Литиевые гидротермалиты: перспективы и проблемы промышленного освоения

Автор: Г.Б. Мелентьев, Е.С. Овчарова, Р.М. Шевчук, В.М. Короткий, Н.С. Поликашина

Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc

Рубрика: Экономика природопользования

Статья в выпуске: 5 (81), 2025 года.

Бесплатный доступ

Анализируются перспективы и проблемы промышленного освоения литиевых гидротермалитов, представленных зарубежными и российскими месторождениями. Рассматриваются специфика их промышленно-генетических типов, уровни содержаний лития и состояние технологий его извлечения. Акцентируется внимание на зависимости направлений и темпов освоения рассматриваемых месторождений лития от степени их химико-технологической изученности, корпоративного взаимодействия инвесторов и потребителей литиевой продукции.

Литиевые гидротермалиты, промышленно-генетические типы месторождений, инвестиционная привлекательность, химико-технологическая изученность, комплексность и экологичность литиевого сырья

Короткий адрес: https://sciup.org/149148377

IDR: 149148377   |   DOI: 10.19110/1994-5655-2025-5-67-75

Текст научной статьи Литиевые гидротермалиты: перспективы и проблемы промышленного освоения

В информационно-аналитических обзорах 2020– 2025 гг. нами последовательно обоснована необходимость и первоочередность промышленного освоения крупнейших в России месторождений эндогенного литиевого сырья, представленных редкометальными гранитными пегматитами Кольского региона [1, 2]. Эта необходимость обусловлена двумя главными факторами: 1) лавинообразным увеличением мировой потребности в литии как эффективном компоненте новой безуглеродной энергетики с использованием в производствах литий-ионных аккумуляторов для автотранспорта и крупных накопителей энер- гии и 2) промышленным освоением за рубежом природных рассолов как источников лития – конкурентов традиционного эндогенного пегматитового сырья.

Оцениваются различия между озерными рассолами поверхностной и погребенной рапы, служившими в 60– 80-е гг. прошлого века источниками лития (США), термальными водами, разведанными в СССР (России), и наиболее перспективными для промышленного освоения глубинными литийсодержащими водными горизонтами и пластовыми рассолами крупнейших артезианских бассейнов Восточной Сибири, разведанными на нефть и газ.

Авторы не ограничились анализом материалов по водным объектам с повышенным и аномально высоким содержаниями лития, а включили в настоящий обзор вулканогенно-осадочные гидротермалиты, представленные месторождениями гекторитов – литиевых глин, и уникальным месторождением ядарита – бромида лития, представленного продуктивными прослоями в толщах горючих сланцев и пирокластических отложениях в бассейне р. Ядар (Сербия).

Положительно оцениваются также перспективы извлечения лития из техногенных сбросов при эксплуатации углеродных, соляных, алмазных и некоторых других месторождений.

Очевидно, что промышленное освоение этих месторождений как новых источников лития определяется технологическими возможностями его максимального извлечения, которые предварительно рассматриваются в обзоре.

Изложенные материалы предназначены для использования научными специалистами при выборе новых направлений фундаментальных и прикладных исследований «многоликого» литиевого сырья, инженерами-геологоразведчиками при планировании соответствующих поисково-оценочных работ в новых районах и организации комплексной оценки перспективных объектов на литий с сопутствующими ценными компонентами, включая привлечение инновационных технологий их извлечения в России и за рубежом.

Озерная поверхностная и погребенная рапа

Месторождения этого типа были открыты и введены в эксплуатацию в XX в. в США в качестве промышленных источников лития – поверхностная рапа – оз. Серлс (Калифорния) и погребенная рапа Силвер-Пик (Невада) [3]. Месторождение сухого соленого оз. Серлс освоено в годы Второй мировой войны при содержаниях лития 0,015 % и запасах Li2O около 7 млн т. Озерная рапа представляет собой межкристальные рассолы CO3–Cl–Na Li, NaCl, KCl, бором. Химический завод в г. Трона более полувека производил из рапы оз. Серлс соду, сульфаты натрия и калия, хлорид кальция, бром и бромиды щелочных металлов, буру, борную кислоту, пироборат натрия, фосфорную кислоту, карбонат и сульфат лития на общую сумму 0,5 млрд дол. в год.

