Texaco
12.12.2017

НАЙДЕТСЯ ЛИ АЛЬТЕРНАТИВА ЛИТИЕВЫМ СМАЗКАМ

На прошедшей ежегодной Конференции Национального института пластичных смазок (NLGI) в городе Варанаси (Индия) представители промышленного сектора заявили, что эта проблема может быть решена только при условии успешного поиска альтернативы литиевому мылу как загустителю.

В области промышленности и автомобилестроения на протяжении последних четырех десятилетий в качестве основных загустителей многоцелевых смазок использовались простые и комплексные литиевые мыла, а это в свою очередь породило жесточайшую конкуренцию за сырье.

Безумный спрос на литий, который демонстрируют производители электроавтомобилей и другие высокотехнологичные компании в США, Европе и Китае связан с тем, что он необходим им для производства литий-ионных батарей.

Согласно данным Прогноза запасов полезных ископаемых на 2017 год, предоставленного Геологической службой США, в 2016 году производители аккумуляторов занимали первое место в тройке крупнейших конечных потребителей лития: на их долю приходилось 39% от общего объема потребления. За ним следовали производители керамики и стекла (30%), а замыкали тройку лидеров производители смазочных материалов (8%).

Примерно 3\4 мирового объема пластичных смазок производятся на основе литиевого мыла. По данным Национального института пластичных смазок (NLGI), в 2015 году объем мирового производства простых и комплексных смазок составил более 836 000 метрических тонн, при этом Индия в этом плане особенно сильно зависит от лития. Исследование, проведенное Национальным институтом пластичных смазок (NLGI) показало, что 91% от общего объема в этой стране смазочных материалов (около 69 000 из 75 500 метрических тонн) были произведены на основе литиевого мыла.

В начале февраля, на прошедшей Конференции Национального института пластичных смазок (NLGI), ведущий специалист в области разработки смазок Виджай Десмух (Vijay Deshmukh) заявил, что основной причиной популярности литиевых смазок являются их преимущества:

  • Хорошая устойчивость к сдвигу;
  • Превосходная водостойкость;
  • Способность работать при высокой температуре;
  • Хорошая совместимость с различными присадками.

Однако он отметил, что существует высокая вероятность дальнейшего роста стоимости гидроксида лития, в связи с чем необходимо найти альтернативные загустители.

«Белая нефть», как иногда называют литий благодаря его серебристо-белому цвету, в изобилии присутствует в земной коре, однако проблемой является то, что этот металл необходимо добывать по конкурентоспособной цене и в том виде, в котором он необходим конечным потребителям.


Альтернативные загустители включают алюминий,
полученный из бокситов

С точки зрения добычи наиболее доступными источниками сырья являются растворы солей, которые представляют собой исходный материал для карбоната лития, при этом более затратной является добыча различных горных пород, содержащих литий, таких как сподумен и петалит.

Применение лития возможно только после его переработки в карбонат лития или гидроксид лития – те две формы, в которых данный метал представлен на сырьевом рынке. По данным одной из лондонских консалтинговых компаний индекс BMI (показывающий динамику цен на литий) в 2016 году вырос на 66%, при том, что в учет брались данные продаж как карбоната лития, так и гидроксида лития.

По словам Элтепу Саяна (Eltepu Sayanna), президента индийского филиала Национального института пластичных смазок NLGI, возможность поставки и уровень цен на гидроксид лития оказываются влияние на всю индийскую индустрию смазочных материалов.

Производство в этой стране полностью зависит от импорта так как в Индии нет собственных доступных источников для добычи лития. А этот фактор в свою очередь вынуждает местных производителей смазочных материалов выходить за рамки очевидных вариантов в поисках подходящих альтернатив этому металлу.

Определение подходящих альтернатив

В зависимости от конечного применения, условий эксплуатации, а также ценовой политики могут быть выбраны другие альтернативные загустители. Эти загустители включают в себя:

  • Безводный кальциевый комплекс;
  • Алюминиевый комплекс;
  • Натриевый комплекс;
  • Бариевый комплекс;
  • Смазки на смешанных базовых маслах;
  • Полимочевина.

В сравнении со смазками, произведенными на основе литиевого мыла, данные альтернативные смазки несколько ограничены в производстве: к примеру, за 2015 год, согласно опросу, проведенному Национальным институтом пластичных смазок (NLGI), производство смазочных материалов на основе альтернативных загустителей представлены следующим образом в таблице 1:

Таблица 1: Типы и объемы загустителей

Объем \ % от общего производства смазок Тип загустителя
72 000 т. \ 6,4% Сложные виды кальция (безводный кальций, сульфонат кальция и комплексные кальциевые смазки)
65 500 т. \ 6% Полимочевина (при этом более 2/3 из них пришлось на Японию, Северную Америку и Европу
40 000 т. \ 3,5% Алюминиевый комплекс
14 000 т. \ <1% Бариевый комплекс

Виджай Десмух (Vijay Deshmukh) отметил, что его компания тестировала некоторые альтернативные загустители при производстве смазок с точки зрения соответствия спецификациям ASTM и API. Полученные результаты были сопоставлены со спецификациями Бюро индийских стандартов (BIS) применимым к обычным и комплексным смазкам.

