Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Металлургия редкоземельных металлов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Минеральное сырье

Основным источником редких земель в Российской Федерации исторически является лопарит — [(Na, Са, Се, Sr)2(Ti, Nb, Та)2Об] с содержанием 31—34 % преимущественно легких РЗМ. Эксплуатирующееся с 1951 года месторождение лопарита находится в Ло- возерском горном массиве на Кольском полуострове, в настоящее время выпуск 95%-го лопаритового концентрата на ЛГОКе составляет около 9 тыс. т/г.

Учтенные Госбалансом запасы редких земель в РФ на 01.01.2015 составляли по категории А + В + Cj 17 639,8 тыс. т и по категории С2 — 9571,8 тыс. т, что сопоставимо с ресурсной базой Китая [7]. Они сосредоточены в шестнадцати месторождениях, из них — четыре комплексных, где РЗМ являются основным компонентом (Лово- зерское, Катугинское, Томторское и Чуктуконское), табл. 2.2.

Таблица 2.2

Установленные содержания редких металлов в рудах важнейших месторождений (масс. %). [8]

Месторожде

ние

Редкие металлы

оксид

ниобия

оксид

РЗМ

цериевая

группа

иттриевая

группа

в т. ч. иттрий

Томтор, уч. Буранный

7,0

10,0

9,0

1,0

0,420

Ловозерское

0,24

1,2

1,17

0,026

0,008

Чуктукон, руды РЗМ

0,5

7,0

6,58

0,42

0,130

Чуктукон, руды ниобия

1,2

3,0

2,76

0,24

0,084

Катугинское

0,3—1,0

0,37

0,2

0,17

0,08

Баян-Обо

(КНР)

0,1

6,0

5,86

0,14

0,030

Ионные руды (КНР)

Mo, U, V, Со, Re

0,15

0,03

0,12

0,07

Кроме того, в двенадцати месторождениях с 80 % запасов категорий А + В + С2 + С2 редкие земли относятся к попутным компонентам. Среди них — девять месторождений апатитовых руд (восемь хибинских со средним содержанием РЗЭ около 0,4 % и Селигдар- ское — около 0,35 %), титановое (Ярега), ниобий-танталовое (Улуг- Танзек) и техногенное месторождение куларитов [9]. При этом разрабатываются в настоящее время только лопаритовое месторождение Ловозера, где редкие земли, наряду с ниобием и танталом, входят в число основных компонентов, и семь месторождений апатита, где они являются попутными. Редкие земли извлекаются в коллективный концентрат при переработке лопарита методом хлорирования на Соликамском магниевом заводе. Используя его как сырье, осенью 2017 г. компания Скайград запустила разделительные мощности (130 т/г с перспективой увеличения до 500 т/г) для производства чистых оксидов лантана, церия, празеодима и неодима наряду с коллективным концентратом средне-тяжелых РЗЭ. При 100%-м извлечении это позволяет рассчитывать на получение 18 т Nd203 и 7,5 т Рг203 что не закрывает, к сожалению, и четверти небольших текущих внутренних потребностей.

В то же время, редкие земли, содержащиеся в апатитовом концентрате (при современном уровне добычи —110 тыс. т/г), до последнего времени полностью терялись, переходя в отходы с фосфо- гипсом и с экстракционной фосфорной кислотой — в удобрения, вносимые в почву и отправляемые на экспорт. Ежегодный скрытый экспорт РЗЭ в апатитовом концентрате и удобрениях — более 26 тыс. т в пересчете на оксиды. Если РЗЭ из фосфогипса в дальнейшем могут быть извлечены и использованы, то после внесения в почву с удобрениями они теряются уже безвозвратно. Переработка апатитового концентрата в удобрения в России осуществляется двумя методами: 15 % концентрата (содержание РЗЭ около 9 тыс. т) перерабатывается азотнокислотным методом, 85 % (содержание РЗЭ около 80 тыс. т) — сернокислотным методом. При переработке апатитового концентрата азотнокислотным методом до 90 % РЗЭ переходит в азотнофосфорнокислый раствор. При освоении технологии извлечения редкоземельных элементов на четырех предприятиях, использующих азотнокислотный метод, — ОАО «Акрон» (г. Великий Новгород), ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат» (г. Кирово-Чепецк), ОАО «Дорогобуж» (п. Верхнеднепровский, Смоленская обл.) и ОАО «Минудобрения» (г. Россошь, Воронежская обл.) суммарный выпуск редких земель может составить более 7 тыс. т/год. В конце 2016 г. анонсировано начало производства редкоземельного концентрата в незначительном по меркам отрасли масштабе (200 т/г) на новгородском ОАО «Акрон». При сернокислотном методе переработки хибинского апатитового концентрата РЗМ распределяются между фосфогипсом и экстракционной фосфорной кислотой (более подробно — в соответствующей теме). Для реализации технологии, разработанной в НПК «Русредмет», создана, успешно прошла опытно-промышленные испытания, но в настоящее время законсервирована установка производительностью 12 т/г по извлечению и групповому разделению редких земель из экстракционной фосфорной кислоты в ОАО «ФосАгро-Череповец». Фосфогипс, несмотря на многолетние усилия сдвинуть проблему с мертвой точки [10], продолжает складироваться под открытым небом и загрязнять природную среду. Таким образом, практически все, добываемые