Рапа Силвер-Пик представляет собой сульфатный тип SO4–Cl–Mg–Na с сопутствующими Li, Br, I и сульфатами Na и Mg с минерализацией до 100 кг/м3. Объект галургиче-ского производства. Содержания лития в рассолах 0,08 %, запасы – 7,4 млн т.

Кроме этих промышленно освоенных источников лития в США известны два соленых озера, неоцененных подобным же образом: оз. Солтон-Си (Долина Империал) с ресурсами лития 2,2 млн т и Большое соленое озеро площадью около 2,0 тыс. км2 (по состоянию на 1968 г.); за 100 лет площадь озера сократилась в 2,5 раза. Глубина озера достигает 8–15 м, но в целом незначительная. Запасы LiCl – 4 млн т, что в пересчете на Li2O составляет 1,3 млн т, сопоставимы с запасами промышленно значимых пегматитовых месторождений. Запасы сопутствующих солей в поверхностной рапе составляют (в млрд т): NaCl – 3,2; MgCl2 – 0,63; Na2SO4 – 0,45–0,54; солей калия – 0,1–0,18. Рапа озера в течение 100 лет использовалась как источник добычи поваренной соли. В последние годы организованы исследовательские работы по извлечению хлорида и металлического магния, жидкого хлора, солей калия и лития.

Озерные месторождения лития, по мнению авторов, с геотехнологических и экономических позиций не могут рассматриваться в качестве конкурентов литиевого минерального сырья из пегматитов из-за крайне низких его содержаний сравнительно с регламентированными в исходных рудах (>1–2 % Li2O) и товарных сподуменовых концентратах (5–7 % Li2O) как продуктах обогащения добываемого сырья для последующих переделов. Однако обнаружение и вовлечение в промышленное использование литиевых саларов в Латиноамериканском «треугольнике» [4] (Чили, Аргентина, Боливия) с применением инновационных технологий извлечения лития позволяет, по мнению авторов, выделять эти источники лития в качестве литиевых гидротермалитов – конкурентов рудного лития.

Литиевые гидротермалиты латино-американского «треугольника» – конкуренты рудного литиевого сырья

В настоящее время мировой потребительский спрос на литий на 50 % удовлетворяется за счет традиционного рудно-пегматитового сырья и на 50 % – за счет инновационного гидроминерального сырья – литиевых гидротерма-литов из бессточных солончаковых озер (саларов) высокогорных пустынь Андов в Чили, Аргентине и в ближайшей перспективе – Боливии. Открытия, изучение и оценка промышленной значимости литиевых саларов Латинской Америки последовали с конца 60-х гг. прошлого века после освоения соленых озер в США, которые значительно уступают латиноамериканским саларам по содержаниям лития, условиям возможностей естественного (природного) обогащения и, как следствие, по технолого-экономическим показателям промышленного извлечения и использования.

Запасы лития в рассолах саларов Чили оцениваются (в тыс. т) 3, Аргентины – 0,85 и в Боливии – 5,4, а производство соответственно в 4500–6400 и 310–1000; в Боливии производство пока не организовано и оценивается в первые сотни тонн [5]. По запасам и производству лития из экспортируемого сподуменового сырья редкометальных пегматитов лидером является Австралия – соответственно, 160–570 тыс. т и 2800 т. Однако австралийский литиевый вектор ориентирован на экспорт рудного сырья, преимущественно в Китай, и поэтому производство химической литиевой продукции в этой наиболее богатой рудным литиевым сырьем стране, в отличие от Китая, не развито.

