Широкая сфера применения лития и прогнозируемый рост спроса на данный металл позволяют говорить о многократной окупаемости будущих капиталовложений в промышленную разработку украинских литиевых месторождений.
Прибыльный сегмент
Прибыльный сегмент
Широкая сфера применения лития и
прогнозируемый рост спроса на данный металл
позволяют говорить о многократной окупаемости
будущих капиталовложений в промышленную
разработку украинских литиевых месторождений.
Литий – самый легкий металл (плотность
0,534 г/см3 при 20oС); благодаря малому атомному
радиусу обладает наиболее прочной
кристаллической решеткой, а следовательно, и
наибольшей твердостью среди щелочных металлов. В
то же время он весьма пластичный и вязкий, хорошо
обрабатывается прессованием и прокаткой, легко
протягивается в проволоку, свободно режется
ножом. Содержание лития в земной коре составляет
3,2·10-3%. Среди всех щелочных металлов литий
наиболее тугоплавкий (180,5 оС) и высококипящий (1317
оС). Он легко образует сплавы почти со всеми
металлами: с некоторыми (Mg, Zn, Al) образует твердые
растворы, со многими (Ag, Hg, Mg, Zn, Cd, Al, Tl, Sn, Pb, Bi и др.)
– интерметаллические соединения; например LiAg,
LiHg, LiMg2, Li2Zn3. Интерметаллические соединения часто
обладают большой твердостью, хрупкостью,
тугоплавкостью и незначительно изменяются на
воздухе; некоторые из них имеют константы,
характерные для полупроводников.
Сферы применения:
от водородной бомбы до керамики
При создании водородной бомбы ученые
столкнулись с парадоксальной ситуацией, когда в
одном и том же физическом теле должны быть как
сверхнизкие, так и сверхвысокие температуры. И им
на помощь пришел дейтерид лития-6, который в
твердом состоянии хранит дейтерий при плюсовых
температурах и в то же время является сырьем для
получения самого дефицитного изотопа водорода –
трития. Так, литию пришлось стать "солдатом",
хотя по своей сути он сугубо мирный элемент.
Так, основными сферами использования
соединений лития являются керамическая и
стекольная промышленность, а также производство
первичного алюминия, на которые в США в 2001г. в
сумме приходилось более 60% общего их потребления
в стране.
В стекольной и керамической
промышленности литий используется, в основном, в
форме природных минералов петалита, лепидолита,
амблигонита и частично сподумена, карбоната,
хлорида, фосфата, оксида лития и других
соединений. В частности, в производстве стекол
для катодно-лучевых трубок и телевизионных
кинескопов, специальных стекол с
электроизоляционными свойствами,
светочувствительных, легкоплавких и других
видов стекол, фарфора, фаянса, жаростойкой и
керамической керамики, глазурей, эмалей.
Небольшие добавки соединений лития в фарфоры и
глазури значительно повышают их качество. Фарфор
приобретает белизну и термостойкость; глазури и
эмали с литием менее пористы, более блестящи и
устойчивы к атмосферным воздействиям. Добавки
лития в виде солей и концентратов понижают
вязкость расплава при производстве стекла и
керамики, снижают температуру плавления и расход
топлива. Производительность процесса повышается
на 10%. Применение лития в стеклах позволяет
избавиться от токсичных фтористых присадок.
Применение карбоната лития как добавки в
электролитическую ванну при производстве
алюминия позволяет снизить температуру
замерзания электролита, снизить эмиссию фтора,
увеличить электропроводность электролита,
уменьшить расход анода, снизить расход криолита
и, следовательно, уменьшить расход
электроэнергии и соответственно снизить
стоимость получаемой продукции или увеличить
производительность ванны.
