Литиевый потенциал россии. Литий — новый лакомый кусочек для инвестора

В связи с тем, что литий-ионный батареи являются на сегодняшний день одним из наиболее востребованных видов энергетических источников, неплохо было бы уделить внимание рассмотрению вопроса объемов запаса литиевого ресурса на планете. В настоящее время большинство последних моделей электрических автомобилей, электрических мотоциклов, скутеров и электровелосипедов комплектуются литий-ионными аккумуляторами - по большей мере по той простой причине, что данный тип батарей действительно способен обеспечить хорошие показатели производительности, при сравнительно малом весе.

Так как масштабное производство электромобилей напрямую связано с вопросом увеличения спроса на литиевые энергетические источники, многие люди задаются вопросом об уровне запасов лития в мире и возможности истощения столь необходимого в производстве аккумуляторных батарей материала. Литий (Li) – наиболее легкий метал, принадлежащий к группе щелочных металлов; третий элемент таблицы Менделеева, используемый в производстве аккумуляторных батарей для современных мобильных телефонов, портативных компьютеров, электрических транспортных средств. При изготовлении химических источников тока он используется в виде металлизированного лития или литиевого соединения с другими элементами. Литий является довольно распространенным на планете, но в то же время редким элементом. Такое несоответствие в утверждении обосновывается тем, что большая часть лития, существующего на планете, не поддается добыче доступными для человека способами. Морская вода содержит миллиарды тонн высокообогащенного разбавленного лития, однако его добыча является довольно трудоемким для современного общества процессом. Концентрированные литиевые породы формируются, как правило, в верхних слоях Земли в виде силиката лития, карбоната лития, хлорида лития. Содержание лития в верхней континентальной коре Земли равно 21 г/т. В последние годы практически вдвое возросло потребление карбоната лития – основного сырья для литийсодержащих продуктов. В отличии от предыдущих поколений аккумуляторов, батареи на основе лития позволили электромобилям проезжать значительно большее расстояние от одной подзарядки. Большинство современных источников сходятся на том, что большая половина мировых запасов лития сосредоточена в центральной части Южной Америке, преимущественно в Боливии – самой бедной стране данного региона, и не где-нибудь, а под просторами обширной боливийской пустыни. До сих пор эта пустыня является одним из наиболее отдаленных и недоступных плато на нашей планете. Однако, несмотря на всю свою недосягаемость, именно этот участок земного шара привлекает десятки и сотни глаз ученых, поскольку под его обширным соляным покровом хранятся огромные запасы лития. В этих местах нет живности, как нет и зеленой растительности – соль делает жизнь здесь невозможной, лишь на краю пустыни можно увидеть несколько правительственных шахт, занимающихся добычей из-под земли солевого рассола. Именно из этого рассола путем выпаривания получают драгоценный литий, один из наиболее ценных на сегодняшний день металлов, способных приводить в движение всю современную электрическую транспортную технику. К сожалению, добыча лития в пустынном регионе Боливии не избавлена и явных недостатков, так как несет непоправимый ущерб пейзажу соляного региона планеты. Расширение объемов добычи этого элемента в Боливии может полностью погубить не только уникальный в своем роде участок планеты, но и нанести непоправимый вред населению близлежащих поселений, так как приведет к исчерпанию и без того скудной системы водоснабжения. Растущая потребность в литиевом ресурсе побуждает гонку, посвященную поиску новых мест локализации третьего элемента. Ряд компаний изучает самые отдаленные уголки земного шара, надеясь найти новые, ранее неизведанные запасы лития. Хочу отметить, что различные организации часто публикуют довольно противоречивые данные о объемах запасов литиевых ресурсов в мире. Цифровые данные разных информисточников о количестве мировых запасов лития довольно существенно различаются между собой.

Оценочные мировые запасы лития в тоннах

Страна	Информационный источник №1	Информационный источник №2	Информационный источник №3	Информационный источник №4
Аргентина	нет данных	2 000 000	2 710 000	6 000 000
Австралия	220 000	260 000	262 800	1 603 000
Австрия	нет данных	нет данных	100 000	113 000
Боливия	5 400 000	5 400 000	5 500 000	5 400 000
Бразилия	910 000	910 000	85 000	85 000
Финляндия	нет данных	нет данных	14 000	13 000
Испания	нет данных	нет данных	нет данных	72 000
Ирландия	нет данных	нет данных	нет данных	13 000
Канада	360 000	360 000	255 600	1 073 000
Конго	нет данных	нет данных	нет данных	1 145 000
Чили	3 000 000	3 000 000	6 900 000	7 520 000
Китай	1 100 000	1 100 000	3 350 000	6 173 000
Португалия	нет данных	нет данных	нет данных	10 000
Россия	нет данных	нет данных	1 000 000	2 480 000
Сербия	нет данных	нет данных	нет данных	957 000
США	410 000	410 000	5 936 000	6 620 000
Заир	нет данных	нет данных	2 300 000	нет данных
Зимбабве	27 000	27 000	56 700	57 000
Вместе	11400000	13500000	28500000	39300000

Компания «Chemetall» сообщила, что объем мировых запасов лития на сегодняшний день составляет 28 млн. тонн (эквивалент - 150 млн. тонн карбоната лития), тогда как спрос на этой металл оценивается в 23 000 тонн (122 000 тонн карбоната лития). Представители иного информационного источника отметили, что указанные цифры мировых запасов лития являются чрезмерно заниженными, и на самом деле данный металл доступен на планете в гораздо большем количестве.

Американские исследователи не исключают возможности добычи лития с геотермальных вод Калифорнии при помощи метода, разработанного работниками Ливерморской национальной лаборатории (штат Калифорния)

Добыча лития в мире

Крупнейшими производителями лития в мире являются: Chemetall (США / Чили), SQM (Чили), Admiralty Resources (Австралия и Южная Америка) и CITIC Guoan Lithium (Китай). Чили и Аргентина в настоящее время является основными производителями лития - 46% и 26% мировых объемов, на долю же австралийских и китайских предприятий приходится по 6% от мирового уровня добычи лития.

Лишь около 20% добываемого лития используется в изготовлении аккумуляторных батарей, большая часть из которых в последующем употребляется в качестве источников питания для мобильных и портативных устройств.

Начиная с этого года Боливия планирует увеличить ежегодное производство лития до уровня в 30 тысяч тонн.

Утилизации литий-ионных аккумуляторов

В настоящее время в мире проводятся исследовательские работы, направленные на разработку эффективных и экологически безопасных способов утилизации литий-ионных аккумуляторов в больших масштабах. Компания «Chemetall» утверждает, что сбалансированный механизм переработки позволил бы возвращать в технологический процесс около 50% лития из отработанных аккумуляторов - это говорит о том, что примерно через 15 лет эксплуатации электромобиля и выхода из строя его аккумуляторных батарей, из них можно будет изъять половину лития. Подобного рода переработка позволит в значительной степени решить в будущем проблему нехватки энергетических источников.

Спрос на литий для батарей

Популярность лития объясняется в первую очередь его уникальным электрохимическим потенциалом и низким коэффициентов теплового расширения. С 2000 по 2010 год мировое потребление лития увеличилось с 12,800 тонн до 22,600 тонн.

Литиевые батареи легче иных видов аккумуляторов, и способны удерживать более высокий заряд значительно дольше других. В зависимости от типа литий-ионного аккумулятора можно рассчитать минимальное количество лития, приходящееся на 1 кВт-ч запасаемой в нем энергии. Батареи с более высоким средним уровнем напряжения содержат меньшее количество лития на единицу запасаемой энергии (Вт · ч являются продуктом емкости батареи и её среднего напряжения в вольтах).

Расчет количества лития, необходимого для производства литий-ионной аккумуляторной батареи

Правда, некоторые компании выпускают аккумуляторные батареи с несколько иным содержанием лития. Так, производитель «AESC» с целью комплектации электрических автомобилей Renault Fluence Z.E. и Renault Kangoo Express Z.E. производит аккумуляторы емкостью 20 кВтч и содержанием лития в 3 кг, то есть в них находится примерно 0,15 кг лития на 1 кВт-ч энергии. Во время очередной презентации своей продукции компания «Chemetall» заявила, что на выпускаемые её аккумуляторы при расчетном значении в 1 кВт-ч приходится около 0,113 кг лития.

В общем, литий составляет лишь 3-4% от всего расходного материала, необходимого для производства литий-ионного аккумулятора.

Кризис литиевых ресурсов: возможен ли он?

Ученые Университета штата Мичиган рассчитали, что запасов лития на нашей планете хватит как минимум ещё на 100 лет использование при интенсивной промышленной выплавке стекла, производстве керамики, кондиционеров, аккумуляторных батарей для мобильных и портативных устройств, электрических транспортных средств. Если же удастся разработать эффективную технологию по переработке литийсодержащих аккумуляторных батарей, предполагающую возможность вторичного изъятия лития из аккумуляторов, вопрос нехватки этого ресурса удастся оттеснить ещё как минимум на 50 лет. Добыча лития до 2100 года согласно прогнозов составит 12-20 миллионов тонн.

Спрос на аккумулятора для электромобилей и электровелосипедов

На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторные батареи покрывают 10% энергетических потребностей промышленности по производству электрических и гибридных автомобилей. Легко предугадать, что рост популярности литиевых аккумуляторов послужит причиной увеличения и соответствующей их доли и среди источников энергопитания электрических транспортных средств.

Согласно подсчетов Аргоннской национальной лаборатории, к концу 2030 года спрос на литий, используемый в производстве литий-ионных аккумуляторов для электрических и гибридных транспортных средств, достигнет 28 000 тонн. Этот же информационный источник отметил, что в случае разработки эффективной методики по утилизации аккумуляторных батарей, в производство удастся вернуть практически половину используемого ранее лития.

Годовой объем производства электромобилей в размере 1 млн. с аккумуляторами емкостью 20 кВтч послужит причиной увеличения мирового спроса на литий до 2-3 тысяч тонн в год. Если когда-нибудь в будущем годовой производственный выпуск электрических автомобилей с аккумуляторами 50 кВтч достигнет 10 миллионов единиц – спрос на литий составит 55-75 тысяч тонн. При выпуске 10 миллионов электрических машин с диапазоном пробега на одном заряде не менее чем в 500 км спрос на литий будет равен 110-150 тысяч тонн. При условии потребление 150-200 тысяч тон лития в год запасов этого металла на нашей планете хватит приблизительно на 75-100 лет.

Выводы:

На сегодняшний день в мире проводятся исследовательские работы по поиску мест сосредоточения литиевого металла. Разработчики электромобилей постоянно занимаются разведыванием новых источников карбоната лития с целью уменьшения зависимости от его основных поставщиков – Чили и Китая. Вполне возможно, что уже в ближайшие годы удастся открыть новые места его локализации, получится изъять десятки миллионов тон лития, присутствующего на планете в различных формах и концентрациях.

Учитывая все вышеизложенное становится ясным, что рост спроса на литий-ионные аккумуляторы и литий будет наблюдаться в течении ближайших лет в первую очередь по той простой причине, что увеличится выпуск электрических и гибридных средств передвижения. Однако, все ещё нет уверенности в том, литий-ионные аккумуляторы будут доминировать на рынке электротранспорта более чем на протяжении нескольких десятилетий – вполне вероятно, что они начнут конкурировать с какими-то иными видами аккумуляторных батарей.

Быстрое развитие производства электромобилей в самые ближайшие годы может вызвать резкое повышение спроса на литий, являющийся главным компонентом литий-ионных аккумуляторов. Чтобы производить 500 000 автомобилей в год, Tesla Motors придется скупать весь литий в мире, заявил в марте генеральный директор компании Илон Маск. Встает вопрос, как удовлетворить такой спрос и есть ли у России шанс найти свое место на мировом рынке лития

Наумов Аркадий Валерьевич сотрудник

Государственного научно-исследовательского института редкометаллической промышленности «Гиредмет», эксперт Аналитического центра при Правительстве РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России. Области личных научных интересов: технологии и экономика производства особочистых рассеянных металлов и полупроводников. С 2000 года регулярно публикует экономические обзоры рынков рассеянных и редкоземельных металлов, а также полупроводниковых материалов. Автор более 60 публикаций и 8 патентов.

Щелочной металл литий относится к категории легких редких металлов - это серебристо-белый металл, мягкий и пластичный. Литий - литофильный элемент, и он достаточно широко распространен в земной коре. Содержание лития в континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л. Его среднее содержание в земной коре - 6,5×10 –3 % по массе, т. е. он имеет такую же распространенность, как галлий или ниобий. Литий накапливается в наиболее поздних продуктах дифференциации кислой магмы - пегматитах. Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном сначала в минерале петалите, а затем - в сподумене и в лепидолите. Берцелиус, в лаборатории которого работал Арфведсон, предложил назвать новый элемент литием, так как он был обнаружен в минералах, т. е. в «камнях» (греч. λίθος - камень). Металлический литий впервые получил в 1825 году английский химик и физик Хемфри Дэви путем электролиза расплава гидроксида лития. В значительных количествах металлический литий выделили в 1855 году независимо друг от друга немецкий химик Р. Бунзен и англичанин О. Матиссен. Как и Дэви, они получали литий электролизом, только электролитом в их опытах служил расплав хлорида лития. Металлический литий и сейчас получают электролизом расплавленной смеси хлорида лития и хлорида калия. Первое промышленное производство лития было налажено в Германии в 1923 году и составило 46 тонн в год.
В 2015 году общемировое производство лития и его производных составило 32,5 тыс. тонн в пересчете на металлический литий. Известно более 150 минералов лития. Промышленное значение приобрели пять: сподумен LiAl, лепидолит KLi 1,5 Al 1,5 (F, OH) 2 , петалит LiAl, амблигонит LiAl (F,OH) и циннвальдит KLi(Fe,Mg) Al (F, OH) 2 . Литий - самый легкий из металлов - плотность 0,533 г/см 3 , т. е. он практически в два раза легче воды. Химически очень активен, окисляется при 20 °С, покрываясь темно-серым налетом, состоящим из нитрида (Li 3 N) и окиси (Li 2 O).

Добывающий сектор
Литиевая индустрия подразделяется на добывающий сектор и сектора, связанные с переработкой сырья и производством продукции. Мировая добыча лития подразделяется на две группы с точки зрения используемого сырья. Так, в Австралии, Канаде, Бразилии, Китае этот металл извлекается из твердых минералов, а в Чили и Аргентине - из рапы (крепкого соляного раствора минеральных озер, расположенных в засушливых районах). Мировые запасы лития - та часть общих ресурсов, извлечение которых возможно при существующих технологиях, - оцениваются Геологической службой США (USGS) в более чем 14 млн тонн. Оценки же общих ресурсов колеблются в диапазоне 40–60 млн тонн. При этом 76% учтенных мировых запасов приходится на рапу соляных озер. Наиболее крупные из них сосредоточены в Южной Америке - так называемый «южноамериканский треугольник» - пограничье Чили, Аргентины и Боливии. В Боливии имеются соляные озера «салары» площадью до 10 тыс. км 2 и с содержанием LiO 2 в рапе от 0,02 до 0,3%, а в отдельных зонах - до 0,9%. В Чили «салары», подобные месторождению Salar de Atacama, где потоки, стекавшие миллионы лет с окрестных гор, с течением времени выпаривались и образовывали скопления минеральных солей, характеризуются исключительно высоким средним содержанием LiO 2 - до 0,3% и максимальным - до 2,1%.