Следует заметить, что в период развития в США и Чили производства лития из гидроминерального сырья мас- штабы производства лития из сподуменовых руд сократились в связи с более низкой себестоимостью литиевых гидротермалитов.

Россия в рассматриваемый период приостановила добычу сподуменовой руды на единственном в стране эксплуатируемом Завитинском месторождении в Забайкалье и с 1997 г. по настоящее время не ввела в эксплуатацию какое-либо новое из числа разведанных в советское время. Компенсация частично осуществлялась за счет импорта сподуменового сырья и литиевых гидротермалитов Чили и Аргентины, которые в определенный период своего развития отказали нам в импортных поставках.

В рапе саларов трех латиноамериканских стран сосредоточено 85 % мировых запасов лития: 15 % – в Чили (Салар-де-Атакама), 10 % – в Аргентине (Салар-де-Хом-бре Муэрто) и 60 % – в Боливии (Салар-де-Уюни). Экспорт карбоната лития – товарного химического продукта, производимого в Чили фирмой «SQM» и в Аргентине фирмой «FMC», осуществляется преимущественно в США, Китай и Германию [5].

Салар-де-Атакама расположен в северной части Чили на высоте 2300 м над ур. м. Его площадь составляет 3 тыс. км2. Соляное ядро состоит из галитовой фации сульфатов и карбонатов. Слой галита имеет мощность 350 м в ядре и 50 м – по краям бассейна. Ресурсы лития в саларе составляют 4,5 млн т, подтвержденные запасы – 1,67 млн т. Содержания лития в рапе – 0,14 %, что в шесть раз превышает его содержание в погребенной рапе месторождения Силвер-Пик в США. Сопутствующие полезные компоненты представлены (в %): K – 1,87; Na – 6,92; Mg – 0,91; B – 0,04. Засушливый климат обеспечивает скорость испарения 300 мм в год и выпадение осадков 25 мм/год. Производство карбоната лития из салара в расчете на металл составило в 1980-е гг. 398–907 т/год. Попутно производится 150 тыс. т/год калийных солей в качестве удобрений.

Отсутствие в нашей стране территорий аридного климата как главного фактора формирования рассматриваемых месторождений литиевых гидротермалитов, представляющих собой наиболее выгодное с ресурсно-технологических позиций литиевое горно-химическое сырье, обусловило создание в Боливии совместного с Россией предприятия по добыче рассола и производству конечной товарной продукции в объёме 14 тыс. т [6, 7]. Боливийская государственная компания YLB и российская Uranium One Group с лета 2023 г. получили возможность промышленного освоения инвестиций Росатома в сумме 600 млн дол. в течение 3-х лет. Планировалось использование российской сорбентной технологии прямого извлечения лития (до 90 %) из рассолов. Этот проект освоения литиевых гидротермалитов – первый в структуре Росатома зарубежный источник лития, дополнительный к запланированному его производству с 2028 г. за счет ввода в эксплуатацию Колмозерского месторождения сподуменовых пегматитов [8].

Боливийское правительство во главе с президентами социалистической ориентации Эва Моралесом, а затем Луиса Арсе с 1921 г. форсирует промышленное освоение и использование литиевого сырья солончаков Уюни, Пар-тос Градес и Койпас.

Салар-де-Уюни расположен на ЮЗ Боливии в Андах на высоте 3653 м. Он занимает площадь 9 тыс. км2, простираясь на 100–120 км. Ресурсы лития в этом саларе оцениваются в 5,5 млн т при средних содержаниях 0,025 %. В пределах салара выявлена зона площадью 30 км2 с аномально высокой концентрацией лития (0,09–0,4 %). Содержания в рапе салара сопутствующих полезных компонентов составляют (в %): K – 0,62; Na – 9,1; Mg – 0,54. Соотношение Mg/Li составляет 21,5 (в Силвер-Пик – 1,5, в Салар-де-А-такама – 6,6). Максимальные содержания Mg (6 %), K (3 %) и B (0,4 %) установлены в верхних слоях соляной толщи. В целом, Салар-де-Уюни превосходит Салар-де-Атакама по запасам лития, но значительно уступает ему по содержаниям лития в рапе и степени испарения [6, 7].

