CC BY
113Обеспечение энергоперехода редкими и редкоземельными металлами
Серегина Антонина Александровна
к.п.н., доцент кафедры мировой экономики Дипломатической академии МИД России, [email protected]
В связи с необходимостью снижения антропогенного воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду человечество пришло к процессу «четвёртого энергоперехода». Этот процесс включает в себя три основных пункта: декарбонизация, децентрализация и цифровизация. Предпосылки к энергетическому переходу были сформированы в 2015 г. в Парижском климатическом соглашении, вследствие которого планируется ограничение роста глобальной температуры до 2 °С.
В условиях глобальной трансформации энергосистем, нацеленной на решение климатической проблемы посредством перехода на безуглеродную энергетику, разрабатывается большое количество возобновляемых источников энергии. С этой целью проводятся исследования различных «материалов энергоперехода», в число которых входят редкие и редкоземельные металлы. Сверхпроводимость, магнитные, ферромагнитные свойства этих металлов делают их уникальными материалами для энергетической сферы России и мира в целом. Мировые тенденции требуют пристального внимания к этим видам сырья, разработки мер по оптимизации добычи, импорта, а также реализации редких и редкоземельных металлов в Российской Федерации.
Ключевые слова: энергопереход, сверхпроводимость, безуглеродная энергетика, редкоземельные металлы, глобальная трансформация энергосистем
Введение
В отчете Всемирного банка за 2020 год выделено 17 видов минерального сырья, которые важны для энергоперехода, утверждается, что для достижения целей Парижского соглашения потребуется 3-3,5 млрд. тонн таких материалов [3]. Возобновляемые источники энергии и меры по повышению энергоэффективности потенциально могут обеспечить 90% необходимого сокращения выбросов углерода.
Переход на безуглеродную энергетику - в качестве цели энергоперехода, имеет два аспекта: с одной стороны, возобновляемую энергетику действительно связывают с щадящим воздействием на состояние атмосферы (по сравнению с производством энергии при использовании традиционных топлив): так, по оценкам Международного энергетического агентства в случае реализации различных сценариев сокращения выбросов и ограничения повышения температуры до 2°С, 4°С или 6°С доля ВИЭ в энергобалансе вырастет до 18% (сценарий 6°С) или 44% (сценарий 2°С) [4] (Рис. 1).
004 1
475 £
III
-562 _53в
I
-309
I 1500
-1531
сч о сч
СП О!
Сценарий на ¡¿ноея к'' п^пшгики
Сценарий /сгаСшиЕпго оа]зитш
Нефти
Сценлрий достижения
ИуЛСПиГОурЦГСИП ПыбртаГ.
Рис. 1. Прогноз Международного энергетического агентства по изменению спроса на энергию по видам топлива на 2030 год [5]
О ш т х
<
т о х
X
С другой стороны, интенсивное развитие таких чистых энергетических технологий требует все возрастающего количества невозобновляемых ресурсов — в частности, редкоземельных металлов. Добыча руд РЗМ и производство чистых металлов из них обостряют проблему рационального освоения и эффективного использования природных ресурсов, к которым, несомненно, относятся полезные ископаемые.
По прогнозам Международного энергетического агентства рост спроса энергетического сектора на РЗМ в период 2020-2040 гг. будет зависеть от сценария снижения выбросов СО2. В случае реализации сценария на основе текущей политики спрос на РЗМ вырастет на 340%, при сценарии устойчивого развития - на 730%.
По мнению МЭА, рост спроса на РЗМ будет сталкиваться с определенными трудностями, которые будут создавать риски для мировой экономики:
• Доминирование Китая в производственно-сбытовой цепочке: от добычи и переработки РЗМ до производства комплектующих для ВИЭ;
• Негативные экологические характеристики некоторых производственных операций;
• Расхождения в прогнозах спроса на отдельные РЗМ, что может привести к скачкам цен на наиболее востребованные РЗМ (неодим) и наименее востребованные РЗМ (церий).
Общие мировые запасы редких металлов составляют примерно 120 миллионов метрических тонн [6]. Большая часть этих запасов находится на территории Китая и оценивается примерно в 4,4 миллиона метрических тонн. Соединенные Штаты также обладают значительными запасами, которые, по оценкам, составляют 1,5 миллиона метрических тонн. После Китая крупнейшими странами с редкоземельными элементами по объему запасов являются Вьетнам, Бразилия и Россия. С более чем 140 000 метрическими тоннами, добытыми на шахтах в 2020 году, Китай также был крупнейшим в мире производителем РЗМ. Китай производит большую часть РЗМ в юго-восточной части страны, например, в провинциях Цзянси и Фуцзянь, однако производство также происходит в других частях страны, таких как Внутренняя Монголия и Сычуань.
