Будущее литиевой индустрии: от инноваций до устойчивости экономики
Использование лития в промышленности постоянно растет, особенно ускорилось в XXI веке. По данным Геологической службы США (USGS), годовое производство первичного лития в пересчете на оксид (Li2O) увеличилось с 30 тыс. т в 2000 году до 440 тыс. т в 2023 году, что составляет почти полтора порядка – настоящий «литиевый бум».
Потребление лития увеличилось во всех областях использования. Около 80% от общего объема приходится на аккумуляторы и батареи различного назначения: для ветряных и солнечных электростанций, электромобилей, гибридов, компьютеров, электроники в быту, науке, медицине, военном деле, космосе и т. д.
Литий применяется в разных сферах промышленности: в производстве стекла, керамики и стеклокерамики, промышленных смазок, пластмасс и шинной резины; в выплавке стали, алюминия и авиационных сплавов; в системах охлаждения и осушения воздуха, в производстве лекарств; для получения трития. В странах с развитой промышленностью литий считается стратегически важным видом минерального сырья. Россия не является исключением.
Типы литиевых месторождений
Все известные литиевые месторождения делятся на две группы: твёрдые и рассольные. В твёрдых месторождениях литий связан с минералами, которые подвергаются химическому разложению. Затем литий извлекается и фиксируется в виде карбоната, гидроксида, фторида или хлорида. Существует три типа таких соединений: пегматитовый, гранитный и глинистый.
Пегматитовые месторождения
Пегматитовые месторождения – самые глубокие. Они обычно представляют собой плоские тела или жилы с расширениями и ответвлениями, длиной от нескольких сотен метров до нескольких километров и мощностью от нескольких метров до нескольких сотен метров. Жилы могут простираться на десятки километров.
Минералы в них формируются на глубине около 10–12 километров и включают литий. Их размер составляет несколько сантиметров, но часто достигает дециметров и даже метров. Содержание Li2O варьируется от 0,4 до 2,8%, в среднем 1,4%.
Возраст изученных месторождений – от 2880 до 25 миллионов лет, они были найдены на всех обитаемых континентах. Большинство образовалось в период от 2890 до 2500 и от 550 до 200 миллионов лет назад.
Гранитные породы
Гранитные породы представлены небольшими куполообразными гранитными массивами площадью от 0,5 до 2 квадратных километров, образовавшимися на глубине нескольких километров под землей. Месторождения лития обычно находятся в верхней части массивов или над ними. Минералы лития в рудах обычно имеют размер не более нескольких миллиметров. В некоторых случаях магмы, содержащие литий, извергаются в виде потоков лавы, лавовых брекчий и туфов. В таких рудных залежах литий представлен не в виде минерала, а в виде некристаллизованного вулканического стекла. Содержание Li2O в разведанных месторождениях составляет от 0,2 до 1,2%, в среднем — 0,6%. Почти все они, за исключением одного в Южной Америке, расположены в Евразии и имеют возраст от 480 до 7 миллионов лет.
Глинистый тип залежей пород
В вулканически активных областях с засушливым климатом образовались залежи пород, содержащих глинистые минералы. Они содержат вулканический пепел, богатый литием, который разложился на небольшой глубине, адсорбировавшись на глинистых минералах. Содержание Li2O в таких месторождениях варьируется от 0,1 до 0,6%, в среднем составляя 0,3%.
Есть одно месторождение, Ядар (Сербия), где процессы преобразования глинистых минералов в таких рудах прошли более длительный путь на большой глубине. Это привело к массовому образованию минерала ядарита из группы боросиликатов и к образованию очень богатых руд с содержанием Li2O до 1,8%. Этот минерал пока не обнаружен в других месторождениях.
Месторождения глинистого типа в основном расположены на юго-западе Северной Америки. Единичные объекты обнаружены в Европе и Азии. Почти все они образовались менее 15 миллионов лет назад, и только одно из них значительно старше.
Среди месторождений рассольной группы, содержащих литий в виде солей, наиболее перспективными являются те, которые находятся в солёных озёрах. Эти озёра расположены в районах с засушливым климатом и тектонической активностью. В основном практический интерес представляют межзерновые рассолы, которые находятся в осадках таких озёр.
Обычно этот раствор извлекают на поверхность, где его выпаривают, а затем получают соединения лития с помощью химических реагентов. В последнее время также исследуют менее концентрированный раствор, который находится на поверхности.
Это стало возможным благодаря разработкам передовых технологий прямого извлечения лития, таких как мембраны и ионно-обменные смолы. Они позволяют извлекать литий без предварительного выпаривания рассолов.
Содержание Li2O в этих месторождениях колеблется от 0,02% до 0,36%, в среднем составляя 0,12%. Всего в мире известно три провинции с такими месторождениями: на юго-западе США, на плато Альтиплано-Пуна в Андах и на Тибетском плато.
Геотермальные месторождения связаны с глубоко циркулирующими термальными водами, расположенными на глубине от 2 до 5,5 километров в областях, прилегающих к формирующимся горным системам.
Из этих постоянно активных источников можно извлечь не только тепло и электричество, но и литий, используя технологии прямого извлечения. Содержание Li2O в них колеблется от 0,03% до 0,04%.
Исследования месторождений проводились в Верхнерейнском рифте Западной Европы, Предкавказском прогибе и на юго-западе США.
В нефтеносных районах литий обычно находится в подземных рассолах вокруг месторождений углеводородов. Рассолы извлекают посредством технологий прямого извлечения, средние содержания Li2O составляют 0.02–0.08%. Разведка ведется в Северной Америке и Восточной Сибири.