В отличие от солончаков Чили и Аргентины боливийские рассолы содержат больше химических примесей, а сезон дождей на солончаках длится несколько месяцев. Эти факторы отрицательно влияют на эффективность принятого в Чили и Аргентине метода выпаривания рассолов в бассейнах – прудах. Боливия вложила около 800 млн дол., в этот метод, включая сеть прудов и незавершенный завод прудов мощностью до 15 тыс. т карбоната лития в год.

Таким образом, рассолы латиноамериканских саларов отличаются аномально высокими содержаниями лития, уступающими только редкометальному пегматитовому сырью, логистической и технологической доступностью и продуктивностью природного химического состава, не требующего традиционного для рудного сырья обогащения. Эти качества литиевых гидротермалитов позволяют рассматривать и оценивать их, несмотря на транспортные издержки логистики, в качестве наиболее выгодного и экономически привлекательного промышленного источника лития путем привлечения к этим проектам четырех компаний: вышеназванной Российской, Lilas solutions США и двух китайских: Citic Gucan и TB EA Group [7]. Ам-бизиозные планы Боливии предусматривают перспективу создания к 2030 г. мировой столицы лития на базе 21 % от его мировых запасов (23 млн т) и 40%-ного уровня планируемых поставок на мировой рынок. При этом особое внимание привлекает стремление Боливии разработать и использовать лучшие технологии прямого извлечения лития и организации его производств.

Реализация амбизиозных литиевых планов Боливией – самой бедной страны Южной Америки, не имеющей выхода к морю, при производстве в 2021 г. всего 543 т лития (из 600 тыс. т мирового производства) ориентирует на перспективы нашей страны стать лидером в организации соответствующих производств полного технологического цикла и объемах импорта боливийской литиевой продукции. В каждом из трех боливийских саларов возможное производство карбоната лития оценивается в 25 тыс. т/ год, т. е. в сумме – до 75 тыс. т.

Подземные самоизливающиеся термальные воды – перспективный российский источник лития

Наиболее перспективным на литийсодержащее ги-дроминеральное сырье регионом России представляется Северокавказский, в пределах которого простирается Восточно-Предкавказский артезианский бассейн (ВПАБ) площадью более 200 км2. В нижних горизонтах этой структуры залегают высокоминерализованные воды хло-ридно-натриевого и карбонатного составов с минерализацией 60–210 г/дм3 и температурами 130–220º С и выше. Газонасыщенность этих вод достигает 10 м3/м3 и выше. Термальные воды, согласно исследованиям специалистов Института проблем геотермии Дагестанского научного центра (филиал ОИВТ РАН, Москва), характеризуются содержаниями (м3/дм3): лития – 40–95, рубидия – 10, цезия – 1–3, стронция – 260–950 при 270–800 магния и 1400–10000 кальция и представляют собой промышленное гидроми-неральное сырье [9–11].

Специфика поликомпонентного состава термальных вод Дагестана изучена на трех месторождениях, разведанных еще в СССР: Берикейском, Сухокумском и Тару-мовском (табл. 1). Эта специфика обусловила разработки специалистами Института проблем геотермии нового, в отличие от галургической технологии, способа сорбционного извлечения лития из хлоридных гидротермальных рассолов. В качестве эффективного сорбента использован и рекомендован для внедрения аморфный гидроксид алюминия (ГОА), а также способы его переработки в карбонат лития экстракцией в замкнутом цикле [10, 11].