с апатитом РЗМ, регулярно списываются с Госбаланса. В рудах месторождений апатита заключено 80,9 % запасов суммы редких земель категорий А + В + Сг и 57,1 % категорий А + В + С1 + С2, в комплексных редкометалльных месторождениях — 2,4 % запасов категории А + В + С: и 42,8 % категории А + В + Сх + С2. Значительны и прогнозные ресурсы редкоземельных металлов по категориям Рг + Р2, учтенные в десяти объектах, кроме того крупные ресурсы сосредоточены в двух типах техногенных образований — фосфогипсе и красных шламах [9].

Учтенные Госбалансом запасы скандия в РФ сосредоточены в шести месторождениях и являются одними из крупнейших в мире. Реально создание его производства из титановых концентратов Туганского месторождения и руд Томтора. Перспективно также извлечение скандия из растворов при обработке пластово-инфильтра- ционных месторождений урана, из красных шламов и пироксено- вых хвостов обогащения железных руд Качканарского ГОКа [11]. Следуя классификации, предложенной в работе [9], выделим среди месторождений, учтенных Госбалансом, потенциальных месторождений с авторскими запасами и объектов с прогнозными ресурсами (апробированными и авторскими), а также среди техногенных образований реальные, потенциальные и перспективные источники редкоземельных металлов и скандия.

К реальным источникам редкоземельного сырья авторы относят разрабатываемые месторождения — Ловозерское месторождение лопарита, семь месторождений апатита с попутными редкими землями в Хибинах и детально разведанное, подготовленное для промышленного освоения и находящееся в распределенном фонде недр Катугинское месторождение, главными рудными минералами которого являются пирохлор, циркон, иттрофлюорит, гагаринит, криолит. Состав редких земель в некоторых отечественных сырьевых источниках представлен в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Относительное содержание редкоземельных оксидов в сырьевых источниках РФ, %

Лопарит

Апатит

Эвдиа

лит

Руда

Томтора

Конц.

Катугино

Монацит

Руда Чук- тукона

Куларит

Sc

0,05

Y

4,8

22,00

7,6

40,0

3,46

0,60

La

25

27

11,50

21

6,0

22,0

29,16

23—24

Се

53

43

28,50

46

23,5

47,0

46,87

47—48

Рг

6

5

3,60

5

1,0

5,0

3,68

5—6

Лопарит

Апатит

Эвдиа

лит

Руда

Томтора

Конц.

