Редкоземельные металлы

Редкоземельные металлы.

В связи с развитием высоких наукоемких технологий в мире за последние годы произошел резкий рост потребления РЗМ, который достиг в 2012 году уровня 138 тыс. т. Основными сферами потребления РЗМ в мире является производство катализаторов, стекла, керамики, люминофоров, выращивание искусственных кристаллов, оптических волокон, микроволновых фильтров, а также цветная и черная металлургия, ядерная промышленность и электроника.

Россия располагает значительной сырьевой базой для производства редкоземельных металлов, уступая только Китаю. Однако до настоящего времени используется в незначительной степени из-за расположения в малоосвоенных районах страны или низкого качества сырья.

Разведанные запасы РЗМ в пересчете на оксиды TR2O3 составляют 27,7 млн. т. Государственным балансом полезных ископаемых запасы РЗ учтены в 16 месторождениях и одном техногенном.

В России нет собственно редкоземельных месторождений, и все балансовые запасы, учтены в месторождениях, где они являются попутными компонентами (более 80% запасов кат. A + B + C1) и только в 4 месторождениях комплексных редкометалльных руд они являются одним из основных полезных компонентов (Томторское, Ловозерское, Чуктуконское, Катугинское). В них заключено лишь 16% запасов TR2O3 кат. A + B + C1 и 80% кат. C2. Вместе с тем основные перспективы расширения запасов РЗ связаны именно с этими месторождениями.

Подавляющая часть запасов РЗМ России находится в апатите Хибинских месторождений. Учитывая объем производства апатитового концентрата (около 8,1 млн. тонн) и среднее содержание РЗМ в апатите (около 1%), годовое извлечение РЗМ из недр составляет 80 тыс. тонн, что равно примерно половине мирового потребления. В настоящее время активно разрабатываются технологии извлечения РЗМ при переработке апатита на фосфорные удобрения.

Единственное месторождение, из руд которого извлекаются (наряду с другими компонентами) редкие земли преимущественно цериевой группы - Ловозерское лопаритовое. В 2011 г. на нем добыто 2,5 тыс. т , на 8% больше, чем в 2010 г. Компания ООО "Ловозерский ГОК" продолжала эксплуатацию участков Карнасурт и Кедыквырпахк этого месторождения, добыча составила 144 тыс. т руды. Основная ее часть (131 тыс. т) приходилась на забалансовые руды и характеризовалась высокой степенью разубоживания, связанной со сложностью горно-геологических условий эксплуатации.

Первичная переработка лопаритовых руд проводится на Карнасуртской обогатительной фабрике Ловозерского ГОКа. Она включает получение чернового лопаритового концентрата с последующей доводкой его, а затем производство товарного концентрата, содержащего не менее 95% лопарита. В 2011 г. получено 5510 т продукта с содержанием полезного минерала 96,6%. Полученный товарный концентрат направляется на Соликамский магниевый завод компании ОАО "СМЗ", где из него в процессе химико-металлургической переработки получают карбонаты и оксиды редких земель, а также хлориды и оксиды ниобия и тантала, тетрахлорид титана и титановую губку. В последние три года производство продукции, содержащей редкие земли, не превышает 2 тыс. т в пересчете на ; продукция, выпущенная в 2011 г., содержала 1444 тонн триоксидов РЗМ.

Освоение одного только Томторского месторождения может являться крупным центром производства концентратов РЗ, Nb и Sc и в значительной мере удовлетворить потребности мирового сообщества в этих элементах.

Инновационный потенциал Томтора уникален в мировом масштабе. Содержание редких земель в его рудах достигает феноменальных показателей (до 40%), составляя в среднем 12,7%. При этом разведанные запасы РЗМ составляют 154 млн. тонн, а прогнозные сопоставимы с известными мировыми, кроме того, руды Томтора в значительных количествах содержат редкие металлы, в частности, высокие концентрации скандия (0,05 - 0,07%) и ниобия (более 5%). Ниобий тоже стратегически важный элемент - около 85% его добычи сегодня приходится на Бразилию, и Россия полностью зависит от импорта ниобия.

Основным экспортером в Россию РЗМ и сплавов является Китай, его доля за последние годы составляет от 60 до 90%. Стоит отметить, что китайские компании поставляют российским потребителям помимо индивидуальных редкоземельных металлов мишметалл и магнитные сплавы (Nd-Fe-B и Sm-Co). Среди импортируемых РЗМ превалируют поставки неодима (свыше 70%).

Основной объем потребления РЗМ в России приходится на выпуск стекла и оптики, а также катализаторов, суммарная доля которых составляет 80 - 87%. К прочим областям использования РЗМ в России следует отнести металлургию, выпуск магнитов, выращивание искусственных кристаллов (фианит), выпуск люминофоров, ядерную промышленность, высокотехнологичную керамику и др.

Быстрорастущим сектором потребления РЗМ в 21 веке будут магниты, которые будут определять развитие электронного приборостроения, энергосберегающих технологий, развитие экологически чистых видов транспорта, приборов бытовой техники и медицины.

Производство редкоземельных постоянных магнитов на основе сплавов системы Nd-Fe-B за рубежом является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности.

В России широкое использование редкоземельных элементов в металлургии сдерживается отсутствием экономичных высокоэффективных технологий обогащения сырья, выплавки легирующих сплавов с редкоземельными элементами.

Для развития производства РМЗ необходимо разработать:

- технологии переработки руд крупнейшего месторождения "Томтор" с получением концентратов, оксидов, индивидуальных и комплексных сплавов редкоземельных металлов, ниобия и скандия;

- технологии выплавки сплавов с редкоземельными элементами из различных видов концентратов;

- новые составы комплексных сплавов с редкоземельными элементами;

- технологии и составы сталей новых поколений с РЗМ;

- новые опытные образцы электропечей, обеспечивающие выплавку на них комплексных и специальных сплавов и модификаторов, содержащих РЗМ, Sc, Nb и редкие металлы.

Традиционные составы с высоким содержанием кремния и других примесей пригодны к применению не во всех случаях.

Новые виды сплавов с редкоземельными элементами обеспечат не только их применение в качестве раскислителей и десульфураторов, но и модификаторов, как для изменения вида неметаллических включений, в том числе для исключения образования коррозионноактивных неметаллических включений (КАНВ), так и для модифицирования фазовых границ (границ зерен), в том числе для снижения диффузии водорода.

Производство и применение новых видов сплавов с редкоземельными элементами позволит обеспечить выпуск сталей новых поколений с повышенной коррозионной стойкостью, высоким уровнем механических свойств, водородостойких сталей, специальных сплавов.

Важным результатом станет производство нового класса материалов - модификаторов, в том числе для получения высокочистых массовых ферросплавов - феррохрома, ферросилиция.

Предусматривается осуществление с 2014 - 2020 гг. следующих инвестиционных проектов:

- реконструкция и техническое перевооружение Ловозерского ГОКа;

- реконструкция и техническое перевооружение Соликамского магниевого завода;

- создание добывающего транспортного комплекса на базе Томторского месторождения, а также комплекса по переработке руд.