Таблица 1

Состав термальных вод (мг/дм3) Дагестана

Table 1

Composition of thermal waters (mg/dm3) of Dagestan

Показатель

Месторождение

Тарумовское

Сухокумское

Берикейское

Li+

195

40

44

K+

3750

670

590

Na+

55000

32000

24060

Rb+

10

3

4

Cs+

3

1

1

Mg2+

800

720

270

Ca2+

10000

7700

1400

Sr2+

950

630

260

Ba2+

1000

83

230

496

58

23

Cl-

125000

65120

41050

Br-

630

320

165

I-

20

13

15

HCO3-

73

415

1350

SO42-

50

H3BO3

150

380

330

H 2 SiO 3

36

3

24

Минерализация

198113

108205

69810

ХПК, мгО2/дм3

1120

2275

720

Механические примеси

740

4462

Составлено по: [10, 11].

Compiled according to: [10, 11].

С использованием результатов химико-технологической оценки возможностей комплексного использования геотермального сырья Берикейского месторождения, расположенного в 3 км от береговой линии Каспийского моря и в 100 км южнее г. Махачкалы, оцениваются очевидные перспективы промышленного освоения как Берикейского, так и двух других разведанных месторождений высокопродуктивных гидротерм. Проектом освоения Берикея предусматривается получение из подземных рассолов 2 тыс. т карбоната лития в год при добыче до 10 млн. т/м3 продуктивных гидрогеотерм. Для этого потребуется восстановить 17 скважин и обустроить водозабор при самоиз-ливающихся скважинах 1500 м3/сутки. С учетом капитальных вложений на эти цели, а затем строительства завода потребуется 1500 млн руб., что обеспечит себестоимость 1 т карбоната лития в 110 руб. и годовое производство 111 т [9]. Проектом одновременно предусматривается рациональное решение энергетических проблем ГеоЭС, предназначенной для местного производства электроэнергии за счет эксплуатации термальных вод. Предусматривается опреснение воды на выходе с ГеоЭС и использование ее в решении местных водохозяйственных проблем.

Таким образом, самоизливающиеся термальные воды Дагестана представляют собой конкурентоспособное литийсодержащее сырье, использование которого благодаря положительным оценкам перспектив недропользования и новым российским технологиям представляется инновационным и заслуживающим опытно-промышленной оценки с последующим освоением.

Высококомплексные глубинные и пластовые воды нефтегазоносных артезианских бассейнов Сибири как перспективные промышленные источники лития

В условиях отсутствия в России территорий с аридным климатом, необходимым для формирования месторождений литиевых гидротермалитов, необходимо учитывать альтернативные возможности перспективной оценки на литий гидротермальных ресурсов глубинных вод и рассолов и пластовых вод крупных артезианских бассейнов Восточной Сибири, включающих разведуемые на нефть и газ площади и участки.

Хлоридные глубинные воды артезианских бассейнов, представляющие практический интерес, залегают на глубине 2–5 км. Их минерализация составляет 150–250 г/л, температура – 20–100º С. Эти воды служат промышленным источником йода и брома. Для них характерна обогащен-ность литием (30–80 мг/л), рубидием (1–3 мг/л). цезием (0,2–0,5 мг/л) и стронцием (600–1500 мг/кг). Пока эти редкие металлы из глубинных вод артезианских бассейнов не извлекаются, несмотря на гигантские объемы сопутствующей добычи подземных вод нефтяных и газовых месторождений, исчисляемые миллиардами тонн – в США 1,5 млрд т. Наиболее полная и дифференцированная оценка распределения широкого комплекса особо ценных и токсичных компонентов в подземных рассолах, соляных и углеводородных залежей содержится в опубликованных работах М. В. Ториковой (ИМГРЭ), включая результаты специального опробования и многокомпонентных анали- зов подсолевых рассолов Прикаспийской нефтегазовой провинции [12].

Решение проблемы попутных рассолов нефтегазодобычи для нашей страны весьма актуально в связи с отсутствием месторождений литиевых озерных гидротерма-литов и районов аридного климата как с экономических, так и экологических позиций. В промышленно-развитых странах (США, Япония, Германия, Италия) доходы от извлечения редких металлов из гидротермального сырья составляют значительную долю их мировой добычи и достигают 50 % от суммарного производства и потребления.

