Запасы руд редкоземельных металлов и их добыча.

Выполнил: Марков В. А.

Редкоземе́льные элеме́нты (аббр. РЗЭ, TR, REE, REM) — группа из 17 элементов, включающая скандий, иттрий, лантан и лантаноиды (церий, празеодим, неодим,прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций).

Редкоземельные элементы проявляют между собой большое сходство химических и некоторых физических свойств, что объясняется почти одинаковым строением наружных электронных уровней их атомов. Все они металлы серебристо-белого цвета, при том все имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3). Редкоземельные элементы — металлы, их получают восстановлением соответствующих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими методами.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учтено 17 коренных месторождений с запасами РЗМ. В распределенном фонде недр на 1.01.2017 г. числились 13 месторождений, заключающих 45,4% запасов РЗМ категорий А+В+С1+С2. Нелицензированными оставались четыре месторождения: крупные по запасам РЗМ Селигдарское и Белозиминское, средние Чуктуконское и Улуг-Танзекское, а также значительная часть Ловозерского и Ярегского месторождений.

Российская Федерация располагает одной из крупнейших в мире сырьевой базой редкоземельных металлов (РЗМ). Государственным балансом запасов полезных ископаемых учитываются запасы в количестве 26,9 млн т ΣTR2O3, что позволяет стране занимать второе место в мире, уступая только Китаю. Ресурсный потенциал существенно меньше, хотя и отличается высокой редко превышает 1%. Большая часть запасов учитывается в апатит-нефелиновых месторождениях, при отработке которых РЗМ не извлекаются.

В 2016 году мировая торговля редкоземельными металлами и соединениями в денежном выражении по экспорту увеличилась на 4,4% до 1211 млн.долл. Основными экспортерами РЗМ являются Вьетнам, с долей в общих объемах экспорта 53,2%, Китай с долей 27,41%, а также Таиланд, Австрия, США, Япония и другие.

За рубежом объекты с разрабатываемыми запасами РЗМ сложены в основном легкообогатимыми рудами со средним содержанием до 10% ΣTR2O3. Это бастнезитовые карбонатиты Китая и США, богатые россыпи с монацитом и ксенотимом в Индии, Австралии, Бразилии, коры выветривания щелочных гранитов и алюмосиликатных пород в Китае, Австралии, Бразилии.

Лидером по количеству запасов редкоземельных металлов и крупнейшим их продуцентом является Китай. Около 70% запасов ΣTR2O3 страны заключено в уникальном полигенном ниобий-редкоземельно-железорудном месторождении Байюнь-Обо, связанном с бастнезитовыми карбонатитами, руды которого характеризуются высоким содержанием редких земель цериевой группы (5,7–6,7%). Кроме того, Китай располагает наибольшими запасами иттрия и лантаноидов иттриевой группы (80% всех мировых запасов), которые содержатся в абсорбционных глинах южных провинций. Среднее содержание ΣTR2O3 в таких ионно-абсорбционных рудах, являющихся главным мировым источников иттрия и иттриевых РЗМ, достигают 5%.

Другим крупным продуцентом редкоземельных металлов стала Австралия. Здесь разрабатывается самое богатое по содержанию РЗМ (до 23,6% ΣTR2O3) месторождение Маунт-Уэлд, связанное с корой выветривания бастнезитовых карбонатитов. В 2017 г. было добыто 240 тыс. т руды, которая была переработана на заводе в Малайзии в 16 тыс. т продуктов РЗМ, в том числе получено 5,2 тыс. т неодим-празеодим оксидов. Кроме того, в Австралии известны крупные месторождения в карбонатитах, щелочных трахитах и гранитах, а также крупнейшие россыпи с ильменитом, рутилом, цирконом и монацитом.

В Индии значительные запасы монацита заключены в минеральных песках современных прибрежно-морских россыпей побережий на юге страны. В 2016 г. в стране было получено 1,7 тыс. т. ΣTR2O3.

Сырьевая база РЗМ Бразилии базируется на месторождениях,связанных с латеритными корами выветривания карбонатитов, а также прибрежно-морских монацитовых россыпях Атлантического побережья страны. Они продолжают сохранять важное значение и сейчас.

В США находится бастнезитовое месторождение Маунтин-Пасс, которое до 2015 г. являлось вторым по значимости разрабатываемым месторождением РЗМ после Байюнь-Обо. В результате стабильно снижающихся цен на РЗМ в 2015 г. компания-владелец Molycorp объявила о банкротстве и месторождение было законсервировано.