Суммарный по всем элементам показатель мирового производства редких и редкоземельных металлов на 2020 год - достигает 930 000 тонн ежегодно [6], из них около 790 000 тонн - редкие металлы, и около 140 000 -редкоземельные. Лидером по объёмам добычи с целью последующего промышленного применения- молибден, производство которого ежегодно превышает 200 000 тонн в концентрате. Второе место по объемам занимает производство вольфрама (около 115 000 тонн), а третью группу по объёмам промышленного производства формируют ниобий и литий: от 70 000 до 85 000 тонн ежегодно. Наконец, в четвертрую группу попадают все остальные РМ: их производство и потребление не превышает 2 000 тонн ежегодно. На рисунке 2 изображено элементное распределение производства РЗМ в мире.
Неодим
1.92%
Празеодим
0.58%
Диспрозий 0.20% Тербий 0.09X
Европий
0.017.
Рис. 2. Структура мирового производства РЗМ по элементам (по состоянию на 2016 год)
Российская промышленность РЗМ и РМ характеризуется неоднородным развитием, как в части распределения ресурсов и компетенций в технологических цепочках, так и в части отдельных металлов. В отрасли остаются нерешенными проблемы, препятствующие развитию добычи и производства РЗМ и РМ, а также росту их потребления. По экспертным оценкам, скандий, ниобий, тантал, германий, вольфрам, молибден отнесены в группу полезных ископаемых, запасы которых при любых сценариях развития экономики удовлетворят необходимые потребности до 2035 года и в последующий период [7].
Цирконий, бериллий, литий, рений, редкие земли ит-триевой группы включены в группу дефицитных полезных ископаемых, внутреннее потребление которых в значительной степени обеспечивается вынужденным импортом и (или) складированными запасами. Месторождения этих металлов характеризуются преимущественно низким качеством. Однако некоторые месторождения РЗМ сопоставимы по качеству с разрабатываемыми месторождениями за рубежом, что делает особенно актуальным разработку и применение специальных механизмов стимулирования их освоения. Для возобновления добычи лития и бериллия необходимо внедрение эффективных технологий обогащения и переработки минерального сырья.
Выгодное отличие РЗМ и РМ состоит в том, что в отличие от ископаемых энергоносителей они могут быть использованы повторно для промышленных нужд. Однако это требует улучшенного подхода по развитию переработке отходов, поскольку на данный момент уровень повторного использования РЗМ и РМ (литий) находится на крайне низком уровне даже в сравнении с другими металлами.
Таким образом, России в условиях энергоперехода необходимо наращивание производства РЗМ, такую позицию в том числе, неоднократно озвучивает Минпром-торг России.
Тенденции в отрасли РМ и РЗМ в условиях Энергоперехода
Технологические, институциональные и экономические тенденции в отрасли редких и редкоземельных металлов неоднократно становились предметом дискурса [8].
К технологическим тенденциям можно отнести внедрение автоматизации в процессы добычи и переработки металлов, извлечение РМ и РЗМ из отходов производства и нетрадиционных источников, а также повышение эффективности использования минерально-сырьевой базы.
По величине запасов минерально-сырьевая база России занимает первое место в мире [9], но по качеству руд, условиям отработки и доступности российские месторождения уступают зарубежным аналогам.
Сырьевая база молибдена в РФ, характеризующаяся сравнительно высокими качественными показателями, представлена более 2,1 млн запасов, из которых более 1 млн т. относятся к разрабатываемым и осваиваемым месторождениям (Республика Хакасия, Челябинская область, Забайкальский край и т.д.).
Общие запасы бериллиевых руд в России - 49,8% от мировых, при этом балансовые запасы бериллия превышают мировые подтверждённые (120,6%) (Завитин-ское, Ермаковское месторождения).
X X
о
го А с.
X
го т
о
ю
2 О
м
сч
0 сч
СП
01
о ш т
X
<
т О X X
Также Россия является одним из лидеров по объёму запасов лития, прогнозные ресурсы оцениваются в 2б0 тыс. т.
Для повышения эффективности использования сырья необходимо добиться максимального извлечения металлов, а также комплексного использования минерально-сырьевой базы. Также для повышения эффективности разработки месторождений РМ и РЗМ, проводится объединение небольших по запасам или труднодоступных месторождений.
Под институциональными тенденциями в первую очередь подразумевается снижение зависимости государства от импорта редких и редкоземельных металлов, а также оптимизация процессов переработки и утилизации токсичных отходов.
К мировым национальным программам по развитию данной отрасли относится, например, принятый в США 20 декабря 2017 г. указ №13817 «Федеральная стратегия обеспечения безопасных и надёжных поставок критических видов сырья» [10]. Также в ЕС была запущена «Сырьевая инициатива» в 2008 г., в 2013 - 2017 гг. -проект EURARE. В России программой, направленной на снижение импорта РМ и рЗм, является принятая постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. №328 программа «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности», включающая в себя подпрограмму «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов». В соответствии с этой Стратегией к 2035 году планируется увеличение количества новых источников сырья с 0 до 10, мощностей по разделению РЗМ от 100 до 15000 тонн, а также снижение импорта РМ и РЗМ с 85 до менее 40%.
