História výroby gália ako jedného z desiatich kovov vyrábaných na Slovensku v 20. storočí je prevzatá z publikácie Z dejín výroby hliníka na Slovensku. Mňa osobne upútala na tejto „epizóde“ z histórie Závodu Slovenského národného povstania v Žiari nad Hronom (ZSNP) problematika riadenia hospodárstva v povojnovom (de facto socialistickom) období, ako sa v nej – do istej miery – aj na nacionálnom základe, rozhodovalo o veľmi závažných otázkach.
Dôvody vzniku hlinikárne na Slovensku
Po r. 1948 nastalo rozdelenie Európy so sprievodným dlhým obdobím tzv. studenej vojny. Na mnohé suroviny, materiály, stroje a technológie bolo zo strany západných krajín uvalené embargo a ich dovoz do Československa bol zakázaný. Československo s rozvinutým strojárskym priemyslom však okrem iného nevyhnutne potrebovalo aj hliník. Po zamietnutí nádejných dodávok hlinikárne z dôvodu reštitučných nárokov Maďarska sa začala československá vláda zaoberať r. 1950 otázkami výroby hliníka. Základné riešenie problému prebehlo na úrovni medzištátnych jednaní medzi Maďarskom a Československom a Sovietskym zväzom.
V decembri 1950 sa rozhodovalo o veľkosti hlinikárne a jej umiestnení. Voľba o umiestnení bola kompromisom medzi ekonomickými a vojenskými podmienkami. V podstate musela byť akceptovaná skutočnosť, že Slovensko v tom čase nemalo dostatok elektrickej energie, ktorá mala byť transportovaná z Čiech. Na druhej strane bolo potrebné hľadať výhodnú polohu, aby sa maďarský bauxit najkratšou cestou dostával na miesto jeho spracovania. Ďalšími faktormi, ktoré rozhodovali o umiestnení hlinikárne, boli celkový prebytok pracovných miest na Slovensku, industrializácia Slovenska, značná vzdialenosť od západných hraníc Československa a potrebná rovina pre haly elektrolýzy, ktoré sú dlhé až 450 m. Vojensko-strategické hľadisko si vyžadovalo práve takúto polohu v hornatom kraji Slovenska, pre menšiu zraniteľnosť pri leteckom útoku.
Takéto podmienky najlepšie spĺňalo údolie Hrona medzi obcami Svätý Kríž nad Hronom a Opatovcami, tzv. Svätokrížska kotlina. V tom čase sa však nezohľadňovalo ekologické hľadisko. Vzhľadom naň bolo rozhodnuté o najnevhodnejšej polohe už aj preto, že v tejto kotline je počas troch dní z desiatich bezvetrie.
V r. 1957 kysličnikáreň ZSNP vyprodukovala prvý oxid hlinitý z hlinitanového roztoku.
Záujem o stopové prvky
Myšlienke získavať z roztokov, ktoré cirkulovali pri výrobe oxidu hlinitého, stopové prvky, najmä vanád a gálium, lákala viacerých pracovníkov útvarov výskumu a celozávodného laboratória. Medzi takýchto patrili Ing. Emil Václavík, CSc., Ing. Vladimír Mišút, CSc. aj Ing. Vladimír Húšťa.
Ing. Michal Babinský, CSc., prišiel do ZSNP r. 1960 a práve sa rozbiehala činnosť skupiny Ing. Vladimíra Mišúta na výskume získania vanádu. V skupine pracovali Ing. Juraj Grexa, H. Móricová, Ján Džugan.
Ing. Michal Babinský hodnotí toto obdobie nasledovne:
„Prvé experimenty smerovali na izoláciu vanádu metódou kryštalizácie jeho solí z vratných roztokov, ako sa to priemyselne používalo v zahraničí v závodoch využívajúcich Bayerov postup výroby oxidu hlinitého. Tieto práce neviedli k úspechu, lebo naše roztoky mali niekoľkokrát nižší obsah vanádu ako bayerovské roztoky a neobsahovali kryštálotvorné prvky – fluór a fosfor.
