CC BY
363DOI 10.47576/2712-7559_2022_2_1_57 УДК 661.834
Саркаров Рамидин Акбербубаевич,
кандидат технических наук, доцент, начальник отдела ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Московская область, Россия, е-mail: sarkar55@mail.ru
Белан Сергей Иванович,
кандидат экономических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Махачкалинского отдела, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», г. Махачкала, Россия
Гусейнов Низами Минхажудинович,
кандидат экономических наук, доцент, заместитель начальника Махачкалинского отдела, ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
В статье рассматриваются вопросы добычи и потребления лития и его соединений в мире, ценовая конъюнктура на литий и его соединения, а также перспективы добычи и производства лития в России. На основе проведенного анализа делается вывод, что разведанные ресурсы лития, имеющиеся технологии по его извлечению свидетельствуют о высоком потенциале, технической возможности и экономической эффективности производства лития и его соединений в России из гидроминерального сырья.
Ключевые слова: добыча лития; потребление лития; производство лития; литиеносное гидроминеральное сырье.
UDC 661.834
Sarkarov Ramidin Akberbubaevich,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department, Gazprom VNIIGAZ LLC, Moscow Region, Russia, e-mail: sarkar55@mail.ru
Belan Sergey Ivanovich,
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor, Leading Researcher of the Makhachkala Department of Gazprom VNIIGAZ LLC, Makhachkala, Russia
Huseynov Nizami Minkhazhudinovich,
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor, Deputy Head of the Makhachkala Department of Gazprom VNIIGAZ LLC
The article deals with the issues of production and consumption of lithium and its compounds in the world, the price situation for lithium and its compounds, as well as the prospects for the production and production of lithium in Russia. Based on the analysis, it is concluded that the explored resources of lithium, the available technologies for its extraction indicate a high potential, technical feasibility and economic efficiency of the production of lithium and its compounds in Russia from hydromineral raw materials.
Keywords: lithium mining; lithium consumption; lithium production; lithium-bearing hydromineral raw materials.
ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДОБЫЧИ ЛИТИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В РОССИИ
ASSESSMENT OF THE CURRENT STATE AND PROSPECTS MINING OF LITHIUM AND ITS COMPOUNDS IN RUSSIA
Литий является одним из стратегических материалов, определяющих современный этап развития научно-технического прогресса. Он встречается в различных минералах в виде соединений, в природных минерализованных водах и морской воде. В горных породах литий встречается вместе с калием и натрием, с небольшими примесями цезия и рубидия. Наиболее крупные разведанные месторождения промышленных литийсодер-жащих руд находятся в США, Канаде, Чили, России, Зимбабве и Бразилии. В поверхностных водах литий присутствует обычно в малых концентрациях, а в подземных водах содержание лития доходит до 700 мг/дм3.
Благодаря малому ионному радиусу, литий имеет прочную кристаллическую решетку и максимальную твердость среди щелочных металлов. Он легко образует сплавы почти со всеми металлами (за исключением железа) - медью, алюминием, цинком, свинцом, оловом и др.
За последний период (40 лет) уровень потребления литиевой продукции в мире увеличился в 3 и более раза за счет ускоренного развития фармацевтики, производства высокочистых литиевых солей, синтетических ка-учуков, термоэластопластов, различных химических источников тока. Мировая добыча и производство литиевой продукции характеризуется высокой стабильностью и имеет перспективу ускоренного развития, поскольку разработка месторождений литиеносного гидроминерального сырья произвела коренной переворот на рынке литиевой продукции за счет снижения стоимости ее переработки. Соединения лития в настоящее время приобрели исключительную важность в современных технологиях, в силу чего добыча лития и литиевой продукции и его роль во многих отраслях неуклонно и устойчиво возрастает.
В настоящее время в России имеет место наличие устойчивого дефицита лития и его соединений. По оценке Счетной палаты Россия импортирует более трети стратегических видов минерального сырья. Так, например, потребности российского рынка в титане, хроме и литии за последние годы обеспечивались за счет импорта, а 70,7% лития - за счет ввоза из Чили. Данные виды минеральных ресурсов являются стратегическими и имеют большое значение для развития отраслей экономики: цветной и черной
металлургии, химическои промышленности, авиакосмической отрасли, военно-промышленного комплекса и др. Таким образом, сохранение зависимости от зарубежных поставок дефицитных минералов в условиях санкций несет угрозу для национальной безопасности [13].
Добыча и потребление лития и его соединений в мире. В настоящее время соли лития добывают из пегматитовых месторождений и континентальных природных рассолов. Мировые запасы лития оцениваются в 28 млн т в пересчете на металл, или в 149 млн т в пересчете на карбонат лития [2]. Порядка 65 % этих запасов сосредоточено в Чили (месторождение Salar de Atacama), Боливии (месторождение Salar de Uyuni) и Аргентине (месторождение Salar del Hombre Muerto). При этом на рапу соляных озер приходится три четверти учтенных мировых запасов.
Содержание лития по наиболее крупным зарубежным гидроминеральным месторождениям приведены в табл. 1 [11; 17].