Рис. 1. Динамика мирового производства лития (по данным USGS)
Рис. 2. Распределение добычи лития по странам в 2015 году
(в тоннах и в процентах от мировой добычи)

Извлечение лития из рапы
Чили. Чилийская компания SQM (Sociedad Quimica y Minera de Chili S.A), крупный производитель йода и нитратов, является одним из крупнейших в мире производителей карбоната лития Li2CO3 (более 30 тыс. тонн в год). Карбонат лития извлекается в качестве побочного продукта на предприятиях, добывающих калий-хлоридную рапу (содержание Li 1000–1500 ррм) на месторождении Salar de Atacama, крупнейшем литиевом месторождении в мире. Американская Rockwood Lithium извлекает литий на своем чилийском предприятии SCL (Sociedad Chilena de Litio) на том же месторождении Salar de Atacama (более 20 тыс. тонн в год). Общие запасы лития в Чили оцениваются USGS в 7,5 млн тонн.
США. Соляные озера США, расположенные в западных штатах, имеют среднее содержание LiO2 в рапе от 0,0075 до 0,015%. Albemarle Rockwood Lithium производит карбонат лития из рапы на предприятии Silver Peak в шт. Невада. Общие запасы лития в США оцениваются USGS в 38 тыс. тонн.
Аргентина. Американская FMC Corp. управляет здесь с 1998 года месторождением Salar de Hombre Muerto (содержание лития 220–1000 ррм, общие запасы 800 тыс. тонн), выпуск составляет 12 тыс. т/год карбоната лития и 5–7 тыс. т/год хлорида лития. Общие запасы лития в Аргентине оцениваются USGS в 2 млн тонн.
Китай. Компания Tibet Lithium New Technology Development Co. выпускает 5000 т/год карбоната лития из рапы месторождения Zabayu Salt Lake в Восточном Тибете. CITIC Guoan Lithium Science & Technology Co. производит 35 тыс. т/год карбоната лития на месторождении Taijinaier Salt Lake (резервы 940 тыс. тонн Li) в провинции Цинхай. Это крупнейший завод в Китае по производству лития.

Вид с воздуха на крупнейшее в мире предприятие по получению лития из рапы в пустыне Атакама (Чили)

Извлечение лития из минералов
Австралия. Крупнейшим поставщиком литиевых минералов является австралийская Talison Lithium Ltd., разрабатывающая сподуменовое месторождение Greenbushes, являющееся также крупнейшим в мире месторождением танталита. Поставки с Greenbushes покрывают 60% мирового спроса на сподуменовый концентрат. Факторами, обеспечивающими Talison Lithium лидирующее положение среди производителей сподуменового концентрата, являются дешевое производство и географическое положение - компания поставляет большую часть своей продукции на быстро растущий китайский рынок лития. Общие запасы лития в Австралии оцениваются USGS в 1,5 млн тонн.
Канада. Канадская компания Tantalum Mining Corp. (TANCO) выпускает сподуменовый концентрат (7,25% Li2O) на своем руднике, расположенном в провинции Манитоба. Фирма Avalan Ventures ведет работы в рамках литиевого проекта на пегматитовом месторождении Big Whopper (провинция Онтарио). Общие запасы лития в Канаде оцениваются USGS в 360 тыс. тонн.
Зимбабве. Петалитовый концентрат производит фирма Bikita Mining, разрабатывающая пегматитовое месторождение Bikita (содержание Li 1,4%, общие ресурсы месторождения точно не известны и по некоторым оценкам составляют до 56,7 тыс. тонн). Извлекаемые запасы лития в Зимбабве консервативно оцениваются USGS в 23 тыс. тонн.
Бразилия. Пегматитовые месторождения Minas Gerais и Ceara. Общие ресурсы месторождений точно не известны и по некоторым оценкам достигают 85 тыс. тонн лития. Извлекаемые запасы лития в Бразилии консервативно оцениваются USGS в 48 тыс. тонн.
Китай. Компания Xinjuang Nonferrous Metal Corp. производит карбонат лития из местных месторождений провинции Цзянсу. Общие запасы Китая оцениваются в 3,2 млн тонн.
Россия. В настоящее время добыча лития из собственных месторождений в России не ведется*.

Производители
Крупнейших производителей (FMC Lithium, SQM и Albemarle Rockwood Lithium) до недавнего времени аналитики называли «большой тройкой» за практически монопольное влияние на рынок лития. Talison Lithium формально не входил в «большую тройку», так как эта компания не производит конечных продуктов, а ограничивается производством концентратов. Кроме того, 51% акций Talison Lithium с 2013 года принадлежит китайской компании Sichuan Tianqi Lithium Industries, а в 2014 году 49% акций Talison Lithium приобрела компания Albemarle Rockwood. В настоящее время стало ясно, что терминологию придется менять. Во-первых, стали необычайно сильны позиции американской Albemarle Rockwood - компания является производителем с сильными позициями как в производстве сырьевой литиевой продукции (сподумен, карбонат, гидроксид), так и является лидером по производству соединений высоких переделов. Во-вторых, в ситуацию властно вмешался Китай, который стал основным источником роста потребления лития в мире. Это дает основание китайским компаниям строить амбициозные планы. Компания Sichuan Tianqi Lithium произвела шок на литиевом рынке, купив пакет Talison Lithium. Стратегия Sichuan Tianqi состоит в обеспечении контроля за существенной частью мировых ресурсов лития. Компания также желает стать лидером Китая по производству продуктов лития высоких переделов. Компания Jiangxi Ganfeng Lithium сфокусирована на рынок высоких переделов и собирается стать крупнейшим производителем металлического лития, а также ведущим региональным и мировым игроком на рынке бутиллития. Компания также активно развивает «сырьевое» направление, построив крупнейший в мире завод по производству гидроксида. Сырье компания получает от различных производителей - как из рассолов Чили, так и из сподумена Австралии.

Рис. 3. Распределение применения лития и его соединений
по отраслям (в процентах, по данным USGS)
Рис. 4. Потребление соединений лития в мире (по данным SignumBox)

Переработка сырья и производство продукции
В промышленности литий используется в виде минеральных (сподуменовых) концентратов (30–35% суммарного потребления), химических соединений и металла.
Концентраты. Сорт литиевых концентратов определяется содержанием в них оксида лития (Li 2 O). Крупнейшими покупателями твердых литиевых минералов в форме сподуменового и петалитового концентратов являются производители термостойкой керамики, жаропрочных стекол и глазурей. Эти добавки делают стеклянную массу более вязкой и придают стеклу большую прочность и сопротивляемость атмосферной коррозии. Такие стекла частично пропускают ультрафиолетовые лучи, и их применяют в телевизионной технике. Чистый сподумен содержит 8% Li 2 O. Talison Lithium выпускает сподумен чистоты: от 60 (стекольный сорт - 4,8% Li 2 O) до 95% (7,5% Li 2 O).



Рис. 5. Динамика и прогноз выпуска литиевых
батарей по секторам потребления до 2020 г.
Рис. 6. Прогноз развития электротранспорта
на литий-ионных аккумуляторах

Соединения. Из химических соединений наиболее широко используют карбонат лития Li 2 CO 3 , применяемый в электролизе алюминия, производстве стекла, керамики, литиевых аккумуляторных батареях. Одной из наиболее важных областей применения лития является электролитическое получение алюминия. Добавки Li 2 CO 3 в электролитическую ванну позволяют снизить температуру плавления электролита, уменьшить выделение фтора, увеличить электропроводность электролита, уменьшить расход электроэнергии. В среднем на одну тонну выпускаемого алюминия расходуется 2,5–3,5 кг Li 2 CO 3 . В связи с ростом производства алюминия потребление лития для этих целей ежегодно растет. Высококачественные концентраты литиевых минералов и химические соединения Li 2 CO 3 , Li 2 SiO 3 используются в производстве стекла и керамики. На эти цели в США расходуется около 40% потребляемого лития. Добавки лития улучшают качество фарфора и керамики, повышают их химическую стойкость и термостойкость. Глазури и эмали с литием более устойчивы к атмосферным воздействиям. В цветной и черной металлургии металлический литий и его сплавы с кремнием и кальцием применяются в качестве необычайно активного раскислителя, десульфуризатора и дегидрирующего агента, что позволяет значительно улучшить качество многих металлов и сплавов за счет удаления нежелательных примесей в шлак. Например, обработка электротехнической меди при ее выплавке сплавом лития с кремнием в количестве <0,025% от массы меди повышает ее плотность и электропроводность. Добавка таких же количеств сплава лития с кальцием при плавке белого и серого чугуна, хромоникелевых сталей повышает их жидкотекучесть, твердость и временное сопротивление разрыву. Соединения лития используются в качестве консистентных смазок. В авиации и военной технике применяются литиевые консистентные смазки, содержащие до 10% стеарата лития, они сохраняют физические свойства в температурном интервале от –50 до +150 °C. Литийорганические соединения применяются в химической промышленности. В частности, бутиллитий ускоряет реакцию полимеризации дивинила. Значительные количества металлоорганических соединений используют в качестве катализаторов при синтезе каучука и других органических соединений. В щелочных аккумуляторах используют добавки LiOH к электролиту, которые повышают их емкость и срок службы в 2–3 раза. Литиевые соли галогеноводородных кислот способны поглощать из воздуха аммиак, амины и другие примеси, при изменении температуры они обратимо поглощают пары воды, что позволило применить хлорид и бромид лития в установках для кондиционирования воздуха. Наиболее быстрыми темпами в последние годы росло потребление лития в производстве литиевых ионных и полимерных батарей. На рис. 5 приведена динамика и прогноз выпуска литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в мире до 2020 года. Известно, что ЛИА по сравнению с аналогами - никель-кадмиевыми, свинцово-кислотными и другими аккумуляторами, помимо высоких технических характеристик, имеют ряд других преимуществ: минимальное воздействие технологии изготовления на окружающую среду (отсутствие стоков, требующих очистки, отсутствие вредных выбросов в атмосферу), простота и безопасность технологии утилизации (отсутствие вредных веществ - кадмия и свинца). Преимущества ЛИА по сравнению с традиционными перезаряжаемыми источниками тока:
- в два-три раза, а в перспективе в три-четыре раза, большая удельная энергия (удельная энергия лучших свинцово-кислотных, никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов - 30–60 Вт∙ч/кг и 100–200 Вт∙ч/л);
- на порядок большая удельная мощность;
- в два-три раза большее напряжение единичного аккумулятора (2,8–3,6 В вместо 1,2 В для щелочных аккумуляторов и 2 В для кислотных);
- работоспособность в широком температурном интервале от –40 до +50 °С;
- длительный срок службы: 5–10 лет при 2000–2500 циклах глубокого разряда;
- необслуживаемость, герметичность, низкая стоимость, надежность и удобство эксплуатации;
- низкая стоимость одного Вт∙ч отдаваемой энергии в расчете на один цикл;
- высокий (до 95%) КПД цикла заряд/разряд. Впервые предложил использовать LiCoO 2 в качестве катодного материала для аккумулятора ученый из США Джон Гуденаф в 1980 году. В современных ЛИА в качестве катодов используется несколько видов соединений лития. Поиск новых материалов и соединений для изготовления катода и анода сейчас идет постоянно во многих лабораториях мира. Для ЛИА нового поколения рассматриваются такие соединения, как LiMePO 4 (Me = Mn, Ni, Co, Cr), Li 2 CoPO 4 F, LiMn 2 -xMexO 4 (Me = Mn, Co, Cr, Ni, Al), LiCo 1 -xMexO 2 (Me = Ni, Cr, Al). Основные перспективы роста спроса на литий связывают с производством гибридных и электрических автомобилей. Гибридные автомобили, и в меньшей степени полные электромобили, увеличивают свою долю на рынке каждый год, невзирая на финансовые кризисы. Еще один большой сегмент применения ЛИА - современные энергетические сети, где наряду с традиционной генерацией всё большую роль играют возобновляемые источники энергии, которым для выравнивания ритмов работы нужны большие накопители. Так, Япония потратила 204 млн долларов на создание громадного аккумулятора на 60 МВт∙ч, который хранит электроэнергию, сгенерированную с помощью фотоэлектрических элементов. Страна восходящего солнца нуждается в огромном количестве эффективных батарей, чтобы сгенерированное новыми солнечными парками электричество не тратилось впустую. Новая система хранения энергии разместилась на острове Хоккайдо.

Металлический литий. Металлический литий получают электролизом расплавленной смеси хлоридов лития и калия при 400–460 °C. Важнейшая область применения металлического лития - ядерная энергетика. Изотоп 6Li - единственный промышленный источник для производства трития. Li применяют при изготовлении регулирующих стержней в системе защиты реакторов. Жидкий Li (в виде изотопа 7Li) используется в качестве теплоносителя в урановых реакторах. Расплавленный 7LiF применяется как растворитель соединений U и Th в гомогенных реакторах. Известны алюминиевые сплавы, содержащие 0,1% Li, - аэрон и склерон. Помимо легкости, они обладают высокой прочностью, пластичностью, стойкостью против коррозии. В связи со скачком в развитии аэрокосмической и военной техники возрастает потребление лития в производстве алюминий-литиевых сплавов.
Цены. Литиевые химикаты и сподумен - не биржевые товары. Цены на них публикуются на специализированных сайтах и являются договорными между производителями и конечными пользователями, а также правительствами. В начале 1990-х годов средние цены на карбонат лития составляли примерно 4000 долл./т, но после появления чилийской SQM рыночные цены упали до 1600 долл./т в течение нескольких лет. Дело в том, что издержки добычи лития на месторождениях, связанных с рапами, существенно ниже, чем при разработке горных пород. Поэтому, когда SQM вышла в 1998 году на рынок лития, она имела возможность значительно снизить цену, что повлекло общее снижение мировых цен. На рис. 7 приведена динамика цен с 1990 года. В период 1998–2002 годов средние цены на карбонат лития снизились с уровня более 4000 долл./т до уровня 1500 долл./т. При этом в мире происходило смещение от использования пегматитовых источников к раповым. Однако в 2005–2008 годы цены на литиевую продукцию стали расти в связи с ростом потребности. Даже финансовый кризис 2008-го не вызвал существенного снижения спроса на большую часть литиевой продукции. Этому способствовало предпринятое производителями энергичное снижение производства до 18 тыс. тонн в 2009 году против 25,4 тыс. тонн в 2008 году (рис. 1). Как следствие, цены на сподуменовый концентрат (>7,25% Li 2 O), составлявшие в 2002–2006 годы 340–350 долл./т, в 2006–2007 годы поднялись до 450–500 долл./т, а в 2007–2010 годы - до 650–700 долл./т. В эти годы смещение от использования пегматитовых источников к раповым замедлилось, а в настоящее время оба источника практически сравнялись. Австралийская Talison Lithium быстро нарастила производственные мощности и осуществляет поставки сподумена предприятиям стекольной и керамической промышленности, а также поставляет карбонат лития на китайский рынок. Период 2013–2015 годов продолжил тенденцию роста цен. Сподумен продается в диапазоне цен, зависящих от уровня примесей, и бывает двух сортов - технического и химического. Категория технических продуктов используется в качестве сырья для промышленности стекла и керамики из-за очень низкого содержания железа, которое может вызвать обесцвечивание. Химический сорт литиевого концентрата представляет собой высокочистый Li 2 O без ограничения на содержание железа.