Основными странами, осуществляющими покупку редкоземельных металлов (РЗМ) на мировом рынке в денежном выражении, являются Япония, занимающая в общих показателях 52,58%, снизившая импорт на 16,5% до 180,5 млн долларов и Малайзия, занимающая в общих показателях 20,4%. Заметными импортерами РЗМ являются следующие страны: Сингапур, Таиланд, США, Корея республика, Австрия и другие страны.

Основными странами, осуществляющими покупку соединений РЗМ на мировом рынке в денежном выражении, являются Китайский Тайбэй с долей 21,14%, Япония с долей 17,24%, США с долей 12,37%, Китай с долей 8,62, Германия, Корея, Республика, Таиланд, Великобритания, Тайбэй, Китайский и Франция. Россия в импорте соединений РЗМ занимает невысокие позиции.

Отечественная сырьевая база РЗМ отличается высокой степенью концентрации — около 70% запасов сосредоточено в месторождениях Северо-Западного федерального округа (СЗФО), еще 17% и 13% соответственно в объектах Дальневосточного и Сибирского федеральных округов.

Основное количество запасов редкоземельных металлов СЗФО заключено в недрах Мурманской области. Здесь, в девяти апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы учтено 10,7 млн т РЗМ или почти 40% российских запасов. Месторождения разрабатываются на фосфор, РЗМ являются попутными компонентами при их низком среднем содержании в рудах (0,24-0,42% ΣTR2O3).

В лопаритовых рудах титан-ниобий-танталредкоземельного Ловозерского месторождения сосредоточено почти 27% отечественных запасов РЗМ цериевой группы. Это единственный объект в России, где ведется извлечение РЗМ в концентраты для их дальнейшей переработки в индивидуальные оксиды и соединения РЗМ. Содержание в рудах отрабатываемых участков Карнасурт и Кедыквырпахк — 1,39% ΣTR2O.

Лейкоксен-кварцевые нефтеносные песчаники Ярегского месторождения в Республике Коми содержат более 1 млн т РЗМ. Месторождение связано с титаноносными россыпями, заключенными в толще нефтеносных песчаников. Часть Нижней россыпи месторождения и участок Титановый 1 с суммарными запасами 20,2 тыс. т (менее 0,1% общероссийских) при среднем содержании РЗМ 0,037% находятся в стадии освоения. Добыча РЗМ здесь не предусмотрена.

Прогнозные ресурсы РЗМ категории Р1 в Мурманской области не локализованы, здесь оценены прогнозные ресурсы категории Р2 в перовскит-магнетитовых рудах месторождения Африканда (836 тыс. т). В Республике Коми оценены прогнозные ресурсы категории Р3 в бокситоносных корах выветривания на БоровскоСветлинском участке (43 тыс. т).

Запасы РЗМ Дальневосточного федерального округа сосредоточены в рудах месторождений Томторское и Селигдарское, а также в пескахтехногенного месторождения Центральная-Нижняя россыпь бассейна р. Уралсаах.

Томторское месторождение представлено монацит-пирохлоровыми рудами в корах выветривания карбонатитов. Запасы категорий А+В+С1 участка Буранный на начало 2017 г. составляли всего 0,4% российских, однако его комплексные руды богаты редкоземельными металлами — их среднее содержание больше, чем в рудах большинства известных месторождений мира (ΣTR2O3 7,98%), причем они содержат наиболее ценные РЗМ иттриевой группы. Кроме того, в рудах учтены также запасы ниобия и скандия в качестве попутных компонентов.

Селигдарское месторождение в апатит-карбонатных метасоматитах в качестве попутных компонентов заключает в себе более 16% запасов РЗМ Российской Федерации. Содержание РЗМ в его рудах низкое — 0,35%.

Основные прогнозные ресурсы Дальневосточного ФО оценены в Республике Саха (Якутия) на участках Северный и Южный Томторского месторождения в количестве 603,5 тыс. т категории Р1 и 1637,5 тыс. т категории Р2. Прогнозные ресурсы Приморского края составляют всего 2,46 тыс. т в категории Р1 и около 40 тыс. т в категории Р2.

