Где и как добывают литий в России и мире, где используется?

1 ноября 2021

В промышленных кругах литий с лёгкой руки прозвали «белой нефтью». Бум электрического транспорта раскачал рынок литий-ионных батарей до небывалого ранее уровня, и индустрия в срочном порядке устремилась на поиски новых источников сырья.

Ставка на литий более чем оправданна: по оценке GlobalData, к 2024 году спрос на этот редкий металл увеличится в 2,5 раза. А прогноз МЭА говорит о том, что к 2040 году его востребованность на рынке вырастет аж в 40 раз.

Экстренная необходимость в развитии литиевой промышленности вылилась в так называемую скоростную добычу. Крупнейшие добывающие компании развернули масштабные «кампании» по поиску новых месторождений, а также по разработке технологий извлечения лития. Есть ли у России шансы вклиниться на полностью неизведанный рынок?

Что представляет собой литий?

Литий (Li, лат. lithium) — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, который в чистом виде не встречается, но является основным компонентом гранита, содержится в морской воде, солевых отложениях, глинах. Сегодня литий является незаменимым сырьевым ресурсом для электротранспорта и систем хранения энергии. Из всех щелочных металлов он характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, также у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов.

Где используют литий?

Литий — один из наиболее востребованных редких металлов в мире. Из этого сырья получают минеральные концентраты сподумена (минерал, силикат лития и алюминия из группы пироксенов), который применяют в производстве различных видов стекла и керамики. Литиевые 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.

При производстве керамики применяется карбонат лития. Он улучшает качество, повышает химическую и термостойкость, поэтому глазури и эмали с литием более устойчивы к атмосферным воздействиям.

В черной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Добавление этого щелочного металла улучшает пластичность, повышает прочность, устойчивость к коррозии.

Литий также широко применяют в ядерной энергетике и в современной ядерной технике. Его используют для получения трития (радиоактивный изотоп водорода) в термоядерных реакциях, как экранирующее средство для обнаружения тепловых нейтронов, как теплоноситель в ядерных реакторах и как замедлитель или в качестве растворителя для ядерного горючего.

Используют литий и при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов. Также его применяют в авиации и военной технике, где необходимы литиевые консистентные смазки. Кроме этого, литий используют в щелочных аккумуляторах. Добавки LiOH к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в 2-3 раза.

Соединения лития, также известные как соли лития, используют в медицине для изготовления препаратов для лечения биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов.

Литий также используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50-60%) используется в качестве осушителя. Литий также активно используют для производства литий-полимерных батарей, которые есть в планшетах, тонких ноутбуках, смартфонах. Например, в батарейке iPhone 7 содержится 1 грамм этого металла.

Зачем человеку литий?

Продажи электротранспорта растут не только в России, но и в мире: по данным The Guardian, в 2020 году рост составил 43%, а в Северной Европе доля рынка электромобилей достигла 54%. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.

Литиевые аккумуляторы быстро заряжаются (время зарядки электробуса — 20 минут), не выделяя при этом вредных веществ, и обладают высокой эффективностью: используется до 95% энергии батареи. Кроме того, литий – самый легкий металл на планете, что повышает его привлекательность у производителей. По прогнозам Bloomberg, к 2030 году потребность в литиевых батареях увеличится в девять раз.

Литий — не новый для человечества металл, его использовали с 19 века: сначала в производстве стекла и фарфора, позднее — в металлургии и атомной энергетике. В начале 21 века спрос на литий резко вырос — в первую очередь из-за развития гаджетов и электротранспорта. Для производства одной батареи для электромобиля Tesla Model S, например, требуется 63 кг лития!

В 2019 году мировое потребление лития оценивалось в 57 700 тонн — это на 18% больше, чем годом ранее. Аналитическая компания GlobalData прогнозирует, что к 2024 году спрос на редкий металл увеличится в два с половиной раза — до 117 тысяч тонн. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.

Как добывают литий?