В СССР были разведаны 14 месторождений комплексного гидроминерального сырья и созданы опытно-промышленные установки и заводы для эксплуатации пяти месторождений. Однако на литий было разведано единственное месторождение Джарчи в Узбекистане, связанное с нефтеконденсатной залежью. Дебит литийсодержащих вод составлял 4142 м3/сутки, т. е. примерно 1 млн м3/год, что позволяло рассчитывать на добычу 5,5 тыс. т лития/год в течение 27 лет [6].

В табл. 2 приведены основные параметры перспективных на литий гидротермальных ресурсов, сопутствующих разведуемым месторождениям нефти и газа в пределах Ангаро-Ленского артезианского бассейна. Среди них выделяется своими гидротермальными ресурсами и содержаниями лития (до 480 мг/л) Знаменское месторождение в Иркутской области, включающее крупнейшее газоконденсатное Кобыткинское месторождение. С вводом в эксплуатацию Восточного газопровода Ковыкта может обеспечить литийсодержащими рассолами крупное промышленное производство по их комплексной переработке и использованию, включая экспорт химической продукции в страны АТР.

Высококомплексные глубинные и пластовые воды нефтегазоносных артезианских бассейнов служат источниками йода и хрома. Для их хлоридно-кальций-натри-евого типа минерализации характерна обогащенность редкими щелочными металлами: Li – 3080 мг/л, Rb – 1–3, Cs – 0,2–0,5 мг/л и стронцием – 600–1000 мг/л [6]. Объемы сопутствующих при добыче нефти и газа подземных вод исчисляются миллиардами тонн: в США – 1,5 млрд т и значительно больше в России. Редкие металлы из этих грандиозных источников пока не извлекаются. Специфика распределения в подсоленных толщах Прикаспийской

Таблица 2

Прогнозируемые параметры глубинных литийсодержащих рассолов Ангаро-Ленского артезианского бассейна и ожидаемые производства

Table 2

Predicted parameters of deep lithium-containing brines of the Angara-Lena artesian basin and expected production

Параметры прогнозируемых производств

Месторождения

Знаменское

Верхнечонское

Ярактинское

Запасы рассолов

Разведанные запасы 40 тыс. м3

632 млн т

68 млн т

Средние содержания лития

0,42 г/л

30 мг/л

49 мг/л

Прогнозируемые масштабы производств лития

400 т Li/год

338 т/год

134 т/год

Добыча за время эксплуатации

18960 т (56 лет)

3350 т (25 лет)

нефтегазовой провинции, включая рассолы, изложены М. В. Ториковой [12].

Объемы реальных гидроминеральных ресурсов России как источников редких металлов (Li, Rb, Cs, Sr) и добываемых из них дефицитных I, Br, B оцениваются в 820 млн м3/год, что может обеспечить извлечение из них (тыс. т): йода – 15,0; брома – 140,0; бора – 30,0; стронция – 130,0; лития (металла) – 10,0; рубидия – 0,5; цезия – 0,1.

Реализация этих возможностей представляется реальной за счет ускоренного вовлечения в комплексное промышленное использование новых месторождений в Иркутской, Астраханской, Архангельской областях и Республике Коми.

В качестве нового региона, перспективного на подземные литийсодержащие гидроминеральные ресурсы следует рассматривать Республику Коми, для которой обосновываются задачи разведки и комплексной оценки перспектив на литий, бром и йод. Промышленные концентрации этих элементов установлены в водах многочисленных скважин на территории нефтегазоносного бассейна в Усинском и Вуктыльском районах, на разных глубинах и горизонтах с тенденцией увеличения концентраций с глубиной. Разработана и опробована схема двухстадийного электродиализа пластовых нефтяных вод и рассолов на серийном отечественном оборудовании модульных установок.