Таблица 1 - Концентрации лития в гидроминеральном сырье наиболее крупных месторождений мира
№ Страна (месторождения) Концентрация лития, кг/м3
1 Боливия (Де Юни) 0,8-2,0
2 Китай (Цинн Хай) 0,96
3 Китай (Цинн Хай) до 0,5
4 Чили (Атокома) 0,4-0,5
5 США (оз. Сильвер Пик) 0,45
6 Туркмения (Кара Богаз Гол) 0,26
7 США, Юта 0,07
8 Китай, Цин Хай 0,03
9 Украина (Лопушная) 0,02
10 Иордания и Израиль (Мертвое море) 0,02
О перспективности использования природных минерализованных вод для извлечения редких щелочных металлов, в частности лития, можно судить по многолетнему и успешному функционированию лидера этой отрасли - США. В гидроминеральных ресурсах сосредоточено 63 % запасов лития США. В настоящее время путем переработки твер-доминерального сырья производится лишь около 15 % соединений лития, причем преимущественно в Китае. Мощности китайских переработчиков сподуменового концентрата составляют 20 тыс. т и2С03 в год.
Из литиевых солей чаще всего выделяют карбонат лития, который служит исходным материалом для производства металлического лития, галогенидов, гидроксида, сульфата, гидрида, нитрата и прочих соединений. Из литиевых соединений наиболее полно выделяется в виде LiF и Li3PO4, которые менее растворимы, чем Li2CO3. Однако использование для выделения фторидов и фосфатов требует дополнительных операций по переводу их в другие чаще применяемые соли.
По оценке компании Roskill, за последние 10 лет мировое производство карбоната лития возросло более чем на 178 тыс. т/год, и по прогнозам в 2022 г. составит 330 тыс. т [1]. Прирост производства в основном обеспечивается тремя странами - Аргентиной, Чили и Китаем. На них приходится три четверти мировой добычи лития и его соединений. Крупнейшими производителями являются компании SQM, Chemetall и FMC Lithium. В табл. 2 приведена динамика производства карбоната лития в мире.
Таблица 2 - Динамика производства карбоната лития
Карбонат лития извлекают из рапы соленых озер и литиевых минералов. Континентальные рассолы представляют собой соленые озера, в которых соли лития присутствуют в основном благодаря выщелачиванию вулканических пород. Содержание лития в рапе озер довольно велико. Разработка рассольных месторождений является менее затратной по сравнению с добычей солей лития из других источников, в том числе из твердоминерального сырья.
Структура потребления лития и его соединений постоянно меняется. Ведущей областью применения лития становится производство батарей электропитания, необходимых для таких устройств, как мобильные телефоны, ноутбуки, цифровые
фотокамеры, МРЗ-плееры и др. В Ы-ионных батареях литий находится в материале катода в виде кобальтата, никелата, манганата или феррофосфата, а также в электролите в виде гексафторфосфата, гексафторарсена-та или тетрафторбората.
Потребление лития и его соединений за последние 10 лет увеличилось в 3-4 раза за счет новых высокотехнологичных отраслей производства. Структура потребления литиевых продуктов показана на рис. 1.
Страна Производство Li2CO3, т
2007 год 2010 год 2015 год 2020 год
Чили 42000 60000 80000 100000
Аргентина 15000 25000 45000 55000
Боливия - - 15000 30000
Китай 15000 35000 65000 80000
США 9000 9000 23000 43000
Финляндия - 1000 6000 -
Итого 81000 130000 234000 308000
Рисунок 1 - Структура потребления литиевых продуктов [6]
По оценкам чилийской компании «SQM», потребление лития и его соединений в мире за последние десять лет возросло с 91 тыс. т до 269 тыс. т эквивалента карбоната лития в год. Доля литий-ионных аккумуляторов, используемых в электромобилях и мобильных телефонах, возросла с 25 % до 65 %. Компания «SQM» прогнозирует, что в следую -щие десять лет глобальный спрос на литий увеличится до 1,0-1,2 млн т карбоната лития в год. Для обеспечения потребителей этим объемом продукции в добычу литиевого сырья необходимо инвестировать $16-20 млрд. На рис. 2 приведена динамика и прогноз мирового потребления лития [16].
В перспективе наиболее емкой областью применения литиевых соединений может стать автомобильная промышленность, где литиевые батареи будут использоваться в электромобилях и автомобилях с гибридным двигателем.
Прогнозируются высокие темпы потребления лития и его соединений на ближайший период, скорость этого роста во многом будет зависеть от степени господдержки электротранспорта и прочих факторов.
Добыча и потребление лития в России. По данным Минпромторга, Россия по объему прогнозных ресурсов лития (1 млн т) входит в десятку ведущих стран в мире. Но госбаланс
Рисунок 2 - Динамика и прогноз мирового потребление лития, тыс. т в пересчете на карбонат лития
учитывает только рудный литий (260 тыс. т), а в Иркутской области, Якутии, Красноярском крае распространены подземные литиенос-ные воды, сопутствующие нефтегазоносным залежам.
В Восточном Забайкалье осуществлялась добыча открытым способом и обогащение сподуменовой руды из Завитинского месторождения литиевых пегматитов, сподумено-вый концентрат перерабатывался Красноярским ХМЗ (ныне ОАО «КХМЗ») по известковой технологии на гидроксид лития (ЛГО-3) с выпуском до 1500 т/год и металлический литий (ЛЭ-1) в объемах до 50 т/год. Этот завод контролировал половину продаж лития и его соединений в России, а затем стал перерабатывать импортное сырье, экспортируя часть своей продукции.