Начнём с того, что добыча лития — сугубо творческая задача. Унифицированного способа рентабельного промышленного освоения литиевых месторождений нет и быть не может. В целом технологии извлечения лития не изучены в полной мере, существующие методы переработки получаемого сырья разнятся в зависимости от места его «залегания». Кроме того, не весь металл пригоден для производства литий-ионных батарей.

Сегодня литий добывают двумя способами: рудным и гидроминеральным. Больше всего металла содержится в растворённом состоянии в природных солевых озёрах (солончаках), и гораздо меньше запасов сосредоточено в подземных водах рудных месторождений.

Рудный способ добычи лития предполагает получение сырья из редкоземельных пегматитовых минералов, которые содержатся в шахтах или карьерах. После извлечения ценный материал направляют на переработку: посредством ряда химических процессов из пегматитов производят концентраты сподумена для последующего извлечения лития. Или же металл получают непосредственно из сподуменовых руд, однако этот способ, как правило, малорентабелен: для «добычи» одной тонны металла необходимо переработать порядка 250 т сподумена.

Гидроминеральный способ подразумевает под собой получение концентратов «белой нефти» из различных гидроминеральных ресурсов, преимущественно из соляных озёр. Суть процесса заключается в закачке воды в большие пруды — визуально они похожи на бассейны с кристально чистой водой. Затем начинается стадия сепарации лития: фактически это не добыча, а выпаривание металла из рассолов под солнцем с применением различных химикатов. После выпаривания наступает стадия осаждения для получения концентрата, из которого производят конечный продукт — карбонат лития.

Кроме того, литий можно получать из попутных вод целого ряда месторождений полезных ископаемых. К примеру, металл содержится в пластовых водах нефтегазоконденсатных месторождений.

Как добыча влияет на природу?

Для выпаривания литиевых рассолов требуется огромное количество воды. Например, чтобы добыть одну тонну металла, нужно израсходовать почти 2 млн литров!

Проблема в том, что большинство известных месторождений богатого литием рассола находятся в засушливых высокогорьях на границе Боливии, Чили и Аргентины. Здесь же расположено самое сухое место на планете — пустыня Атакама, где с 2000 по 2015 годы было выбрано на 21% больше воды, чем поступило сюда естественным путем — в виде дождевых или талых вод.

На резервуары с рассолом воды хватает, а пастбища и поля зерновых остаются обезвоженными. При этом чилийские фермеры рассказывают, что до прихода добывающих компаний в регионе не было перебоев с водоснабжением.

Недовольны добычей лития и португальцы, хотя запасов металла там немного – около 60 тыс. тонн. Зимой 2020 года жители района Ботикас, который имеет статус объекта всемирного сельскохозяйственного наследия, вышли на митинг против добычи лития. В результате правительство начало подготовку законопроекта о добыче полезных ископаемых, который ужесточит правила получения лицензий на добычу лития. При этом министр экономики Португалии Педро Сиза Виейра заверил, что при добыче металла «будут соблюдаться самые высокие экологические стандарты и применяться ответственные социальные методы».

Еще одна проблема – возможная утечка химических веществ в систему водоснабжения. Такое несколько раз происходило на юго-западе Китая. В 2013 году жители города Тагонга обнаружили в реке Лици мертвую рыбу, обвинив производителя лития в загрязнении воды. Власти приостановили работу шахты, но весной 2016 добыча продолжилась.

Где больше всего месторождений лития?

Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. Наиболее развита добыча этого металла в Австралии, Чили и Аргентине.

Крупнейшие места по добыче лития в мире

Пока современные мегаполисы становятся все зеленее благодаря все большему распространению электромобилей, места добычи лития – главного элемента аккумуляторов – поражает белая смерть.

Река Амур, российско-китайская граница

Когда в 2015 году китайское правительство в своем пятилетнем плане сделало ставку на электромобили, а вскоре Илон Маск заявил, что рассчитывает продавать по полмиллиона Tesla в год, в мире началась литиевая лихорадка. За следующие три года цены на этот металл выросли в пять раз. По прогнозам, уже к 2027 году объемы добычи лития восьмикратно увеличатся. И для планеты это плохие прогнозы: все больше территорий будут напоминать этот тестовый полигон для электромашин на реке Амур.

