CC BY
443
мировой и российский рынок редких
металлов: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ
и перспективы развития
Т.В. Твердохлебова,
заведующий кафедрой экономики и международного бизнеса горно-металлургического комплекса Сибирского федерального университета (г. Красноярск),
кандидат экономических наук;
Е.А. Усова,
ассистент кафедры экономики и международного бизнеса горно-металлургического комплекса Сибирского федерального университета (г. Красноярск)
Usova_met@mail.ru
В статье дана характеристика редким металлам, представлена их классификация, области применения, рассмотрены перспективы развития мирового рынка редких металлов. Предложены меры по преодолению сырьевого дефицита в России на основе освоения минерально-сырьевой базы.
Ключевые слова: редкие металлы, минерально-сырьевая база, металлургический комплекс, геолого-экономическая оценка месторождений.
УДК 669:338 ББК 65.305.2
В условиях научно-технического прогресса конкурентоспособность экономики определяется, прежде всего, состоянием и развитием высокотехнологичных производств — авиапромышленности, электроники, машиностроения, точного приборостроения, нанопромышленности, нефтехимии, атомной энергетики. Современные наукоемкие технологии являются основой для обеспечения конкурентоспособности экономики России на глобальном мировом рынке. Исходя из этого, стратегически важным является создание всех условий для их интенсивного развития, и главная роль здесь принадлежит материальному обеспечению данных производств.
Развитие техники и технологий сопровождается увеличением потребности в продукции обрабатывающей промышленности, прежде всего, металлургического комплекса — металлах и сплавах во всем их многообразии. Следовательно, от состояния металлургического сектора, а также смежного с ним горнодобывающего, и качества производимой ими продукции зависит освоение новых технологий и производство высокотехнологичных товаров.
В 2008 г. постановлением Правительства РФ утверждена Программа социально-экономического развития России на долгосрочную перспективу, в которой стратегической целью развития страны является интеграция в глобальную экономику, укрепление позиций страны в мировом сообществе. Изменение качества развития — переход от энергосырьевой экономики к инновационной модели — определен в качестве ключевого фактора, который должен обеспечить достижение намеченных ориентиров.
При этом стоит отметить, что инновационный курс развития России не предполагает отказ от дальнейшего расширения горнодобывающей отрасли, напротив освоение минеральносырьевой базы, создание внутриотраслевой диверсификации производства, должны обеспечить конкурентные преимущества российской экономики.
В последние десятилетия в различных областях техники во все возрастающих масштабах находят применение так называемые редкие металлы. В данную группу объединяют металлы, использующиеся в относительно небольших количествах в современном производстве. Название этой группы металлов является больше историческим — долгое время считалось, что редкие элементы не способны образовывать крупные месторождения и высокие концентрации в руде. В настоящее же время установлено, что по способности концентрироваться в рудах промышленных месторождений редкие элементы не уступают, а часто даже превосходят цветные металлы.
К редким металлам относят свыше 50 элементов периодической системы. За рубежом их иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Редкие металлы расположены в разных группах периодической системы и классифицировать их по каким-либо единым физико-химическим
признакам невозможно. Общепринятая техническая классификация объединяет редкие металлы в пять групп по различным для каждой группы признакам (таблица 1).
Лёгкие редкие металлы обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Ы до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (А1, Мд, Са, Na).
Тугоплавкие характеризуются высокими температурами плавления (от 1670° С для Т до 3410° С для W).
Элементы рассеянной группы металлов большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах других элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства. Например, Ga — в производстве окиси А12О3 (глинозёма), 1п — из отходов производства Zn и РЬ.
К редкоземельным металлам относятся скандий, иттрий и 15 лантаноидов: «легкая» группа — лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий и европий; иттриевая группа — гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Диапазон их распространенности в земной коре довольно широк: от 0,003% по массе для лантана до 0,00008% для туллия и лютеция. Для сравнения, распространенность алюминия оценивается в 7,45%, меди — 0,01%, свинца — 0,002%.
Редкоземельные металлы в природе содержат тысячи минералов. При этом в богатых минералах они всегда сопутствуют друг другу и ввиду схожести химических свойств их разделение очень затруднено. Так, только в течение века после открытия первого редкоземельного металла иттрия (в конце XVIII века) в его составе были последовательно обнаружены примеси еще семи металлов. Традиционно масса редкоземельных элементов оценивается в пересчете на оксиды, поскольку именно в таком состоянии их содержат природные ресурсы.