Катугино

Монацит

Руда Чук- тукона

Куларит

Nd

14

14

14,50

14

9,0

20,0

12,10

18—20

Sm

0,9

4,20

2,6

1,9

1,52

3—4

Eu

0,08

0,7

0,95

0,6

0,1

0,05

0,43

0,4

Gd

0,6

1,7

2,50

1,6

4,0

0,7

1,30

1,1

Tb

0,4

0,1

0,90

0,3

0,75

0,1

0,16

—"—

Dy

0,12

1,1

4,40

0,8

5,0

0,2

0,66

0,25

Ho

0,08

0,1

0,90

0,1

1,3

0,07

0,11

0,03

Er

0,02

0,4

2,00

0,3

3,7

0,15

0,30

0,04

Tm

0,30

0,5

0,07

0,02

Yb

од

1,90

0,2

2,5

0,06

0,19

Lu

0,43

0,1

0,05

0,06

0,02

0,004

I критических*

20,6

25,7

45,35

28,3

55,85

26,45

20,5

25,75

Примечание. * Pr, Nd, Eu, Tb, Dy, Y

Из апатит-нефелиновых месторождений Хибин в 2014 г. в составе апатитового концентрата было извлечено 82,4 тыс. т суммы редких земель, спектр которых существенно интереснее, чем в попарите. Однако, переработка концентрата по азотнокислотной и сернокислотной схемам, используемым в РФ для производства удобрений, не предполагает извлечения редкоземельной составляющей за исключением упомянутого выше опытного производства в В. Новгороде.

На крупном по разведанным запасам Катугинском месторождении выделены два промышленных типа руд — редкометалльные и иттриевые. Среднее содержание РЗЭ в редкометалльных рудах составляет 0,35 %, из которых 0,16 % приходится на Y203. В иттри- евых рудах среднее содержание РЗЭ выше — 0,59 %, в том числе 0,19 % Y203. Разработанная в ВИМСе и проверенная в опытно-промышленном масштабе технология обогащения руд месторождения позволяет получать три концентрата — пирохлоровый, цирконовый и гагаринит-иттрий-флюоритовый. Кроме высокого содержания ценных РЗЭ иттриевой группы, к достоинствам месторождения относится его приуроченность к осваиваемому горнопромышленному узлу с Удоканским медным, Апсатским угольным и Чинейским Ti— Fe—V и Си—РЬ месторождениями.

Реальными источниками редкоземельных элементов являются находящиеся в Госрезерве и относящиеся к распределенному фонду монацитовые концентраты в количестве 82 тыс. т, (40 тыс. т суммы РЗЭ, в основном, цериевой группы). Кроме того, можно рассчитывать на монацит из комплексных титан-циркониевых россыпей Туганского месторождения (31 тыс. т РЗЭ) и куларит (монацит с высоким содержанием европия и низким — тория) из хвостов обогащения золотоносных россыпей в Якутии (около 3 тыс. т).

В работе [9] к реальным источникам относят стоящее на Гос- балансе и находящееся в распределенном фонде Томторское месторождение пирохлор-монацит-крандаллитовых руд, являющихся природным концентратом редких земель и ниобия с высоким содержанием Sc203 (0,05 %). Утвержденные ГКЗ запасы сухой руды только участка Буранный по категориям В + С3 составляют 7 тыс. т У203, 560 т Sc203 и 112 тыс. т остальных редкоземельных оксидов. Прогнозные ресурсы по Буранному — 100 млн. т руды по категории Р3 при содержании, %: сумма РЗО — 8,2; Sc203 — 0,05; Nb205 — 1,5. Полученные в последнее время результаты анализа проб участка Буранный выявили в них значительные вариации состава РЗЭ [12]. Так, при средней величине отношения Ce/Y на уровне 10—12 в отдельных пересечениях рудного тела оно повышается до 80, а в других опускается до 1—2. Тонкодисперсная структура, изоморфизм многих компонентов не позволяют использовать обычные обогатительные методы для получения кондиционных концентратов из руд Томтора и требуют применения прямой гидрометаллургической переработки исходных руд. Это существенно повышает издержки на транспортировку и вскрытие сырья.

К потенциальным сырьевым источникам относят те месторождения, где завершены геологоразведочные работы (ГРР) оценочной стадии, разработаны временные кондиции, запасы утверждены ГКЗ и учтены Госбалансом, а также обоснована целесообразность проведения на них ГРР разведочной стадии. К таковым относится расположенное в Красноярском крае Чуктуконское месторождение с основными рудными минералами — монацитом, флоренситом, пирохлором, пиролюзитом и гидрогетитом [9]. Среднее содержание в рудах месторождения, мае. %: Nb205 — 0,99 (в утвержденных запасах — 0,60), TR203 — 5,11—5,34 (в утвержденных запасах — 7,32), Мп02 — 4,4—5,0 (в утвержденных запасах — 15,5). В рудах обнаружено повышенное содержание железа, фосфора, ванадия и до 30—100 г/т скандия. К сожалению, и руды Чуктуконского месторождения труднообогатимы, существующие технологические подходы предполагают их прямую гидрометаллургическую переработку. К условно-потенциальным источникам относят разведанные, подготовленные к промышленному освоению, учтенные Госбалансом и находящиеся в нераспределенном фонде недр комплексные редкометалльные Белозиминское (среднее содержание РЗЭ — 0,9 %) и Улуг-Танзекское (сумма РЗЭ — 0,06 %) и апатитовое Се- лигдарское месторождения.