Другими крупными потребителями
соединений лития являются производители
смазочных материалов, синтетического каучука и
пластмасс, где используются, в частности,
гидроксид лития, металлический литий, нормальный
бутил-литий, гидрохлорид лития. Литиевые
консистентные смазки, в состав которых входят
литиевые соли стеариновой и других жирных
кислот, отличаются уникальной способностью
сохранять физические свойства в температурном
интервале от – 60 до + 150 оС, имеют высокую
вязкость, нерастворимы в воде. Термостойкие
смазочные средства используются в автомобилях,
строительной технике и производстве стального
проката.
Литий и его соединения используются в
фармацевтической промышленности, производстве
сельскохозяйственных химикатов, жидкостей для
систем кондиционирования воздуха, некоторых
видах строительных материалов (например,
цементах).
В прошлом году сохранился интерес к
литиевым аккумуляторным батареям для
электромобилей, портативных компьютеров и
телефонов, видеокамер, калькуляторов, фотокамер,
электронных игр и часов.
Появилось сообщение, что Европейская
комиссия по экологии выдвинула предложение
запретить использование в электромобилях,
которые будут продаваться в Европе после 2005г.,
аккумуляторов с применением кадмия. Комиссия
отмечает, что в настоящее время на рынке
предлагаются аккумуляторные батареи, способные
заменить никель-кадмиевые. Это
никель-металлогидридные и литий-ионные
аккумуляторы. Данное предложение сделано на
основе европейской директивы от 1990г. о
переработке автомобилей, вышедших из
эксплуатации, в соответствии с которой машины,
выпущенные на рынок после 1 июля 2003г., не должны
содержать тяжелые металлы, в том числе свинец,
ртуть, кадмий и т.п.
С ростом популярности мобильных
телефонов увеличивается конкуренция между
различными их моделями. В телефонах первого
поколения, относительно больших и тяжелых,
использовались никель-кадмиевые аккумуляторы; в
конце 80-х годов они уступили место
никель-металлгидридным, которые в свою очередь в
середине 90-х были вытеснены литий-ионными, а им на
смену уже приходят литий-полимерные и
призматические литий-ионные источники тока.
Оксид лития-кобальта в настоящее время является
основным материалом для производства анодов
литиевых ионных батарей. Новые литий-полимерные
аккумуляторы надежны и удобны в использовании,
поскольку не содержат жидкой фазы и скоро
достигнут уровня традиционных источников тока
на жидких электролитах.
Крупнейшим в мире производителем
литиевых ионных аккумуляторных батарей является
Япония (ведущие фирмы-производители – Sony, Matsushita и
Sanyo). Литиевые компании рассматривают
производство литиевых элементов как наиболее
перспективный рынок сбыта своей продукции с
точки зрения темпов его роста.
Одной из сфер потребления
металлического лития является цветная
металлургия, где он используется для улучшения
структуры и физических свойств меди, свинца,
благородных металлов, бронз и других сплавов. В
частности, добавка всего 0,0065% лития к
расплавленным цветным металлам способствует
получению более однородных отливок с улучшенной
электропроводностью.
В Советском Союзе было разработано
семейство алюминиевых деформируемых сплавов на
базе систем Al-Mg, Al-Cu, Al-Cu-Mg. Сплав 1420 (Al-Mg-Li-Zr)
использовался при производстве фюзеляжей
самолетов вертикального взлета.
В 80-х – начале 90-х годов литий
комбинировали с другим легким металлом –
алюминием – с целью производства
алюминий-литиевых сплавов, которые считались
перспективными для авиакосмической
промышленности. Однако на практике физические
свойства и цена этих материалов оказались
недостаточно привлекательными для их
широкомасштабного использования, и эти сплавы
остаются материалами, пригодными для
специфических целей.
Наконец, хлорид и бромид лития, благодаря
их способности поглощать дымы, углекислоту,
влагу, пары аммиака, органические амины, успешно
применяются для кондиционирования воздуха в
помещениях.
Мировые запасы
Подтвержденные мировые запасы лития (по
металлу) за рубежом оцениваются в 3400 тыс.т
(предполагаемые 9400 тыс. т). Из них более 75% связано
с литийсодержащей paпой и около 25% – с
редкометалльными гранитными пегматитами.