В группу радиоактивных металлов входят элементы, имеющие наиболее важное практическое значение в производстве ядерной энергии.
Большинство редких металлов рассеяны в земной коре и в рудном сырье сопутствуют базовым металлам: галлий добывают в процессе получения глинозема из бокситовых и нефелиновых руд, промышленными источниками индия служат промежуточные продукты цинкового и свинцового производства, на 90% сырьем для получения селена служат шламы медной промышленности. Это обуславливает технологические проблемы извлечения данных элементов и причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения — все редкие элементы открыты за последние 220 лет, а массовое промышленное их использование началось только 20-40 лет назад. Например, производство редких металлов — циркония, цезия, ниобия и тантала — промышленность освоила только в середине XX в.
Масштабы производства, ассортимент продукции, состояние технологии и области применения редких металлов еще не
стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Постоянное расширение сферы их применения обеспечивает экономию природных ресурсов, повышает качество продукции, снижает энергетические и материальные затраты. Передовая современная промышленность невозможна без редких элементов: германий, индий, тантал служат элементной базой оптико- и микроэлектроники; галлий и скандий, — самых мощных лазеров; неодим, самарий, диспрозий — нового класса постоянных магнитов; иттрий, лантан, стронций, висмут, таллий — активно разрабатываемых высокотемпературных сверхпроводников; цирконий, иттрий — новой конструкционной керамики; ниобий, литий, ванадий, бериллий, рений, скандий — авиационных и космических материалов; цирконий, гафний — атомной техники; литий, бериллий, ванадий — термоядерной энергетики.
Таблица 1
Техническая классификация редких металлов
Группа периодической системы Элементы Группа редких металлов
I Литий, рубидий, цезий легкие
II Бериллий
IV Титан, цирконий, гафний тугоплавкие
V Ванадий, ниобий, тантал
VI Молибден, вольфрам
III Галлий, индий, таллий рассеянные1
IV Германий
VI Селен, теллур
VII Рений
III Скандий, иттрий, лантан и лантаниды редкоземельные
I Франций радиоактивные
II Радий
VI Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и др. трансурановые элементы
VII Полоний, технеций
В последнее время на фоне всемирной тенденции повышения энергоэффективности и энергосбережения быстрыми темпами развивается еще один сектор потребления редких металлов — солнечная энергетика, в которой выработка энергии осуществляется солнечными элементами. Производятся они из теллурида кадмия и из соединения Cu-In-Ga-Se2 или CIGS (содержит 10% Cu, 28% In, 10% Ga, 52% Se)[1].
Статистические данные по мировой энергетике за 2010 г., опубликованные компанией «British Petroleum», выявляют направленность и масштабы процессов, происходящих в энергообеспечении. Впервые за 60 лет учета мировых источников энергии в отдельную категорию выделены возобновляемые источники энергии (энергия солнца, ветра, биомасса и др.). Так, выработка энергии с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в период с 2000-2010 гг. выросла более чем в три раза — с 51 млн тн. э. до 159 млн тн. э., а ее доля в мировом энергопотреблении увеличилась с 0,5% до 1,3%, а в отдельных странах (Испания) — до 8% [2]. Данная тенденция имеет простое объяснение — большинство европейских стран не имеют собственных значимых энергоресурсов — нефти и газа. Рост ВВП и увеличение численности населения в данных странах приводит и к росту потребности в энергоресурсах, а, следовательно, и к усилению зависимости экономики от внешних поставок. Помимо этого японская катастрофа, при которой было повреждено 6 реакторов АЭС, заставила задуматься о перспективах мирового энергообеспечения. Учитывая данные факторы, использование альтернативных источников энергии будет только увеличиваться, что вызовет рост спроса на вышеназванные редкие металлы — индий, галлий и селен.
В России перспективным сектором потребления редких металлов является черная металлургия. Стремительное развитие нефтегазовой отрасли обуславливает высокий спрос на трубы большого диаметра для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов. Особо стоит отметить в этом направле-
нии проекты государственного масштаба: Северо-Европейский газопровод (Nord Stream), Балтийская трубопроводная система (БТС-2), Восточная Сибирь — Тихий Океан (ВСТО-2), Пурпе-Са-мотлор, Сахалин-Хабаровск-Владивосток, Бованенково-Ухта, Починки-Грязовец и др. Сырьем для производства трубопроводного транспорта служат специальные легированные стали, где в качестве добавок используют титан, молибден, ванадий, кобальт, ниобий. Легирование позволяет улучшить физико-механических свойства сталей — прочность, пластичность, коррозионную стойкость, морозоустойчивость.