«Литиевый треугольник», Латинская Америка

Более половины мировых запасов лития приходится на Аргентину, Боливию и Чили. Из подземных месторождений богатую литием воду перекачивают в искусственные водоемы, где она под палящим солнцем испаряется от полугода до полутора лет. Цвет водоемов меняется в зависимости от содержания лития – чем дольше соляной раствор простоит на солнцепеке, тем концентрированнее он становится. Площадь каждого из этих бассейнов – несколько футбольных полей. Местное население жалуется на то, что рядом с такими предприятиями пропадает питьевая вода, гибнет рыба, а животные слепнут от ядовитой пыли. По мере роста цен на литий их ждет новая проблема: как только для ускорения добычи воду станет рентабельно нагревать, регионы столкнутся с энергетическим кризисом.

С 2040 года Франция и Великобритания планируют отказаться от неэлектрических автомобилей. Новые машины с ДВС нельзя будет купить. Мир хочет начать историю автотранс­порта с чистого лис­та, и этот лист перед вами. Расположенный на высоте 3650 метров над уровнем моря солончак Уюни – самое крупное соляное озеро планеты. Десять тысяч квадратных километров белой, идеально ровной поверхности. Представьте, что территорию, равную пяти Люксембургам, засыпали белым порошком – именно так выглядит главная достопримечательность Боливии. В последние годы она же стала основной надеждой этой страны на экономический ренессанс. Под высохшим озером – богатейшие запасы лития на Земле. Именно этот самый легкий из металлов и должен дать миру материал для акку­муляторов, в которых нуждается все больше техники: смартфоны, дроны, электровелосипеды, электромобили. В 2019 году в одном только Китае­ продали 1,2 млн ­машин с электромоторами. Делает ставку на электричество и Россия. Впрочем, у нас снова свой путь.

Двадцать пятого августа 2020 года Москва закончила переход с одного электрического транспорта на другой: навсегда ушел в парк последний из более чем 1600 столичных троллейбусов (остался лишь один туристический маршрут до музея транспорта). Операция «Чистое небо» – освобождение от проводов, закрывавших похорошевший город, – завершена. Теперь по улицам колесят электробусы, без торчащих токоприемников, но с тяжким грузом батарей, технологии переработки которых пока не существует. Куда мы все приедем на этом транспорте будущего, пока не знает никто.

Солончак Уюни, Боливия

На пустынных территориях, где питьевая вода на вес золота, а ручьи называют реками, жизнь находилась в хрупком равновесии. Все изменилось с модой на экорешения. Солнечные батареи, электромобили и ветряные генераторы нуждаются в аккумуляторах. Сегодня производители лития покрывают эти места бассейнами и вышками, качающими из земной толщи миллиарды литров воды в год. В попытке утолить энергетический голод мы обрекаем нашу планету на жажду.

Тахуа, Боливия

После выпаривания на солнце раствор хлорида лития и хлорида магния перевозится в цистернах на перерабатывающий завод. Там литий отделяется в виде мелкой белой муки, после чего прессуется в брикеты, которые отправляют заказчикам. Экономика XXI века, подсевшая на электроиглу, нуждается все в больших дозах этого порошка. Боливия, обладая богатейшими запасами драгоценного металла, пытается не допускать зарубежные компании до своего сокровища. После столетий колониальных разграблений своих ресурсов одна из беднейших стран мира рассчитывает превратиться в главную аккумуляторную империю мира и нанести ответный удар.

Канун революции

Лино Фита, глава отдела добычи калия национальной компании Comibol, осматривает свои владения. При производстве лития происходит побочная добыча еще больших объемов калия. Этот щелочной металл активно используется при производстве удобрений, однако сейчас появляется все больше оригинальных идей создания аккумуляторов и на его основе. Если эти технологии приживутся, рынок батарей ждет очередная революция.