Результаты данного исследования продемонстрировали, что некоторые из видов альтернативных загустителей обладают большими перспективами для использования в сравнении с другими и обладают следующими характеристиками, представленными в таблице 2:

Типы смазок и их свойства

Тип смазки Свойства
Смазки на основе безводного кальциевого комплекса
  • Отличная водостойкость;
  • Защита от коррозии;
  • Хорошая устойчивость к сдвигу;
  • Температура каплепадения – 144°С;
  • Максимальная рабочая температура – 90°С (по сравнению с 120°С для литиевой смазки, которая отвечает индийской спецификации IS:7623).
Смазки на основе алюминиевого комплекса
(наиболее подходящие смазки для применения в сталелитейной промышленности и особенно в централизованных системах смазки)
  • Высокая температура каплепадения;
  • Хорошая водостойкость;
  • Отличная прокачиваемость (благодаря гладкой структуре загустителя);
  • Высокая стойкость к коррозии.
Смазки на основе комплексного сульфоната кальция
  • Высокая производительность без необходимости в дополнительных присадках;
  • Могут быть улучшены дополнительными присадками;
  • Очень высокая точка каплепадения – 300°С (против 260°С в комплексных литиевых смазках);
  • Хорошая стойкость к повышенному давлению;
  • Высокие противоизносные свойства;
  • Защита от коррозии;
  • Высокая термостойкость;
  • Механическая и сдвиговая стабильность;
  • Возможность использования в условиях высокой температуры;
  • Возможность использования в условиях высокой влажности;
  • Возможность использования при тяжелых нагрузках в горнодобывающем, пищевом и внедорожном сегментах;
  • Плохая низкотемпературная прокачиваемость (затрудняющая их применение в централизованных системах смазки).
Смазки на основе полимочевины
(ранее применялись в основном для смазывания автомобилей, применяются в централизованных системах смазки, имеют хороший потенциал для внесения в спецификации производителей оборудования чтобы сделать их экономически выгодной альтернативой комплексным литиевым смазкам)
  • Высокая температура каплепадения;
  • Отличная окислительная стабильность;
  • Хорошая водостойкость;
  • Устойчивость к сдвигу;
  • Длительный срок службы;
  • Отличные свойства низкотемпературной текучести;
  • Применение токсичного сырья негативно сказывается на производстве полимочевины;
  • Плохая механическая стабильность;
  • Затвердение при хранении;
  • Требуются присадки для защиты от коррозии и при экстремальных нагрузках.
Смазки на основе натриевого комплекса
(Идеально применяются только при отсутствии возможности контакта с водой)
  • Высокая температура каплепадения;
  • Плохая водостойкость.
Смазки на основе кальциевого комплекса
  • Возможность использования в условиях высокой температуры;
  • Возможность использования в условиях экстремальной нагрузки;
  • Затвердение при хранении;
  • Трудности в транспортировке.
Смазки на основе бариевого комплекса
  • Высокая температура каплепадения;
  • Хорошая водостойкость;
  • Отличная адгезия к поверхности металла;
  • Отсутствие возможности использования в качестве смазок общего назначения из-за высокой токсичности.

Нилеш Каду (Nilesh Kadu) из компании Lubrizol India во время своей презентации на конференции заявил, что наиболее популярными являются комбинированные литий-кальциевые смазки, так как частичная замена лития на кальций дает дополнительное преимущество в виде более высокой водостойкости и при этом не оказывает негативного влияния на другие свойства смазки. Добавка кальциевого мыла также способствует снижению себестоимости смазки.

Недостатки альтернативных смазок

По словам Виджайя Десмуха (Vijay Deshmukh) потребители смазочных материалов смогут подобрать себе альтернативу, но так как все они обладают как положительными, так и негативными свойствами, не может быть какого-либо единственного выбора варианта замены.

Согласно докладу Национального института пластичных смазок Индии и NLGI, на территории Индии производство смазок на сульфонате кальция составляло около 1000 тонн (1,4% от общего объема производства смазок за 2015 год), на основе алюминиевого комплекса менее 50 тонн, а на основе полимочевины всего 1,6 тонны. При этом в стране вообще отсутствовало производство смазок на основе кальциевого комплекса или безводного кальциевого комплекса.

Тарифы и налоги на импорт сырья действительно прибавляют определенную сумму к общей стоимости изготовления этих альтернативных смазок, но они уже включены в конечную цену, указываемую импортерами.

Из-за ограничений на производство количество полимочевины в Индии крайне мало: смазки на полимочевине изготавливаются с использованием изоцианатов и аминов. Токсичность этих компонентов ограничивает их крупномасштабное производство, притом, что готовая смазка может быть использована во многих сферах пищевой промышленности. Виджай Десмух (Vijay Deshmukh) отметил, что в целом стоимость производства альтернативных смазок, таких как загущенные с помощью алюминиевого комплекса, полимочевины, сульфонатного комплекса будет на 10% выше чем стоимость комплексной литиевой смазки при текущих затратах на гидроксид лития.

Но самой главной и актуальной проблемой в поиске альтернативных загустителей является длительный период времени необходимый для тестирования и внедрения альтернатив.

Приложение 1: Сравнительные свойства литиевой смазки и ее альтернатив

Тест Метод Литий (IS 7623) Безводный кальций Комплекс лития (IS 14847) Комплекс алюминия Полимочевина Комплекс сульфонат кальция
Рабочая пенетрация, 60 движений, мм/10 D217 265-295 275 265-295 272 293 283
Минимальная температура каплепадения, ⁰С D566 (лит. и безвод. кальц.), D2265 (другие) 180 144 260 288 272 >300
Вымыванием водой, макс. (% мас.) D1264 15 2 5 1,8 0,6 2
Термостабильность при 100⁰С, 30 ч., макс. (% мас. отделенного масла) D6184 5 0,5 5 2 0 1
Стойкость к окислению. Падение давления, 100 часов (Кгс/ см2), макс. D942 0,2 0,2 0,5 0,2 0,1 0,2
Максимальная склонность к утечке, г D1263 - - 8 4 2 4
Нагрузка сваривания, кг IP239 - - 260 315 280 400
Максимальный диаметр пятна износа, мм D2266 - - 0,6 0,6 0,46 0,48
Все смазки класса NLGI 2 с минеральным базовым маслом.