Гекториты – перспективное вулканогенно-осадочное литиевое сырье.

Гекторит как новый глинистый минерал, содержащий до 1–1,2 % лития, впервые был описан в 1941 г. в районе г. Гектор в штате Калифорния на шахте, вскрывающей залежи бентонитов с гекторитом как продуктом изменения клиноптилолита под воздействием горячих источников на вулканогенные отложения. Большое месторождение гекторита обнаружено на литиевом месторождении Такер-Пасс в кальдере Макдермитт в штате Невада. Гекторитовые месторождения известны также в штате Аризона, странах Северной Африки, Франции, Турции и Узбекистана (Шаваз-сай).

По химическому составу гекторит представляет собой водный силикат Na, Mg, Li. Используется как абсорбент и косметическое средство. Особые свойства гекторита обусловлены слоистой спецификой его наноструктуры.

В настоящее время литиевые глины привлекают внимание геологов, химиков-технологов и производственников как потенциальный промышленный источник лития.

Наиболее крупные, потенциально промышленные его месторождения в глинах выявлены в Мексике. При этом половина из 24 предварительно оцененных месторождений литиевых глин оценивается как объекты планируемой эксплуатации. Запасы лития в мексиканских месторождениях, по данным Геологической службы США по результатам на 2025 г., оцениваются примерно в 1,7 млн т. Крупнейшим месторожде- нием литиевых глин на севере Мексике является Сонора. Его запасы составляют 8,8 млн т эквивалента карбоната лития (LCE), хотя технология его извлечения из этого нового вида сырья не решена в промышленных масштабах.

Принципиально важным представляются законодательные инициативы Мексики, объявившие литий стратегическим ресурсом и исключительную роль государства в разведке, добыче и коммерциализации литиевой продукции. В этих целях в 2022–2023 гг. была создана государственная компания Litio Mx (Lithium tor Mexico). Однако отсутствие необходимых государственных инвестиций, освоенных технологий и дефицит водных ресурсов в районе Сонора не позволяют рассчитывать на оперативное освоение государством как Сонора, так и других месторождений литиевых глин в Мексике, в том числе в связи с ее близостью к США с их технологическим и инвестиционным потенциалом. Выход – в привлечении в качестве партнеров дружественных промышленно-развитых стран.

Ядарит – новый промышленно-генетический источник лития

Ядарит – новый минерал, боросиликат лития и натрия с гидроксилом LiNaBSiO7(OH). Обнаружен в бассейне р. Ядар (Сербия) в керне неогеновых (миоцен) горючих сланцев и пирокластических отложений мощностью в несколько метров. Химический состав ядарита (%): Li2O – 7,38; Na2O – 14,96; SiO2 – 26,30; B2O3 – 47,12; H2O – 4,31; =99,97.

Проекты Рио Тинто и других компаний, включая российскую, до сих пор остаются нереализованными из-за экологической оппозиции местного сербского населения планам геологоразведки и, тем более, горной разработки рудных участков с промышленными содержаниями лития и бора. Очевидно, что выходом из создавшегося положения могут быть разработки и использование инновационных геотехнологических методов извлечения из недр лития и бора, особая ценность которых ориентирует на проведение специальных геотехнологических исследований на представительных пробах в химико-технологических лабораториях, прежде всего, дружественных промышленно-развитых стран.

Первооткрыватели минерала и месторождения Jadar – геологи крупной Австралийской компании Rio Tinto оценивают перспективы освоения нового источника лития как «захватывающие». Его ресурсы оцениваются в 200 млн т руды со средним содержанием 1,86 % Li2O и 19,2% B2O3, что позволяет рассчитывать на удовлетворение 10% мирового спроса на литий. Rio Tinto подписала с правительством Сербии меморандум о взаимодействии, что позволило инвестировать в будущий проект геологоразведочных работ 20 млн дол. в 2017 г. и в будущую разработку месторождения – 90 млн дол.