В настоящее время добыча лития в промышленных масштабах в России не ведется. На внутреннем рынке осуществляется лишь переработка импортного сырья, которое идет из Чили (50%), Аргентины, Китая.
Единственным производителем литиевых продуктов в России является ОАО «ТВЭЛ» ГК «Росатом». Соли лития, гидроксид лития и металлический литий выпускают ее дочерние предприятия: ОАО «Химико-металлургический завод» (г. Красноярск) и ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» (г. Новосибирск).
ОАО «Новосибирский завод химконцен-тратов» (ОАО «НЗХК») является ведущим мировым производителем ядерного топлива для атомных электростанций и исследовательских реакторов России и зарубежных стран. В настоящее время компания использует чилийское сырье.
В 2019 г., по данным Росстата [9], отечественными предприятиями было произведено 18,2 т карбоната лития, а в 2020 г. -2,5 т, что обусловлено пандемией и снижением уровня потребления по всей номенклатуре производства большинства стран мира.
Среди импортеров карбоната лития из России лидируют следующие страны: Казахстан, Беларусь, США, Франция, Китай. На долю этих стран приходится 100,0 % всех экспортных операций по состоянию на 2020 г. При этом наибольшая доля поставок карбоната лития с российской территории приходится на Казахстан - 69,6 % всего экспорта в натуральном выражении.
Минпромторг РФ прогнозирует перспективную потребность российских предприятий в литиевой продукции на уровне 10 тыс. т/год и считает необходимым создавать полный технологический цикл производства лития и его соединений в России [7]. Ни один из крупных проектов по добыче лития в России до сих пор не был реализован.
Импортные поставки карбоната лития на отечественный рынок в 2015-2019 гг., по данным Федеральной таможенной службы РФ, значительно увеличились и достигли максимального показателя [14]. В 2020 г. объем импортных поставок карбоната лития составил 7,5 тыс. т, что значительно больше показателя аналогичного периода предыдущих лет (табл. 3). Увеличение импорта карбоната лития на российский рынок было обусловлено наращиванием поставок продукции из Чили.
Страны мира 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г. 2020 г.
Чили 2110 4643 3604 4196 5111 583
Китай 31 - 13 1160 533 13
Аргентина - 901 1823 580 1762 146
Великобритания 4 1 4 40 2 10
Корея(Республика) - - - 40 -
Соединенные Штаты Америки 2 2 4 5 4 -
Италия 1 1 1 1 1 -
Бельгия 24 - - - - 20
Германия 2 2 8 - - -
Боливия - - 20 - - -
Нидерланды 4 - - - - -
Нигерия 4 - - - - 20
Франция 4 - - - 1 10
Швейцария 4 - - - - -
Всего 2178 5550 5478 6022 7414 7480
В структуре импорта карбоната лития доминируют страны дальнего зарубежья. Основные страны-поставщики карбоната лития в Россию: Чили, Китай, Аргентина, Великобритания, Республика Корея. На долю этих стран приходится почти 100 % всех поставок за последние три года. По оценкам маркетингового агентства «РОИФ Эксперт» [10] и прогнозу Минэкономразвития РФ [8], потребление карбоната лития к 2024 г. достигнет 9,6 тыс. т.
В оценке пятилетнего периода 2015-2019 годов объем рынка хлорида лития в России, по данным Росстата, вырос на 76,0 % [9]. По итогам 2019 года показатель видимого потребления составил 1408,7 т, что на 4,0 % больше 2018 года.
Импортные поставки хлорида лития на рынок России в рамках всего рассматриваемого периода показывают растущую динамику. В целом 2015-2019 гг. импорт по натуральным показателям хлорида лития в Россию увеличился на 76,3 %. В 2018 году объем импортных поставок хлорида лития в Россию составил 1354,6 т, что на 17,5 % больше аналогичного показателя 2017 года (1153,2 т). По итогам 2019 года увеличение импортных поставок хлорида лития в Россию достигло 1408,6 т.
Ценовая конъюнктура на карбонат и хлорид лития. Повышенный спрос на литиевую продукцию приводит к постоянному росту цен. Литий не является биржевым товаром, поэтому фактические цены на литиевую продукцию складываются на основе контрактов между продавцами и покупателями. Ори-
ентиром литиевого рынка является цена на карбонат лития.
К 2018 году цены достигали исторического максимума - более $18 тыс. за тонну карбоната лития. В 2020 году был спад, вызванный перепроизводством и пандемией COVID-19. С начала 2021 года мировой рынок лития бы -стро восстанавливается, цена на литий выросла вдвое. На рис. 3 представлена динамика цен на карбонат лития согласно [5].
На основе рассылки официальных запросов о возможностях и условиях поставки продукции сформирован банк информации об основных поставщиках и ценах (без учета доставки) на карбонат лития на российском рынке. Проведенные исследования показали, что основными поставщиками карбоната лития в России являются: АО «Торговый дом «ХИМПЭК» (г. Москва), ООО «ПК «Платформа» (г. Казань), ООО «ВитаХим Пермь» (г.Пермь), ООО «ПрофСнаб» и ООО «Ализарин (г. Санкт-Петербург), ООО ИПК «Юмэкс» и ООО «ТД Халмек» (г. Москва).
Анализ коммерческих предложений основных поставщиков карбоната лития в России показал, что цены находятся в диапазоне от 700 до 1400 руб./кг без НДС, что значительно выше средних импортных цен (~550 руб./кг в 2019). Таким образом, ценовой диапазон на карбонат лития в России колеблется в диапазоне от 550 до 1400 руб./кг без НДС.