Наиболее крупными запасами лития располагают
Чили – 3000 тыс.т;
Канада – 180 тыс.т;
Австралия – 150 тыс.т;
США – 38 тыс.т;
Зимбабве – 23 тыс.т;
Бразилия – 0,91 тыс.т.
Потенциальные месторождения находятся в
Боливии – 5400 тыс.т;
Заире – 318 тыс.т;
Мозамбике – 13,9 тыс.т;
Финляндии – 14 тыс.т;
Намибии – 7 тыс.т;
Аргентине – 5,1 тыс.т;
Португалии – 0,93 тыс.т.
Крупные запасы неидентифицированных
литиевых руд обнаружены в Китае. На одном
месторождении содержится более 5 млн.т богатой
руды со средним содержанием оксида лития более
10%, что значительно выше, чем на всех
разрабатываемых в мире рудниках, где данный
показатель составляет 4-6,5%. Потенциальным
источником карбоната лития является соляное
озеро в Тибетском автономном районе Китая. По
оценке, это месторождение может давать в год
свыше 1 млн. т карбоната лития, а также калий и
цезий.
Обеспеченность зарубежных стран
подтвержденными запасами лития по среднему
уровню его потребления составляет не менее 300
лет.
Основные типы месторождений лития –
комплексные редкометалльные пегматиты, рапа
соляных отложений и озер; второстепенные –
танталоносные редкометалльные граниты,
слюдисто-флюоритовые метасоматиты,
циннвальдитовые грейзены, литийсодержащие
глины, высокоминерализованные воды,
гидротермальные рассолы, попутные воды нефтяных
скважин.
Содержание оксида лития в
разрабатываемых пегматитовых месторождениях
обычно составляет 1,3-3%. Рапа промышленных
месторождений хлоридного или
сульфатно-хлоридного типа содержит от 0,04 до 2%
лития.
Украинские месторождения
В Украине имеются разведанные
месторождения лития, не уступающие многим
главным месторождениям Канады, США и Африки. В
соответствии с утверждением геологов, по
экономическим показателям заслуживают
промышленного освоения Шевченковское
месторождение в Донецкой области и Полоховское
месторождение лития (петалиты) в Кировоградской
области, перспективны – Станковатское,
"Надия" (петалит-сподуменовое).
По большинству критериев Полоховское
месторождение имеет ряд преимуществ, главное из
которых – расположение в непосредственной
близости от действующего горнодобывающего
предприятия, ведущего подземную отработку руд и
имеющего железнодорожную ветку. Полоховское
месторождение имеет три рудных тела со средним
содержанием Li2O – 1,25-1,04%. Основные
породообразующие минералы: петалит (27,6-36,2%),
альбит (26,3-28%), К-шпат (19,1-20,9%) и кварц (15,8- 21,7%),
составляющие в сумме 97-98%. Петалит Полоховского
месторождения содержит (мас. доля, %): SiO2 – 76,0-76,5;
Al2O3 – 17,1-17,3; Fe2O3 < 0,1; Li2O – 3,9-4,7; Na2O – 0,2; K2O – 0,2.
Шевченковское месторождение
литиеносных пегматитов альбит-сподуменового
типа (Западное Приазовье) с содержанием Li2О более
1%. Отмечается высокая рентабельность и
многократная окупаемость капиталовложений, что
позволяет сделать вывод о несомненном
промышленном значении обоих месторождений.
В качестве промышленных источников
лития используются редкометалльные гранитные
пегматиты (48% добычи) и рапа соляных озер (52%).
Сырьевые источники
Основным источником сырьевых
материалов, используемых для производства
карбоната лития в мире, стала рапа, поскольку
издержки ее добычи ниже, чем руды. Добываемые в
мире литиевые минералы потребляются в основном в
виде рудных концентратов, а не служат сырьем для
получения соединений лития. Крупными
продуцентами рудных концентратов являются
Австралия, Канада и Зимбабве. В число широко
распространенных литиевых руд входят такие
минералы, как сподумен, лепидолит и петалит.