Súbežne sme skúšali izolovať vanád z vratných roztokov aj elektrolýzou na ortuťovej katóde. Laboratórne experimenty boli úspešné. Vyrobili sme niekoľko gramov oxidov vanádu. Prevádzková realizácia narážala na veľkú spotrebu ortuti. V priebehu elektrolýzy vratných roztokov sa nahromadilo v ortuti gálium. Vyváraním ortuti v roztoku hydroxidu sodného sa gálium vylúčilo z nej do lúhu. V celozávodnom laboratóriu sa spektrálnou analýzou dokázalo, že odparok lúhového roztoku na hodinovom sklíčku je tvorený hlavne zo solí gália. Dňa 21. januára 1961 vedúci skupiny Ing. Mišút oznámil vedeniu závodu, že sa nám podarilo vyseparovať gálium z vratných roztokov našej kysličnikárne.“
Tento úspech inšpiroval vedenie podniku podporovať ďalší výskum zameraný najmä na výrobu gália. Práce pokračovali aj po odchode Ing. Vladimíra Mišúta do Niklovej huty v Seredi. Cielený výskum výroby gália sa začal v januári 1962 otvorením výskumnej úlohy č. R-IV 2123/18 pod vedením Ing. Michala Babinského, CSc. Úloha bola oponovaná 28. marca 1963 a po 15-tich mesiacoch bola splnená.
Prvé gálium v Československu z r. 1963
V správe sa píše o vyriešení nasledovných problémov. – Bol vyrobený jeden kilogram československého gália, vypracovaný a laboratórne overený postup výroby gália v ZSNP z vratného roztoku – tzv. slabá sóda. Navyše oproti pôvodnému plánu bol vypracovaný a laboratórne overený postup na rafináciu gália na čistotu 99,999 %.
Súčasťou správy bol podrobný návrh na výstavbu poloprevádzkovej linky s výrobnou kapacitou 350 kg ročne a s možnosťou rozšírenia na 1 200 kg gália ročne s investičnými nákladmi 1,096 mil. Kčs.
Oponenti síce hodnotili správu kladne, ale oponent Dr. Mazáček, CSc., ktorý na oponentúre zastupoval Štátnu komisiu pre rozvoj vedy a techniky, ju neodporučil realizovať, kým sa nevyrobí gálium v Kaznějove v Čechách. Tu sa plánovala výroba germánia, pri ktorom sa vyskytovali koncentráty obsahujúce gálium. Dr. Mazáček povedal: „Domnievam sa, že návrh výroby gália z vedľajších produktov výroby oxidu hlinitého je po technologickej stránke tak dobre a dôsledne spracovaný, že odsunutie realizácie o pol až jeden rok nemôže znížiť jeho význam ani hodnotu.“
Ing. Michal Babinský, CSc. spomína:
„V tom čase Štátna plánovacia komisia zvolala do Prahy veľkú poradu na riešenie zásobovania Československa vzácnymi kovmi. Zišli sa tam zástupcovia vedy a vysokí štátni úradníci štátnych inštitúcií. Náš závod na tejto porade zastupoval Ing. Juraj Grexa. Ako spomína, viedla sa tam významná dišputa, rozdeľovali sa peniaze a úlohy, kto a ako bude robiť výskum na výrobu gália zo surovín pri výrobe germánia. Ako to býva na takýchto poradách, zástupcovia zúčastnených pracovísk predkladali finančné a materiálne požiadavky. Po dvoch-troch hodinách počúvania sa do diskusie zapojil aj Ing. Grexa s vecným entré. Zohol sa pod stôl a z tašky vytiahol niekoľko 100- a 200-gramových ingotov gália, ktoré rozložil pekne vedľa seba na stôl a dodal: Ak niekto z vás ešte nevidel kovové gálium – toto je trojdeviatkové a toto je zase päťdeviatkové, ktoré vyrábame v Žiari nad Hronom.“
Zastavenie výroby gália
„Po chvíľke prekvapenia predseda poradu ukončil a všetci sa rozišli. Čo si mysleli o tom, neviem. Náš inžinier ako mladý človek asi bol spokojný so sebou, že sa mohol pochváliť pred takým významným zhromaždením s výsledkami svojho pracoviska. Ako sa neskôr ukázalo, bolo to Pyrrhovo víťazstvo. O nedlhú dobu vedenie ZSNP dostalo príkaz od Ministerstva hospodárstva a dopravy zastaviť výrobu gália. Technologické zariadenie bolo rozpálené a skupina sa rozprášila po závode. Ja som musel prevziať vedenie analytického laboratória – výskumu. Ing. Grexa bol preložený do skupiny výskumu výroby kysličníka hlinitého a podobne boli preložení aj ostatní pracovníci. K 1. januáru 1964 sa naše pracovisko vo veži prevádzky kysličnikárne zrušilo.“
Skončila sa prvá etapa cesty, ktorá bola typická pre toto obdobie, ak sa na Slovensku chcelo robiť niečo nové. Napokon podobne prebiehal proces vzniku finalizácie hliníka, len vtedy tu už bola iná politická klíma.