Помимо технологических и институциональных существуют также соответствующие экономические тенденции, включающие в себя повышение спроса в частности на литий, причиной чего является развитие рыка электромобилей, а также рост потребности в сплавах, связанный с освоением Арктики.
Применение РМ и РЗМ элементов в энергетике: добавки в урановое топливо, ветровая энергетика, катализаторы крекинга нефти. В этих целях, в основном, применяется лантан, церий, неодим, диспрозий и эрбий.
Церий, неодим, лютеций, молибден (молибденовые катализаторы при гидроочистке и гидродесульфирова-нии, содержат от 3 до 20 % молибдена) применяются в процессах по переработке нефти; рений - для производства турбин.
Также, применение РЗМ находят в производстве катализаторов для крекинга нефти, химических процессов, конвенторов, дизельных добавках, каталитических фильтрах. Поэтому в катализаторах крекинга катионы натрия замещают в том числе и ионами редкоземельных элементов, в качестве которых используются лантан, гольмий, неодим, диспрозий.
Немаловажными сферами потребления РЗМ в мире в целом также выступают: производство постоянных магнитов состава неодим-железо-бор или самарий-кобальт (Nd, ТЬ, Dy, Gd, Рг, Sm), широко применяемых в электронике, электромобилях, ветроэнергетических установках (35%), и катализаторов для нефтепереработки и автокатализаторов ^а, Се).
Некоторые элементы находят своё применение только в нефтегазовом секторе ТЭК (например, цирконий) или только в электроэнергетическом (например, тантал или рений), что обусловлено химическими или физическими свойствами элементов, подходящими для
выполнения конкретных узкоспециализированных задач.
Наиболее широкую по количеству областей применений востребованность в РМ и РЗМ секторов ТЭК занимает атомная и ядерная энергетика, остро нуждающаяся в материалах с малым радиусом сечения и высокой жаропрочностью. Под эти характеристики подходят молибден, вольфрам, цирконий, ниобий, бериллий и иные металлы, однако в связи с капиталоёмкостью их добычи, очистки от примесей и внедрения в технологический процесс некоторые из них (цирконий, вольфрам) используются в малых количествах, иные (бериллий, германий), по причине относительно малого объёма запасов, имеют лишь перспективу использования, но реального их потребления не наблюдается или практически не наблюдается.
РМ и РЗМ для ВИЭ: поэлементный анализ в контексте Российской Федерации
Накопители энергии, позволяющие обеспечить бесперебойное снабжение электричеством в случае отсутствия других ресурсов (ветровой, солнечной энергии), являются одной из ключевых составляющих чистой энергетики. Металлами, необходимыми для производства таких накопителей энергии, являются литий и кобальт.
Литий в ТЭК РФ
В настоящее время ключевыми производителями лития остаются Австралия и страны Южной Америки. Аналитика мировых тенденций показывает, что с ростом популярности возобновляемых источников энергии появятся новые проекты по добычи лития в Канаде, США, Великобритании, Чехии. Российские компании за 2020 год увеличили потребление лития на 2000 тонн.
2014:160 тыс. т
2022:410 тыс. т
■ Смазывающие 23%
вещества и маша ^^Н
■ Химический синтез
Рис. 3. Ключевые драйверы роста спроса на литийсодержа-щую продукцию в РФ
В России государственным балансом запасы лития учтены в 17 месторождениях. В распределенном фонде числится 4 месторождения, однако литиевые месторождения не разрабатываются и литиевое сырье на территории Российской Федерации в настоящее время не производится. Переработка литийсодержащей продукции происходит полностью на импортном сырье на 3 предприятиях - ПАО «ХМЗ», ООО «ТД «ХАЛМЕК», и ПАО «Новосибирский завод химконцентратов». Получаемую продукцию (гидроксиды лития, металлический литий) эти предприятия преимущественно экспортируют. Нераспределенный фонд составляют 13 месторождений. В их число входят и 7 собственно литиевых месторождений в сподуменовых пегматитах - Вороньетунд-ровское, Колмозерское, Полмостундровское в Мурманской области.
Перспективными источниками лития могут стать ли-тийсодержащие руды и хвосты обогащения флюорито-вых месторождений Пограничное и Вознесенское, а также литийсодержащие рассолы артезианских бассейнов в Иркутской области. Имеются несколько проектов развития сырьевой базы лития, находящихся на разных стадиях реализации, которые до 2030 гг. смогут обеспечить спрос на литий в случае их успешной реализации.
Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), благодаря их низкому саморазряду и большому количеству циклов зарядки/разрядки, широко применимы в альтернативной энергетике. В ближайшем будущем именно компании ТЭК должны стать основными заказчиками литий-ионных аккумуляторов. Металлический литий используется при изготовлении анодов в производстве первичных источников тока с твёрдыми катодами из диоксида марганца марганца (АО «Энергия», АО «Литий-Элемент»)), полифторуглерода (АО «НИИЭИ», АО «НПК «АЛЬ-ТЭН»), дисульфида железа (Энергия) и ряда других (НИАИ Источник), жидкими катодами из тионилхлорида (ЗАО «ИФ «Орион-ХИТ», ООО «НПП «Литий»), резервные ХИТ (АО «Литий-Элемент»).