На мировом рынке сырья для производства
карбоната лития доминируют два соляных
предприятия из Чили. На соляных месторождениях
Аргентины производится хлорид лития и в
ограниченных масштабах – карбонат лития. Данные
о производстве лития в США не публикуются, хотя
единственный действующий завод по выпуску
карбоната лития из добываемой в стране рапы
соляных озер находится в штате Невада.
Производство карбоната лития из морской
воды до настоящего времени являлось
дорогостоящим, поскольку степень его извлечения
из этого сырья низка. Фирма Lithium Pacific разработала
абсорбционный агент, который позволяет
осуществлять эффективную экстракцию лития из
морской воды. Однако на абсорбирующие агенты
приходится около 75% затрат на осуществление
экстракции лития из соляных растворов и поэтому
возможность промышленного применения будет
определяться его ценой.
Мировое производство
Производство лития за рубежом в 90-х годах
постоянно увеличивалось и достигло в 2001г. 15,1
тыс.т (по содержанию металла в сырье). Основные
производители лития из сырья – Чили, Австралия,
Китай, США, а литиевых соединений и металла – США,
Германия и Япония.
Производственные мощности основных
предприятий мира на 1999г. составляли (тонн по
металлу): США – 5600; Чили – 2200; Австралия – 1300; КНР
– 700; Зимбабве – 700; Португалия – 545; Канада – 500;
Бразилия – 300.
Основными производителями концентратов
литиевых минералов являются компании:
Gwalia Consolidated в штате Западная Австралия,
производящая сподуменовые концентраты
стекольных, керамических и универсальных марок
(1999г. – 150 тыс.т концентрата);
Tantalum Mining в провинции Манитоба (Канада),
производящая сподуменовые концентраты и
монтебразит (1999г. – 21 тыс.т);
Bikita Minerals в Зимбабве (1999г. – 50 тыс.т),
производящая петалит стандартных, низкощелочных
и стекольных марок, сподуменовые концентраты и
полуцит;
Sociedad Mineria de Pegmatites в Португалии,
добывающая лепидолит.
В России производство лития из
собственного сырья (редкометалльные пегматиты
Завитинского месторождения) прекращено в 1997г.
Российский производитель Novosibirsk Chemicals мощностью
25000 т перерабатывал сподуменовый концентрат, а в
1999г. использовал для производства карбоната
лития выпускаемый в Казахстане гидрооксид лития,
но, как полагают, теперь этот источник сырья
истощился.
Лидирующим в мире производителем
литиевых материалов остаются США. В стране
широкий ассортимент литиевых соединений
выпускают две компании, используя в качестве
сырья местный или импортируемый из Южной Америки
карбонат лития. Кроме того, в США одна фирма в
небольших масштабах осуществляет вторичное
извлечение карбоната лития из растворов,
получаемых при переработке литиевых
аккумуляторных батарей.
Американская компания FMC представляет
собой крупнейшее в мире вертикально
интегрированное предприятие по производству
металлического лития и химических соединений, а
также бутиллития, катализаторов, аккумуляторных
батарей и литиевых сплавов на трех заводах в
Бессемере (шт. Северная Каролина), Бромборо
(Великобритания) и Нагава (Япония). Крупнейшим в
мире производителем соединений лития является
Чили.
В Китае литий в виде карбоната лития
извлекается из местных и австралийских
сподуменовых руд. В 1999г. его производство в
стране было ограниченным ввиду наличия на
мировом рынке дешевого материала из Чили.
Отмечается, что Китай имеет мощности по
производству 7000т лития в год. Китайские Geological
Research Institute (долевое участие 20%), Tibet Mineral Development Co.
(40%) и Yuxin Trading Co. (40%) сформировали компанию Tibet Lithium
New Technology Development Co. для разработки литиевого
проекта Zabuye Salt Lake в Тибете. Проведенное здесь
10-летнее изучение соляного озера выявило высокую
концентрацию бора, брома, цезия, лития и калия.