Применение редкоземельных металлов открыло новое направление в автомобилестроении — производство гибридных двигателей, а также электромобилей с литиевыми аккумуляторами, автомобилей на водородном топливе с нитридом лантана, что особенно актуально в свете ужесточения экологических норм в промышленно развитых государствах, особенно европейских. За последние годы многие мировые автомобильные бренды, — Ford, Toyota, Renault, — организовали производство в России, и данное направление может стать перспективным для отечественных автомобильных заводов.
Таким образом, спрос на редкие металлы, необходимые для инновационного развития индустриальных держав, в долгосрочной перспективе будет оставаться стабильным и потребность в них ежегодно увеличивается.
Крупнейшими потребителями редких металлов являются страны, достигшие наибольших успехов в научно-техническом прогрессе, — США, страны Западной Европы, Япония. Стоит отметить, что Япония, не располагая, собственными редкоме-тально-сырьевыми ресурсами, имеет наибольшие темпы роста потребления редких металлов, исчисляемые для некоторых из них десятками процентов в год.
При этом список стран, добывающих редкие металлы, является весьма коротким, и первое место по объемам добычи и экспорта занимает Китай, на долю которого приходится около 50% мировых запасов.
В настоящее время Китай контролирует добычу и обработку более 90% всего объема ключевых редкоземельных элементов (самария, тербия, лантана, лютеция и других) в мире. С 2010 г. правительство КНР снизило квоты (на 72%) на экспорт данных элементов, что связано с растущей потребностью в них на внутреннем рынке самого Китая. В 2011 г. сокращение экспортных квот составило в среднем 30% (таблица 2).
Фактически на этом рынке Китай является монополистом, от объемов поставок которого зависят целые отрасли развитых стран. Снижение экспортных квот создает дефицит данных элементов на мировом рынке, что способствует росту цен. С начала текущего года цена на редкоземельные металлы увеличились в среднем в пять раз. Так, килограмм оксида европия, который, среди прочего, используется в производстве плазменных телевизоров и ламп дневного света, в конце июня с.г. стоил 26-28 тыс. юаней (4015-4324 долл.), цена в апреле 7,7-8,2 тыс. юаней за килограмм при средней цене в 2009 г. на уровне 500 долл. По некоторым элементам цены увеличились в десять раз, например, оксид диспрозия, цена на который в течение периода июнь 2010 — июнь 2011 гг. повышалась ежемесячно почти в 2 раза, а за период апрель-июнь 2011 г. цена возросла с 720 до 1470 долл. за 1 килограмм [3].
На фоне ограниченных поставок сырья производители вынуждены сокращать производство либо повышать цены на свои товары из-за роста издержек, что снижает их конкурентоспособность на внешнем рынке. Снижение квот позволяет Китаю, с одной стороны, улучшить финансовые показатели местных производителей, с другой — обеспечить конкурентоспособность высокотехнологичных товаров собственного производства.
Дефицит редкоземельных металлов с учетом политики властей Китая является мировой проблемой, решением которой может стать развитие собственной минерально-сырьевой базы данных элементов или, при ее отсутствии либо нерентабельных запасах, поиск новых поставщиков. Так, в сентябре 2011 г. Бюро геологических и горных исследований Франции (BRGM) и государственная атомная компания Казахстана «Казатомпро» подписали соглашение о стратегическом партнерстве в разведке и добыче редкоземельных металлов на территории последнего.