Перспективы рынка лития
Рынок лития до недавних пор, как и многие другие, испытывает негативное влияние мирового экономического и финансового кризисов. Спад мировой автомобильной промышленности, снижение стоимости нефти вызвали снижение интереса к производству гибридных электромобилей - основному потребителю ЛИА. Тем не менее с выходом мировой экономики в новый посткризисный цикл развития ожидается рост потребности в литии. Уже с прошлого года рынок лития заметно оживился - по сравнению с 2015 годом цены на литий китайских компаний Jiangxi Ganfeng Lithium Co. и Sichuan Tianqi Lithium Industries Inc. в мае 2016 года выросли вчетверо. Мировой спрос на соединения лития в 2015 году превысил 150 тыс. тонн в пересчете на карбонат лития, к 2020 году, как ожидается, он вырастет до 300–320 тыс. тонн, а к 2025 году - до 550 тыс. тонн. Главным образом это произойдет за счет массового внедрения электромобилей и гибридов. В этой связи особую ценность приобретают новые способы добычи лития, в дополнение к традиционным. Повышается интерес и к другим видам нетрадиционного литиевого сырья - некоторым глинам, буровым водам, геотермальным рассолам. Например, калифорнийская компания Simbol Materials предложила возвести завод по добыче лития, марганца и цинка из горячего рассола, курсирующего в трубах 50-мегаваттной геотермальной электростанции, которая работает близ озера Солтон-Си. Рассол этот, поднимаемый с глубины, содержит 30% растворенных веществ. Сейчас данная смесь используется лишь для производства пара, который крутит турбину, а отработанный рассол просто закачивается обратно в подземные горизонты. С новой технологией жидкость будет направлена в серию фильтров, которые извлекут из нее полезные соединения. Они будут разделены, очищены и отправлены потребителю. В схеме с электростанцией богатый литием раствор уже и так поднят на поверхность, и его остается только переработать, причем для этого процесса используются бесплатные ресурсы самой геотермальной станции, в частности попутно получающиеся углекислый газ, тепло и вода. Новые производители лития, как традиционные, так и новички, видимо, сосредоточатся на рынке карбоната лития для ЛИА и получат устойчивую прибыль в следующие несколько лет. В целом ожидается относительно равномерный рост цен, а средняя цена в долгосрочном периоде будет зависеть от количества успешных новых проектов и представлена для разных сценариев развития на рис. 8. При этом общая тенденция резкого роста потребности в литии в долгосрочном периоде не вызывает сомнений у большинства аналитиков.

Рис. 7. Динамика цен на карбонат лития с 1990 по 2015 г.
Рис. 8. Различные сценарии ценовой динамики на карбонат лития до 2020 г.

Место России на рынке лития
Российский проект производства ЛИА (портфельная компания «Роснано» «Лиотех», позже - «Энергетические решения») не оправдал возлагавшихся на него ожиданий. Завод «Лиотех» был построен в 2011 году и должен был выйти на проектную мощность к концу 2013 года. Однако уже летом 2014 года предприятие приостановило производство из-за низкого спроса на ЛИА и выхода китайского партнера из проекта. Проект госкорпорации «Роснано» по созданию ЛИА признали несостоятельным в 2016 году. Арбитражный суд Новосибирской области начал процедуру банкротства ООО «Энергетические решения». Однако перспективность и важность этого направления достаточно очевидны. Так, Сибирский химический комбинат (СХК) «Росатома» планирует работу по производству соли гексафторфосфата лития. Но если ранее планировалось производить ее для «Лиотеха», то сейчас проект решено переформатировать: «Росатом» будет развивать собственное производство больших накопителей энергии на основе ЛИА. Три предприятия «ТВЭЛ» образуют производственный кластер: СХК будет производить соль и электролит, Новосибирский завод химических концентратов (НЗХК) - катодный, анодный материалы и сами аккумуляторы, а «ЗЭП» (Новоуральск) будет изготавливать собственно накопители энергии - большие аккумуляторы. В России производителями литиевой продукции являются Новосибирский завод химконцентратов и Красноярский ХМЗ (входят в состав корпорации «ТВЭЛ»). Наконец, в России много промышленных предприятий, выпускающих различные литиевые аккумуляторы: АО «АК «Ригель», АО «НИАИ «Источник», АО «Литий-элемент», АО «НИИЭИ», АО «Новосибирский завод химконцентратов», АО «Энергия», АО «Верхнеуфалейский завод «Уралэлемент», ООО НПП «Литий», ЗАО ИФ «Орион-ХИТ», АО «Сатурн», ООО НПО «Медисток», НПК «Альтэн», АО «АВЭКС», ООО «Элионт». Перспективы собственной добычи столь важного для современной экономики лития в России могут быть несколько неожиданно связаны с традиционной для России ролью крупнейшего поставщика углеводородов. Большие неучтенные ресурсы лития в России связаны с пластовыми рассолами в районах разведочных и добычных работ на углеводородное сырье в Восточной Сибири. Рассолы содержат Mg, B, Br, Li, I, Sr. Максимально возможное производство лития только на Знаменском месторождении составляет 1320 т/год, что может обеспечить внутреннюю потребность России до 2020 года. При вводе в действие газопровода в Китай эксплуатация газоконденсатных месторождений (Ковыктинское, Левобережное) обеспечит рассолами относительно близко расположенную Знаменскую промышленную площадку. По мере истощения углеводородных скоплений при эксплуатации увеличивается количество извлекаемых попутных рассолов. Суммарная добыча попутных рассолов на Верхнечонском газонефтяном месторождении за период разработки (56 лет) прогнозируется до 632 млн тонн. При среднем содержании лития в пластовых водах этого месторождения 30 мг/л может быть добыто 18 960 тонн Li (в среднем 338 т/год). На Ярактинском газонефтяном месторождении суммарная добыча попутных рассолов за период разработки (25 лет) прогнозируется в количестве 68 млн тонн. Содержание Li в рассолах этого месторождения - 49 мг/л, соответственно, может быть добыто 3366 тонн Li (134 т/год). Представляется, что подготовка к развитию производства собственного лития в России является насущной необходимостью.

канд. экон. наук, зам. генерального директора
по маркетингу компании «СБТ», г. Новосибирск

Благодаря своим уникальным свойствам литий играет важную роль в индустриальном развитии современного общества. Среди потребляющих производств можно назвать различные типы батарей, строительство, стеклокерамику, хладагенты и системы осушки воздуха, энергетику, специальные масла и смазки, полимеры, металлургию легких конструкционных сплавов, дезинфицирующие средства для водоподготовки и др. Каждому из них требуются литиевые материалы определенной спецификации. Однако, несмотря на то что области практического применения лития весьма разнообразны, маркетинговая информация по многим литиевым продуктам, представленным на мировом рынке, труднодоступна для заинтересованных пользователей и редко публикуется на русском языке.

1. Емкость рынка и сегментация

Согласно отчетам английской информационно-аналитической фирмы Roskill Information Services, мировой спрос на литий на протяжении последних десяти лет оценивается приблизительно в 13 000-14 000 тонн Li (в пересчете на литий металлический), а в денежном выражении - свыше 1 млрд. амер. долл. (данные на конец 2005 г.) . Среднегодовой прирост этого показателя - 2-5%, однако на 16-м Конгрессе по промышленным минералам, проведенном в начале апреля 2003 г., аналитики прогнозировали стабильный рост спроса на литиевые продукты 4,7-10% ежегодно . Данный процент прироста можно назвать оптимистичным, если не принимать во внимание зависимость спроса на литий от общего состояния мировой экономики и деловой активности в конечных отраслях его потребления. С другой стороны, рынок лития - вполне зрелый и достаточно консервативный рынок, что означает, что все потребители, которые могли бы потреблять литий, уже его потребляют в том объеме, в котором они желают его потреблять. При этом отношения потребитель-поставщик складываются на основе долгосрочного партнерства. Тогда темпы роста рассматриваемого рынка могут быть оценены как низкие, несмотря на сохранение высокого уровня спроса на соединения лития в производстве батарей - первичных и вторичных (перезаряжаемых) химических источников тока. В скобках отметим, что мнение фирм-производителей расходится с мнением аналитиков. Один из ведущих игроков на литиевом рынке - чилийская компания SQM - говорит о 30%-м приросте, который имел место в последние три года, а ее американский конкурент FMC, будучи менее категоричным, называет цифру в 10%.

Сегодня 30% (3900 тонн Li) от мирового спроса составляет спрос на литиевые минералы, а 70% (9100 тонн Li) приходится на соли лития и литий металлический (60 и 10% соответственно). Сегментация мирового рынка лития по продуктам показана на рисунке 1.

Рис. 1. Мировой рынок лития

Основными литиевыми солями обычно называют карбонат, гидроксид и хлорид лития. Текущая емкость сегмента «литиевые соли» составляет около 7800 тонн Li, из них 61% (4700 тонн Li) приходится на карбонат лития, 23% (1826 тонн Li) - на гидроксид лития, 6% (500 тонн Li) - на хлорид лития и 10% (774 тонн Li) - на другие продукты, включая химикаты для производства аккумуляторных батарей.

Текущая емкость сегмента «литий металлический» составляет 1300 тонн Li. Сегодня на мировом литиевом рынке присутствуют следующие сорта лития металлического: технический, катализаторный, батарейный, для получения различных сплавов (alloy grade ), а также сорт с чистотой 99,99% для лабораторных исследований, получения высокочистых сплавов и др. В производство первичных источников тока идет около 500-600 тонн Li.

Требования к качеству литиевого сырья формируются в соответствии с областями его применения. Около 60% мировой потребности в литии и его соединениях, за исключением литиевых минералов, т.е. » 5460 тонн Li, удовлетворяется более дешевыми техническими сортами литиевых продуктов, а объемы конечной продукции, в производство которой идет чистое сырье, сравнительно невелики. Повышенная чистота исходного продукта востребована для производства батарей, портативного телекоммуникационного оборудования и видеоаппаратуры, а также при использовании литиевых соединений в качестве химических реагентов. Емкость этих рыночных подсегментов в мировом масштабе ограничена при их высокой оценочной стоимости. Рассмотрим некоторые литиевые продукты, находящие свое применение в производстве первичных и вторичных химических источников тока.

2. Литий металлический батарейного сорта

Эксперты обращают внимание на традиционную зависимость спроса на литий металлический батарейного сорта от спроса на первичные источники тока, где фольга из лития металлического используется в качестве анодного материала. Литиевые источники тока, обладающие целым рядом эксплуатационных преимуществ перед другими типами батарей, обеспечивают высокую эффективность и надежность работы многих систем электронной техники. Поэтому производители придают большое значение качеству металла по химическому составу, степени чистоты и физическому состоянию исходного материала. Статистика показывает, что более 50% от общего потребления лития металлического, ввозимого в основные страны-импортеры, идет для производства первичных батарей в страны Юго-Восточной Азии. Азия - регион, куда входят Индия, 10 государств АСЕАН, Китай, Япония, Республика Корея, — является в настоящее время наиболее динамично развивающимся в мире. Литиевое сырье для конечных производств в эти страны (за исключением Китая) полностью импортируется. Из приведенного списка Япония занимает второе после США место в мире и первое в Азии по производству химической продукции. В данном секторе насчитывается более 5 тыс. предприятий. Японские компании традиционно считаются основными продуцентами как первичных, так и вторичных химических источников тока. В числе ведущих фирм - производителей : Mitsubishi Chemical Corp., Matsushita Battery Industrial Co., Mitsui & Co. Ltd., Toshiba Battery Co., Hitachi, Hohsen Corp., Sanyo Group, Nokia, GS-Saft, Fuji Film, Denky Kagaku Kogyo, Kao, Midory Kagaku, Nippon Chemical Industrial, Nissan Chemical Industrial, Toa Gosay, Toso и др. Южную Корею можно назвать вторым по привлекательности рынком для поставщиков металлического лития после Японии из-за развитости батарейного производства, с одной стороны, и значительности импорта литиевого сырья, с другой. В последние годы здесь наблюдается устойчивый подъем в секторе электроники, по темпам роста уступающий только Китаю. Крупнейшими продуцентами батарей на этом рынке считаются Samsung Electronics и LG Chem Co. Наряду с ними действует значительное количество менее значительных фирм: Pasminco Ltd., IDS, SKC Co. Ltd. и др. Представители южнокорейских организаций, в основном средних и мелких, активно участвуют в различных мероприятиях по батарейной тематике на территории страны, вызывая высокую заинтересованность китайских компаний к установлению деловых связей с местными фирмами-производителями портативных средств коммуникации.

В связи с ростом мирового спроса на батареи и процессами глобализации, происходящими в мире, географические границы, в которых велось батарейное производство, значительно расширились. Такое положение дел во многом связано с дешевизной рабочей силы и ужесточением конкурентной борьбы: японские компании Sanyo, Sony и MBI столкнулись с ростом конкуренции со стороны других южно-азиатских компаний (SDI, LG Chem, BYD ). Исследователи журнала Metal Bulletin считают, что, несмотря на доминирующее положение Японии на мировом рынке литиевых источников тока, будущее здесь принадлежит Китаю . Поэтому многие японские, а также южнокорейские и европейские компании стремятся размещать свои производства в этой стране.

Что касается перспектив потребления металлического лития, то профессиональные аналитики, не отрицая наличия стабильного роста спроса на первичные литиевые элементы, а следовательно, и на литий металлический, отмечают снижение общего потребления металла относительно литиевых солей. К тому же активный рост батарейного рынка происходит в основном за счет вторичных (перезаряжаемых) источников тока, в которых используются определенные соли лития.