Средние цены на хлорид лития в период 2015-2020 годов показали положительную динамику, прибавив за пять лет 203,8 %. В 2020 году средняя цена на хлорид лития в России установилась на уровне 450 тыс.
61
Рисунок 3 - Динамика цен на карбонат лития по годам, $/кг
руб./т, что больше значения 2018 года на 4,5 %.
Перспективы добычи лития и его соединений в России. Россия обладает значительными ресурсами для производства лития и его соединений внутри страны. Организация производства лития в Российской Федерации имеет стратегическую значимость с учетом возрастающих потребностей отраслей экономики в данном редком металле.
Низкая конкурентоспособность сложившейся минерально-сырьевой базы в России (истощение действующего пегматитового месторождения, сложные условия разработки новых) привела к тому, что промышленные предприятия вынуждены закупать карбонат лития за рубежом. Зависимость от монопольного импорта стратегического сырья подрывает экономическую безопасность страны. Поэтому разработка новых нетрадиционных видов отечественного литийсодержащего сырья, обеспечивающих рентабельные производства литиевых продуктов, является важнейшей проблемой.
Отечественные запасы гидроминерального литийсодержащего сырья в виде глубинных пластовых рассолов и минерализованных вод сосредоточены в Восточной Сибири, Республике Саха (Якутия) и на Юге России. Усредненные значения концентраций лития по гидроминеральным месторождениям России приведены в табл. 4 [11].
Таблица 4 - Концентрации лития в гидроминеральном сырье наиболее известных месторождений России
Регион, (месторождение) Концентрация лития, кг/м3
Республика Саха Якутия (Удач. комплекс) 0,414
Иркутская область (Омолойское) 0,48
Иркутская область (Знаменское) 0,48
Иркутская область (Ковыктинское) 0,39
Эвенкия (Верхнекостинское) 0,45
Краснодарский край (Сухотунгусское) 0,22
Республика Дагестан (Тарумовское) 0,2
Республика Дагестан (Берикейское) 0,04
Республика Дагестан (Южно-Сухо-кумское) 0,041
Восточная Сибирь. Основой изученности гидроминерального сырья в Иркутской области служат поисковые работы на нефть, газ, соли и научные проработки по вопросам формирования ценных компонентов в хло-ридно-кальциевых рассолах.
Перспективность использования подземных промышленных вод и рассолов Восточной Сибири в качестве гидроминерального сырья полезных ископаемых давно признана и не вызывает сомнения. Сибирская платформа характеризуется уникальными ресурсами высокоминерализованных подземных вод. Литиеносные рассолы платформенной части Иркутской области приурочены к осадочным толщам позднедокембрийского-кембрийского возрастов. Распространение
рассолов обусловлено наличием в разрезе каменной соли. По отношению к пластам каменной соли в регионе выделяются подсоле-вая (терригенная), соленосная (галогенная) и надсолевая (карбонатная) гидрогеологические формации. При освоении подземных промышленных вод перспективными являются подсолевая и соленосная гидрогеологические формации (табл. 5). К настоящему времени в пределах нефтегазоразведочных
площадей пробурены сотни глубоких скважин. В Красноярском крае и Иркутской области выявлены высоконапорные зоны концентрированных рассолов с дебитом 3000-7000 м3/сут и давлением на устье скважин до 18,5 МПа. Ниже приведена краткая гидрогеохимическая характеристика литиеносных подземных соленых вод и рассолов Иркутской области [4].
Таблица 5 - Содержание основных компонентов в подземных водах Иркутской области
Формации Содержание, г/л
Минерализация Na+ Мд2+ Са2+ Вг и+ Rb+ Sr2+
Соленосная формация
Максимальное 631.1 119.4 42.2 166.5 12.6 0,600 0,026 8,070
Среднее 454 36.2 13.2 96.2 5.2 0,208 0,010 2,391
Подсолевая формация
Максимальное 422.8 121.0 18.1 105.7 7.2 0,349 0,062 5,480
Среднее 340.1 52.5 10.1 56.5 4.0 0,068 0,011 2,437
Высокие концентрации многих ценных компонентов (Ы, Са, Мд, К, С1, Вг и др.), многократно превышающие кондиционные требования для промышленного освоения подземных вод, предопределяют экономическую целесообразность комплексной переработки сибирских рассолов.
Наиболее перспективным гидроминеральным ресурсом лития являются рассолы Ан-гаро-Ленского бассейна Восточной Сибири (Омолойское, Знаменское и Ковыктинское месторождения). Гидроминеральное сырье представляет собой подземные залежи солевой рапы на глубинах от 1200 до 2200 м с высоким пластовым давлением (более 35 МПа).
Промышленные подземные воды Омолой-ского проявления вскрыты скважиной № 13, расположенной в пределах Усть-Кутского поднятия, на глубине 1800-1850 м. Основные характеристики месторождения: суммарный дебит водозабора при бурении 6 скважин составит 3,0 тыс. м3/сут, общая минерализация - 631 г/л, среднее содержание лития - 480 мг/л, запасы лития, по экспертным оценкам, составляют 525 т/год.
На Знаменском месторождении разведанные запасы подземных рассолов составляют 40,5 тыс. м3 (содержание лития - 0,42 г/л), что позволяет прогнозировать организацию добычи лития 400 1300 т/год.
