Гелий

Гелий — вещество с самой низкой температурой кипения. Гелий кипит при температуре −269 °C

Распространённость
Гелий занимает второе место по распространённости во Вселенной после водорода — около 23 % по массе. Однако на Земле гелий редок. Практически весь гелий Вселенной образовался в первые несколько минут после Большого Взрыва, во время первичного нуклеосинтеза. В современной Вселенной почти весь новый гелий образуется в результате термоядерного синтеза из водорода в недрах звёзд. На Земле он образуется в результате альфа-распада тяжёлых элементов (альфа-частицы, излучаемые при альфа-распаде — это ядра гелия-4). Часть гелия, возникшего при альфа-распаде и просачивающегося сквозь породы земной коры, захватывается природным газом, концентрация гелия в котором может достигать 7 % от объёма и выше.

Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5·10^14 м³. Гелионосные природные газы содержат как правило до 2 % гелия по объёму. Исключительно редко встречаются скопления газов, гелиеносность которых достигает 8 — 16 %.

Получение
В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов (в настоящее время эксплуатируются главным образом месторождения, содержащие > 0,1 % гелия). От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов. Охлаждение производят дросселированием в несколько стадий очищая его от CO2 и углеводородов. В результате получается смесь гелия, неона и водорода. Эту смесь, т. н. сырой гелий, (He — 70-90 % об.) очищают от водорода (4-5 %) с помощью CuO при 650—800 К. Окончательная очистка достигается охлаждением оставшейся смеси кипящим под вакуумом N2 и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2. Производят гелий технической чистоты (99,80 % по объёму гелий) и высокой чистоты (99,985 %).

В России газообразный гелий получают из природного и нефтяного газов. В настоящее время гелий извлекается на гелиевом заводе ООО «Газпром добыча Оренбург» в Оренбурге из газа с низким содержанием гелия (до 0,055 % об.), поэтому российский гелий имеет высокую себестоимость. Актуальной проблемой является освоение и комплексная переработка природных газов крупных месторождений Восточной Сибири с высоким содержанием гелия (0,15-1 % об.), что позволит намного снизить его себестоимость.

По производству гелия лидируют США (140 млн м³ в год), затем — Алжир (16 млн м³). Россия занимает третье место в мире — 6 млн м³ в год. Мировые запасы гелия составляют 45,6 млрд м³.

В 2003 г. производство гелия в мире составило 110 млн м3, в том числе в США — 87 млн м3, Алжире — 16 млн м3, России — более 6 млн м3, Польше — около 1 млн м3.

Применение
Уникальные свойства гелия широко используются в промышленности и народном хозяйстве:
в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов
в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа
используется в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние)
для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли) и (аэростаты) — при незначительной по сравнению с водородом потере в подъемной силе гелий в силу негорючести абсолютно безопасен
в дыхательных смесях для глубоководного погружения (см. Баллон для дайвинга)
для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов
для заполнения газоразрядных трубок
в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов
в качестве носителя в газовой хроматографии
для поиска утечек в трубопроводах и котлах (см. Гелиевый течеискатель)
как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах
нуклид 3He активно используется в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора и наполнителя для позиционно-чувствительных нейтронных детекторов
нуклид 3He является перспективным топливом для термоядерной энергетики

В геологии

Гелий — удобный индикатор для геологов. При помощи гелиевой съёмки можно определять на поверхности Земли расположение глубинных разломов. Гелий, как продукт распада радиоактивных элементов, насыщающих верхний слой земной коры, просачивается по трещинам, поднимается в атмосферу. Около таких трещин и особенно в местах их пересечения концентрация гелия более высокая. Это явление было впервые установлено советским геофизиком И. Н. Яницким во время поисков урановых руд. Эта закономерность используется для исследования глубинного строения Земли и поиска руд цветных и редких металлов

В 2009 г. цены частных компаний на газообразный гелий находились в пределах 2,5—3 $/м³.
В 2010 г. цена в Европе на сжиженный гелий была около 11 евро за литр. В 2012 году — 23 евро за литр
http://ru.wikipedia.org/wiki/Гелий

World Grade-A Helium Annual Production
United States — 177, Rest of world — 70, Total — 247
(Million cubic meters)
http://www.indexmundi.com/en/commodities/minerals/helium/helium_t5.html

Гелий применяется в производстве около 80% деталей мобильных телефонов, полупроводников, жидкокристаллических экранов, оптических волокон, а также в космических программах. В связи с тем, что этот газ почти не подвержен радиации, он активно используется в атомной энергетике при создании атомных реакторов. Помимо этого гелий применяется для сварки, резки и плавки металлов, в медицине, рекламной индустрии, для производства электроники и при создании поездов на «магнитной подушке».

Крупнейшие потребители гелия – США, Европа и страны АТР. При этом мировое потребление гелия растет, оставаясь неподвластным экономическому кризису.

Причем если в Европе этот рост составляет 2-3% в год, то в странах АТР 4-5% (а в Китае так и все 15-20% ежегодно). По прогнозам к 2030 году мировое потребление гелия составит 300 млн. куб.м.

Соответственно росту потребления растет и производство гелия. И тут начинается самое интересное. Мировой лидер по запасам этого газа – Россия. Мы располагаем 34% мировых запасов (за нами идут Алжир и Катар), однако наш вклад в его мировое производство ничтожно мал и составляет всего 3% (и то за счет единственного завода в Оренбурге). Пальма первенства в этой сфере принадлежит США, которые дают 73% мирового производства.

Так на чем зиждется гелиевое могущество США? Во-первых, на грамотном подходе со стороны государства. В 60-70 годы власти США предусмотрительно выкупали у своих производителей излишки гелия (потребление в те годы было низким). Таким образом им удалось создать большой резерв объемом в 950 млн. куб.м., который стал распродаваться с хорошей прибылью в 90-ые годы.

Профессионалы российского рынка предлагают использовать аналогичный подход и у нас. Дело в том, что зарубежный рынок гелия намного объемнее внутреннего, а значит, и мы можем добывать гелий про запас. Выбросить большие объемы сырья на рынок сейчас – не рационально, так как это приведет к снижению цен. Следовательно, целесообразно перенять американский опыт, создавая хранилища газа.

Важно то, что в 1996 году в США был принят закон о ликвидации к 2015 году своего национального резерва гелия. Формально это делается для того, чтобы возместить затраты на создание хранилища, но такая логика не совсем понятна, ведь в условиях растущего рынка, распродажа сырья по дешевке выглядит несколько странной. Тем не менее, США, проводя политику распродажи запасов гелия, держат цены на него на низком уровне. Однако уже после 2015 года ситуация резко изменится и у России появится замечательный шанс стать лидером рынка.

Вторая причина господства США на рынке – это наличие у них цистерн для транспортировки гелия. Это очень выгодно, ведь в сжиженном состоянии объем гелия уменьшается в 6 раз. К счастью, теперь у нас появились все шансы обойти США на этом крутом повороте.

Впрочем, есть и еще один нюанс – как говорилось выше, в России гелий добывается только в Оренбурге. Крупнейшие же запасы этого газа находятся в Восточной Сибири. Здесь расположены месторождения с высоким содержанием гелия: Чаяндинское, Ковыктинское, Собинское, Чиканское и др. с совокупными запасами около 20 млрд. куб. м. Их разработка позволит в 2020 году увеличить долю России в производстве гелия с 3% до 50%.
http://www.odnako.org/blogs/show_19055/

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d такие блоггеры, как: