Похиленко. Стратегически важные минерално

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева
СО РАН
Н.П. Похиленко
СТРАТЕГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ
СИБИРСКОЙ АРКТИКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ОСВОЕНИЯ.
ТЕХНОПРОМ – 2014
НОВОСИБИРСК
Перечень основных видов
стратегического минерального сырья:
 Нефть, природный газ, уран, марганец,
хром, титан, бокситы, медь, никель,
свинец, молибден, вольфрам, олово,
цирконий, тантал, ниобий, кобальт,
скандий, бериллий, сурьма, литий,
германий, рений, редкие земли
иттриевой группы, золото, серебро,
платиноиды, алмазы, особо чистое
кварцевое сырье.
Подпрограмма 15. Характеристика сферы реализации подпрограммы,
описание основных проблем в указанной сфере и прогноз ее развития
Обеспечение экономики страны редкими и редкоземельными металлами (далее – РМ и РЗМ)
носит критический характер для национальной безопасности и является важным условием
модернизации промышленности. Без РМ и РЗМ невозможно полноценное внедрение 14 из 27
критических технологий, утвержденных Указом Президента Российской Федерации от 07 июня
2011 г. № 899, в том числе:
- базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных
видов вооружения, военной и специальной техники;
- базовые технологии силовой электротехники;
- нано-, био-, информационные, когнитивные технологии;
- технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с
радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом;
- технологии информационных, управляющих, навигационных систем; технологии
наноустройств и микросистемной техники;
- технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику;
- технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов;
- технологии получения и обработки функциональных наноматериалов;
- технологии и программное обеспечение распределенных и высокопроизводительных
вычислительных систем;
- технологии создания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем
управления новыми видами транспорта;
- технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения;
- технологии создания электронной компонентной базы и энергоэффективных световых
устройств;
- технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и
использования энергии.
Другие
страны Азии
4%
ЕС
10%
США
8%
Китай
54%
Япония
24%
Структура потребления РЗМ в 2010 году – 125 тыс.т. РЗО
[Rare earth elements. Opportunity and challenges.Nov. 2010.
http://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/Rare_earth_elements/$FILE/Rare%20Earths%20%20Opportunities%20and%20challenges.pdf
Редкие и редкоземельные элементы в современных
высокотехнологичных отраслях промышленности
Высококачественные стали
Nb, V, TR, Sr, Zr
Сверхжаропрочные и сверхлегкие сплавы
Nb, Ta, Вe, Li, Y, Sc, Zr, Re
Новое поколение авиационных и
космических двигателей
Re, Nb, Hf
Сотовая и волоконнооптическая связь
Ta, Zr, La, Er, Ge, Ga, In
Дисплеи персональных компьютеров
Y, Eu, Tb, Ce, Sr, In, Ga
Новые химические источники тока
Li, La, Nd, Zr, Y
Высокоэффективные катализаторы
Re, TR, V, Ge, Sb
Сверхпроводники
Nb, Y, Sr, Bi
Новейшие медицинские препараты
Ge, Re, Bi, Se, V
Мировой рынок на рубеже веков характеризовался
неуклонным ростом производства и потребления
редких элементов с некоторым дисбалансом между
ними то в сторону превышения предложения (до
2009г.), то опережением спроса (с 2010 г.).
Это стимулировало производство редких элементов:
так, за первое десятилетие нового века потребление
ниобия выросло в два раза, что обусловило
соответствующий
рост
его
производства,
а
потребление некоторых РЗМ – выросло в 3-4 раза.
Открытие новых сфер использования редких
элементов способствовало росту значительного спроса
на них и существенно изменило баланс в
традиционных областях их применения.
В России в сфере потребления РЗМ в 1990-е и в
2000-е годы тенденции были прямо противоположны
мировым. За это время спрос на редкие земли
сократился в 2 раза с 6 до 2-3 тыс.т. РЗО.
Сегодня главные виды высокотехнологичной
продукции, содержащей РЗМ, в Россию
импортируются.
Поскольку мощности по разделению РЗМ в России
отсутствуют,
отечественные
предприятия
удовлетворяют свои потребности в РЗМ и их
соединениях исключительно за счет импорта.