Суммарные прогнозные ресурсы Ковык-тинского месторождения по христофоров-скому и балыхтинскому горизонтам в районе скважины № 18 оценены в объеме 7575 м3/ сут (среднее содержание лития 490 мг/дм3).
Эффективная технология добычи рассола в промышленном масштабе пока отсутствует. Однако имеется успешный опыт добычи рассола на Знаменском месторождении гидроминерального сырья, расположенном в непосредственной близости от Ковыктинско-го месторождения.
Согласно поручению заместителя председателя Правительства Российской Федерации Д.В. Козака «Об организации добычи и первичной переработки литийсодержащих попутных вод Ковыктинского газоконден-сатного месторождения для получения хлорида лития моногидрата с использованием отечественных технологий» ПАО «Газпром» проведена предварительная работа по подготовке актуальной обосновывающей базы, организовано ознакомительное обследование действующих опытно-промысловых объектов в районе Ковыктинского и Знаменского месторождений.
По данным месторождениям в 20192020 гг. ООО «Газпром ВНИИГАЗ» выполнено обоснование технологической возможности и экономической целесообразности добычи
и переработки пластовых рассолов Ковык-тинского и Знаменского месторождений в качестве гидроминерального сырья для получения соединений лития и других полезных компонентов. По результатам проведенных исследований осуществлен выбор участков для организации производства карбоната лития до 9900 т/год по Ковыктинскому месторождению и 440 т/год карбоната лития по Знаменскому месторождению, обоснована их экономическая эффективность. На обоих месторождениях попутно предусматривается получение брома. В настоящее время профильными министерствами и ПАО «Газ-
С точки зрения освоения промышленных вод наиболее перспективны рассолы Дал-дыно-Алакитского района и рассолы алмазоносных кимберлитовых трубок. Содержание лития в соленых водах и рассолах верхнекембрийского водоносного комплекса Дал-дыно-Алакитского района изменяется от 3 до 120,8 мг/л (среднее - 33 мг/л). В рассолах глубокозалегающих водоносных комплексов и обводненных зон кимберлитовых трубок и трапповых интрузий его среднее содержание выше и составляет 138 мг/л (при диапазоне 34-415 мг/л). Глубина вскрытия подземных вод в Далдыно-Алакитском районе изменяется от 500 до 2500 м.
Литиеносные рассолы, связанные с алмазоносными кимберлитовыми трубками, имеют тесную гидравлическую связь с водоносными комплексами вмещающих терри-генноосадочных толщ. В дренажных водах карьера трубки Удачной среднее содержание лития достигает 148 мг/л (максимальное зафиксированное - 300 мг/л), хотя даже его минимальное содержание (14 мг/л) имеет промышленное значение. Анализ содержания лития показал тесную взаимосвязь с катионами кальция, калия, магния и с анионами хлора и брома. Данные о водопритоке
пром» проводится оценка перспектив организации производства соединений лития и других полезных компонентов из пластовых рассолов Ковыктинского месторождения.
Республика Саха Якутия.
На территории Якутии литиеносные про-мышленно значимые рассолы вскрыты при разработке кимберлитовых трубок. В ряде карьеров их притоки составили 125-210 м3/ч, или 3000-5000 м3/сут. В табл. 6 приведена краткая гидрогеохимическая характеристика литиеносных подземных соленых вод и рассолов наиболее крупных месторождений Западной Якутии [4].
дренажных вод в карьер трубки Удачная и содержании ценных компонентов позволили оценить количество лития, выносимое в горную выработку с рассолами в среднем до 250 т в год.
Республика Дагестан.
Одним из перспективных регионов по организации производства лития и его соединений на юге России является Республика Дагестан. В 1970-1980-е годы была открыта и оконтурена Дагестанская провинция ред-кометальных геотерм, включающая 56 потенциально перспективных источников редких щелочных металлов, йода и брома, бора, магния, калия и минеральных солей.
Наиболее подготовленными к промышленному освоению лития в геолого-технологическом плане являются геотермальные рассолы Тарумовского, Берикейского месторождений и попутные высокоминерализованные воды эксплуатационных скважин Сухокумской группы газонефтяных скважин Северного Дагестана.
В ООО «Газпром проектирование» выполнен комплекс научно исследовательских и прединвестиционных работ по месторождениям Тарумовское, Берикейское и Южносу-хокумской группы [15]. Кроме того, большой
Таблица 6 - Содержание основных компонентов в подземных водах в Якутии
Формации Содержание, г/л
Мминерализация, Na+ Мд2+ Са2+ Вг Rb+ Sr2+
Далдыно-Алакитский район
Максимальное 404.3 48.2 28.0 97.5 6.5 0,415 0,026 2,138
Среднее 310.6 24.8 12.8 62.2 3.9 0,138 0,010 1,032
Дренажные воды ка рьера трубки Удачной
Максимальное 422.8 121.0 18.1 105.7 5.2 0,300 0,033 1,578
Среднее 340.1 52.5 10.1 56.5 3.0 0,148 0,017 0,894
цикл исследований по месторождениям Республики Дагестан выполнен институтами геологии и проблем геотермии ДНЦ РАН [2; 3].
Гидроминеральные ресурсы данных месторождений являются многокомпонентны-
ми промышленными водами (табл. 7), в которых содержание редких элементов отвечает промышленным кондициям, а Тарумовско-го месторождения многократно превышает предъявляемые требования [3].