В виде сложных многокомпонентных систем литий используется в составе катодов ЛИА (которых насчитывается более 30 модификаций, включая варианты с иммобилизованным в полимерном геле электролитом, иногда называемым литий-полимерными) (АО «Энергия», ПАО «Сатурн», ОАО «Уралэлемент», ОАО «Ак «Ригель»).
В виде солей различной сложности литий используется для жидких электролитов (включая иммобилизованные) источников тока упомянутых электрохимических систем, а также щелочных электролитов никель-кадмиевых аккумуляторов (ПАО «Завод АИТ», «Великолукский завод щелочных аккумуляторов, «Курский Аккумулятор») и компонентов расплавляемых электролитов, в частности в тепловых батареях (АО Энергия).
Пока что Россия импортирует весь потребляемый карбонат лития. Структуры Росатома заявляют о планах наращивания производства и формирования собственной минерально-сырьевой базы. Другие российские потребители также выступали с заявлениями о своих планах по увеличению спроса на это сырье.
В первую очередь этот тренд будет способствовать росту импорта. В текущий момент основным (около 2/3) поставщиком на рынок карбоната лития в России является Чили. Конкуренцию чилийским поставщикам составляют также компании из Аргентины и КНР. Контрактные цены на поставки из Китая примерно на 50% выше, чем импорт из Чили.
Стратегия удовлетворения спроса на литий в ТЭК России
Основными показателями, играющими роль в производстве и использовании литий-ионных аккумуляторов, являются их ёмкость, мощность и цена [11]. Главным фактором, оказывающим влияние на эти показатели, является материал катода в ЛИА.
Самым распространённым из катодных материалов является оксид кобальта (ЫСо02). Особенностями данного соединения являются пологая зарядно-разрядная кривая, высокая эффективность, циклируемость, а также относительно высокая ёмкость и малый саморазряд.
ЫСо02 кристаллизуется в пространственной группе R-3m. (Рис. 4) Структура представлена слоями, сложенными октаэдрами СоОб, соединёнными между собой рёбрами. Между слоями октаэдров располагаются катионы ц координационное число также равно 6.
Рис. 4. Кристаллическая структура ИСо02. Вид в плоскости Ьс.
Основываясь на близости ионных радиусов и равенстве зарядов, в данном соединении возможен изоморфизм по следующей схеме:
Ы+ ^ Na+.
Как было показано в [12,13,14], натрий-ионные аккумуляторы (НИА) являются наиболее перспективными кандидатами на замену ЛИА. НИА имеют большое количество преимуществ перед ЛИА, заключающихся в основном в большей доступности и более низкой стоимости сырья. К минусам этого типа аккумуляторов можно отнести долгое время заряда и разряда, связанное с большим размером ионов натрия, но в настоящий момент разрабатываются различные технологические решения, связанные со строением электрода.
Натрий является пятым из наиболее распространённых в природе металлов. Его содержание в земной коре - 2,27% и большая его часть входит в состав различных алюмосиликатов. Также распространённым источником натрия, отличающимся относительной простотой промышленной добычи металла, являются эвапоритовые месторождения галита. В России наиболее крупными месторождениями галита являются Усольское месторождение (Иркутская область), Илецкое месторождение (Оренбургская область), Светлоярское месторождение (Волгоградская область), а также Баскунчанское месторождение (Астраханская область).
Таким образом, рост добычи технической соли для выделения натрия, а также модернизация устройства электрода в натрий-ионных аккумуляторах может позволить снизить потребность России в импорте лития.
Производство натрия в России
В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 10 сентября 2016 № 897 «О внесении изменения в приложение к постановлению Правительства Российской Федерации от 7 августа 2014
X X
о
го А с.
X
го т
о
ю
2 О
м
сч
0 сч
да
01
о ш т
X
3
<
т О X X
г. № 778» соль была внесена в перечень санкционных товаров.
Наиболее крупной компанией, занимающейся добычей галита в России, является ООО «Руссоль». Данное предприятие является одним из крупнейших в стране.
Одним из стратегически важных месторождений галита является разрабатываемое ООО «Руссоль» Илец-кое месторождение в Соль-Илецком районе Оренбургской области. Максимальная производственная мощность этого месторождения по полезному ископаемому, выдаваемому из шахты, составляет 1,7 млн т в год.
Отработка Илецкого месторождения ведётся камерной системой разработки с применением проходческо-очистных комплексов оборудования на всех стадиях выемки с навсегда оставляемыми междукамерными и междуэтажными целиками, продолжительность отработки вскрытых запасов каменной соли при проектных показателях производительности составляет 16 лет.
На данный момент на Илецком месторождении произведена реконструкция шахты, позволяющая повысить производительность производимых работ по добыче сырья.
Тенденция увеличения добычи галита позволяет сделать вывод о возможности увеличения производства технической соли с последующим выделением натрия, являющегося материалом для изготовления НИА, представляющих собой альтернативу литий-ионным аккумуляторам.
Главные редкоземельные металлы для ВИЭ
Использование неодима и диспрозия в постоянных магнитах в ветряных турбинах делает генераторы более эффективными. По прогнозам потребление этих металлов к 2040 году достигнет значений 29760 и 4000 тонн соответственно. Спрос на эти металлы продолжает расти, что связано в первую очередь с ростом популярности возобновляемых источников энергии, ветрогене-раторов, электродвигателей. Также неодимовые магниты применяются в производстве экологического вида транспорта. В связи с активно растущим спросом на эти металлы многими странами было принято решение отнести неодим, наряду с другими редкоземельными элементами, к критическим элементам. В связи с частыми проблемами в поставках редкоземельных металлов, ведется активный поиск металлов, способных заменить редкоземельные элементы в магнитах. На данный момент поиск подходящих альтернатив неодиму, диспрозию и тербию не дал положительного результата.
Неодим
Неодим практически не добывается на территории России.
Неодим добывают из таких руд, как бастнезит и монацит, в которых он связан с другими лантаноидами и прочими элементами. Основные районы добычи данных минералов находятся в Китае, США, Бразилии, Индии, Шри-Ланке и Австралии. Большие запасы неодима были также обнаружены на юге провинции Гильменд (Афганистан).
Традиционно, большая часть предприятий, использующих неодим в производстве, пользуются сырьем, импортируемым из Китая. Единственное предприятие в России, которое создает неодим - Соликамский магниевый завод. Данная компания производит карбонаты и
оксиды самария, европия, гадолиния, лантана, неодима, прометия, церия.
В России существует ряд предприятий, продукция которых включает в себя неодим в качестве одного из составляющих компонентов. Например, ООО "Непра" занимается производством поискового оборудования, и многие товары этой организации создаются с использованием неодима, как например поисковые магниты. ООО "НПК "Магниты и системы" также предлагает на продажу неодимовые магниты, имеющие широкий спектр применения.
Производство неодима в России: АО «Иртышский химико-металлургический завод», АО «Уралредмет». К 2024 году АО «ТВЭЛ» планирует локализовать производство редкоземельного магните системы неодим-железо-бор.
Неодим используется во многих производствах за счет своих полезных свойств. При помощи этого РЗМ легируются линзы, которые впоследствии используются совместно с лазерами в системах большой мощности, например, в экспериментах по инерционному сдерживанию.
Другим распространенным способом применения неодима является его использование в качестве усиливающего компонента в сплавах, используемых для изготовления мощных высокопрочных постоянных магнитов. Они широко используются в таких продуктах, как микрофоны, профессиональные громкоговорители, наушники-вкладыши и других товарах, в которых требуется малая магнитная масса или сильные магнитные поля.
Большие неодимовые магниты также применяются в электродвигателях с большой мощностью и весом (например, в гибридных автомобилях - именно поэтому в ближайшее время критическим ингредиентом для производства электромобилей станет неодим), и генераторах (например, электрические генераторы воздушных судов и ветряных электростанций). Неодим входит в состав, которым легируются конструкционные сплавы стали.
Диспрозий
Данный материал один из самых редких среди всех редкоземельных металлов. Хоть его месторождения и разбросаны по всему земному шару и включают в себя территорию десятка стран. Однако, в одном своём месторождении Диспрозий хранит крайне малые количества своей руды. Данный материал также является составной частью земной коры, его содержание рассчитывается как 5 грамм на 1 тонну земной коры. Помимо этого, Диспрозий находится в океанической воде, но в малых количествах.
Неизменным лидером по добыче данного материала является Китай. Процесс его добычи и искусственного синтеза достаточно тяжелый, для производства диспрозия необходимо специальное оборудование и применение способа кристаллического обогащения и восстановления оксидов, путём добавления в них натрия или лития. Этот процесс занимает длительный период времени и несёт за собой большие временные, трудовые и финансовые затраты.
Диспрозий, его соединения, а также продукцию на их основе на территории РФ выпускают АО «Уралредмет» и ЗАО «Завод редких металлов» [15].
Диспрозий используется вместе с ванадием и другими элементами при производстве лазерных материалов и коммерческого освещения, а также в дозиметрах
для измерения ионизирующего излучения. Нановолокна из соединений диспрозия обладают высокой прочностью и большой площадью поверхности, ввиду чего их можно использовать для усиления других материалов или в составе катализаторов. Например, металл используется в производстве ветровых турбин, где его применение помогает повысить уровень производимой энергии до 0,36 МВт на килограмм материала. Иодид диспрозия и бромид диспрозия используются в металлогало-генных лампах.
Согласно экспертной оценке ООО «ГК СММ», сегодня металл также активно используется в ядерной энергетике, электронике и металлургии.
Молибден
Запасы молибдена в недрах страны превышают 2,1 млн. тонн, а в разрабатываемых и осваиваемых месторождениях заключено более миллиона тонн металла. Практически вся сырьевая база молибдена сосредоточена в Забайкальском крае, Республиках Бурятия, Хакасия и Кабардино-Балкарии.
Прогнозируемый объём ресурсной базы на 2020 год составил 2,5 млн. тонн, что почти втрое больше, чем годом ранее. Аналогичным образом наблюдался прирост показателя в 2019 году в сравнении с фактом 2018 года.
В сравнении с мировыми объёмами доля России по запасам оценивается в 2%.
Отечественная сырьевая база молибдена сформирована месторождениями, сопоставимыми с зарубежными по качеству руд и масштабами оруднения, которые, в большинстве своем, находятся в районах с развитой инфраструктурой и в целом являются инвестиционно привлекательными. Однако перспективы их освоения напрямую зависят от ситуации на мировом рынке молибдена.
Основные молибденовые месторождения РФ и их характеристики в подробном виде представлены в таблице ниже.
Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учтено 34 месторождения молибдена, включая четыре только с забалансовыми запасами. В распределенном фонде находятся 23 объекта, в том числе десять месторождений урана Стрельцовского рудного района с попутным молибденом. Среди не переданных в освоение месторождений есть такие крупные объекты как Орекитканское и Мало-Ойногорское в Республике Бурятия.
■Прогнозируемые ресурсы, тонн
• произодства. тыс. тонн Рис. 5. Показатели по молибдену в РФ, агрегированно
Рис. 6. Прогнозирование производства молибдена согласно отчетам USGS
Рис. 7. Прогнозирование добычи молибдена согласно (распоряжение Правительства РФ № 2914-р)
Объем импорта концентратов не постоянен и в среднем за 2016-2018 гг. составил 3,0-3,3 тыс. тонн. Доля импорта в общем потреблении молибденовых концентратов составляет в среднем 45-55%.
В сравнении с мировыми объёмами доля России по производству оценивается в 1%. Совокупный объём производства на 2019 г. составил 6,5 тыс. тонн, в 2018 году - 7,3 тыс. тонн, в 2017 году - 10,7 тыс. тонн.
В Российской Федерации деятельность по добыче молибдена осуществляет одно предприятие - ООО «Сорский ГОК», входящее в структуру УК «Союзме-таллресурс». На ООО «Сорский ГОК» приходится практически 100 % физического объема добычи молибдена в Российской Федерации.
В цепочку производства входит ООО «Сорский фер-ромолибденовый завод» с потенциальной мощностью переработки 7500 тонн молибденового концентрата и производства 4500 тонн ферромолибдена в год. Добыча молибденового сырья ведется в Республике Хакасия.
Еще одним крупным производителем ферромолибдена в стране является ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод» в Волгоградской области, годовой мощностью 1500 т продукта. Собственной сырьевой базы предприятие не имеет и работает на импортных концентратах. Предприятие выпускает ферромолибден с содержанием молибдена 62 %.
Основным направлением поставок российского молибдена в виде ферромолибдена является экспорт (более 80%), на внутреннем рынке реализуется менее 20%. Для обеспечения мощностей предприятий по производству ферромолибдена, таких как ООО «Молирен», ООО
I I
О
ГО
>
Л1
I
го гп
о
ю
2
о м
сч
0 сч
СП
01
о ш Ш X
3
<
m о х
X
«Нижневолжский ферросплавный завод» и других предприятий металлургии, не имеющих собственного отечественного сырья, ежегодно импортируются молибденовые концентраты.
Доля импорта оксидов и гидроксидов молибдена составляет 100 %.
Обладая высокой степенью тугоплавкости, ковкостью и коррозионной стойкостью, молибден в основном используется в качестве легирующей присадки в стали, чугуне и жаропрочных сплавах для увеличения прокали-ваемости. Поэтому его используют в производстве ветровых турбин в объемах 116-136 кг/мВт производимой энергии. Молибден также применяется в химической промышленности в качестве катализатора, в нефтепереработке при гидроочистке и гидродесульфировании, и для производства смазочных материалов, активно применяется на АЭС.
Потребление молибдена, титана и ванадия в ТЭК России (по результатам опроса компаний) оценивается более чем в 40 тонн в год.
В целом в Российской Федерации имеются значительные запасы и потенциал роста добычи молибдена на разведанных месторождениях. К 2030 г. за счет реализации проектов по разработке месторождений Бугдаинское (Забайкальский край), Агаскырское (Республика Хакасия) российские потребители будут полностью обеспечены отечественным молибденовым сырьем, а организация производства оксида молибдена на базе Унечского завода тугоплавких металлов, принадлежащего АО «Компания «Вольфрам», позволит снизить долю его импорта.
В перспективе дефицит молибденового сырья может быть снижен за счет разработки молибден-урановых месторождений Аргунское и Жерловое в Забайкальском крае с производством молибденовых концентратов в качестве попутного продукта. Подготовка технического проекта по разработке месторождений осуществлялась в 2017 г.
