Раздел 1. Общая информация о редкометальной промышленности

Раздел 1. Общая информация о редкометальной промышленности

1.1 Общая информация

Редкие металлы - исторически сложившееся название большой группы элементов периодической системы Д.И. Менделеева, которые располагаются почти во всех группах и периодах и, соответственно, обладают разными свойствами. По этой причине, ни по их расположению, ни по физико-химическим свойствам эти элементы в единую группу объединить нельзя.

Содержание большинства элементов в земной коре не превышает 0,01-0,0001 %. Такие элементы в геохимии принято называть редкими. Если редкие элементы обладают слабой способностью к концентрации, то они именуются редкими рассеянными

Важнейшие обобщающие характеристики проявляются только в названиях подгрупп в промышленной классификации.

Общепризнанный в настоящее время термин "редкие металлы" возник в начале XX в., когда данные металлы только начали использоваться, т.е. применялись редко. И до настоящего времени этот термин в определенной степени отражает ряд их особенностей:

- сравнительно небольшие масштабы производства и потребления (один из наиболее известных редких металлов рубидий производится в количествах, примерно в 130 раз меньших по сравнению с алюминием);

- малая распространенность в природе, их кларки не превышают  %; (наиболее распространенный редкий металл рубидий содержится в земной коре в количестве 0,015 %);

- большинство редких металлов не образуют в природе самостоятельных минералов и находятся в рассеянном состоянии в кристаллических решетках других минералов, многие из них являются природными спутниками тяжелых и легких цветных металлов;

- очень низкое содержание в рудах и крайне сложный состав такого сырья;

- помимо рудного сырья, источником получения редких цветных металлов являются промышленные отходы цветной и черной металлургии, химических производств.

Редкими металлами в современной технике условно называют некоторые химические элементы, в большинстве по своим свойствам металлы, области возможного использования, природные ресурсы и технология производства которых уже достаточно определены, но которые еще редко и в относительно малых количествах применяются в промышленности, поскольку при достигнутом ранее уровне техники еще можно было обойтись без их широкого использования. Использование редких металлов началось в конце XIX века. Первым из их числа получил признание вольфрам, за ним - молибден (в настоящее время в ряде документов выведенные из классификации РМ), ниобий, тантал, а затем - постепенно и остальные.

Редкие металлы (РМ), согласно промышленной классификации, подразделяют на пять подгрупп в зависимости от физико-химических свойств, совместного нахождения в рудном сырье и сходства методов извлечения из сырья. Важнейшие обобщающие характеристики этих металлов заключены в названиях выделенных подгрупп: легкие, рассеянные, тугоплавкие, редкоземельные и радиоактивные.

В данном справочнике рассматриваются четыре группы.

Легкие редкие металлы - бериллий, литий, рубидий и цезий. В данную подгруппу входят редкие металлы I и II групп периодической системы Д.И. Менделеева. Их отличают малая плотность (меньше 2 г/см ³) и высокая химическая активность. Легкие редкие металлы, как и основные легкие, получают электролизом расплавов солей или металлотермическим способом.

Рассеянные редкие металлы - рений, галлий, индий, таллий, германий, гафний, селен и теллур. Эти металлы отличаются высокой рассеянностью в земной коре, большей частью они находятся в форме изоморфной смеси в малых концентрациях в решетках других минералов и извлекаются попутно из отходов металлургических и химических производств. Так, галлий содержится в алюминиевых минералах; индий, таллий и германий встречаются в сфалерите и других сульфидных минералах; германий - в каменных углях; рений, селен и теллур - в медном сульфидном сырье.

Тугоплавкие редкие металлы. К ним относятся переходные элементы IV, V и VI групп периодической системы Д.И. Менделеева, у которых происходит достройка электронного d-уровня. Эти особенности определяют физические и химические свойства рассматриваемой подгруппы металлов: высокую температуру плавления, прочность, коррозионную стойкость, а также переменную валентность, многообразие химических соединений. Все тугоплавкие редкие металлы образуют тугоплавкие и твердые карбиды, бориды и силициды. Тугоплавкие редкие металлы объединяют области применения. К группе тугоплавких металлов относят ванадий, ниобий, тантал, цирконий, титан, вольфрам и молибден.

Редкоземельные элементы (РЗЭ). Лантаноиды объединены сходством физико-химических свойств (от церия до лютеция) вследствие одинакового строения внешних электронных оболочек (при переходе от одного элемента к другому происходит заполнение глубоколежащего 4f-уровня). К редкоземельным элементам также относятся элементы III группы периодической системы Д.И. Менделеева: лантан, скандий, иттрий. Из рудного сырья в большинстве случаев получают редкоземельный концентрат, который поступает на разделение для получения индивидуальных элементов. Технологически целесообразно частично разделить на первой стадии. Последующее разделение требует сложного дополнительного технологического оборудования и многоступенчатого процесса разделения.

Развитие применения и производства редких металлов обусловлено возникновением потребности промышленности в новых высокоэффективных материалах. Группа редких металлов не остается неизменной, из данной группы выбывают химические элементы, получившие широкое применение в промышленности, каковыми являются вольфрам, молибден и титан, еще недавно относившиеся к редким. Однако, учитывая их высокую важность для промышленности и то, что они не нашли своего места в выпущенных ранее справочниках, они представлены в данном справочнике условно как редкие металлы.