Таблица 7 - Промышленные концентрации ценных элементов в гидроминеральных ресурсах
на месторождениях Дагестана, мг/л
Полезные компоненты и минеральные соли Средние концентрации полезных компонентов в месторождениях Минимальные концентрации
Тарумовское Берикейское Сухокумская гр.
Литий 200-210 42 40-44 10
Бром 630-815 165-200 365 250
Иод 62 11-13 10 18
Оксид бора 240-300 330-360 200
Рубидий 15 2,2-6,0 2,8 30
Цезий 3-5 1,1-1,6 0,81 0,5
Калий 4500 550 1225 350-1000
Магний 950 300-400 1000-5000
Стронций 1000-1700 475-1600 795 300
Одним из наиболее перспективных месторождений в Республике Дагестан с точки зрения организации производства соединений лития является Тарумовское месторождение паро-гидротермальных рассолов. Тарумовская термоминеральная вода хло-ридно-натриевого типа, уникальная по своему составу и содержанию (10-11 компонентов), относится к категории промышленной. В соответствии с Государственной целевой программой на 1981-1985 гг. на северном борту Терско-Сулакского прогиба на окраине сел. Тарумовка с целью строительства опытно-промышленного ГеоТЭС мощностью до 10 МВт и гидроминерального химического комбината были пробурены 5 глубоких геотермальных скважин глубиною по 5500 м.
Проведенные исследования на Тарумов-ском месторождении показали, что первая скважина фонтанировала пароводяной смесью дебитом до 12000 м3/сут. и избыточным давлением на устье 13 МПа. Температура пароводяной смеси на устье составляла 190°С, минерализация - 210 г/л с высокими промышленными содержаниями ценных элементов (мг/л): □ - 210, Rb - 10-16, Cs - 35 J -23 и др. Прогнозный объем производства соединений лития на данном месторождении оценивается в 5000 - 6000 т/год.
Наиболее эффективным направлением освоения высокотемпературных геотермальных рассолов является их комплексная
переработка с преобразованием тепловой энергии в электроэнергию в бинарной ГеоЭС и последующим извлечением из отработанного рассола различных химических компонентов.
Прогнозные запасы промышленных термальных вод Берикейского месторождения составляют 15-24 тыс. м3/сут., или 5,5-8,8 млн м3/год. В настоящее время на Берикей-ском месторождении самоизливаются сотни газофлюидных грифонов со стабильным суммарным дебитом 1650 м3/сут. пластовых вод, 5 млн м3 углеводородных и свыше 1 млн м3 углекислых газов, которые загрязняют Каякент-Берикейский курортный район и шельф Каспия. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о высокой технической возможности, экономической эффективности и экологической необходимости комплексного освоения термоминеральных ресурсов Берикейского месторождения. Среди всех редких металлов, имеющих промышленные концентрации на данном месторождении, наиболее перспективным является производство карбоната лития, прогнозный объем добычи которого оценивается в 120150 т/год.
При эксплуатации Южно-Сухокумской группы месторождений ежегодно попутно с нефтью добывается и закачивается обратно в пласт или сбрасывается на поля испарения более 1000 тыс. м3 ценных высокоминера-
лизованных вод. Попутные пластовые воды являются промышленными и содержат ряд ценных компонентов (магний, йод, бром, литий хлорид натрия и др.) в количествах, значительно превышающих их промышленные концентрации.
ООО «Газпром проектирование» выполнен комплекс научно-исследовательских работ по освоению попутных пластовых вод Южно-Су-хокумской группы месторождений в качестве гидроминерального сырья для извлечения ценных компонентов [12]. Разработке проекта предшествовали многолетние научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы и создание локальных утилизационных установок: проведена оценка сырьевой базы подземных промышленных вод, разработаны технико-технологические решения по комплексной переработке попутных вод с получением различной номенклатуры товарной продукции. Стабильность состава предлагаемого сырья - попутных нефтяных вод - по основным объектам подтверждена гидрохимическими режимными наблюдениями.
Комплексная технология переработки вод предусматривает получение в качестве товарной продукции: оксида магния, йода, брома, литиевого концентрата, поваренной соли, соляной кислоты и хлорного железа. Предлагаемая технология предусматривает возможность изменения номенклатуры товарной продукции в зависимости от конъюнктуры рынка и создание производства по пусковым комплексам, что позволяет снизить объем инвестиций и повысить эффективность производства. Прогнозный объем производства литиевого концентрата с содержанием лития 3,24 % на данном месторождении оценивается в 1020 т/год. Срок окупаемости инвестиций составляет 7-8 лет.
В завершение можно констатировать, что Россия обладает всем необходимым для возрождения производств литиевой и сопутствующей редкометальной продукции на базе собственного гидроминерального сырья. Преобладающее среди редких металлов и всевозрастающее мировое потребление лития обусловливает необходимость первоочередного развития в России литиевых производств.
Проведенные исследования показали высокую востребованность соединений лития на внутреннем и мировом рынке. Разведан-
ные ресурсы лития, разработанные технологии по его извлечению свидетельствует о высоком потенциале, технической возможности и экономической эффективности производства лития и его соединений в России из гидроминерального сырья. Наиболее перспективными месторождениями являются Ковыктинское и Знаменское месторождения в Иркутской области, Южно-Сухокумская группа месторождений и Тарумовское месторождение в Республике Дагестан.