Совокупность геолого-геохимических данных об участках локализации ядарита в Сербии и автономной Сербской Республики в Боснии и Герцеговине свидетельствует о гидротермально-вулканогенно-осадочном происхождении литиево-боратных руд с центрами вулканогенной деятельности Цера и Бараня.

Изложенные материалы свидетельствуют о том, что потребительская «многоликость» лития удовлетворяется за рубежом ресурсами литиевых гидротермалитов и редкометальных пегматитов, в то время как в России – исключительно рудным литиевым сырьем из пегматитовых месторождений. При этом Россия после прекращения добычи забайкальской литиевой руды с 1997 г. по настоящее время не ввела в эксплуатацию какое-либо новое месторождение редкометальных пегматитов, и, тем более, из числа разведанных в советское время литиевых гид-ротермалитов в Дагестане при наличии апробированных технологий обогащения и химического извлечения лития из соответствующих видов сырья. В этот период Россия частично удовлетворяла свои потребности в литии за счет импорта сподуменовых концентратов из стран Африки и Китая, а также карбоната лития из саларов Чили и Аргентины, прекративших поставки. В то же время Китай стал мировым лидером в производствах литиевых аккумуляторов (ЛИА) и электромобилей на гигафабриках с использованием как собственного литиевого сырья, так и зарубежного за счет экспансии в страны его обладатели и организации импорта.

Мировое производство лития только в период с 2007 по 2022 г., по данным Геологической службы США, увеличилось с 25 тыс. т до 130 тыс. т, а использование его доли в производстве ЛИА возросло с 20 до 80 %. Очевидно, что замена двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на электрические и создание мощных аккумуляторов-хранителей энергии на объектах возобновляемой природной энергетики представляют собой этап глобального развития безуглеродной энергетики [13]. Соответственно, в 2022–2023 гг. стоимость карбоната лития, товарного химического продукта производств ЛИА, увеличилась в 20 раз (600 тыс. юаней) сравнительно с минимумом в 30 тыс. юаней в 2020 г.

Потребительская «многоликость» лития и возрастающие масштабы его использования в качестве стратегического компонента в развитии безуглеродной энергетики обеспечиваются в обозримом будущем его мировыми запасами и ресурсами: в магматогенных минеральных рудах они оцениваются в 65 млн т, из которых 15 млн т являются потенциально извлекаемыми с применением современных технологий. Гидроминеральные ресурсы лития значительно беднее рудных пегматитовых, но содержат его в минеральных солях или в растворенных формах и представляются возобновляемыми.

«Лавинообразный» потребительский спрос на литий во всем мире ориентирует на укоренное, в отличие от прежних лет, и масштабированное увеличение его производства в нашей стране, включая необходимость организации добычи лития за рубежом и импорта его в Россию. Богатые литием гидротермалиты Боливии являются наиболее привлекательным для импорта сырьем, но в перспективе следует иметь в виду и литиевые глины – гекториты, подобные мексиканским, и сербский ядарит. При этом решение технологических задач следует считать приоритетным товарным продуктом, в том числе – не зависящим от участия разработчиков в освоении литиевых месторождений.

Приведенные примеры государственных приоритетов над частными в планах освоения месторождений лития в Боливии, Мексике и, возможно, в Сербии заслуживают особого внимания и в планах развития производств лития в нашей стране. Тем самым может быть обеспечена необходимая устойчивость государственных проектов промышленного освоения источников лития, создания и развития производств полного технологического цикла и коммерческой реализации конечной товарной продукции как на внутреннем и международном рынках, так и в создании производств ЛИА и электромобилей на гигафабриках.

Рекомендуемая современная организация высококомплексных производств на базе литиевого сырья требует оперативной межведомственной координации исполнителей будущих проектов на научно-практических конференциях под эгидой РАН и Ростех`а при участии специалистов Росатома, МПР и других ведомств.

Статья научная