Исследование и применение доступных ресурсов в мире
Мировые запасы лития, выявленные в ходе геологических исследований и составляющие около 250 миллионов тонн Li2O, на 40% представлены солончаковыми месторождениями, 25% – пегматитовыми, 15% – глинистыми, а остальные 20% примерно поровну распределены между тремя другими типами месторождений.
По оценкам USGS, только четверть всех ресурсов экономически выгодна для разработки и относится к промышленным запасам. Из них 52% составляют залежи и 40% пегматиты.
При рассмотрении роли различных типов месторождений в добыче первичного лития, видно, что около 58% было добыто из пегматитов, около 38% — из саларов, около 3% — из гранитов и только 1% — из других источников.
Месторождения категории «все прочие» не играют значительной роли в добыче лития из-за невысокого содержания лития и сложного состава рассолов. Только в конце XX — начале XXI века, когда спрос на литий резко возрос, а также были созданы технологии его извлечения из нетрадиционных видов минерального сырья, эти месторождения привлекли внимание.
В настоящее время осваиваются новые промышленные объекты: месторождения глины, геотермальные и нефтяные поля. Значение традиционных месторождений, таких как пегматитовые и сальные, значительно изменилось за последние двадцать пять лет. В начале «литиевого бума» на рубеже веков до двух третей лития получали из саларов . Однако наиболее активно на бум отреагировали рудники на пегматитовых месторождениях.
Крупнейшие запасы лития находятся в Чили (31% от общего объёма), в соляных озёрах, и в Австралии (23%), в пегматитовых месторождениях. Также запасы лития имеются в Аргентине (13%, в соляных озёрах) и Китае (10%, в пегматитах, гранитах и соляных озёрах).
По данным USGS на 2023 год, в добыче лития лидируют: Австралия — 45%, Чили — 20%, Китай — 18%, Аргентина — 4%. Также наблюдается рост добычи в Зимбабве (7%), где активно развиваются компании с участием китайского капитала. Важно отметить, что почти всё литиевое сырьё, добытое в Австралии и странах Африки, а также более половины лития из Южной Америки, отправляется на финальную переработку в Китай для получения конечной продукции.
Ресурсный потенциал России и возможности его разработки
В России добыча лития не ведется с конца XX века, когда был закрыт рудник на Завитинском пегматитовом месторождении в Забайкальском крае. Все литиевые материалы, используемые в российской промышленности, импортируются.
В государственном балансе РФ зарегистрировано около 3,5 миллиона тонн запасов Li2O, из них 70% находится в пегматитах Мурманской области, Иркутской области, Забайкальского края и Республики Тыва, а оставшаяся часть – в гранитах Приморского края, Тывы и Забайкальского края.
Все эти месторождения были разведаны в XX веке, поэтому их соответствие современным требованиям промышленности вызывает сомнения. Для их использования потребуется новая оценка.
Кроме того, существуют месторождения нефтегазовых полей в Иркутской области и геотермальных вод в Дагестане, которые были предварительно оценены, но не включены в федеральный учёт.
В рамках государственной стратегии по замещению импорта российские компании обратили внимание на отечественные месторождения, особенно пегматитовые. На четыре таких месторождения были выданы лицензии: Колмозерское и Полмостундровское в Мурманской области, Тастыгское в Тыве и Завитинское, где лицензии выданы не на само месторождение, а на отвалы законсервированного рудника.
Особенно быстро идёт переоценка Колмозерского месторождения, которое считается крупнейшим в России. Оно было открыто в 1947 году, а его разведка началась в 1950-х годах.
Согласно «Государственному докладу о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2022 году», в этом месторождении учтено более 800 тысяч тонн Li2O при среднем содержании 1,13%. В 2023 году компания «Полярный литий» (совместное предприятие «Норникеля» и «Росатома») получила лицензию на переоценку месторождения с последующим освоением. По данным геологической службы компании, полевые геологоразведочные работы завершены. В конце 2025 года планируется утверждение новых запасов с существенным увеличением их объёма и более высоким средним содержанием.
Предварительные работы по строительству рудника и обогатительного комплекса уже начались. Основной продукцией комплекса станет минеральный сподуменовый концентрат, который будет отправляться на предприятия для производства литиевых продуктов. Для освоения месторождения потребуется создание инфраструктуры. Расстояние до ближайшего населённого пункта — около 90 км, до железной дороги — более 160 км. Ожидается, что комплекс выйдет на полную мощность к 2030 году, а опытно-промышленная эксплуатация начнётся в 2026 году.
В районах, где в Восточной Сибири есть месторождения углеводородов, ученые исследуют подземные рассолы, чтобы оценить их запасы и разработать методы переработки
Стоит отметить, что подобные рассолы известны практически на всей территории, где распространён палеозойский чехол Сибирской платформы. Однако в районах, где уже ведётся добыча углеводородов, существует значительная часть инфраструктуры, необходимой для добычи лития из таких залежей.
Наиболее продвинутые проекты расположены вблизи нефтегазоконденсатного месторождения Ярактинское («Иркутской нефтяной компании») и газоконденсатного Ковыктинского месторождения («Газпром»). Пока нет официальной информации о начале промышленной добычи лития в этих регионах.
Выводы
Литий является одним из ключевых элементов современной высокотехнологичной промышленности, и страны стремятся обеспечить свои в нем потребности. Они развивают как собственные источники сырья, так и проекты в других странах.
В России есть предприятия, использующие импортный литий, но есть условия для создания собственных производств по добыче первичного лития. Это обеспечит независимость от импорта, защитит экономику от геополитических рисков и создаст возможности для инновационных предприятий.
Источник: PRONEDRA.RU