3. Соли лития для батарейного производства

Доля мирового потребления высокосортных (калька с английского high grade ) и высокочистых (калька с английского high pure ) литиевых солей, обычно используемых в качестве полупродуктов в производстве компонентов различных типов литий-ионных аккумуляторов, вместе с другими высокочистыми литиевыми продуктами составляет 35% от мирового потребления солей лития. Аккумуляторные батареи, а следовательно, и катодные материалы для их изготовления, среди которых LiCoO2, LiMn2O4 и LiNiCoMnO2, представляют собой значимый рынок сбыта для производителей карбоната, безводного гидроксида и фторида лития. Вместе с тем рост потребления так называемых «батарейных продуктов» оказывается ограниченным темпами развития рынка литиевых батарей.

По данным французской консультационной фирмы Avicenne емкость подсегмента катодных материалов в 2004 г. составила 15 400 тонн, из которых 14 500 тонн (94%) пришлось на LiCoO2 (кобальтат лития) и 900 тонн (6%) - суммарно на LiMn2O4 (манганат лития) и LiNiCoMnO2. По прогнозам эта цифра к 2010 г. увеличится на 82% (с 15 400 до 28 000 тонн). LiCoO2 считается основным активным материалом положительного электрода литий-ионных аккумуляторов - более чем в 90% литий-ионных батарей в качестве катодного материала используется кобальтат. И, несмотря на относительное сокращение доли LiCoO2 (с 94 до 75%) к 2010 г., потребность в нем значительно превысит потребность в LiMn2O4 и LiNiCoMnO2 .

Уровень конкуренции в рассматриваемом рыночном сегменте весьма высок. Если в 2002 г. основных фирм-поставщиков было 5, то к концу 2004 г. их насчитывалось уже 8, к тому же внутренний выпуск сырья крупными продуцентами батарей постоянно увеличивается. По исследованиям патентно-информационного отдела ОАО «НЗХК» динамика патентования кобальтата лития для литий-ионных батарей только в США (Американская база патентов) с 1991 по 2002 г. показывает резкий рост (1 патент в 1991 г. относительно 68 патентов в 2002 г.). С 2003 по 2004 г. наблюдается некоторая стабилизация этого процесса (118 патентов в 2003 и 2004 г.). Проанализированные патенты принадлежат в основном японским фирмам, среди которых Sanyo Electric Co., Matsushita Electric Industry Co. Ltd., Mitsubishi Heavy Industry Ltd., и американским продуцентам - FMC Corp., Ovonic Battery Co., Comsat Corp . В 2005 г. по данным обзора Всемирной организации по интеллектуальной собственности (WIPO) количество заявок, поданных японскими фирмами в указанную организацию, увеличилось на 24,3% по сравнению с предыдущим годом. Среди крупнейших патентных заявителей фигурировали Matsushita Electric, Mitsubishi и Sony. Кроме того, число японских патентных заявок увеличилось не только в Европе и США, но и в Китае. Для сравнения, прирост данного показателя у Республики Корея равнялся 33,6%, а у КНР - 43,7% .

Количества конкурентов на рынке LiCoO2 возрастает за счет появления новых китайских и южнокорейских производителей. Это дает основание аналитикам Avicenne считать, что поздний выход на рынок катодных материалов новых фирм сопряжен с определенным риском.

Кроме литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, использующих традиционные и широко выпускаемые в настоящее время катодные материалы, исследовательская фирма LITEN (Франция) в середине прошлого года выпустила в эксклюзивном варианте образцы батарей, в качестве катодных материалов которых использовались считающиеся перспективными в будущем LiFePO4 и LiNi0,5Mn1,5O4 (первый отличается дешевизной, а второй является представителем высокопотенциальных 5-вольтовых материалов). Эта же фирма показала эксклюзивные образцы литий-ионных аккумуляторов, в которых вместо традиционного углеродного материала (графит и т.п.) анод выполнен с использованием нового материала - Li4Ti5O12, что расширяет сферу использования литиевых материалов в электрохимической энергетике. Кроме того, проводятся интенсивные исследования электрохимических систем Li/S и с применением литированных оксидов ванадия. Что касается перспективных материалов (LiFePO4, LiNi0,5Mn1,5O4, LiS), то сегодня они синтезированы лишь в небольших количествах в лабораторных условиях.

В целом и производители, и эксперты информационно-аналитических фирм единодушны относительно высоких темпов роста батарейного сектора рынка, которые сохранятся в ближайшие 5-8 лет. Несмотря на то что описываемый рыночный подсегмент мирового литиевого рынка сложно назвать емким из-за специфики предлагаемых здесь продуктов и наличия товаров-субститутов, состояние рынка первичных и вторичных литиевых батарей оказывает существенное влияние на суммарное потребление литиевой продукции.

4. Конкурентная среда

Признанными лидерами на мировом рынке лития считаются FMC Lithium Division (США), Chemetall GmbH (Германия) и SQM (Чили). Chemetall Foote Corp. - дочернее предприятие Chemetall GmbH на территории США - производит карбонат лития возле Silver Peak, NV. Chemetall имеет завод по изготовлению гидроксида лития и бутиллития в New Johnsonville, TN. Компания осуществляет свою деятельность в Чили, Германии, Тайване, США. FMC Lithium Division производит широкий спектр литиевой продукции, включая органолитиевые соединения, в Bessemer Cite, NC и Bayport, TX . Отказавшись от использования собственного сырья, разработка которого производилась в Аргентине, с 1999 г. компания приобретает сырьевой карбонат лития в соответствии с долгосрочным соглашением с SQM. Когда в 1997 г. SQM вышла на рынок карбоната лития, она для стабилизации рынка снизила цены на свою продукцию практически на 50% относительно других продуцентов этого материала и способствовала повышению суммарного спроса, особенно в новых сферах потребления. Предприятия с более высокими издержками производства закрылись, но рынки остались стабильными.

В последнее время на мировом рынке лития присутствует также китайское сырье. Китай становится значимым экспортером-производителем литиевых соединений и все более серьезным конкурентом мировым производителям литиевой продукции. Аналитики Roskill еще в 1998 г. настоятельно рекомендовали серьезно отнестись к существованию «китайского фактора» . Рост литиевого производства в Китае вызывает неоднозначную реакцию его соседей, в первую очередь в Юго-Восточной Азии. Многие из них изготавливают для мирового рынка ту же продукцию, что и Китай, но по более высоким ценам. Опасения вызывает также то, что иностранные компании вкладывают в экономику Китая все больше инвестиций.

5. Россия на мировом рынке лития и его соединений

Сегодня практически 80% продаж литиевой продукции на российском рынке осуществляет ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» (Новосибирск) - единственный в России продуцент чистой литиевой продукции, который поставляет литий отечественным потребителям и за рубеж.

Анализ отгрузок металлического лития за 2003-2005 гг. показал, что его потребители в основном концентрируются в центре и на юге страны, а также в Сибири. Географическая сегментация российского рынка металлического лития представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Российский рынок лития металлического. Географическая сегментация

Наибольшим спросом пользуется металлический литий марки ЛЭ-1 с содержанием основного вещества 99,9% min и металлический литий катализаторного сорта - 98,0% min. Сегментация по группам потребителей изображена на рисунке 3.

Рис. 3. Российский рынок лития металлического. Сегментация по группам потребителей

Общая потребность в металлическом литии на внутреннем рынке не превышает 24 тонн/год, что связано с использованием альтернативных материалов для анодов в производстве химических источников тока, цветной металлургии и органическом синтезе, а также финансовыми затруднениями, которые в настоящее время испытывает ряд крупных государственных предприятий - потребителей металлического лития. Подобное положение дел является одной из причин, по которым новосибирский литий в основном экспортируется. Среди значимых зарубежных партнеров - японские, американские и немецкие компании, заинтересованные в поставках металлического лития батарейного сорта (в цилиндрах) для литиевых батарей.

Что касается солей лития, то в России, как видно из рисунка 4, основная масса потребителей дислоцируется в центральной части страны.

Рис. 4. Российский рынок солей лития. Географическая сегментация

Соли лития преимущественно востребованы теми производствами, где, как правило, не предъявляются повышенные требования к чистоте сырья. Чистая и высокочистая продукция пользуется спросом у фирм, торгующих химическими реактивами. Сегментация по группам потребителей показана на рисунке 5.

Рис. 5. Российский рынок солей лития. Сегментация по группам потребителей

Конкуренцию отечественной чистой литиевой продукции составляют американские, китайские и в незначительной степени европейские производители литиевых солей, предлагающие их через посреднические организации различного масштаба (см. рис. 6). Как показывает таможенная статистика, в Россию значителен импорт сырьевых карбоната и гидроксида лития из Чили, Китая и США: несмотря на то что Россия располагает собственными источниками сырья, гораздо дешевле закупать его за рубежом, чем добывать самостоятельно . И если экспортные продажи карбоната лития практически отсутствуют, то российские гидроксид и хлорид лития поставляются в Японию и европейские страны, например, в Германию.

Рис. 6. Российский рынок лития. Конкурентная среда

6. Цены

Традиционно цены на литиевую продукцию являются договорными и зависят от требований заказчика и качества материала, поэтому ценовая информация оказывается зачастую недоступной. Эпизодически цены на литий металлический публикуются US Geological Survey (USGS), Chemical Marketing Reporter (CMR) и, весьма приблизительно, приводятся в таможенной статистике по странам-потребителям.

Несмотря на то, что по-прежнему цену на литиевое сырье в конечном итоге определяет соотношение спроса и предложения, долгосрочные тенденции этих показателей зависят теперь не только от насыщенности рынков основных потребляющих центров, но и в значительной степени от действия следующих факторов:
— насыщенности рынков развитых стран (кризисного состояния химической индустрии в Европе, США и отчасти Японии);
— экспансии стран с динамично развивающейся экономикой («китайский фактор»);
— наличия продуктов-аналогов и продуктов-заменителей (субститутов);
— специфики сырьевой базы и зависимости от рынка сырья;
— консолидации фирм-конкурентов.

Под влиянием указанных факторов с середины прошлого года отмечался постепенный рост цен на литиевые химикаты. По данным различных аналитических источников в среднем он составил 7-8%, однако реально цены поднялись на 9-12%. Помимо увеличения затрат на электроэнергию, грузоперевозки и заработную плату, подъем цен был спровоцирован выходом на мировой рынок лития Китая как одного из крупнейших потребителей и производителей литиевого сырья. Уже в I квартале 2005 г. китайские продуценты подняли цену на свой карбонат лития более чем на 10% - до 2,76 амер. долл./кг. EXW, склад завода-изготовителя (ценовой диапазон 2,39-3,11 амер. долл./кг). Устойчивая тенденция к повышению цен на сырьевой карбонат лития в рамках мирового литиевого рынка скорее всего сохранится в 2006 г. Например, SQM, увеличив цены на карбонат лития на 8% в течение прошлого года, планирует поднять их еще на 30%. Аналогична ситуация с Китаем: по сравнению с 2004 г., когда цены на литий упали из-за китайских продуктов низкой себестоимости, в 2005 г. эта тенденция сменилась на противоположную. Совершенно определенно можно сказать, что на сегодняшний день между чилийским и китайскими продуцентами лития существует картельное соглашение, вследствие которого сырьевые материалы предлагаются по близкой цене. Данную тенденцию отражает таможенная статистика стран-импортеров сырьевого карбоната. Например, согласно индийской таможенной базе за 2005 г. рост цен на карбонат составил 15,6% при средней цене в августе-сентябре 3 амер. долл./кг. Предполагается, что рост спроса на сырьевой карбонат продлится как минимум до 2007 г. из-за сокращения производства в Чили и увеличения потребления стекольной промышленностью Китая. К тому же, начиная с марта прошлого года продуценты лития и его соединений из Европы, США, Австралии, Индии, Тайваня, Таиланда, Японии и некоторых других стран, не имеющие собственной сырьевой базы, ведут активный поиск альтернативных источников сырья, тем самым взвинчивая цены. Повышение цен на сырье пока не сказалось на других литиевых соединениях. В 2004-начале 2005 г. наблюдалось незначительное повышение цен на батарейный металл (» на 2-3%), таким образом, усредненная мировая цена на литий металлический составила 49,5 амер. долл./кг на условиях EXW, склад завода-изготовителя. Карбонат лития с содержанием основного вещества 99,95% продавался в ценовом диапазоне от 8 до 13 амер. долл./кг. Если вести речь о положении дел на мировом рынке LiCoO2, то в мае 2005 г. среднерыночная цена кобальтата составляла 40 амер. долл./кг при разбросе цен от 30 до 50 амер. долл./кг. В июне из-за падения цен на кобальт LiCoO2 китайского производства можно было приобрести за 28-30 амер. долл./кг. Южнокорейский продукт стоил дороже - максимальная цена - 40 амер. долл./кг. Цена манганата составляла около 12 амер. долл./кг. Ожидается, что после стабилизации рынка лития и начала разработки новых источников литиевого сырья уровень цен на литий снизится.

Выводы

Несмотря на то что мировой рынок лития всегда был более или менее устойчив, с конца 2004 г. изменения, связанные с его переделом, начавшиеся в 1998 г. с выходом на рынок чилийского производителя - компании SQM, - стали приобретать характер стремительности. Сохранявший стабильность в течение 30 лет литиевый рынок за последние 7-8 лет пережил три значительных потрясения. Во-первых, появление в 1998 г. молодых фирм-конкурентов, проводящих агрессивную ценовую политику, во-вторых, «азиатский кризис» 2002 г. и, наконец, смещение центра тяжести мирового литиевого производства с Запада на Восток, что позволило исследователям ввести понятие «китайского фактора». Сейчас все чаще говорят о кризисном состоянии химической индустрии в странах Европы, США и отчасти Японии, обусловленном усилением конкуренции со стороны поставщиков более дешевой импортной продукции и резким ростом затрат на энергию и сырье. Подобное положение дел заставляет значительную часть предприятий либо закрываться, либо перебазироваться за океан. По мнению American Chemistry Council в течение 80 лет американская химическая промышленность была ведущим экспортером страны, но эта эпоха подошла к концу. Как отмечают американские эксперты, крупные предприятия не выдерживают конкуренции с Китаем, который осознал, что может успешно конкурировать на мировом рынке химической продукции, поскольку имеет возможность поставлять химикаты по низким ценам при невысоком уровне заработной платы и расходов на экологические цели.

Влияние «китайского фактора» и проблемы с сырьем также ощущаются на российском литиевом рынке. Китайские литиевые продукты оцениваются аналитиками ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» как серьезные конкуренты, а поиск альтернативных дешевых источников сырья все еще актуален.

На сегодняшний день перспектива «взрыва» на мировом рынке лития, связанная с вышеизложенным, а также обострившимся сырьевым вопросом, становится более чем реальной, и вслед за SQM можно сказать, что в целом рыночные условия в 2006 г. остаются непредсказуемыми. Такое положение дел сильно затрудняет планирование, а достоверность как краткосрочных, так и долгосрочных прогнозов, сделанных ранее, оказывается весьма низкой.