Власти США обсуждают вопрос о возобновлении добычи на законсервированных месторождениях редкоземельных металлов, в том числе на Mountain Pass в Калифорнии, которое с
Таблица 2
Динамика экспортных квот на редкоземельные металлы крупнейших производителей КНР, тыс. тонн
Наименование производителя 2010 г. 1 п/г 2011 г. 1 п/г Относительное изменение, %
Baotou Huamei Rare Earth High-Tech Co.Ltd. 1,659 0,954 -42,5
Baotou Rhodia Rare Earth Co.Ltd.1 1,316 0,867 -34,1
Zibo Jiahua Advanced Material Resources Co.Ltd.2 1,448 0,805 -44,4
Inner Mongolia Hefa Rare Earth Science&Technology Development Co.Ltd. 1,504 0,75 -50,1
Leshan Shenghe Rare Earth Technology Co.Ltd. 1,102 0,75 -31,9
China Minmetals Corporation 1,182 0,747 -36,8
Inner Mongolia Baotou Steel Rare- Earth Co.Ltd. 1,35 0,74 -45,2
Shandong Pengyu Industrial Co.Ltd. 0,986 0,709 -28,1
Gansu Rare Earth New Material Limited-Liability Co.Ltd. 1,069 0,689 -35,5
Sinosteel Corporation 0,784 0,584 -25,5
Всего 22,283 14,446 -35,2
середины 1960-х до середины 1980-х гг. являлось основным источником редкоземельного сырья в мире. В 2002 г. производство было остановлено из-за несоответствия экологическим нормам и усилившейся конкуренции с Китаем — в начале 1980-х гг. там было открыто и освоено месторождение Вауап ОЬо, которое в настоящее время является основным источником редкоземельного сырья [4].
Редкоземельные металлы для России также являются остродефицитным сырьем. В 2009 г. Россия импортировала 49 тыс. тонн редких земель, прежде всего церия (38,5 тыс. тонн) и неодима (5,9 тыс. тонн) [5].
После распада СССР многие предприятия, добывающие редкие металлы, остались в бывших союзных республиках. Оказалась «разорванной» технологическая цепочка «руда — конечный продукт». Так, в советский период полученный на Лово-зерском комбинате лопаритовый концентрат транспортировали в Соликамск (Пермский край) на хлорирование, затем полученные хлориды редких металлов отправлялись в Восточный Казахстан, где на одном химико-металлургическом заводе извлекали ниобий и редкоземельные металлы, а на другом — конечный и наиболее ценный компонент — тантал [6].
При этом по величине учтенных запасов отечественная сырьевая база большинства редких металлов занимает одно из ведущих положений в мире. В Российской Федерации выявлены крупные запасы редкоземельных металлов, которые достигают почти 28 млн т. в пересчете на их оксиды (табл. 3). Россия по этому показателю находится на втором месте в мире после Китая.
Таблица 3
Состояние минерально-сырьевой базы редкоземельных металлов Российской Федерации на 1.01.2010 г., тыс. тонн ZTR2O32
Прогнозные ресурсы По сложности строения
Р1 Р2 Р3
количество 1359,5 3726,2 170
Запасы Разведанные (А+В+С1) Предварительно оцененные (С2)
количество 18370,1 9484,5
доля распределенного фонда, % 60,2 60,5
Более двух третей российских балансовых запасов редкоземельных металлов сосредоточены в Мурманской области; здесь же находятся и все разрабатываемые месторождения: уникальная Хибинская группа апатит-нефелиновых месторождений, на долю которой приходится 42,2% балансовых запасов страны и крупное Ловозерское ^—^^Ь-Та месторождение, заключающее 25,4% запасов. Месторождения Хибинской группы разрабатываются на апатитовое сырье, содержание редкоземельных металлов в их рудах невелико, всего около 0,4% ГTR2O3, а извлечение трудно технологически и, как правило, нерентабельно. Извлеченное из недр этих объектов редкоземельное сырье складируется в хвостохранилищах обогатительных фабрик.
В рудах Ловозерского месторождения содержание редкоземельных металлов существенно выше — 1,12%; это единственный в стране объект, где ведется их извлечение попутно с титаном, танталом и ниобием.
Следует отметить, что Россия обладает существенным потенциалом в наращивании сырьевой базы редкоземельных металлов. Большая часть их прогнозных ресурсов (84,3%), сосредоточена в Иркинеевской металлогенической зоне в Красноярском крае. Здесь разведано Чуктуктонское месторождение, близкое к Томторскому как по геолого-промышленному типу, так и по содержаниям ценных компонентов в рудах (7,32% ГTR2O3). Сумма редких земель на этом месторождении составляет порядка 8 млн. тонн. При этом перспективы наращивания его запасов очень велики и Чуктуктонское месторождение может стать в один ряд с такими крупными объектами, как Вауап ОЬо в Китае. В этой же зоне выявлено еще одно рудопроявление редких земель (ниобия, циркония и лития) — Кийское, в рудах которого содержание их оксидов в отдельных пробах достигает 20%, составляя в среднем 5,9%.
Добыча и извлечение редкоземельных компонентов на разведанных месторождениях практически не ведутся. Отчасти это объясняется тем, что значительная часть этих объектов расположена в районах со сложными климатическими условиями и с практически полным отсутствием инфраструктуры. В связи с этим отработка значительной части запасов месторождений в современных условиях имеет низкую расчетную экономическую эффективность. Примером может служить уникальное по запасам ниобия и редких земель Томторское месторождение, расположенное в неосвоенном районе Якутии. Среднее содержание оксидов редкоземельных металлов достигает 8-12%, в том числе, 0,5% наиболее ценного триоксида иттрия, а также ниобий, — это больше, чем в рудах большинства известных в мире объектов. Разведанные запасы месторождения достаточно велики и составляют 150 млн тонн (из них 119,3 тыс. т ГTR2O3 или 0,7% российских), тем не менее, в настоящее время оно считается непригодным для рентабельного освоения, прежде всего вследствие сложных экономико-географических условий [7].
Большинство месторождений редкоземельных металлов в России характеризуются довольно низким качеством: среднее содержание полезных компонентов рудах в 2-5 раз меньше, чем за рубежом. Отличительной особенностью руд отечественных месторождений является большая полиметалличность. Стоимость попутных товарных продуктов, которая может существенно повлиять на принятие решения об освоении, должна обязательно учитываться при их геолого-экономической оценке. Например, геолого-экономическая оценка Гольцового пегматитового месторождения в Восточной Сибири показала, что в расчете на получение только лития и тантала этот крупный по запасам объект нерентабелен; в том случае, если извлекать все ценные компоненты — бериллий, рубидий, цезий, олово и нерудные полевые шпаты, то осваивать данный объект станет экономически выгодно [8].
Немаловажным фактором является и то, что соответствующие руды являются в своем большинстве радиоактивными. Если ранее при оценке месторождений данный фактор обычно
не учитывался, то с введением международных норм контроля и защиты окружающей среды, его придется учитывать, что вызовет существенное удорожание переработки сырья.
Один из вариантов решения проблемы дефицита редких металлов — импорт соответствующей продукции. Однако в данном случае освоение передовых технологий напрямую будет зависеть от уровня цен на эти элементы на мировом рынке. Нецелесообразность данного варианта заключается и в том, что основными потребителями редких металлов является военно-промышленные комплексы мировых держав, а обеспечение оборонной безопасности — первостепенная задача любого государства, и недопустимо ставить в зависимость обороноспособность от международной обстановки. Ярким примером тому может служить исторический факт: после ввода российских войск в Афганистан ФРГ отказалась продавать трубы из
легированной ниобием стали [8]. В этом контексте развитие собственной сырьевой базы редких металлов — одна из стратегических задач государства.
Таким образом, первостепенными задачами для развития редкометалльного производства в России являются геологоэкономическая переоценка действующих, а также перспективных месторождений с учетом современных рыночных условий на мировом рынке данных металлов. При этом следует разработать экономически эффективные схемы производства — от сырья до конечного продукта с высокой добавленной стоимостью — с созданием единого комплекса предприятий.
Обладая значительным ресурсным потенциалом, Россия может занять новые ниши на мировом рынке, укрепив позиции стратегического поставщика данного вида продукции, а также удовлетворить потребности внутреннего рынка.
Литература
1. Наумов А. Большая инновационная экономика и малые металлы //Национальная металлургия. — 2008. — № 2.
2. Иванов А.С., Матвеев И.Е. Мировая энергетика на рубеже второго десятилетия XXI в. // БИКИ. — 2011. — № 89.
3. На китайском рынке редкоземельных металлов // БИКИ. — 2011. — № 44.
4. Казатомпром планирует выход на мировой рынок РМЗ www.infogeo.ru/metalls/news
5. На российском рынке редкоземельных металлов // БИКИ. — 2011. — № 37
6. Овчинникова Е. Ниша редких // Эксперт Северо-Запад. — 2007. — № 23.
7. Еханин А.Г., Шибистов Б.В., Курбатов И.И. ресурсная минерально-сырьевая база цветных и редких металлов Красноярского края. // Природные ресурсы Красноярского края. — 2010. — № 8.
8. Еханин А.Г., Шибистов Б.В. Минерально-сырьевые центры экономического роста Красноярского края // Природные ресурсы Красноярского края. — 2011. — № 9.
1 Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.
2 По данным информационно-аналитического центра «Минерал»