Более того, в России практически не освоены
многие области применения РЗМ, чрезвычайно
активно развивавшиеся в последние годы за рубежом.
Существующие диспропорции парадоксальны: так,
к примеру, для изготовления постоянных магнитов
Россия потребляет ежегодно всего около 100 т РЗО,
тогда как в мире в 2010 году для этих целей
использовалось 26-28 тыс.т РЗО.
Абсолютно не освоена в России и наиболее
динамично растущая область применения РЗМ –
производство Ni-металл-гидридных батарей для
электроники и гибридных автомобилей, другие сферы
высокотехнологичной продукции, что отбрасывает
Россию на обочину передовых и развивающихся стран.
По сравнению с ними доля редких элементов,
потребляемых на душу населения в России на порядок
ниже, что идет в разрез с выбранным ее руководством
инновационным путем развития государства.
В складывающейся ситуации в самой
ближайшей перспективе спрос на РЗМ
в России должен будет расти
опережающими темпами согласно
заявленной руководством страны
программе модернизации экономики,
чтобы выйти на уровень развитых
стран. По оценке ИМГРЭ к 2020 гг.
объем потребления РЗМ в России
составит ~20 тыс.т РЗО.
Геологическая карта северной части Сибирской платформы
Томторское месторождение показано красной звездочкой, ~250 км к СЗ
расположен Попигайский кратер
Геологическая карта
массива Томтор
(Толстов, 1998):
Общие ресурсы Томторского месторождения
колоссальны: Nb2О5 – 73.636 млн.т., TR2О3 153.706 млн.т., P2О5 - около 2 млрд.т.
По ресурсам редких элементов и их концентрациям
Томтор является безусловным лидером нашей
планеты. В мире такие объекты редки, поэтому Томтор
по праву стоит в одном ряду с месторождениямигигантами, такими, как Виттватерсранд или Сухой лог
(золото), Чукикамата (медь), Норильская группа (медь,
никель, платиноиды), заняв лидерство в группе РЗЭ
объектов, опередив месторождения ниобия (Араша,
Бразилия) и редких земель (Маунтин-Пасс, США;
Баюнь-Обо, Китай).
Запасы редких элементов в пределах
только одного участка Буранный при
нынешней
конъюнктуре
могут
обеспечить потребности России на
сотни лет.
В то же время запасы участка
Буранный составляют менее одной
десятой от общих ресурсов РЗЭ на
месторождении Томтор.
Вариант 1. НОМЕНКЛАТУРА ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ
(ИХХТ, г. Красноярск, Кузьмин В.И., 2012)
Продукт
Характеристика
Выход с
1 т руды
Карбонаты РЗЭ
Содержание ∑РЗО и оксида Y, более 50%,
оксид железа (Fe2O3), не более 0,05%;
оксид алюминия (Al2O3), не более 0,1%;
оксид кальция (CaO), не более 0,1%.
Феррониобий
Сод. 60%
ФН658
Тринатрийфосфат,
Na3PO4∙12H2O,
ГОСТ
Извл
ечение, %
195 кг (в
т.ч. РЗО в
продукте
78,0
97,5кг).
66 кг
85,0
770кг
85,0
150 кг
58,0
Сод., не менее 95%;
оксид ванадия не более 0,005%
20176-77.
Глинозем, Al(OH)3,
Содержание класса +45-125 мкм 80-85%.
марка Г-00.
Скандий,
уран,
ториевый концентрат
Состав: оксид скандия – 20,8%; оксид тория –
12%; оксид урана – 0,8%; оксид железа -17,1%;
1,9 кг
оксид титана – 16,1%; оксид алюминия -30 %
ТiO2
5-7% алюминия
28 кг
Скан
дия -69,3%
88
Вариант 2 (железногорская схема), Кузьмин В.И., 2012
Прод
Чистота,%
укт
Выход,
Извл
т. с 1 т ечение, %
руды
1 Оксид
.
ы РЗМ
Er2O3
99,5-99,995%
0,33 кг
82,5
Tm2O3
99,5-99,998%
0,083 кг
83,3
Yb2O3
99,5-99,998%
0,33 кг
82,9
Lu2O3
99,5-99,998%
0,080 кг
80,1
Y 2O3
99,95-99,99%
20,5 кг
77,9
66 кг
85,0
0,57 кг
82,0
0,77 т
85,0
0,22 т
85,0
ФН658
В т.ч.