Среди перспективных источников сырья в работе [9] выделяются месторождения с незавершенной стадией ГРР: Кийское редкоземельное; фосфор-урановые с попутными РЗМ месторождения Калмыкии; ортитовые руды Южно-Богатырского и два месторождения Кольского полуострова — перовскит-титаномагнетитовое Африканцы и эвдиалитовое Ловозера. Особенно интересно последнее, находящееся на площадке эксплуатирующегося Ловозерского ГОКа и содержащее более 2 % редких земель с 40%-й долей ценных ит- триевых. Лопарит-эвдиалитовые и эвдиалитовые руды ловозерских месторождений Аллуайв и Чинглусуай, в отличие от традиционного лопаритового сырья, обогащены танталом и средне-тяжелыми редкими землями, в эвдиалите, кроме того, содержатся цирконий и гафний. Эвдиалитовые рудные горизонты локализованы в верхних участках Ловозерского массива, что позволяет вести их отработку открытым способом. По данным [13], заключенные в эвдиалите ресурсы редких земель только месторождения Чинглусуай превышают 2100 тыс. т. К более скромным по размерам месторождениям эвдиалита Швеции и Гренландии проявляется живой интерес в остальном мире и работы по их освоению находятся в продвинутой стадии.

В работе [14] рассматривается возможность попутного производства РЗМ при переработке перовскитового концентрата месторождения Африканда в Мурманской области. К достоинствам месторождения относятся большие общие запасы руд (626 млн т), подготовленность к разработке открытым способом, нахождение в обжитом районе с хорошей транспортной доступностью. Содержание редких земель в руде — до 0,80, в концентрате — 3,5—4,0 мае. %. Их состав несколько выигрывает в сравнении с лопаритом (% от X РЗЭ): У203 — 0,83; La203 — 22,30; Се203 — 49,30; Рг203 — 5,28; Ш203 — 16,55; Sm203 — 1,77; Eu203 — 0,39; Gd203 — 0,90; Tb203 — 0,08; Dy203 — 0,44; Ho203 — 0,06, хотя цериевая группа и здесь является доминирующей. В ИХТРЭМС КНЦ РАН разработан базовый пакет комбинированных схем гидрометаллургического передела титано-редкометалльного сырья, включая и перовскит [15]. Использование предлагаемого пакета позволяет в конкретной ситуации выбрать оптимальный вариант технологии, отвечающий таким критериям отбора, как экономическая эффективность, экологическая безопасность, доступность реагентов, возможность получения продуктов требуемого ассортимента и качества.

Следует упомянуть и редко рассматриваемое как источник редких земель Зашихинское месторождение циртолит-колумбитовых руд в Восточных Саянах. Проведенный комплекс исследований по-

зволил в опытно-промышленном масштабе получить из исходной руды месторождения два концентрата — колумбитовый и цирко- новый [16]. К сожалению, руды месторождения труднообогатимы, и достигнутая степень суммарного извлечения РЗЭ в концентраты пока остается невысокой, соответственно — 21,24 и 30,03 %. Тем не менее, относительное содержание некоторых критических редких земель в них уникально: иттрия — 70,7, диспрозия — 6,2 % в колумбитовом концентрате и соответственно — 64,8 и 5,2 % в цирконовом. Кроме того, отмечается необычно высокая доля оксидов эрбия (6,0 и 11,1 %) и иттербия (12,7 и 26,0 %). Несмотря на небольшие планируемые владельцем месторождения объемы производства — 124 т/г, уникальный спектр содержащихся в сырье месторождения редких земель позволяет полностью закрыть внутренние потребности страны в части ряда критических РЗМ и предложить часть продукции на экспорт.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>