ЛИТЕРАТУРА

	The Economics of Lithium. London: Roskill Information Services Ltd., 2005.
	Roskill’s Lithium Digest. № 50. 2003.
	Walawlker Raoul. Portable electronics: who’s in charge? // MBM. 2001.
	Wilkinson Jennie. Minor metals recharge // MBM. 2002.
	Battery & Power Supply. Paris: Avicenne Dйveloppement, 2005.
	Рост числа патентных заявок японских фирм за границей// БИКИ 16.V.2006.
	Материалы Roskill Metal Analysis // www.amm.com.
	Материалы www.mii.org/Minerals/photolith.html.

Литий (лат. Lithium; обозначается символом Li) - элемент главной подгруппы первой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 3. Простое вещество литий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л. Основные минералы лития - слюда лепидолит - KLi1,5Al1,5 (F, OH)2 и пироксен сподумен - LiAl . Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах.
Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Специфические породы онгониты - граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития. Другой тип месторождений лития - рассолы некоторых сильносоленых озёр.
Месторождения лития известны в России (более 50% запасов страны сосредоточено в редкометальных месторождениях Мурманской области), Боливии (Солончак Уюни - крупнейшее в мире), Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве, Конго.

Запасы на месторождениях лития в 2012 году, тыс.тонн *

* данные US Geological Survey

Чили и Аргентина производят самую большую часть мирового лития из солей озер, в совокупности примерно 46% всего производства лития (компании FMC, Rockwood и S.Q.M.). Компания Talison Lithium поставляет ~34% мирового лития и около 65% литиевого минерала сподумен. Что касается мирового спроса, то запасы лития представлены в изобилии, и действующие производители, как ожидают, планируют расширять производство для удовлетворения растущих потребностей.

FMC и Rockwood используют большую часть произведенного ими лития для выпуска товаров с добавочной стоимостью, в частности литиевые химикаты, оставляя S.Q.M. производство литиевого карбоната, потребляемого непосредственно конечными пользователями. Talison Lithium осуществляет поставки литиевых полезных ископаемых (сподумена) предприятиям стекольной и керамической промышленности, а также поставляет карбонат лития на китайский рынок посредством продаж китайским литиевым конверсионным предприятиям.
Разработчики электромобилей ищут более разнообразные и специализированные источники карбоната лития. Конечные пользователи заключили соглашения с другими добывающими компаниями, чтобы избежать зависимости только от двух основных источников: китайские литиевые конверсионные рынки (Talison) и S.Q.M. Литиевые батареи требуют очень высокой чистоты литиевого карбоната (более чем 99,5%) очень последовательного качества и определенного уровня примесей. Поскольку литий составляет относительно небольшой процент общей стоимости производства литиевой батареи, конечные пользователи стремятся установить долгосрочные отношения с поставщиками. Разработчики электромобиля вкладывают капитал в большой степени в новые технологии и им нужна уверенность в поставках, которые не должны зависить от политических факторов или приостановки отдельных проектов.
Toyota Tsusho, Мицубиси, LG International, Mitsui, Magna, GS Caltex, и KORES - все эти компании образовали совместные предприятия или имеют производственных партнеров для обеспечения надежности поставок лития, чтобы соответствовать планам развития электромобиля.
В то время как разработчики электромобиля стремятся увеличить и разносторонне развить литиевое производство, число новых необходимых литиевых проектов ограничено. Мировые запасы лития в изобилии относительно текущего уровня потребления и прогнозов. Поэтому у действующих производителей есть достаточные возможности встретить рыночный спрос в следующие пять лет.
Компании S.Q.M., Rockwood и FMC произвели примерно 46% мирового лития в 2010 году, но обладают производственными мощностями примерно 54% глобальной производительности. Более дешевое производство у Talison и широкая клиентская база помещают эту компанию в лучшее положение среди производителей сподумена. Кроме того, с учетом географических границ, которые имеют действующие производители, Talison, поставляющая большую часть лития на китайские рынки, имеет влияние в наиболее быстро растущей части рынка.
С учетом строящихся, запускаемых и находящихся на стадии исследования литиевых проектов и их производительности компании предсказывают возможность образования переизбытка лития на мировом рынке относительно спроса на металл. Если слишком многие из этих новых проектов достигнут в ближайшем будущем стадии производства, это, наиболее вероятно, приведет к падающим ценам и/или к тому, что предприятия с большими издержками прекратят производство. Из-за значительных капитальных затрат для организации новых мощностей и их развития, эксперты прогнозируют, что стадии коммерческого производства в следующие несколько лет достигнут немногие новые проекты, и в результате цены, вероятно, останутся на текущем уровне. Препятствием для выхода на рынок для новых проектов станут растущие издержки, производственные проблемы и нехватка совместных предприятий с покупателями, чтобы препятствовать тому, чтобы другие разработчики достигли стадии коммерческого производства.
С учетом ежегодного роста рынка на 7-12% между 2016 и 2020 годами, как ожидается, литиевый рынок может испытать нехватку производственных мощностей, и могут потребоваться дополнительные новые производственные источники.

* данные US Geological Survey

Литий используется в большом количестве отраслей промышленности из-за его уникального высоко электрохимический потенциал, низкого коэффициент теплового расширения и каталитических свойств.
Мировое потребление лития увеличилось с 12,800 т в 2000 году до 22,600 т в 2008 году, 6% в среднем в год. Спрос снизился приблизительно на 13% в 2009 году, ввиду мирового экономического кризиса, однако полностью восстановился в 2010 году, в приблизительно до 24,500 т. Стекольная и керамическая отрасли промышленности - крупнейшие потребители лития, приблизительно 31% полного потребления, далее следуют аккумуляторные батареи - 23% (по сравнению с 6% в 2000 году). Крупные автомобилестроители предсказывают, что сектор гибридных и полных электромобилей будет устойчиво расти и достигнет доли на рынке автомобилей в 10-30% к 2020 году. В результате спрос на литий врастет на 100-200% за этот же период времени. В дополнение к устойчивому росту в секторе батарей и электрических транспортных средств, все другие области применения лития, как ожидают, также будут расширятся в соответствии с экономическим ростом в мире в целом.
Литиевое потребление может быть разделено на литиевые полезные ископаемые (24% потребления) и литиевые химикаты (76% потребления). Литиевые полезные ископаемые поставляются из сподуменовых месторождений, и используются непосредственно в конечных продуктах, таких как стекло, керамика и литье. Литиевые химикаты производятся из осадка, выпадающего из раствора, или через преобразование литиевых полезных ископаемых до химических продуктов, и используются в батареях, фармацевтических препаратах, воздушной обработке, жирах и других областях.
Стекольная и керамическая отрасли промышленности составляют самую большую часть всего потребления лития (~31%). Небольшие добавки лития при производстве стекла облегчает его обработку и уменьшает на 5-10% потребление энергии. Использование лития в стеклянном производстве оценивается в 25% от полного потребления или более 6 000 т. Возрастающие энергетические затраты и производственные методы модернизации ведут к тому, чтобы увеличить использование металла в данном секторе, в результате ежегодный рост потребления лития в стекольной промышленности ожидается выше среднего. Точно так же энергосбережение достигается в производстве алюминия, пластмасс и резиновых изделий, что представляет потенциал для более высоких ежегодных темпов роста и в данных сферах.
Сектор литиевых батарей вырос с 6% доли на рынке в 2000 году (около 800 т) до 23% доли на рынке в 2008 году (примерно 5 000 т), при среднем ежегодном темпе роста 25%. В то время как батареи и электромобили, как ожидают, будут самыми сильными стимуляторами роста потребления лития, другие области использования металла будут расти в соответствии с мировой экономикой.
Электрификация транспортного средства представляет самую большую возможность для роста спроса на литий. Гибридные автомобили и в меньшей степени полные электромобили, получают долю на рынке каждый год. У развивающихся стран есть возможность начать производить электромобили намного быстрее с учетом большого количества первичных покупателей (испытывающих недостаток в транспортных средствах), недавно начавшей развиваться сети инфраструктуры и правительством сосредотачивающимся на растущих проблемах загрязнения окружающей среды.

Производство и потребление лития в мире, тыс.тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Всего производство	25.2	18.8	24.0	24.7	26.0
США	2.3	1.3	1.0	2.0	2.0
Всего потребление	22.6	19.2	24.5	25.9	26.5
Баланс рынка	2.6	-0.4	-0.5	-1.2	-0.5

* данные Roskill

Литиевые химикаты и спондумен не биржевые товары; цены являются договорными между производителями и конечными пользователями с промышленными группами, а также правительствами. В начале 1990-ых годов средние цены на карбонат лития были примерно $4,000/т, но ввиду появления S.Q.M. рыночные цены упали до $1,600/т в течение нескольких лет.
Литиевые цены постепенно увеличивались ввиду роста спроса до пика 2008 года ~ $6,500/т. В 2009 году цены на литий понизились, в соответствии с мировой экономикой, и с тех пор оставались относительно низкими - $5,000/т. Данная ценовая оценка $5,000/т относится к более низкокачественному товару (чистота менее чем 99,5%), карбонат лития сорта продукта или для батарей (чистота более 99,5%) продается с премией в размере $500-1,000/т. Новые производители с совместными предприятиями и партнерами, как ожидают, сосредоточатся на рынке карбоната лития сорта батарей и получат устойчивую надбавку в следующие несколько лет. В целом, ожидается относительно плоское ценовое движение на рынке карбоната лития сорта батарей, а средняя цена в долгосрочном периоде составит около $6,000/т. Поскольку рынок уйдет от избыточных мощностей в 2016 – 2020 годах, существует потенциал для роста цен в течение этого периода. Сподумин продается в диапазоне цен, зависящих от чистоты, частей размера, и уровня примесей. Продукты могут колебаться от Li2O на 4,8% (60%-ая чистота) до Li2O на 7,5% (95%-ая чистота).
Сподумен продается двух сортов: технический и химический сорт. Категория технических продуктов используется в качестве сырья для промышленности стекла и керамики из-за очень низкого содержания железа, которое может вызвать обесцвечивание. Компания Talison поставляет большую часть технического лития. С учетом ситуации близкой к монополии на производство со стороны Talison, цены, вероятно, будут увеличиваться в связи с растущим спросом.
Химический сорт литиевого концентрата, в основном, представляет собой высокочистый Li2O, без ограничения на содержание железа. Стоимость для рынка литиевого карбоната из спондумена составляет $4,300-5,300/т, что соответствует эталонным ценам карбоната лития. Эксперты не ожидают сильного повышения цен на химический сорт из-за косвенного его отношения с ценами на карбонат лития.

В 2012 году на рынке лития появился один новый производитель, а еще два проекта были профинансированы, находятся в стадии строительства, и должны быть запущены в 2013 и 2014 годах. Всего, эти три проекта могут добавить к мировому производству до 10,000 т лития в год к 2015 году. Тем временем, расширение на существующих производствах продолжается: компания Talison в 2012 году удвоила мощности по добыче, а новые мощности по плучению лития из морской воды, которые создаются компаниями FMC и Rockwood, начнут функционировать в 2013-2014 годах. Другие компании также расширяются, и ожидается, что они увеличат мощности в 2013 году.
Потребление лития продолжает устойчиво расти, несмотря на мировой экономический кризис, кризис задолженности в Еврозоне и замедление темпов роста в Китае. Перезаряжающиеся литиевые батареи продолжают поддерживать этот рост на высоком уровне, чему способствует увеличение производства портативной бытовой электроники так же как и увеличение мощности батарей. Уникальные свойства лития также подкрепляют рост на других рынках, которые испытывали спад, включая производство жиров, стеклокерамику, и металлургические порошки. Потребление лития уже превзошло уровни 2008 года и составило 26,500 т в 2012 году. Спрос на литий будет расти в пределах 8% в год при базовом варианте развития событий с рынком электромобилей, становящимся все более и более важным для роста по мере приближения к 2017 году.
Множество литиевых продуктов удовлетворяет разнообразие конечного использования, в котором литий потребляется, усложняя глобальный баланс поставки/спрос и оценку. На цены на главные литиевые продукты, потребляемые рынком, такие как карбонат и гидроокись, воздействуют более широкие факторы мирового рынка и поставка/спрос, другие продукты в тандеме с этими исходными материалами и некоторыми абсолютно независимыми от них, такими как металлический литий и органолитий. Цены за литиевый карбонат повысились в 2010 году, но остаются ниже максимумов 2007 года. Перспектива новых поставок, выходящих на рынок компаний, действует как барьер для повышения цен, несмотря на возрастающий спрос.

Литий - один из наиболее востребованных в мире военными и гражданскими отраслями промышленности редких металлов. В связи с открытием, разведкой и подсчетами запасов лития в последние 50–60 лет в десятках крупнейших месторождений мира с запасами от 1 до 11 млн тонн Li 2 O в структуре его природных источников произошли серьезные изменения: наряду с рудами редкометальных гранитных пегматитов со средними содержаниями 1,1–3,0% Li 2 O (магматогенный источник) в настоящее время за рубежом до 60–70% лития производится за счет эксплуатации рассолов и рапы бессточных соляных озер с содержаниями 0,06–0,5% Li 2 O (гидроминеральный источник). В СССР первый литиевый рудник был введен в эксплуатацию еще в 1941 году в Восточном Забайкалье на Завитинском месторождении сподумена (5,9–7,9% Li 2 O). Это предприятие проработало 56 лет и было законсервировано в 1997 году в связи с изменением в новой России экономической ситуации в условиях «переходного периода».