В четырех месторождениях Сибирского федерального округа (Катугинском, Чуктуконском, Белозиминском и Улуг-Танзекском) заключены запасы РЗМ в количестве 3,4 млн т. Катугинское месторождение, расположенное в Забайкальском крае, связано с редкометальными щелочными метасоматитами. Основными компонентами являются тантал, ниобий и редкие земли, попутными — цирконий, уран, криолит. Среднее содержание ΣTR2O3 около 0,37%, при этом относительная массовая доля тяжелых РЗМ составляет от 30 до 40%, на отдельных участках достигая 0,8–1,2%. Объект расположен в пределах осваиваемого горнопромышленного узла региона, включающего Удоканское, Чинейское и другие месторождения.

В Красноярском крае в Чуктуконском месторождении, связанном с корами выветривания карбонатитов, заключено 1,8% российских запасов РЗМ. Среднее содержание TR2O3 на месторождении высокое — 7,32%.

В Иркутской области расположено Белозиминское апатит-редкометальное месторождение в пирохлоровых карбонатитах, приуроченное к коре выветривания карбонатитового массива. По масштабу оно относится к крупным, его запасы РЗМ, разведанные только по категории С2, превышают 6% российских. В рудах месторождения учтены также значительные запасы ниобия (40% запасов страны) и фосфора. С редкометальными метасоматитами по щелочным гранитам связано Улуг-Танзекское тантал-ниобиевое месторождение в Республике Тыва с убогими содержаниями РЗМ в рудах (0,06% ΣTR2O3).

На территории СФО локализована большая часть (92%) российских прогнозных ресурсов РЗМ категории Р1, в основном, в Красноярском крае на флангах Чуктуконского месторождения — 6,4 млн т. Некоторые перспективы увеличения сырьевой базы редкоземельных металлов страны имеются в Республике Тыва. В основном они связаны с комплексным Карасугским месторождением в бастнезитовых карбонатитах, в рудах которого, кроме Се, U, Ba, Sr содержится до 11% флюорита. Основным минералом, содержащим редкоземельные элементы, является бастнезит. На Карасугском месторождении прогнозные ресурсы РЗМ категории Р1 месторождения оценены в 115 тыс. т, категории Р2 — в 3 700 тыс. т. В республике также известно Арысканское редкометальное месторождение, где выявлены зоны с богатым жильным и вкрапленным оруденением с преобладанием РЗМ иттриевой группы (тулий). Прогнозные ресурсы категории Р1 составляют 30 тыс. т. Небольшое количество прогнозных ресурсов категории Р1 (2 тыс. т) локализовано в ксенотим-монацитовых россыпях Иркутской области.

Добыча редкоземельных металлов в России составляет порядка 80–100 тыс. т в год, причем извлекается в концентраты и поступает на дальнейшую переработку менее 5% от этого количества. Всего в 2016 г. в Российской Федерации было добыто 96,1 тыс. т ΣTR2O3, в 2017 г., по предварительным данным, 115,8 тыс. т. Большая часть добычи РЗМ (86%) приходится на объединение АО «Апатит», в состав которого входят Кировский, Расвумчоррский, Восточный и Центральный рудники. Добыча ведется на шести месторождениях апатит-нефелиновых руд: Юкспорском (I шахтное поле), Апатитовый цирк, Плато Расвумчорр, Ньоркпахкском,Коашвинском и Кукисвумчоррском. В 2016 г.было добыто 80,8 тыс. т, что на 11,2 тыс. т больше, чем в предыдущем году. ЗАО «Северо-Западная фосфорная компания» обеспечивает около 12% добычи РЗМ Российской Федерации. Компанией ведется добыча на апатит-нефелиновом месторождении Олений Ручей. В 2016 г. добыча составила 12,6 тыс. т — на 2,3 тыс. т меньше, чем в 2015 г. Все апатит-нефелиновые руды Хибинской группы поступают на обогатительные фабрики АО «Апатит», где вырабатываются апатитовый и нефелиновый концентраты. При переработке продуктов обогащения апатит-нефелиновых руд из апатита извлекают фосфор и частично фтор. Содержащиеся в концентратах стронций и РЗМ не извлекаются. С 2014 г. на ряде предприятий было налажено опытное производство РЗМ-продукции из апатита и фосфогипса. ОАО «Акрон» ввел в строй установку мощностью 200 т в год по выделению коллективного РЗМ-концентрата, содержащего оксиды церия, лантана и неодима. Сырьевой базой для этого производства служит апатитовый концентрат ГОКа Олений ручей в Мурманской области. Группа «Фосагро» совместно с бельгийской Prayon запустила демоустановку по извлечению РЗМ из фосфогипса (побочный продукт агрохимического производства); в будущем мощность предприятий Группы «Фосагро» по производству редкоземельных оксидов может составить 7 тыс. т в год. Компания АО «ОХК "УРАЛХИМ"» на своем предприятии АО «Воскресенские минеральные удобрения» также разрабатывает технологию доизвлечения полезных элементов (в том числе РЗМ) из фосфогипса. Мощность установки составит 1,7 тыс. т в год, сроки ее запуска сдвигаются из-за проблем с инвестициями.