Druhá etapa cesty za výrobou gália sa začala po dvoch-troch rokoch útlmu, keď dovolili vedúci výskumu v tichosti pokračovať Ing. Babinskému, CSc., vo vývoji výroby gália. Tentoraz sa zamerali na vratný kaustický lúh, ktorý vznikal na 2. bloku prevádzky kysličnikárne. V máji 1966 bola predložená výskumná správa na výstavbu výrobnej jednotky 0,5 kg denne alebo 150 kg ročne. Realizácia sa odkladala najmä z dôvodu malého odbytu výrobku. Stále veľkú konkurenciu predstavovala čínska výroba, ako aj malá a zlá aktivita našich obchodníkov na podnikoch zahraničného obchodu v Prahe. Domáce aplikácie gália stagnovali.
Roku 1966 prišla šokujúca správa z Československej tlačovej agentúry. Správa oznamovala, že Ing. Mareš vyrobil v Kaznějove prvé československé gálium. Na základe tejto správy uverejnilo Rude právo reportáž s fotografiou Ing. Mareša na prvej strane.
Tretí pokus o výrobu gália v ZSNP
Ing. Babinský spomína:
„Fotografia Ing. Mareša na titulnej strane Rudého práva provokovala vedenie nášho závodu a niektorých slovenských politikov k činom. Písali listy ministrovi a v redakciách žiadali dementi. Živo sa pamätám na slová nášho riaditeľa Štefana Šubeníka, ktorými sa ma opýtal v jeho pracovni: A vy by ste vedeli tiež vyrábať gálium? Moja odpoveď bola jednoznačná – áno. A on povedal: Tak vyrábajte!
Naozaj – lavína sa pohla. Vedúci technického rozvoja Ing. Jiří Vosyka ma poveril obnoviť práce na výskume výroby gália a vytvoriť novú skupinu. Bolo to už po tretí raz, čo sme začínali odznova. Opäť sme navrhli novú technológiu výroby a vrátili sme sa k pôvodnej surovine – návratnému roztoku tzv. slabej sódy. Aj na výrobu koncentrátu gália cementačnou metódou sme navrhli nový originálny dizajn. To boli zlaté časy výskumu. Dokumentácia sa robila za pochodu. Konštruktéri navrhovali priemyselné agregáty aj na základe malých pokusných zariadení, ktoré sme vyrobili doslova na kolene. Napr. cementátor s rozmermi valca o priemere 80 cm a dĺžke 8 metrov sa navrhoval na základe modelu o priemere valca 10 cm a dĺžke 20 cm. Že to boli dobré návrhy, potvrdzuje aj to, že na cementátor boli udelené patenty v USA, Nemecku, Francúzsku, Švajčiarsku a v Anglicku.
V ZSNP sa využíval vyše 20 rokov. Na začatie skutočnej výroby gália mal veľmi pozitívny vplyv obrodný proces roku 1968. S nemeckým zákazníkom sme už mohli rokovať priamo, vrátane dodacích a platobných podmienok. Pamätám sa, ako sme podpísali v lete 1968 kontrakt s Nemcom na dodávku 120 kg gália vo forme oxidu s termínom prvej dodávky v januári 1969, hoci sme ešte nemali ani začatú stavbu. V čase podpísania kontraktu sa začali len vyrábať výrobné agregáty. V lete brigádnici pod vedením Ruda Bačíka postavili provizórny objekt. Termín prvej zákazky sme splnili. To bol začiatok výroby gália v Žiari nad Hronom a vlastne v Československu.“
Tak sa skončila tretia etapa cesty za výrobou gália.
Zariadenie a postupy boli chránené šiestimi československými patentmi.