Магматогенные источники литиевого сырья
За рубежом производится и используется полный ассортимент литиевой товарной продукции, как минеральной, так и химической. Из редкометального пегматитового сырья получают минеральные концентраты сподумена (литиевого пироксена LiAl(Si 2 O 6)), в меньшей степени петалита (литиевого шпата LiAlSi 4 O 10) и лепидолита KLi 1,5 Al 2,5 Si 3 O 10 (F, OH) 2 , в минимальном количестве - амблигонита LiAlРO 4 (F, OH). При этом сподумен, содержащий 5,9–7,9% Li 2 О, преимущественно используется в производствах хлорида, фторида, гидроксида, карбоната и других солей лития, а петалит (3,4–5,5% Li 2 О) и амблигонит (7,9% Li 2 О) - в специальных стекольных и керамических производствах, в том числе непосредственно в виде шихты. Промышленные магматогенные месторождения лития представлены двумя главными разновидностями, которые различаются морфологически, масштабами запасов и степенью поликомпонентности руд. Первая из них - единичные крупные жилы, как правило, залегающие в массивных вмещающих породах (гранитах, ортоамфиболитах, диабазах). Сопутствующие литию ценные и дефицитные редкие металлы - Ta (с Nb) и Cs (с Rb) - представлены в рудах этого типа высококачественными минеральными концентратами соответственно тяжелой (танталит, микролит) и легкой (поллуцит, лепидолит) фракций. Тем самым предопределяются возможности раздельной разработки этих зон и селективной добычи преобладающих типов руд, в том числе литиевых (Коктогай в Китае, Берник-Лейк в Канаде, Бикита в Зимбабве, Карибиб в Намибии, Варутреск в Швеции и др.). Такие месторождения и руды, используемые, прежде всего, в качестве источников литиевого сырья, классифицируются как комплексные (Li-Ta-Cs) редкометальные. Вторая разновидность рассматриваемых месторождений представлена протяженными жильными полями (≥10–15 км) редкометальных пегматитов, залегающими в рассланцованных породах. Для них характерны значительные превышения длины над мощностью (>100 крат), отсутствие зональности во внутреннем участково-полосчатом строении и высокие средние содержания лития (1,1–3,0% Li 2 О), существенно превышающие содержания в комплексных редкометальных пегматитах. Запасы лития в таких месторождениях - максимальные (до 1,2–3,0 млн тонн). Наиболее крупные из них эксплуатируются в Австралии (Гринбушес), Китае (Jaijika, Gajika), в США (Кингс-Маунтин и Бес-семер-Сити - шт. Каролина) и др. Необходимо заметить, что характерные для пегматитов крупнокристаллические до блоковых выделения минералов лития и цезия с рубидием - поллуцита CsNaAlSi 2 O 6 , а также скопления лепидолита в зарубежных странах служили и служат объектами добычи ручной рудоразборкой. Их особая ценность и дефицитность обусловливают рентабельность такого способа эксплуатации даже на небольших месторождениях в странах Африки (Мозамбик, ЮАР) и Южной Америки (Бразилия, Аргентина).

1. Кунцит (розовый сподумен LiAl(Si 2 O 6)) с кристаллами кварца и альбита
2. Лепидолит (KLi 1,5 Al 2,5 Si 3 O 10 (F, OH) 2) с кварцем, альбитом и кристаллами топаза

О литии из первых рук
Автору публикуемого материала, координатору экспертного совета нашего журнала Гелию Борисовичу Мелентьеву, в свое время довелось стать не только свидетелем, но и участником геологоразведочного «литиевого бума», имевшего место в СССР в 50–60-е годы прошлого века и обусловленного успехами в создании термоядерного оружия и ожиданиями столь же успешного овладения управляемыми реакциями в энергетике. В первом случае Г.Б. Мелентьев стал участником экспедиций от ИМГРЭ Мингео и АН СССР в Восточный Саян, где были открыты и разведывались крупные жильные поля редкометальных гранитных пегматитов - сначала как месторождения лития, затем - цезия (с рубидием) и, наконец, - тантала (с ниобием). В отдаленных горно-таежных районах Иркутской области пришлось совершать 30–100-километровые пешие переходы между месторождениями с использованием вьючных лошадей, переправ и сплава на плотах и лодках по бурным верхним притокам Ангары, без чего в те далекие времена было невозможно проводить необходимые исследования новых для страны видов редкометального сырья. В дальнейшем, в 1970–80-е годы, Г.Б. Мелентьев руководил работами полевых отрядов ИМГРЭ на эксплуатируемых в Восточном Казахстане и в других районах месторождениях редкометальных пегматитов. Им был успешно разработан комплекс методов локального прогнозирования, поисков и перспективной оценки новых, в том числе скрытых, редкометальных объектов, вплоть до обнаружения месторождения редкометально-оловорудных гранитов, а также оказана существенная научно-методическая помощь горно-обогатительному предприятию - Белогорскому ГОКу Минцветмета СССР в комплексном использовании пегматитового сырья, вплоть до подсчета запасов Li, Ta, Cs (с Rb) и оценки новых источников руды - «слепых» жил с поллуцитом и отходов обогащения с недоизвлеченным танталом. Волею судеб последние 15 лет Г.Б. Мелентьев работает в Институте высоких температур РАН, который был и остается одним из потребителей химической щелочно-редкометальной продукции при разработке высоких технологий ее использования. Его многолетний опыт изучения в прикладных целях эндогенных месторождений различного редкометального сырья способствует повышению продуктивности научных специалистов-смежников: технологов, экономистов, экологов, с которыми его связывают сложившиеся деловые и товарищеские отношения.

1. Кристалл петалита (LiAlSi 4 O 10) из петалитовой жилы верхнего горизонта Завитинского месторождения
2. Амблигонит (LiAlPO 4 (F, OH)). Месторождение Кестер, Восточная Якутия

Химические щелочно-редкометальные производства и продукты
Совокупность промышленных методов вскрытия литиевого сырья и получения конечной химической продукции включает:
1. Сульфатный метод - спекание различных видов литиевого сырья (руд и концентратов) с сернокислым калием KSO 4 . Высокая стоимость обусловила замену этого некогда традиционного метода другими, более доступными и эффективными.
2. Известковый метод - спекание литиевых минеральных концентратов с известью или известняком при температуре 1200–1250 °С с последующим разложением спека водой и получением гидроксида лития из раствора его многократного упаривания. Этот метод требует использования богатого сырья, так как при спекании с известью происходит его разубоживание. Промышленное производство, основанное на применении этого метода, было создано в США (завод в Сан-Антонио, шт. Техас) для переработки сподуменовых концентратов Кингс-Маунтин и лепидолитовых концентратов из стран Африки.
3. Сернокислотный метод - включает декрипитацию сподуменового сырья при температуре 1100 °С, обеспечивающей перевод сподумена в ß-модификацию, и последующую обработку этого промпродукта серной кислотой при температуре 250–300 °С с получением сульфата лития. Обработка последнего раствором кальцинированной соды позволяет получать в качестве конечного продукта карбонат лития. Применение этого метода требует значительного расхода H 2 SO 4 - 250 кг на тонну концентрата. В промышленных масштабах сернокислотная технология использовалась в США для переработки канадских сподуменовых концентратов с содержаниями 3–5% Li 2 O (завод в Миннеаполисе, шт. Миннесота). Эта технология стала использоваться для прямой гидрометаллургической переработки литиевых руд без предварительного флотационного обогащения, характеризующегося значительными потерями лития. Сернокислотная переработка необогащенного литиевого сырья обеспечивает извлечение 80% лития и превосходит все другие технологические процессы. Она применяется на крупнейшем предприятии США (завод Бессемер-Сити) для переработки местной сподуменовой руды и канадского сподумена. Процесс производства хлорида лития из коллективного концентрата амблигонита и лепидолита включает стадию получения сульфата лития за счет воздействия триоксида серы на концентрат при температуре 600 °С с последующим выщелачиванием Li 2 SO 4 водой, а затем - стадию обработки раствора хлоридом бария, упаривания его и извлечения хлорида лития амиловым спиртом. Металлический литий получают электролизом расплава хлорида лития и металлотермическими способами: из хлорида - восстановлением кальцием, из гидроксида - магнием. Особый интерес представляют разработки получения лития непосредственно из сподуменовой шихты с использованием в качестве восстановителей ферросилиция или алюминия. Металлический литий используется для производства гидрата, алюмогидрата, дейтерида лития и соединения с бором.

Российские источники редких щелочных металлов, их производства и традиционные потребители
Вынужденное участие СССР в термоядерной гонке вооружений обусловило создание в нашей стране в 50–60-е годы прошлого столетия надежной минерально-сырьевой базы лития. С 1941 по 1997 год в Восточном Забайкалье осуществлялась добыча открытым способом и обогащение сподуменовой руды из Завитинского месторождения литиевых пегматитов с содержанием от 0,69% Li 2 O, которое снизилось к завершению эксплуатации до минимальных значений по сравнению с другими разведанными в стране месторождениями подобного сырья. Соответственно, и извлечение лития в сподуменовый концентрат в процессе эксплуатации снизилось до 49–55%. Концентрат перерабатывался Красноярским ХМЗ (ныне ОАО «КХМЗ») по известковой технологии на гидроксид лития (ЛГО-3) с выпуском в 1990–1992 годах 1450–1650 тонн/год и металлический литий (ЛЭ-1) в объемах 30–50 тонн/год. Этот завод контролировал половину продаж лития в России, а затем стал перерабатывать импортное сырье, экспортируя часть своей продукции. Новосибирский завод химконцентратов (ОАО «НХМЗ») специализирован на глубокую очистку лития от примесей и выпускает металлическую продукцию, литиевые батареи, дезинфицирующее средство «Лидос» и т. д. при мощности около 1 тыс. тонн/год в пересчете на металл. Оба завода входят в состав концерна «ТВЭЛ». Химическая литиевая продукция производится и другими предприятиями: различные соли лития - Новосибирским заводом редких металлов, фториды лития - Сибирским химическим комбинатом и Ангарским электролизным заводом и т. д. Карбонат лития используется заводом «Красный Луч» в Псковской области в производстве стекла и фритт, АО «Химволокно» (г. Каменск-Шахтинский, Ростовская обл.) - в производстве химических волокон. Гидроксид лития используется ЗАО «Завод им. Шаумяна» в Санкт-Петербурге при выпуске специальных смазочных материалов. Литиевые ХИТы (химические источники тока) выпускают НПО «Квант» (Москва), НИИ электроугольных изделий (Ногинск) и другие предприятия. Однако наиболее емкими потребителями литиевой продукции в России являются предприятия, использующие Li-Al и Li-Mg сплавы в авиационной и аэрокосмической технике. В этом направлении наша страна традиционно опережает другие страны. В частности, истребитель МиГ-29М создан с использованием Li-Al сплава 1420, содержащего 2% лития, благодаря чему удалось снизить вес истребителя на 20%. Для топливных баков самолетов нового поколения на жидком природном газе создан Li-Al сплав 1460, содержащий 2–2,4% Li и характеризующийся высокой прочностью в интервале температур 20–253 °С. Его использование снижает вес конструкции на 25–30%. Рассматриваемые сплавы были использованы при создании кабинного модуля космического корабля многоразового использования «Буран». Широкий ассортимент Li-Al и Li-Mg сплавов в виде листов и полуфабрикатов выпускает Каменск-Уральский металлургический завод (КУМЗ) в Свердловской области. Кроме того, в России создаются принципиально новые перспективные направления промышленного использования лития, причем как в виде минеральных концентратов, так и химических соединений. В 1990 году наша страна занимала 2-е место в мире после США по объемам производства лития - 1,4 тыс. тонн в пересчете на металл. Однако мировое потребление в это время уже составляло 7,6–8,2 тыс. тонн, а в дальнейшем непрерывно увеличивалось (на 30% ежегодно только за счет роста производства промышленных литий-ионных аккумуляторов). Консервация единственного в новой России литиевого рудника обусловила необходимость импорта карбоната и оксидов лития для обеспечения текущих потребностей страны и действующих производств конечной литиевой продукции. И это при наличии собственной минерально-сырьевой базы сподуменовых руд, соответствующей по запасам и содержаниям лития мировым стандартам, а также при наличии вышеуказанных перерабатывающих производств. В течение 25-летнего «переходного периода» в стране не было введено в эксплуатацию ни одного из трех крупнейших, детально разведанных месторождений редкометальных пегматитов с утвержденными в ГКЗ запасами лития и сопутствующих Та (с Nb), Cs (с Rb), Be и Sn в Кольском регионе (Воронья-Колмозерское), Восточном Саяне (Урикское, Гольцово-Тагнинское) и Тыве (Тастыгское).

Сравнительные параметры различных видов аккумуляторов и бензина (по данным Roskill)



Литий - единственная реальная альтернатива бензину Основные преимущества литиевых аккумуляторов:
высокая плотность энергии (могут хранить больше энергии на единицу объема)
не обладают «эффектом памяти» - нет необходимости полностью разряжать перед подзарядкой
сохраняют заряд - теряют не более 5% заряда в месяц (NiMH для сравнения - более 20%)

Редкометальное импортозамещение: сырьевые приоритеты и перспективы
С конца 1990-х годов отсутствие собственной литиевой продукции из-за закрытия единственного рудника в Восточном Забайкалье компенсировалось ее импортом. Развитие импорта химической литиевой продукции (карбоната и оксидов) мотивировалось ее дешевизной на мировом рынке, обусловленной преобладающими масштабами извлечения лития за рубежом из гидроминерального сырья (Чили, Боливия, Аргентина, США, Китай) относительно традиционного пегматитового. Прекращение добычи и производства российского сподуменового концентрата до сих пор ничем не компенсировано: ни вводом в эксплуатацию новых рудников на более качественном пегматитовом сырье с содержаниями лития, в два раза превышающими прежние разработки, и возможностями комплексного использования этих руд, ни организацией извлечения лития из гидроминеральных источников, представленных давно известными месторождениями Дагестана, Иркутского региона, Республики Коми, Республики Саха (Якутия): геотермы, сопутствующие рассолы нефтегазовых, алмазных месторождений и др. Альтернативой закрытию производства сподуменовых концентратов в Забайкалье и консервации Белогорского ГОКа - единственного производителя собственно танталовых концентратов в бывшем СССР, принадлежащего теперь Казахстану, - может явиться промышленное освоение значительно более крупных и качественных по содержаниям редкометальных компонентов пегматитовых месторождений Кольского региона, сосредоточенных в Воронья-Колмозерской зоне. В пределах этой субширотной жильной зоны выделяются два типа редкометального сырья: − микроклин-сподумен-альбитовые пегматиты с ведущим литиевым и сопутствующим тантал-ниобиевым и бериллиевым оруденением (месторождения Колмозера и Полмостундры); − микроклин-альбитовые со сподуменом и комплексным редкометальным (литий-цезий-танталовым) оруденением (месторождение Васин-Мыльк в Вороньих тундрах). Эти месторождения, разведанные и оцененные в 50–60-х годах прошлого столетия, полностью соответствуют мировым стандартам по запасам и качеству редкометального сырья. Однако до сих пор они остаются неосвоенными. В настоящее время они обладают очевидными преимуществами в связи со своим расположением (всего в 30–50 км от действующего ОАО «Севредмет») по сравнению с другими разведанными месторождениями редкометальных пегматитов, расположенными в горно-таежных «дебрях» Восточной Сибири - в Иркутской области (Восточный Саян), и Республике Тыва. Литиевые пегматиты месторождений Колмозера и Полмостундры представлены полями протяженных на 1–1,3 км жильных тел при мощности до 15 м и более, причем запасы колмозерского сырья в 3 раза превышают полмостундровские. При средних содержаниях в рудах порядка 1% диоксида лития в раздувах жил могут быть выделены богатые блоки с содержаниями 2,5% и более. Эти месторождения в перспективе могут представлять собой объекты длительной эксплуатации, ориентированной на выпуск сподуменовых концентратов, содержащих 4,4–6,0% Li 2 O при извлечении до 90%.