Добыча РЗМ из недр, а также их извлечение попутно с титаном, танталом и ниобием в концентраты ведется ООО «Ловозерский ГОК» на одноименном месторождении.

В 2016 г. на участках Карнасурт и Кедыквырпахк было добыто 156 тыс. т руды, содержащей 2,7 тыс. т ΣTR2O3. На Карнасуртской обогатительной фабрике в 2016 г. было получено 8 653 т лопаритового концентрата с содержанием лопарита 96,9%. Для получения чернового 50–60% лопаритового концентрата используется гравитационная схема обогащения, для дальнейшего обогащения и получения 95% концентрата используют электромагнитные и электоростатические сепараторы. Попутно при обогащении получают нефелин-полевошпатовый и эгириновый концентраты, которые не востребованы потребителями.

В 2016 г. производство продуктов РЗМ Соликамским магниевым заводом увеличилось на 750,8 т или 31,3% относительно прошлого года и составило 3063,1 т. Потребителям было поставлено 2,9 тыс. т РЗМ в составе исходных карбонатов и 185,9 т в виде разделенных продуктов. Поставки на внутренний рынок составили 45,9 т, что на 189,2 т меньше, чем в 2015 г. По предварительным данным, в 2017 г. они увеличатся втрое — до 150 т. В России нет крупных производств по разделению редких земель, поэтому основная масса карбонатов РЗМ производства Соликамского магниевого завода экспортируется для дальнейшей переработки в Эстонию на предприятия компании AS Silmet и в Казах-стан — Иртышской редкоземельной компании (ИРЗК). В 2016 г. за рубеж продано продуктов РЗМ на сумму 9,5 млн долл., в 2017 г., по предварительным данным — на 10,5 млн долл.

Большинство необходимых российской промышленности редкоземельных продуктов закупается за рубежом. В 2016 г. страна закупила продуктов РЗМ на 21,6 млн долл., в 2017 г. — на 25 млн долл. Из них более 30% — поставки из Китая, остальное импортировано из Казахстана, Эстонии, Австрии, Вьетнама, Индии, Германии, Франции. В последние годы увеличиваются зарубежные закупки соединений РЗМ, особенно легкой группы, в том числе неодима и празеодима, для производства высокоэнергетических постоянных магнитов.

Ведущими потребителями РЗМ в России являются предприятия, входящие в структуру Государственной корпорации «Ростех»: АО «Росэлектроника», АО «Объединенная двигательная корпорация», холдинг «Швабе» и Государственная корпорация «Росатом». Относительно крупные закупки (более сотни тонн РЗМ в год) осуществляют нефтеперерабатывающие компании. В целом лишь около четверти РЗМ используется для производства продукции гражданского назначения, остальное — для выпуска изделий военно-технического назначения. Отечественная сырьевая база РЗМ значительна, однако ее освоение ограничивается низким спросом на них из-за слабого развития в стране высокотехнологичных производств. В ходе выполнения государственной программы «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» разработана технология извлечения попутных редкоземельных элементов из отходов производства минеральных удобрений и разделения группового концентрата с выделением индивидуальных оксидов. В дальнейшем государственной программой предусматривается создание производств полного технологического цикла, вплоть до конечной продукции с высокой добавленной стоимостью, такой как постоянные магниты, аккумуляторы для электромобилей и ветрогенераторы.

Источники:

1. https://nedradv.ru/nedradv/ru/resources/?obj=ab05b068239ede80d3dd35cf406b4000

2. https://nedradv.ru/nedradv/ru/msr/?obj=d63bd630c3a0d64877dd8a1ea4c5a014