С практической точки зрения для организации производств лития и его соединений в России необходимо выполнить ряд первоочередных работ:
- актуализация прогнозных балансов производства и потребления лития и его соединений на ближайшую и долгосрочную перспективу;
- переоценка и подсчет эксплуатационных запасов литийсодержащего гидроминерального сырья перспективных месторождений с последующим утверждением в ГКЗ РФ;
- предпроектные работы, включая разработку обоснований инвестиций в создание объектов производства лития и сопутствующих ценных компонентов;
- проекты разработки и обустройства перспективных месторождений;
- финансово-экономические обоснования организации литиевых производств, создание экономических предпосылок для участия в проектах заинтересованных инвесторов.
Наряду с технико-экономическими показателями могут быть приняты во внимание положительные результаты реализации проектов создания данных производств, не отражающиеся в стоимостных показателях:
- освоение в промышленных масштабах инновационных технологий по извлечению ценных компонентов из подземных промышленных вод;
- улучшение использования природных ресурсов за счет комплексной переработки извлекаемых вод;
- получение импортозамещающей продукции;
- экологический эффект, заключающийся в устранении отрицательных последствий сброса неочищенных попутных вод в окружающую среду;
- социальный эффект, заключающийся в создании новых рабочих мест, задействова-
нии смежных предприятий и повышении загрузки имеющихся строительных организаций.
В связи с изложенным исключительно актуальными задачами является опережающее развитие научных исследований этой проблемы, разработка новых технологий и создание современных высокотехнологичных производств с использованием лития и сопутствующих ему редких и других ценных компонентов.
Список литературы
1. Аналитические исследования компании Roskill по литию. URL: https://roskill.com/market-report/lithium/ (дата обращения: 17.12.2021).
2. Гаджиев ГА., Черкашин В.И. Проект 57. Использование высокоминеральных рассолов месторождений Дагестана для развития редкоме-талльной гидроминеральной промышленности, геотермальной энергетики и АПК / Фонд содействия экономическому развитию им. Н.К. Байбакова. URL: http://fondbaybakova.ru/index.php?option=com_ content&view=article&id=76%3A-57-&catid=7%3A2011-08-09-11-20-21&Itemid=20 (дата обращения: 10.12.2021).
3. Комплексное освоение геотермальных ресурсов / А.Б. Алхасов, Д.А. Алхасова, Р.М. Алиев, А.Ш. Ра-мазанов // Юг России: экология, развитие. 2016. Т. 11. № 1. С. 149-159.
4. Литиевые подземные воды Иркутской области и Западной Якутии / С.В. Алексеев, Л.П. Алексеева, А.Г Вахромеев и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. № 20. С. 27-33.
5. Мировой и российский рынок лития - новой нефти энергоперехода. URL: https://habr.com/ru/company/ itsoft/blog/579556/ (дата обращения: 18.12.2021).
6. Пирогов С. Литий - металл будущего. URL: https:// ru.investing.com/analysis/article-200277503, 2022 (дата обращения: 12.11.2021).
7. Прогноз производства редкоземельных металлов на период до 2024 года Министерства промышленности и торговли Российской Федерации. URL: https:// minpromtorg.gov.ru/ (дата обращения: 22.11.2021).
8. Прогноз социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2024 года Министерства экономического развития Российской Федерации. URL: https://www.economy.gov.ru (дата обращения: 14.12.2021).
9. Российский статистический ежегодник. 2019: Стат. сб. / Росстат РФ. - М., 2019. - 697 с.
10. Рынок карбоната лития в России: исследование и прогноз до 2024 г. / маркетинговое агентство «РОИФ Эксперт». М., 2019. 60 с.
11. Рябцев А.Д. Гидроминеральное сырье - неисчерпаемый источник лития в XXI веке // Известия Томского политехнического университета. 2004. Т. 307. № 7. С. 64-69.
12. Саркаров Р.А., Белан С.И., Гусейнов Н.М. Создание опытно-промышленного производства по извлечению ценных компонентов из попутных пластовых вод Южно-Сухокумской группы месторождений /
Геология и полезные ископаемые Кавказа // Труды института геологии ДНЦ РАН: материалы научно-практической конференции к 55-летию Института геологии ДНЦ РАН, 5-8 сентября 2011 г. Вып. 57. - Махачкала,
2011. С. 261-263.
13. Счетная палата предупредила о риске дефицита стратегических видов сырья.URL: https:// vz.ru/news/2021/5/20/1100134.html/ (дата обращения: 06.01.2022).
14. Таможенная статистика Федеральной таможенной службы Российской Федерации. URL: http:// customs.ru (дата обращения: 14.12.2021).
15. Шарафутдинов Ф.П. Отчет о научно-исследовательской работе. Технико-экономическая оценка освоения ресурсной базы гидроминерального сырья по месторождениям Берикейской, Южно-Сухокумской, по республике Дагестан, Волгоградской и Ярославской областей / НИПИ геотерм АО «Бургазгеотерм». URL: https://rfgf.ru/catalog/docview.php?did=45e61f4273fe0cec 9a3a3cb54fe50ea6 (дата обращения: 10.12.2021).
16. The global battery arms race: lithium-ion battery gigafactories and their supply chain. URL: https://www. oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/uploads/2021/02/ the-global-battery-arms-race-lithium-ion-battery-gigafactories-and-their-supply-chain.pdf (дата обращения: 04.01.2022).