Литиевая лихорадка

В настоящее время литиевая промышленность наиболее развита в Австралии — страна ежегодно добывает свыше 18 тысяч т лития в год. В число крупнейших производителей редкого металла также входят Боливия, Китай, страны Южной Америки (Аргентина, Чили). Главенствующие позиции на мировой арене занимают компании Talison Lithium Ltd (Австралия), SQM (Чили), Jiangxi Ganfeng Tianqi (Китай), FMC (Аргентина).

Желающих построить потенциально прибыльный бизнес на фоне бума электротранспорта нашлось предостаточно. К «литиевому флешмобу» присоединилось множество добывающих концернов-гигантов. Из последнего: австралийская компания European Metals Holdings совместно с чешским партнёром CEZ решили приступить к освоению крупнейшего в Европе литиевого месторождения Cinovec, расположенного в северо-западной части Чехии.

О своих грандиозных планах недавно объявил австралийско-британский концерн Rio Tinto. Компания планирует подготовить проект разработки литиевого месторождения Jadar на востоке Сербии. Помимо лития, участок содержит бор, так что Rio Tinto работает над созданием технологии их совместного извлечения.

Но, пожалуй, самый яркий пример — американский гигант Tesla, который решил развивать добычу самостоятельно и, надо сказать, откровенно нетрадиционным образом. Осенью прошлого года глава компании Илон Маск заявил, что хочет избавиться от «оков» поставщиков и для этого намеревается наладить свой бизнес по добыче «белой нефти».

Чуть позже в Bloomberg сообщили, что Tesla приобрела перспективный лицензионный участок в американском штате Невада. Находится он возле фабрики Nevada Gigafactory, где компания совместно с Panasonic выпускает литий-ионные аккумуляторы для своих электромобилей.

Любопытно, что Tesla собирается использовать новый, ещё неосвоенный способ извлечения лития. Получать металл планируется непосредственно из глинистых минералов с помощью поваренной соли. По заявлению Маска, способ не только простой и сверхдешёвый, но к тому же безопасный с точки зрения экологии. По информации портала «Хайтек+», летом 2021 года Tesla зарегистрировала патентную заявку на новую технологию, которую изначально подвергли серьёзной критике.

Где в России добывают литий и производят литиевую продукцию?

Собственная добыча лития в России была полностью утрачена после распада СССР. Первый литиевый рудник был введен в эксплуатацию еще в 1941 году в Восточном Забайкалье, на Завитинском месторождении сподумена. Предприятие проработало 56 лет и было законсервировано в 1997 году в связи с изменением экономической ситуации. С конца 1990-х годов из-за закрытия единственного рудника в Восточном Забайкалье литиевую продукцию импортировали в основном из Чили, Боливии, Аргентины, США и Китая.

В 2017 году в России была запущена экспериментальная установка, позволяющая добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. Внедряемая технология поможет обеспечить потребность страны в литии полностью за счет собственных запасов и избавиться от импортного сырья.

Запасы лития в России, по оценке экспертов Аналитического кредитного рейтингового агентства (АКРА), составляют около 900 тыс. тонн. Более 50% запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области. Производство литиевой продукции ведется на Сибирском химическом комбинате (Северск), а также на Химико-металлургическом заводе (Красноярск), Новосибирском заводе химических концентратов, также им занимается «ТД Халмек» (Москва).

Сколько всего лития на Земле?

Как не казалось бы странно, но всего лития на Земле не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.

Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.

Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.

Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.

Добыча лития в будующем

Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.

С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.

Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.

В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».

 

Источники:

  • https://aif.ru/money/business/gde_primenyaetsya_litiy
  • https://ecosphere.press/2021/03/01/nuzhno-bolshe-litiya-bum-elektrotransporta-privodit-k-novym-ekologicheskim-problemam
  • https://www.gq.ru/entertainment/battery-farmers-gq-tech
  • https://dprom.online/mtindustry/dobycha-litiya-promyshlennyj-fleshmob
  • https://habr.com/ru/company/selectel/blog/531298
Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]