99,996 %
La2O3
20,5 кг
78,8
99,99-99,995
42,0 кг
66,9
Nd2O3
99,5-99,99
4,3 кг
77,7
Pr6O11
96%
16,8 кг
77,7
Sm2O3
99,5-99,995%
2,1 кг
82,8
Eu2O3
99,99%
0,66 кг
82,8
Gd2O3
99,5-99,999%
2,05 кг
81,9
Tb2O3
99,5-99,995%
0,16 кг
80,6
Dy2O3
99,98
1,25 кг
82,8
Ho2O3
99,5-99,995%
0,16 кг
82,5
CeO2
60%
3 Sc2O3,
.
99,9 %,
ТУ 95148-77
4 Тринат
. рий
не
менее
фосфат, 95%;
Na3PO4∙12H2O,
ГОСТ
оксид
20176- ванадия
77.
не
более
0,005%
5 Al(OH)3
. марка Г-00.
класса
+45-125 мкм
80-85%.
ТiО2
5-7% Al
28 кг
88
Прогноз цен на товарную продукцию, получаемую из руд
Буранного участка Томторского м-я (долл/кг)
Оксиды РЗМ,
чистота, %
Ниобий
технический (95%)
Скандий (99,9%)
Иттрий (99,9%)
Лантан (99,99%)
Церий оксид
(99,9%)
Неодим (99,9%)
Празеодим (96%)
Самарий (99%)
Европий 99%)
Карбонаты РЗМ
Диоксид титана
1. Наиболее
вероятный
2. Максимальный
Минимальный
60
72
48
1500
50
25
20
1750
1200
60
40
30
20
25
15
90
90
20
1000
12
2,5
100
70
100
70
25
15
1200
800
15
10
3,2
2,2
Цены на тяжелые лантаноиды Томтора
Продукт, оксид
Чистота
Минимум
Максимум
Реальные на
2013-2015 г.г.
55
150
100
1000
2000
1000
700
800
700
гольмия, Ho2O3 Сод. 99,5-99,995%
60
700
500
эрбия, Er2O3 Сод. 99,5-99,995%
50
100
50
тулия, Tm2O3 Сод. 99,5-99,998%
1500
1600
1500
иттербия, Yb2O3 Сод. 99,5-99,998%
300
400
300
лютеция, Lu2O3 Сод. 99,5-99,998%
500
1800
1500
гадолиния, Gd2O3 Сод. 99,5-99,999%
тербия,Tb2O3 Сод. 99,5-99,995%
диспрозия, Dy2O3 Сод. 99,98
Стоимость товарной продукции в одной
тонне руды Томторского месторождения за
последние 15 лет варьировала от 2-х
[Толстов, 1998] до 8,5 тыс. долларов
[Мелентьев,
2009],
а
после
редкоземельного
«бума»,
вызванного
«китайским реверансом», по состоянию на
01.09.2013г.
стоимость
товарной
продукции, получаемой из 1 тонны руды,
достигла 11 тыс. долл.
Подразделения Сибирского отделения РАН
(ИГМ, ИХХТ, ИЭОПП) готовы к решению
поставленных задач. В СО РАН имеется
научно-технический потенциал,
высокопрофессиональные кадры, надежно
обеспечивающие выполнение всего комплекса
необходимых НИР: научно-методического
сопровождения разведочных, опытнопромышленных и разведочноэксплуатационных работ, включая геологоэкономическую оценку и технологическое
обеспечение переработки руды в готовые
конечные высоколиквидные и дефицитные
продукты, содержащие РЗЭ.
Конечная цель выполнения
вышеназванных НИР и НИОКР создание в Российской Федерации
редкоземельной промышленности,
отсутствующей на сегодняшний день,
но крайне необходимой для
инновационного развития экономики
нашего государства, отстающего от
передовых стран по ряду наиболее
высокотехнологичных направлений
на целые десятилетия…
Небо над Томтором
(Зимняя ночь)
Спасибо за внимание!