Выводы
По итогам контрольного мероприятия Счетной палаты «Оценка эффективности управления государственным фондом недр в 2018-2019 годах и истекшем периоде 2020 года в целях устойчивого обеспечения базовых отраслей экономики страны видами минерального сырья, ресурсы которых недостаточны и обеспечиваются в том числе за счет импорта» [16] было выявлено, что Управление государственным фондом недр осуществляется недостаточно эффективно, о чем свидетельствует низкий уровень достижения показателей по воспроизводству дефицитных и стратегических полезных ископаемых (снизился с 63 % в 2018 году до 32 % в 2020 году), исполнения бюджетных назначений по геологоразведочным работам (снизился с 78,8 % в 2018 году до 72,3 % в 2020 году), недостаточность нормативно-правового регулирования в сфере недропользования и межведомственного взаимодействия, а также отсутствие системы управления рисками .
В этой связи уже сегодня важно обеспечить внесение изменений в стратегические и нормативные акты по конкретизации мероприятий в части рационального использования недр.
Отсутствие комплекса мер по импортозамещению дефицитных стратегических видов минерального сырья создает риски для национальной безопасности страны в
условиях неопределенности внешнеполитической ситуации.
Для некоторых стратегических видов минерального сырья, таких как редкоземельные элементы иттриевой группы рений, бериллий, тантал, ниобий, сами минералы не импортируются, а их переработка и соединения импортируются. Так, поскольку производство бериллия и рения в России не ведется, потребности российской промышленности удовлетворяются за счет импорта соединений бериллия (перрената бериллия), металлического бериллия, лигатур бериллия и перрената аммония.
В связи с отсутствием производства лития в России, который является одним из наиболее важных редких металлов в контексте энергетического перехода, с целью сокращения импорта, следует обратить внимание на добычу и производство натрия, являющегося аналогом лития в производстве возобновляемой энергии.
Литература
1. Ежемесячное информационно-аналитическое издание Нефтегаз // Дайджест 16 (23). 2020. // URL: https://minenergo.gov.ru/system/download-pdf/18862/124191
2. Bradley A Johnson, Ralph E White Characterization of commercially available lithium-ion batteries // Journal of power sources 70 (1), 48 - 54, 1998.
3. Возможности и риски энергетического перехода // https://nangs.org: интернет-изд. 2020. 29 дек. URL: https://nangs.org/news/renewables/vozmozhnosti-iriski-en-ergetichesБogo-perehoda
4. Arrobas,Daniele La Porta Hund,Kirsten Lori Mccor-mick,Michael Stephen Ningthoujam,Jagabanta Drex-hage,John Richard: The Growing Role of Minerals and Metals for a Low Carbon Future (English) Электронный ресурс. // The World Bank 2017//URL: https://docu-ments.worldbank.org/en/publication/documents-re-ports/documentdetail/207371500386458722/the-growing-role-of-minerals-and-metals-for-a-low-carbon-future
5. Report extract Achieving net-zero emissions by 2050 URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2020/achieving-net-zero-emissions-by-2050
6. Statista Global No.1 BBusiness Data Platform // URL: https://www. statista.com/statistics/277268/rare-earth-re-serves-by-country/
7. Стратегия развития промышленных редких и редкоземельных металлов на период до 2035 года// // URL: https://minpromtorg.gov.ru/docs/#!strategiya_razvitiya_otra sli_redkih_i_redkozemelnyh_metallov_rossiyskoy_federacii _na_period_do_2035_goda
8. Дориомедов М.С., Севастьянов Д.В., Шеин Е.А. // Труды ВИАМ №7 (79). 2019. С. 3 - 11.
9. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. ИТС 24 - 2020 Производство редких и редкоземельных металлов // URL: https://www.gost.ru/documentMan-ager/rest/file/lad/1609143726633
10. A Federal Strategy To Ensure Secure and Reliable Supplies of Critical Minerals / Executive Office of the President. Executive order 13817 of December 26, 2017.
11. Тарнопольский В.А. Некоторые тенденции усовершенствования катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов (Обзор) // Электрохимическая энергетика. 2008. Т. 8, №1. С. 3 - 11.
12. Doeff M.M., Ma Y., Visco S.J., De Jonghe L.C. Electrochemical Insertion of Sodium into Carbon // J. Electro-chem. Soc. 1993. Vol. 140. P. L169-L170.
13. Кулова Т.Л., Скундин А.М. От литий-ионных к натрий-ионным аккумуляторам // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16, № 3. С. 122 - 150.
14. Морачевский А.Г., Попович А.А., Демидов А.И. Перспективные анодные материалы для натрий-ионных аккумуляторов // Научно-технические ведомости СПбГУ. Естественные и инженерные науки. 2018. Т. 24. №4. С. 185 - 195. DOI: 10.18721/JEST.24418
15. Диспрозий. Производители России и СНГ // URL: http://www.infogeo.ru/metalls/product/?act=show&i=221
16. Отчет Счетной палаты «Оценка эффективности управления государственным фондом недр в 2018-2019 годах и истекшем периоде 2020 года в целях устойчивого обеспечения базовых отраслей экономики страны видами минерального сырья, ресурсы которых недостаточны и обеспечиваются в том числе за счет импорта» // URL: https://ach.gov. ru/upload/iblock/64f/86t1xajzpwu5blnw66q0rie uy094t8oj.pdf
Providing energy transition with rare and rare earth metals Seregina A.A.
