ие өнім түрлерін кеңейтуге күш сала бастады. Сол себепті, «Үлбі металлургия зауытының» тантал конденсаторларын шығару бойынша біріккен кәсіпорын құруға талпынуда. Электронды өнеркәсіп үшін Қазақ­станда конденсатор өндіру бойынша зауыт салу турасында дү­ниежүзіндегі жетекші компаниялармен келіс­сөздер жүріп жатқаны бел­гілі. Осы бір игілікті бастама іске асса, Қазақ елі әлемдік электроника өндірісінің алтын қазы­ғына айналатыны сөзсіз. Жапониядағы зіл-зала мен Тай­ландтағы су тас­қынынан кейін әлемдегі электронды өнеркәсіп иелеріне тиісті өнімді жет­кізіп беруде көптеген қиындықтар туындай бастаған. Осындай ұрым­тал сәтті «ҮМЗ» өз пайдасына жаратып қалуы керек-ақ. Бүгінде АҚШ, Германия, Англия, Франция, Чехия, Израиль, Жапония, Қытай, Ресей және Украина елдеріне ULBA маркалы өнімде­рінің тұрақты тұтыну­шысына айналған. Тантал өн­дірісінде жарты ғасырдан астам мол іс-тәжі­рибе жинақ­таған «Үлбі металлургия зауытында» бі­ліктілігі жоға­ры инженер-техниктер мен ғылыми-зерт­теу орталығы қалыптасқан. Олар тапсырыс бе­руші­лердің талаптарына сай жоғары сапалы өнім шығаруға қабілетті. Өндірісте қолданы­латын технология 99,97 пайыздық таза тантал өндіруге кепілдік беретіні белгілі. Сон­дықтан «ҮМЗ» АҚ тантал өндірісіндегі сапалық басқару жүйесі ISO 9001:2000 халықаралық стандарттарына ие бол­ғанын айта кетуіміз керек.