Na cementátor boli udelené zahraničné patenty v piatich štátoch. Išlo o nasledovné patenty:
CS pat. 143246, 07. 5. 1970, Spôsob separácie gália z hlinitanových roztokov, autori: M. Babinský, J. Grexa, E. Zapletal,
CS pat. 143897, 07. 5. 1970, Elektrolyzér na výrobu koncentrovaného amalgámu sodíka, autor: M. Babinský,
CS pat. 144262, 07. 5. 1970, Spôsob udržiavania teploty..., autor: M. Babinský,
CS pat. 146747, 07. 5. 1970, Zariadenie na cementáciu kovov tekutými amalgámami, autor: M. Babinský,
AO/CS pat. 222614, 25. 07. 1980, Elektrolyzér na výrobu kovov, autori: M. Babinský, J. Grexa,
USP 4003557, Nov. 4. 1974, Device for the Cementation of Metals by Liquid Amalgams.
Významný svetový producent gália
Po vybudovaní poloprevádzky sa r. 1969 začala výroba gália v poloprevádzkovom meradle s kapacitou 400 kg/rok. Táto kapacita sa postupným vývojom zariadenia zvyšovala až na 1800 kg/rok. Na základe výsledkov výskumu a vývoja bola postavená a od r. 1981 pracovala nová výrobňa s kapacitou 4000 kg/rok. Táto kapacita však nebola dosiahnutá pre 25-35 %-tný pokles obsahu gália v roztokoch, z ktorých sa získaval, oproti projektovaným hodnotám.
Získavanie gália spočívalo v totálnej karbonizácii (pôsobenie oxidu uhličitého) hlinitanového roztoku po druhom stupni karbonizácie. Získali sa karbohydráty hliníka a gália, ktoré sa po separácii a filtrácii rozpúšťali v hydroxide sodnom, čím sa získal roztok hlinitanu sodného s obsahom 300-600 mg/l gália. Tento koncentrát sa spracovával elektrochemicky cementáciou amalgámom sodíka. Po ďalších úpravách roztokov sa gálium vylučovalo elektrolyticky. Z hľadiska pracovného a životného prostredia bola táto technológia s ohľadom na prítomnosť ortuti škodlivá, a preto od r. 1990 sa získavalo gálium neortuťovou technológiou.
Svetová výroba gália r. 1985 bola 35 ton za rok, a tak ZSNP s výrobou 3,5 t za rok bol významným producentom.
S ohľadom na zhoršujúce sa ekonomické výsledky výroby gália, ale aj na útlm výroby oxidu hlinitého bola výroba gália v novembri 1990 ukončená. Ešte r. 1992 bolo vyrobených 1 445 kg a za celkové obdobie od r. 1969 sa vyrobilo 42 688 kg slovenského gália. Po zavedení bezortuťovej technológie sa ho v r. 1990-1992 vyrobilo 4 602 kg. Autorom bezortuťovej technológie bol Ing. Ivan Frémal.
Monokryštál gáliumarzenidu
R. 1973 sa z domáceho gália začal vyrábať monokryštál gáliumarzenidu, ktorý mal v tej dobe široké uplatnenie vo výrobe polovodičov. Tento materiál umožnil rozvoj výroby elektrotechnických prvkov (disky, tranzistory, lasery). Výroba kryštálov gáliumarzenidu bola neskôr situovaná v Žarnovici a na jej vývoji sa podieľali najmä Ing. Michal Babinský, CSc., a Ing. Dušan Sichrovský, CSc.
Pramene:
R.Kafka, L.Čambalová: Z dejín výroby hliníka na Slovensku,
Neografia Martin, 2001, ISBN 80-88892-39-2
Do pozornosti stálym čitateľom mojich článkov:
Vážení priatelia, v poslednej dobe dostávam do svoje e-mailovej schránky cufr@centrum.sk od facebooku zoznamy mien ľudí, ktorí by azda chceli so mnou komunikovať cez facebook. Za všetky ponuky na tento kontakt vám srdečne ďakujem, no (predbežne) zo - subjektívnych dôvodov - nechcem pobývať na facebooku, aj keď ponúka možnosť chatu. Preto každého, kto má záujem o nejaké doplňujúce informácie k mojim myšlienkam, alebo dokonca záujem o nejakú (aj jednorázovú) formu spolupráce so mnou, nateraz odkazujem na uvedený e-mailový kontakt. Dúfam, že vás to neurazí ani neodradí od vašich zámerov v súvislosti so mnou. Ďakujem vám za porozumenie.