Diplomatic Academy of the Ministry of Foreign Affairs of Russia
JEL classification: D20, E22, E44, L10, L13, L16, L19, M20, O11, O12, Q10,
Q16, R10, R38, R40, Z21, Z32
In connection with the need to reduce the anthropogenic impact of the fuel and energy complex on the environment, mankind has come to the process of the "fourth energy transition". This process includes three main points: decarbonization, decentralization and digitalization.
The preconditions for the energy transition were formed in 2015 in the Paris Climate Agreement, as a result of which it is planned to limit the rise in global temperature to 2 ° C.
In the context of a global transformation of energy systems aimed at solving the climate problem through a transition to carbon-free energy, a large number of renewable energy sources are being developed. For this purpose, studies are being carried out on various "energy transition materials", which include rare and rare earth metals. Superconductivity, magnetic, ferromagnetic properties of these metals make them unique materials for the energy sector of Russia and the world as a whole. Global trends require close attention to these types of raw materials, the development of measures to optimize production, imports, as well as the sale of rare and rare earth metals in the Russian Federation.
Keywords: energy transition, superconductivity, carbon-free energy, rare earth metals, global transformation of energy systems
References
1. Monthly information and analytical publication Neftegaz // Digest 16 (23).
2020. // URL: https://minenergo.gov.ru/system/download-pdf/18862/124191
2. Bradley A Johnson, Ralph E White Characterization of commercially avail-
able lithium-ion batteries // Journal of power sources 70 (1), 48 - 54, 1998.
3. Opportunities and Risks of Energy Transition // https://nangs.org: Internet
ed. 2020.29 Dec. URL: https://nangs.org/news/renewa-bles/vozmozhnosti-iriski-energetichesBogo-perehoda
4. Arrobas, Daniele La Porta Hund, Kirsten Lori Mccormick, Michael Stephen
Ningthoujam, Jagabanta Drexhage, John Richard: The Growing Role of Minerals and Metals for a Low Carbon Future (English) Electronic resource. // The World Bank 2017 // URL: https://docu-ments.worldbank.org/en/publication/documents-reports/docu-mentdetail/207371500386458722/the-growing-role-of-minerals-and-metals-for-a- low-carbon-future
5. Report extract Achieving net-zero emissions by 2050 URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2020/achieving-net-zero-emissions-by-2050
6. Statista Global No.1 BBusiness Data Platform // URL: https://www.sta-
tista.com/statistics/277268/rare-earth-reserves-by-country/
7. Development strategy for industrial rare and rare earth metals for the period
up to 2035 // // URL: https://minpromtorg.gov.ru/docs/#!strate-
giya_razvitiya_otrasli_redkih_i_redkozemelnyh_metallov_ros-
siyskoy_federacii_na_period_do_2035_goda
8. Doriomedov M.S., Sevastianov D.V., Shein E.A. // Proceedings of VIAM
№7 (79). 2019.S. 3 - 11.
9. Information and technical guide to the best available technologies. ITS 24
- 2020 Production of rare and rare earth metals // URL: https://www.gost.ru/documentManager/rest/file/lad/1609143726633
10. A Federal Strategy To Ensure Secure and Reliable Supplies of Critical Minerals / Executive Office of the President. Executive order 13817 of December 26, 2017.
11. Tarnopolskiy V.A. Some trends in the improvement of cathode materials for lithium-ion batteries (Review) // Electrochemical energetics. 2008. T. 8, No. 1. S. 3 - 11.
12. Doeff M.M., Ma Y., Visco S.J., De Jonghe L.C. Electrochemical Insertion of Sodium into Carbon // J. Electrochem. Soc. 1993. Vol. 140. P. L169-L170.
13. Kulova T.L., Skundin A.M. From lithium-ion to sodium-ion batteries // Electrochemical energetics. 2016.Vol. 16, No. 3, pp. 122 - 150.
14. Morachevsky A.G., Popovich A.A., Demidov A.I. Promising anode materials for sodium-ion batteries // Scientific and technical bulletin of St. Petersburg State University. Natural and engineering sciences. 2018.Vol. 24. No. 4. Pp. 185 - 195. DOI: 10.18721 / JEST.24418
15. Dysprosium. Producers of Russia and the CIS // URL: http://www.info-geo.ru/metalls/product/?act=show&i=221
16. Report of the Accounts Chamber "Assessment of the efficiency of management of the state subsoil fund in 2018-2019 and the expired period of 2020 in order to sustainably provide the basic sectors of the country's economy with types of mineral raw materials, the resources of which are insufficient and are provided, inter alia, through imports" // URL: https://ach.gov.ru/upload/iblock/64f/86t1xajzpwu5blnw66q0ri-euy094t8oj.pdf
X X О го А С.
X
го m
о
ю
2 О
м