17. Xianhui L., Yinghui M., Weihua Q., Senlin Sh., Chuyang Y.T., Jianxin L. Membrane-based technologies for lithium recovery from water lithium resources: A review // Journal of Membrane Science, 2019, vol. 591 URL: https:// doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117317 (дата обращения: 07.12.2021).
References
1. Analiticheskie issledovaniya kompanii Roskill po litiyu. URL: https://roskill.com/market-report/lithium/ (data obrashheniya: 17.12.2021).
2. Gadzhiev G.A., Cherkashin V.I. Proekt 57. Ispol'zovanie vy'sokomineral'ny'x rassolov mestorozhdenij Dagestana dlya razvitiya redkometall'noj gidromineral'noj promy'shlennosti, geotermal'noj e'nergetiki i APK / Fond sodejstviya e'konomicheskomu razvitiyu im. N.K. Bajbakova. URL: http://fondbaybakova.ru/index. php?option=com_content&view=article&id=76%3A-57-&catid=7%3A2011-08-09-11-20-21&Itemid=20 (data obrashheniya: 10.12.2021).
3. Kompleksnoe osvoenie geotermal'ny'x resursov / A.B. Alxasov, D.A. Alxasova, R.M. Aliev, A.Sh. Ramazanov. Yug Rossii: ekologiya, razvitie. 2016. T. 11. № 1. S. 149-159.
4. Litievy'e podzemny'e vody' Irkutskoj oblasti i Zapadnoj Yakutii / S.V. Alekseev, L.P. Alekseeva, A.G. Vaxromeev i dr. Ximiya v interesax ustojchivogo razvitiya.
2012. № 20. S. 27-33.
5. Mirovoj i rossijskij ry'nok litiya - novoj nefti e'nergoperexoda. URL: https://habr.com/ru/company/ itsoft/blog/579556/ (data obrashheniya: 18.12.2021).
6. Pirogov S. Litij - metall budushhego. URL: https:// ru.investing.com/analysis/article-200277503, 2022 (data obrashheniya: 12.11.2021).
7. Prognoz proizvodstva redkozemel'nyx metallov na period do 2024 goda Ministerstva promy'shlennosti i torgovli Rossijskoj Federacii. URL: https://minpromtorg. gov.ru/ (data obrashheniya: 22.11.2021).
8. Prognoz social'no-e'konomicheskogo razvitiya Rossijskoj Federacii na period do 2024 goda Ministerstva e'konomicheskogo razvitiya Rossijskoj Federacii. URL: https://www.economy.gov.ru (data obrashheniya: 14.12.2021).
9. Rossijskij statisticheskij ezhegodnik. 2019: Stat. sb. / Rosstat RF. - M., 2019. - 697 s.
10. Rynok karbonata litiya v Rossii: issledovanie i prognoz do 2024 g. / marketingovoe agentstvo «ROIF E'kspert». M., 2019. 60 s.
11. Ryabcev A.D. Gidromineral'noe sy'r'e -neischerpaemy'j istochnik litiya v XXI veke. Izvestiya Tomskogo politexnicheskogo universiteta. 2004. T. 307. № 7. S. 64-69.
12. Sarkarov R.A., Belan S.I., Gusejnov N.M. Sozdanie opytno-promyshlennogo proizvodstva po izvlecheniyu cennyx komponentov iz poputnyx plastovyx vod Yuzhno-Suxokumskoj gruppy' mestorozhdenij / Geologiya i polezny'e iskopaemy'e Kavkaza // Trudy' instituta geologii DNCz RAN: materialy' nauchno-prakticheskoj konferencii k 55-letiyu Instituta geologii DNCz RAN, 5-8 sentyabrya 2011 g. Vy'p. 57. - Maxachkala, 2011. S. 261-263.
13. Schetnaya palata predupredila o riske deficita strategicheskix vidov syrya. URL: https://vz.ru/
news/2021/5/20/1100134.html/ (data obrashheniya: 06.01.2022).
14. Tamozhennaya statistika Federal'noj tamozhennoj sluzhby Rossijskoj Federacii. URL: http://customs.ru (data obrashheniya: 14.12.2021).
15. Sharafutdinov F.P. Otchet o nauchno-issledovatel'skoj rabote. Texniko-e'konomicheskaya ocenka osvoeniya resursnoj bazy' gidromineral'nogo sy'r'ya po mestorozhdeniyam Berikejskoj, Yuzhno-Suxokumskoj, po respublike Dagestan, Volgogradskoj i Yaroslavskoj oblastej / NIPI geoterm AO «Burgazgeoterm». URL: https://rfgf.ru/catalog/docview.php?did=45e61f4273f e0cec9a3a3cb54fe50ea6 (data obrashheniya: 10.12.2021).
16. The global battery arms race: lithium-ion battery gigafactories and their supply chain. URL: https://www.oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/ uploads/2021/02/the-global-battery-arms-race-lithium-ion-battery-gigafactories-and-their-supply-chain.pdf (data obrashheniya: 04.01.2022).
17. Xianhui L., Yinghui M., Weihua Q., Senlin Sh., Chuyang Y.T., Jianxin L. Membrane-based technologies for lithium recovery from water lithium resources: A review. Journal of Membrane Science, 2019, vol. 591 URL: https:// doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117317 (data obrashheniya: 07.12.2021).