Динамика исторического и прогнозного роста потребления и цен под влиянием «литиевого бума» (по данным SignumBox)

Согласно исследованиям КНЦ РАН обогатимости этого сырья в лабораторных условиях (Полмостундра) и на пробе массой более 40 тонн (Колмозеро), попутно могут быть получены, соответственно, концентраты колумбита (8,7% Ta 2 O 5 и 30,4% Nb 2 O 5) и колумбит-танталита (по 20% Ta 2 O 5 и Nb 2 O 5) при извлечении до 30–60%, а также 3%-ные берилловые концентраты с извлечением до 60%. Литий-цезий-танталовые пегматиты Васин-Мылька представлены тремя жилами протяженностью до 350 м и мощностью от 3 до 14 м. Для главного рудного тела этого месторождения, в отличие от участково-полосчатых структур и текстур колмозерских и полмостундровских жил, характерно зональное внутреннее строение. При этом каждая зона представлена определенным типом сырья: внешняя - литиевым (сподуменовым) с танталом, ниобием и бериллием, промежуточная - нерудным калиевополевошпатовым (блоковая зона) и внутренняя, наиболее ценная и продуктивная, - тантал-цезий-литиевым с бериллием, которое, соответственно, представлено собственными минералами тантала - танталитом и микролитом, цезия с рубидием - крупнокристаллическим поллуцитом (22–36% Cs 2 O) и лития - крупнокристаллическим сподуменом, петалитом, амблигонитом и лепидолитом. При разработке и обогащении редкометальных руд этого месторождения, согласно исследованиям их обогатимости, проведенным в 1960-х годах в КНЦ РАН, могут быть получены следующие концентраты: поллуцитовый (8,5–10% Cs 2 O при извлечении 57%), танталитовый (30–31% Ta 2 O 5 при извлечении 45–53%), сподуменовый (4,5–5,5% Li 2 O при извлечении 59–75%) и берилловый (5–6% BeO при извлечении 35–60%). Принципиально важной представляется возможность селективной отработки наиболее богатой редкометальными минералами центральной зоны, содержащей 0,073% Ta 2 O 5 , 1,78% Cs 2 O, 1,57% Li 2 O и 0,064% BeO. Запасы этой богатой руды составляют 20% от общих и включают рудоразборные минералы лития и поллуцит. Из промежуточной зоны может добываться блоковый микроклин марок Ш1К и Ш2К, а из нее же и центральной - рудоразборный кварц. Технологическая схема обогащения обоих типов руд данного месторождения предусматривает, помимо получения ряда редкометальных концентратов, попутный выпуск молотых кварц-полевошпатовых концентратов 1-го и 2-го сорта для стекольной промышленности и слюдяных концентратов (мусковит с лепидолитом). В связи с незначительными запасами редкометальной жильной массы в месторождении Васин-Мыльк сравнительно с Колмозером, рассчитанными нами по годам в варианте 5 лет эксплуатации, его освоение позволит получать ежегодно 35 тыс. тонн молотых полевошпатовых продуктов, 6,5 тыс. тонн фторидно-литиевослюдистых и 70 тыс. тонн - кварцевых. Общие объемы производства этих нерудных продуктов за рассматриваемый период могут составить: полевошпатовых - 175 тыс. тонн и кварцевых - 350 тыс. тонн. Поэтапное промышленное освоение редкометальных пегматитовых месторождений Воронья-Колмозерской зоны в современных условиях может осуществляться по следующей рациональной схеме: 1-й этап - организация малого горно-технологического предприятия (МГТП) по извлечению из недр рудоразборного и складированию остающегося после его выемки редкометального и нерудного сырья наиболее богатых ими зон; 2-й этап - помол и обогащение основных (80%) запасов редкометального пегматитового сырья месторождения Васин-Мыльк; 3-й этап - создание необходимой инфраструктуры и производственных мощностей для долговременной эксплуатации литиевых пегматитов Колмозера, в перспективе - Полмостундры. Очевидно, что реализация 1-го и 2-го этапов предусматривает сезонный характер горнодобывающих работ и вывоз редкометального и нерудного сырья для обогащения и переработки к ОАО «Ловозерский ГОК». Тем более что в свое время бывший Ловозерский ГОК приобретал небольшие партии кейвского рудоразборного Pb-микролита (до 350 кг) с 26% Ta 2 O 5 , а в специально созданном щелочном цехе перерабатывал импортный канадский поллуцит на сверхчистые цезий, рубидий и другие щелочные металлы, которые импортировались в страны СЭВ. Эта база должна и может быть использована при дальнейшем освоении объектов Воронья-Колмозеро и Кейв, в том числе как перспективных источников редкометального, сопутствующего нерудного и кейвского высокоглиноземистого (кианитового) сырья для различных керамических производств, создание которых на месте может послужить развитию инфраструктуры ОАО «Ловозерский ГОК» и районов его новой деятельности, включая российский и зарубежный рынки. С этих позиций рациональная переработка наиболее объемных нерудных продуктов - нефелиновых, полевошпатовых, эгириновых, слюдяных и других как сопутствующих профильным редкометальным (лопариту, эвдиалиту, сподумену, танталиту и др.), должна осуществляться в районе их добычи и обогащения, то есть на специально построенных заводах по выпуску фасадной и облицовочной плитки, стеклоблоков, ситаллов и шлакоситаллов, пеностекла, низкосортных сульфатно-щелочных удобрений с использованием фосфогипса и т. д. Такие заводы, согласно разработанным, но не реализованным в 1980–90-х годах проектам, могут потреблять от 20–30 тыс. тонн до 100 тыс. – 1 млн тонн молотого щелочноалюмосиликатного сырья. Тем самым в соответствии с нашей концепцией диверсификации и реформирования производственной деятельности Кольского ГПК на примере Ловозерского района Мурманской области в полном объеме могут быть реализованы перспективы комплексного освоения территорий рудных районов и недр, переработки и использования природного и техногенного минерального сырья в виде конечной продукции. Необходимо отметить, что использование химических литиевых продуктов в отечественных производствах стекол, ситаллов и немногочисленные исследования применимости петалита, лепидолита и амблигонита в качестве компонентов фарфоровых масс свидетельствуют о перспективности использования литийсодержащих минералов в различных отраслях керамической промышленности. Однако в нашей стране литийсодержащие минералы для данных целей не используются. Запасы этих минералов не подсчитывались даже в эксплуатируемых и подготовленных к эксплуатации месторождениях редкометальных пегматитов. Они не имеют официально установленной цены и до настоящего времени, в отличие от зарубежного мира, нигде не добываются. В то же время зарубежная практика и исследования российских специалистов свидетельствуют о том, что природные минералы лития могут быть эффективно использованы в производствах высокостойких и химически стойких керамических материалов для нужд электротехнической и химической промышленности, приборостроения, для изготовления деталей атомных реакторов, реактивных двигателей и т. д.

Три энергетических рынка, обеспечивающих рост потребления лития

Гидроминеральные источники лития
Месторождения погребенной литийсодержащей рапы в России пока не известны. В то же время еще в СССР были выявлены и стали объектами геологоразведочных работ и НИР месторождения редкометальных геотермальных рассолов (Дагестан), автономные источники глубинных высокоминерализованных вод (Иркутская обл.) и попутные воды объектов нефтегазодобычи (Республика Коми, Иркутская обл.). В 1970–80-е годы в СССР была открыта и оконтурена Дагестанская провинция редкометальных геотерм, включающая 56 потенциально перспективных источников редких щелочных металлов, йода и брома, бора, магния, калия и минеральных солей. Для строительства первого опытно-промышленного завода в г. Южносухомск была подготовлена сырьевая база двух месторождений геотермальных вод - Берикейского и Тарумовского, а также попутных вод нефтегазовых месторождений. Парорассольные смеси Берикейской и Комсомольской геотермальных площадей характеризуются содержаниями 50–150 г/м 3 лития при общей минерализации 110–200 кг/м 3 . Однако этот проект, обоснованный только геологически, без подсчета запасов и утверждения их в ГКЗ, остался нереализованным. К настоящему времени, по мнению специалистов ИМГРЭ (М.В. Торикова, М.Ф. Комин и др., 2011), наиболее реальным гидроминеральным ресурсом лития представляются глубинные рассолы Ангаро-Ленского бассейна. На Знаменском месторождении в 2005 году утверждены разведанные запасы подземных рассолов в 40,5 тыс. м 3 со средним содержанием лития 0,42 г/л. Дебит действующей скважины - 110 м 3 /час, что позволяет прогнозировать организацию ежегодной добычи 400 тонн лития. Максимально возможное производство лития из рассолов Знаменского месторождения оценивается в 1300 тонн. Кроме того, добыча лития возможна из попутных рассолов Верхнечонского и Ярактинского газонефтяных месторождений в объемах соответственно 338 и 134 тонн. Обоснованы четыре базовые технологии рентабельной переработки иркутских Ca-Mg рассолов с получением хлорида и бромида лития, моногидрата гидроксида лития, фторида лития и других химических продуктов. В качестве нового, перспективного на подземные литийсодержащие гидроминеральные ресурсы региона выдвигается Республика Коми, для которой обосновываются задачи разведки и комплексной оценки на литий, бром и йод. Промышленные содержания этих компонентов установлены в водах многочисленных скважин на территории нефтеносного 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 с использованием передвижных модульных установок. Кроме техногенных концентраций лития в сопутствующих водах нефтегазодобычи, определенный практический интерес могут представлять повышенные содержания лития в водных сбросах эксплуатируемых алмазных месторождений. Реальные гидротермальные ресурсы России как источники редких металлов (Li, Rb, Cs, Sr) и добываемых из них дефицитных в настоящее время I, Br, B оцениваются в 820 млн м 3 /год, что может обеспечить извлечение из них (тыс. тонн): йода - 15,0, брома - 140,0, бора - 30,0, стронция - 130,0, лития (металла) - 10,0, рубидия - 0,5, цезия - 0,1. Очевидно, что реализация импортозамещения лития и других ценных компонентов гидроминерального сырья в нашей стране возможна за счет ускоренного вовлечения в комплексное промышленное использование новых месторождений в Иркутской, Астраханской, Архангельской областях и Республики Коми. Комплексный характер гидроминерального сырья, включая наиболее обогащенные редкими металлами хлоридно-натрий-кальциевые рассолы артезианских бассейнов, при организации его рациональной добычи и переработки могут обеспечить импортозамещение не только лития, но и широкого ассортимента другой ценной химической продукции, включая минеральные соли. Пока же из рассолов осваиваемого Знаменского месторождения извлекаются только соли Mg и Ca, используемые в качестве хладореагентов, хотя специалистами ИХТРЭМС СО РАН и ЗАО «Экостар-Наутех» разработаны сорбционные схемы извлечения из них Li, B, Br и Mg. Принципиальная технологическая схема извлечения Li, B, Br и Mg разработана Институтом тонкой химической технологии (МИТХТ) для попутных нефтяных вод Западно-Тэбукского месторождения нефти. Для комплексной переработки пластовых вод Северного Дагестана ВНИИХТ и НИПИГеотерм создана технология извлечения I, B, Br, Mg, Sr и Li. В отличие от рассолов артезианских бассейнов, в которых содержания лития преобладают над рубидием, а последнего над цезием, геотермальные воды заметно обогащены рубидием и цезием относительно лития (Li/Rb = 4, Li/Cs = 10); в то же время для них не характерны Ba и Sr. Минерализация хлоридно-калий-натриевых гидротерм, согласно данным Л.С. Балашова, в среднем составляет 14 г/л при содержаниях (мг/л): лития 4,2–27, рубидия 0,5–9,4, цезия 0,4–3,8 и бора 12–111. Процессы добычи, обогащения и глубокой переработки всех видов гидроминерального сырья могут и должны быть интегрированы в единые местные производства и максимально автоматизированы.

Сподумен в пегматите

Российские инновации в потреблении лития
В отличие от передового зарубежного опыта вне сферы отечественных промышленных производств остаются возможности и перспективы непосредственного использования литиевых минеральных концентратов. Технологические возможности и экономическая целесообразность этого направления были обоснованы еще в 70–80-х годах прошлого века советскими специалистами для глиноземно-алюминиевых и стекольно-керамических производств. В частности, в отличие от зарубежной практики использования химической литиевой продукции в качестве добавок - флюсов в электролизном производстве алюминия из глинозема, в СССР были разработаны два новых способа повышения эффективности этого процесса: с получением и применением литиевого криолита (вместо стандартного) и литиевого глинозема. Оба способа были обоснованы экспериментально при выполнении многоплановых договорных НИР по инициативе и при участии автора на Ачинском глиноземном комбинате: применительно к криолиту - за счет его регенерации на АГК, в том числе извлечением из насыщенной им футеровки на Красноярском алюминиевом заводе, перерабатывающем ачинский глинозем, при концентрации в отработанном криолите 800 г/т лития, что в 200 раз превышает его содержание в глиноземе при электролизе; применительно к литиевому глинозему - за счет добавок минералов лития в шихту при спекании нефелинового сырья с известняком и последующего выщелачивания в литийсодержащий алюминатный раствор, из которого производится глинозем. Наиболее эффективным оказалось использование для получения литиевого глинозема фторидно-литиево-слюдистых концентратов из руд редкометальных пегматитов и гранитов, а также экзоконтактных зон изменения вмещающих их сланцевых пород. Тем самым достигаются не только эффекты значительного снижения температур плавления глинозема, объемов выброса фтора из расплава и экономия энергозатрат, но и повышаются за счет слюд, помимо лития и фтора, концентрации Ga, Cs, Rb, K в наиболее продуктивных остаточных содово-щелочных растворах. Рекомендуемые нами в качестве нового промышленного источника богатого литиевого сырья (сподумена) с сопутствующими Ta, Cs, Rb и нерудными компонентами пегматитовые месторождения зоны Воронья-Колмозеро в процессе разработки могут обеспечить селективную добычу петалита, амблигонита, лепидолита и калиевого полевого шпата для создания побочного производства литиевого фарфора и тем самым повышения рентабельности эксплуатации этого объекта в целом. Организация производства высококачественных бытовых и технических изделий с использованием литиевого фарфора способна обеспечить потребительский спрос на них на внутреннем и внешнем рынках. Крупные стекольно-керамические производства с использованием лития могут быть созданы в Республике Тыва при освоении Тастыгского месторождения литиевых (сподуменовых) пегматитов, локализованного в карбонатных породах. Уникальность этого месторождения заключается не только в масштабах запасов с попутным танталом и ниобием, но и в качестве литиевого сырья, представленного маложелезистым сподуменом, используемым за рубежом в стекольно-керамических производствах. Кроме того, карбонатная вмещающая среда облегчает создание на месте предприятия для получения карбоната лития, то есть в целом - многопрофильного горно-химического кластера. Новые перспективы инновационного использования лития открываются в авиаракетно-космической технике (АРКТ) - в качестве компонента твердого ракетного топлива, содержащего, согласно патентам США, 51–68% металлического лития. Теплотворная способность такого топлива (10 270 Ккал/кг) в 5 раз выше, чем у жидкого ракетного топлива - керосина, окисляемого кислородом. Примечательно, что от разрушительного воздействия высокотемпературного литийсодержащего топлива сопла и камеры сгорания предохраняют термостойкие и жаропрочные керамические материалы, содержащие литий (ступалит и др.). Конкурентным емким потребителем литиевой продукции в нашей стране, в соответствии с зарубежным опытом, могут стать производства портативных и особенно промышленных Li-ионных аккумуляторов (ЛИА). Впервые в России опытно-промышленный выпуск ЛИА и батарей на их основе был начат в 2005 году компанией «Ригель» с производительностью пилотной линии 0,5 млн А∙ч/год. Рядом производителей разрабатываются ЛИА с электрической емкостью от 1000 до 10 000 А∙ч. Замена традиционных никель-кадмиевых и свинцово-кислотных батарей на Li-ионные обеспечивает значительное повышение энергоемкости и мощности при малом объеме и массе, возможности эксплуатации в автоматическом режиме, длительность сроков службы без перезарядки, широкий температурный диапазон применения, экологичность и т. д. Заметим, что использование Li-ионных ХИТов в гибридных автомобилях уже сейчас позволяет обеспечить их пробег без перезарядки до 300 км.