Рассматриваются проекты добычи лития и на других
китайских соляных озерах. В Бразилии в течение
почти 30 лет производилось небольшое количество
литиевых минералов.
Новым источником поставок литиевой
продукции становится Новая Зеландия. Компания
Litium New Zealand начала производство металлического
лития и карбоната лития из хлорида лития. В 1999г.
она планировала извлекать литий из морской воды,
однако поучаемый таким способом материал
оказался неконкурентоспособным из-за наличия
дешевого чилийского карбоната лития. Полагают,
что для обеспечения своего предприятия сырьем
компания закупает гидроксид лития из
государственных запасов США.
Украина в настоящее время не производит
литиевых продуктов. В середине 50-х годов XX века на
Днепровском алюминиевом заводе работали
установки по получению металлического лития из
сподуменовых руд вакуум-термическим методом.
Затем это производство было перенесено в
Новосибирск.
Спрос на литий растет
Широкая область применения лития
определяет и интенсивность торговли этим
товаром. Мировой спрос на литий увеличился с 1990г.
почти в 1,5 раза до 12-13 тыс.т в 2000-2001гг. Крупнейшими
потребителями лития являются США – 3,5-4 тыс.т и
Япония – 1,6-2 тыс.т. Отметим, что за 1998-2000гг. импорт
карбоната натрия Японией возрос в 1,5 раза, а лития
металлического – в 1,8 раза.
В перспективе за рубежом ожидается рост
потребления лития, чему способствует снижение в
1997-1998гг. цен на карбонат лития, получаемый из
гидроминерального сырья, до 2 $/кг, в то время как
стоимость карбоната лития из минеральных
концентратов составляла 4,47 $/кг.
Россия до 1991г. занимала второе место в
мире по потреблению и производству лития. В
настоящее время в связи со сворачиванием
производства многих изделий спрос на литий в РФ
весьма незначителен.
В последнее десятилетие потребность
лития в Украине (в основном для производства
стекла) составляла около 200-300 т в год. При
производстве алюминия литий не использовался.
Однако с учетом возможного роста производства
алюминия до 400 тыс.т в год потребление лития в
Украине может составить примерно 800-1200 т в год.
Цены на литий – стабильные
Когда в 1997г. чилийская компания Cyprus Foote
Mineral Co. (производитель удобрений) вышла на рынок
карбоната лития, она для завоевания рынка
снизила цены на продукцию примерно на 50% и
способствовала повышению суммарного спроса,
особенно в новых сферах потребления. Предприятия
с более высокими издержками производства
закрылись, но рынки остались стабильными. В конце
1999г. цены поднялись на 10%, в 2000г. они вновь
повысились. Однако на ценах литиевой продукции в
США это не отразилось, и они в период с 1997г. по 2001г.
оставались неизменными.
Динамика цен на литиевую продукцию
показывает, что за последние 10 лет они изменялись
несущественно, а в 2002г. отмечается снижение цены
на карбонат лития примерно в два раза. Отметим,
рынок лития стал достаточно динамичным, и
поэтому цены согласовываются на переговорном
уровне. По данным USGS, цена углекислого лития при
поставке в США из Чили уменьшилась с 2,7 $/кг (1996г.)
до 1,45 $/кг (2000г.) и 1,44 $/кг (2001г.). Импортный продукт
лития из Аргентины в 2001г. продавался по 1,6 $/кг
против 3,06 $/кг в 2000г.
Полагаем, что это может положительно
отразиться на более широком использовании лития
в традиционных и нетрадиционных областях
техники. Кроме того, определяющим будет
состояние производства алюминия, керамики,
стекла и литиевых батарей.