Проект «GlobaLi»: возрождение добычи лития в России
Единственный освоенный в России источник лития - Завитинское месторождение в Читинской области, отрабатывался в свое время открытым способом Забайкальским ГОКом. Предприятие перерабатывало бедные комплексные сподуменовые руды с содержанием оксида лития 0,5–0,6%. Аналогов переработки подобных бедных руд за рубежом нет. Рентабельность их переработки обеспечивалась комплексной технологической схемой переработки, позволявшей наряду со сподуменовым литиевым концентратом получать попутную продукцию - концентраты других редких металлов (тантала, ниобия, бериллия, олова), а также кварц-полевошпатовый продукт. При разработке и освоении технологии обогащения этих руд накоплен существенный научно-технический потенциал решения вопросов комплексного использования сырья, создания малоотходного производства, защиты окружающей среды. В настоящее время ООО «РМ Капитал» в рамках собственного Проекта «GlobaLi» планирует воссоздать производство соединений лития на базе Забайкальского ГОКа - единственного предприятия, занимавшегося переработкой литиевых руд во времена СССР. В рамках Проекта «GlobaLi» ООО «РМ Капитал» совместно с Национальным исследовательским ядерным университетом «МИФИ», при участии научно-исследовательских институтов ГК «Росатом», ведет разработку экономически эффективной технологии переработки складированной забалансовой руды Завитинского литиевого месторождения с получением сподуменового концентрата и карбоната лития. Подготовлено предварительное технико-экономическое обоснование проекта. Согласно разработанному графику горных работ, на предприятии за 11 лет эксплуатации планируется переработать 19 млн тонн руды с содержанием оксида лития 0,3%. При этом выход на проектную мощность - 2 млн тонн - планируется на 3-й год эксплуатации. Объем выпускаемой товарной продукции после выхода предприятия на полную производственную мощность составит около 9 тыс. тонн карбоната лития в год. Планируется, что за время отработки складированной забалансовой руды будет подготовлен план восстановления добычи руды из карьера Завитинского месторождения или других близлежащих сырьевых источников, что в перспективе позволит обеспечить предприятие ресурсами более чем на 25 лет работы, а также создать задел для развития литиевой промышленности в России. При этом в компании «РМ Капитал» рассматривают возможность территориального разобщения элементов технологической цепочки, когда обогатительная фабрика остается непосредственно на месторождении, а химико-металлургическое звено будет создано на базе формирующейся ТОСЭР (территории опережающего социально-экономического развития) в городе Краснокаменск Забайкальского края. Такое организационное решение способно оказать одновременную поддержку экономики двух забайкальских моногородов: поселка Первомайский, на территории которого хранятся забалансовые руды Завитинского месторождения, и Краснокаменска.

Использование лития в термоядерной энергетике
В перспективе на 2030–2050 годы ожидается рост потребления лития в атомной и термоядерной энергетике. К 2030 году электрическая мощность АЭС в России может увеличиться до 60 ГВт (21 ГВт в 2000 г.), а доля атомной энергетики в производстве электроэнергии возрастет более чем на 33%. Однако в термоядерном синтезе литий является базисным компонентом, позволяющим получать тритий (Т) при бомбардировке изотопа 6 Li нейтронами: Li + n = 4 He + Т (+4,8 МэВ). В природе запасы трития отсутствуют, так как период его полураспада равен 12,5 годам. В реакторе осуществляется слияние ядер дейтерия (D) и трития - тяжелых изотопов водорода в реакции: D + T > 4He (3,5 МэВ) + n (14,1 МэВ). При этом основной энерговыход связан с нейтронами, а на образование ядра гелия приходится только 20% энергии. Следовательно, фактическим топливом для термоядерного реактора являются литий и тритий. Предполагается, что при электрической мощности 1 ГВт условный реактор будет сжигать в год 100 кг дейтерия и 300 кг лития. Однако доля 6 Li в природном сырье составляет 7,52%, что необходимо учитывать в расчетах их будущих объемов потребления мировой термоядерной энергетикой. Эйфория, охватившая мировое сообщество после успешного прорыва в создании термоядерного оружия и первых атомных реакторов деления, обусловила ожидание успехов в овладении термоядерной энергетикой на протяжении 20 лет. С этим периодом были связаны интенсивные геологические изыскания, разведка и освоение месторождений литиевого сырья. Тем самым, несмотря на фундаментальные и технологические сложности в создании систем управляемого термоядерного синтеза, были обеспечены возможности развития производств и потребления лития во многих других высокотехнологичных отраслях промышленности. Между тем в ОИВТ РАН создана и эффективно эксплуатируется опытная установка для исследований растворимости урана и тория (до 20%) во фторидно-литиевых щелочных расплавах (с К и Na) применительно к задачам обеспечения безопасности новых ядерных реакторов.

Ресурсы и запасы лития в мире по странам (в тоннах, по данным USGS, 2010 и Lithium Reserves and Resources. Keith Evans, 2010)

Предложение и спрос: регулятор - государство
25-летний «мертвый сезон» в освоении отечественных месторождений литиевого и сопутствующего минерально-химического сырья должен быть преодолен в кратчайшие сроки, так же как и ликвидирована сложившаяся импортная зависимость высокотехнологичных отраслей нашей промышленности, включая ОПК. В условиях нынешней геополитической обстановки такая ситуация представляется опасной и недопустимой, что, в частности, недавно было проиллюстрировано искусственно созданной напряженной ситуацией на мировом рынке редких земель, затронувшей интересы России и Японии. Преобладающее среди редких металлов и всевозрастающее мировое потребление лития обусловливает необходимость оперативного возрождения и развития в России литиевых производств на базе собственного сырья. В связи с этим исключительно актуальным является опережающее развитие научных исследований этой проблемы, разработки новых технологий и создание современных высокотехнологичных производств с использованием лития и сопутствующих ему редких и других ценных компонентов. Организация редкометального импортозамещения имеет свою специфику и поэтому должна проводиться системно, с учетом мировых тенденций, возможностей и перспектив создания сбалансированных и эффективных производств лития и других редких металлов полного технологического цикла (горная добыча - обогащение - химико-металлургические переделы - промышленное использование). В СССР, в условиях плановой экономики, головные специализированные институты (ИМГРЭ и «Гиредмет») регулярно рассчитывали прогнозные балансы производства и потребления редких металлов на ближайшую и долгосрочную перспективу, которые учитывались государственными добывающими и перерабатывающими предприятиями. В настоящее время применительно к выбору нового промышленного источника литиевого сырья среди редкометальных пегматитовых и гидротермальных возникает подобная задача, решение которой требует составления сравнительных ТЭО. Ее решение может быть обеспечено исключительно силами проектного института, имеющего необходимый опыт и, главное, соответствующие кадры проектировщиков-редкометальщиков. Более 25 лет эти задачи в нашей стране не решались, что привело к потере профессиональных кадров, ранее сосредоточенных в системе Минцветмет СССР и его головном проектном институте «Гиредмет». Кроме того, задача составления необходимых ТЭО потребует обновления и корректировки базы данных по редкометальным пегматитовым объектам разведки и подсчета запасов полувековой давности и серьезного доизучения гидроминеральных источников лития в комплексе с сопутствующими полезными компонентами, включая оценку экологической безопасности добычи и переработки этих двух видов литиевого сырья. С современных позиций такая оценка должна осуществляться одновременно с расчетами экономической эффективности планируемых производств полного цикла при условиях комплексной переработки и использования литиевого сырья. Как известно, решению проблемы комплексного использования минерального сырья в советское время препятствовали узковедомственные интересы, а в новой России - стремление владельцев горнодобывающих и перерабатывающих предприятий к получению максимальной прибыли в кратчайшие сроки. В результате многие ценные компоненты редкометального сырья, включающие литий и рассеянные редкие металлы, накоплены в отходах горнопромышленных производств. Эти техногенные ресурсы, с одной стороны, представляют собой невостребованный ресурс, а с другой - источник экологического неблагополучия, и поэтому также требуют комплексной оценки перспектив вовлечения в промышленное использование. Освоение техногенных ресурсов может и должно сыграть роль «спускового механизма» в технической модернизации и инновационном развитии всего сырьевого сектора нашей экономики, который остается в России базисным относительно всех остальных. С изложенных позиций очевидна необходимость совершенствования российского законодательства, которое не стимулирует рациональное недропользование, включая комплексное использование природного сырья и техногенных ресурсов и необходимое обеспечение экологической безопасности. С учетом ликвидации в период «перестройки» Минцветмета СССР, а в настоящее время, по-видимому, и геологической службы Минприроды РФ и слияния Московской геологоразведочной академии (бывшего МГРИ) с Институтом нефти и газа, проблема возрождения и развития таких редких металлов, как Li, Be, Ta, Nb, TR, Zr, Hf и др., в целях обеспечения экономической и национальной безопасности нашей страны представляется бесхозной и поэтому чреватой распылением финансовых средств и недопустимыми потерями времени. В решении обеспечения ОПК и ведущих высокотехнологичных отраслей российской промышленности важнейшими видами стратегического сырья все инициативы, планы действий и распределение средств, включая контроль за ними, должны быть сосредоточены в руках государства. В этих целях необходимо рассмотреть возможности воссоздания Государственного Комитета по науке и технике (ГКНТ) при Президенте РФ и соподчиненного ему Координационного Совета (КС) по редким металлам. Применительно к профилирующим и попутным редким металлам на государственном уровне должны решаться вопросы выбора объектов для оперативного промышленного освоения, которое может осуществляться с привлечением частных специализированных компаний и предприятий, оценки приоритетности спроса и предложений на редкометальную и сопутствующую продукцию, создания и номенклатуры стратегического резерва товарной редкометальной продукции и экспорта ее излишков. Специалистам, в отличие от чиновников, известно, что в редкометальной отрасли предложение формирует спрос. Как в любом бизнесе, здесь должны быть определены источники инвестирования и система компенсации превышения предложений над спросом. В этом случае следует иметь в виду необходимость создания государственного стратегического резерва литиевой и другой редкометальной продукции в товарном виде, то есть в виде минеральных и химических концентратов. Как известно, в кризисных ситуациях США и другие промышленно развитые страны практикуют не только использование таких резервов, но и их распродажи. Кроме того, излишки конечной редкометальной продукции могут и должны служить предметом экспорта. Структура и все необходимые пропорции внутреннего и внешнего рынков должны определяться государственной службой предложения и спроса. В заключение стоит подчеркнуть, что Россия обладает всем необходимым для возрождения производств литиевой и сопутствующей редкометальной продукции на базе собственного сырья. Для составления соответствующей программы и плана действий представляется необходимым проведение в 2016 году межведомственной конференции под эгидой госкорпорации «Ростех» и создание рабочей группы из компетентных специалистов-редкометальщиков различного профиля.

О редких металлах в Совете Федерации
21 апреля 2016 года Комитет Совета Федерации по аграрно-продовольственной политике и природопользованию провел семинар-совещание на тему «О законодательном регулировании добычи редких металлов и нормативов потерь при первичной переработке твердых полезных ископаемых», на котором присутствовали представители журнала «Редкие земли». Совещание проходило под председательством заместителей председателя Комитета С.М. Жирякова и Ю.В. Кушнаря и явилось продолжением дискуссии, начатой год назад в Совете Федерации на круглом столе «Законодательное обеспечение развития уранодобывающей промышленности». На совещании был рассмотрен ряд мер по восстановлению добычи РЗЭ и редких металлов для обеспечения национальной безопасности в сфере производства радиоэлектронной, вычислительной, лазерной и авиакосмической техники. Также обсуждались вопросы нормирования потерь извлечения ценных компонентов в процессе переработки твердых полезных ископаемых. В материалах совещания, в частности, было отмечено, что из Правительственной программы № 328 от 15 апреля 2014 года «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» в рамках редкоземельной подпрограммы № 15 «по непонятным причинам выпали такие важные редкие элементы, как литий и бериллий». Упоминался и неудачный опыт реализации в 2002–2005 годах ФЦП «ЛИБТОН» (литий, бериллий, тантал, олово, ниобий), выполнение которой в Восточном Забайкалье планировалось под эгидой «Росатома», но не состоялось по совокупности внутренних и внешних причин. Необходимо заметить, что среди них определенные сомнения и возражения вызывал выбор источников этих металлов, не имеющих отношения к урановой специализации ответственного ведомства. Как известно, с урановыми рудами в некоторых объектах их эксплуатации могут быть связаны только скандий, рений и редкие земли как извлекаемые попутные микрокомпоненты. Месторождения же Li, Be, Ta, Nb, Sn представлены собственно редкометальными рудами и минералами, промышленная ценность которых является профилирующей и абсолютно независимой от специфики оценки и добычи уранового сырья. Вместе с тем было отмечено, что Минпромторг России уделяет внимание ресурсному обеспечению отечественной промышленности литием и бериллием, о чем свидетельствуют отраслевые приказы по планам импортозамещения (например, приказ № 651 от 31 марта 2015 года по импортозамещению в цветной металлургии). Считаем данное направление в части возобновления добычи и переработки сырья лития и бериллия в Забайкалье стратегически важным для российской промышленности. Восстановление законсервированных рудников с утвержденными запасами и инфраструктурой для переработки с использованием новых технологий позволит не только укрепить ресурсную независимость многих программ развития экономики, но и коренным образом снизить социальную напряженность в градообразующих поселках по программе поддержки моногородов. По итогам совещания были подготовлены Рекомендации Аппарату Совета Безопасности РФ, Правительству РФ, Министерству экономического развития РФ, Министерству природных ресурсов и экологии РФ, Федеральному агентству по недропользованию, субъектам Российской Федерации, на территории которых производится разведка и добыча редкоземельных и других редких металлов, касающиеся восстановления добычи и производства редких и редкоземельных металлов в России.