В подготовке статьи к печати
принимал участие эксперт
"Держзовнишинформа"
Виталий Гнатуш
Области применения лития и его
соединений
|
Продукт и |
Применение |
|
Петалит и сподумен |
Керамика, стекло, |
|
Карбонат лития (Li2CO3) |
Сырье для бромида |
|
Хлорид лития (LiCl) |
Производство |
|
Гидроксид лития |
Сырье для |
|
Гидроксид лития |
Флюс при сварке |
|
Фторид лития (LiF) |
Сварочный флюс, |
|
Бромид лития (LiBr) |
Абсорбирующий |
|
Оксид лития (Li2O) |
Керамика, стекло, |
|
Гидрид лития (LiH) |
Синтетический |
|
Оксид |
Аноды литиевых |
|
Монокристаллические |
Положки для |
|
Алюминат лития (LiAlO2) |
Керамика |
|
Нормальный |
Катализатор при |
|
Металлический литий |
Производство |
Потребление лития в мире и в Украине,
т (по металлу)
|
Континент, страна |
1990 |
1995 |
1999 |
2000 |
2001 |
|
Западная Европа |
1493 |
1500 |
2000 |
2000 |
2000 |
|
США |
2240 |
2600 |
4000 |
3500 |
4000 |
|
Япония |
1008 |
1600 |
2000 |
2000 |
2000 |
|
СНГ |
2100 |
300 |
300 |
300 |
300 |
|
в том числе Украина |
300 |
200 |
100 |
Н.д. |
Н.д. |
|
Другие |
— |
4405 |
3700 |
4200 |
4300 |
|
Всего |
6841 |
10405 |
12000 |
12000 |
12600 |
Импорт литиевых материалов Японией,
т
|
Материал |
1998 |
1999 |
2000 |
|
Карбонат лития |
4722 |
6655 |
7194 |
|
Литий металлический |
72,4 |
91,2 |
131,5 |
Мировое производство лития в
концентратах и рапе, т (по металлу)
|
Страна |
1990 |
1991 |
1994 |
1998 |
2000 |
2001 |
Вид сырья |
|
США |
2700 |
2800 |
Н.д. |
2270 |
Н.д. |
Н.д. |
рапа, концентрат |
|
Чили |
1800 |
1800 |
2100 |
3400 |
5300 |
6400 |
рассол |
|
Австралия |
1500 |
1300 |
1500 |
Н.д. |
2400 |
2400 |
сподумен |
|
Россия |
1100 |
1100 |
800 |
200 |
2000 |
2000 |
сподумен, рассол |
|
КНР |
474 |
474 |
310 |
Н.д. |
2400 |
2500 |
сподумен |
|
Канада |
440 |
440 |
500 |
Н.д. |
710 |
700 |
сподумен |
|
Зимбабве |
300 |
410 |
300 |
Н.д. |
740 |
700 |
петалит |
|
Бразилия |
60 |
50 |
32 |
Н.д. |
55 |
30 |
сподумен |
|
Намибия |
27 |
27 |
25 |
Н.д. |
Н.д. |
Н.д. |
петалит |
|
Португалия |
15,4 |
Н.д. |
200 |
Н.д. |
140 |
140 |
лепидолит |
|
Аргентина |
3,15 |
3,15 |
2 |
3,8 |
200 |
200 |
сподумен |
|
Всего |
8425 |
8405 |
5800 |
5874 |
15000 |
15100 |
|
Цены на литиевую продукцию, $/т
|
Продукт |
1991 |
1992 |
1993 |
1994 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
|
|
Li2CO3 (40,4% Li2O) |
4200 |
4320 |
4300 |
4410 |
4470 |
4470 |
4470 |
4470 |
4470 |
1700-2200 |
|
|
Сподумен |
7,6% Li2O |
350 |
— |
— |
350 |
— |
365-395 |
— |
385-395 |
385-395 |
385-395 |
|
4,8-5% Li2O |
200 |
||||||||||
|
Петалит (4,2% |
216 |
— |
— |
195 |
— |
— |
— |
180-270 |
165-260 |
165-260 |
|
|
Гидроксид |
5370 |
5530 |
5750 |
5910 |
5740 |
5740 |
5740 |
5740 |
5740 |
Н.д. |
|