1.2 Минерально-сырьевая база и сфера распространения редких металлов

Минерально-сырьевая база редких металлов в России по величине запасов занимает ведущее место в мире. Однако отечественные месторождения существенно уступают зарубежным аналогам по качеству руд, а именно по содержанию полезных компонентов, а также по технологичности, горнотехническим условиям отработки и доступности.

Разрабатываемых природных источников ренийсодержащего сырья Россия практически не имеет. Сырьевой базой ниобия и тантала является комплексное Ловозерское лопаритовое месторождение (Мурманская область). Это также единственный действующий на сегодняшний день источник производства коллективных карбонатов РЗМ.

Российская сырьевая база молибдена характеризуется сравнительно высокими количественными и качественными показателями. Запасы молибдена в недрах страны превышают 2,1 млн т, а в разрабатываемых и осваиваемых месторождениях заключено более миллиона тонн металла. Запасы молибдена России содержатся в 36 месторождениях. В 2018 г. в России разрабатывались два месторождения молибденсодержащих руд: одно штокверковое собственно молибденовых руд, расположенное в Республике Хакасия (ООО "Сорский ГОК"), и одно медно-порфировое в Челябинской области с рудами, содержащими молибден в качестве попутного компонента (АО "Михеевский ГОК"). Кроме того, статус "разрабатываемые" имеют собственно молибденовое месторождение Жирекенское и восемь молибден-урановых месторождений в Забайкальском крае; в 2018 г. добыча молибдена из них не велась. В товарную продукцию молибден извлекается только из руд Сорского месторождения. В настоящее время формально к эксплуатации подготавливаются восемь месторождений молибденсодержащих руд, из них четыре собственно молибденовых (Южно-Шамейское в Свердловской области, Бугдаинское в Забайкальском крае, Агаскырское в Республике Хакасия и Жарчихинское в Республике Бурятия) и пять - с попутным молибденом.

Общие запасы бериллиевых руд (BeO) в РФ составляют 49,8 % мировых запасов. Балансовые запасы бериллия учтены в 27 месторождениях и превышают мировые подтвержденные запасы, составляя от них 120,6 %. Балансовые запасы бериллия России распределены в четырех федеральных округах: Северо-Западном (13,9 %), Уральском (22,4 %), Сибирском (46,5 %), Дальневосточном (17,1 %). Источником бериллиевого сырья в России являются Завитинское и Ермаковское (Республика Бурятия) месторождения, которые разрабатывались Забайкальским ГОКом. В настоящее время Завитинское месторождение не эксплуатируется. Ермаковское месторождение содержит 80 % запасов бериллия России и является одним из лучших в мире по содержанию бериллия в руде (среднее содержание BeO - 1,19 %) и флюорита (среднее содержание CaF ₂ - 20 %). К тому же в рудах отсутствует уран (руды нерадиоактивны). В настоящее время месторождение законсервировано, однако в недрах еще сохранилось около 40 % разведанных запасов. В случае возобновления добычи на Ермаковском месторождении производственная мощность предприятия может составить 25 тыс. тонн руды и 130 тонн гидроксида бериллия в год.

По объему запасов лития Россия занимает одно из ведущих мест в мире. В структуре балансовых запасов ведущую роль играют пегматитовые месторождения (75 %), тогда как в мире 76 % запасов приходится на рапу соляных озер. Прогнозные ресурсы оцениваются в 260 тыс. т. лития, а запасы определены в количестве сотен тысяч тонн. Основным производителем литиевой продукции на российском рынке является НЗХК, который поставляет литий отечественным потребителям и за рубеж.

Для производства циркониевой и гафниевой продукции единственным сырьевым источником является бадделеитовый концентрат Ковдорского железорудного месторождения.

Германий - один из наиболее ценных материалов в современной полупроводниковой технике. В 2018 Россия произвела 5 % мирового германия - это второе место после Китая. В целом ежегодное производство в России оценивается на стабильном уровне 5-6 тыс. т. Сырьевой базой для производства германиевой продукции является ряд месторождений германиеносных углей: Павловское (Михайловский район Приморского края), Новиковское (Корсаковский городской округ Сахалинской области), Тарбагатайское (Петровск-Забайкальский район Забайкальского края). Сведения об использовании редких металлов приведены в таблицах 1.1-1.4.

Таблица 1.1

Легкие редкие металлы	Сфера распространения, что из них производят, как они используются
Бериллий Be	Легирование сплавов, рентгенотехника, лазерные материалы, аэрокосмическая техника, ракетное топливо, огнеупорные материалы, акустика
Литий Li	Атомная техника и электроника, металлургия, реактивная авиация и ракетная техника, химическая промышленность, медицина, оборонная промышленность, дефектоскопия, силикатная промышленность, текстильная, пищевая и косметическая промышленности
Рубидий Rb	Катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина, для переработки нефти.
Цезий Cs	Электроника, радио-, электро-, рентгенотехнике, химической промышленности, оптике, медицине, ядерной энергетике. Применяется стабильный природный цезий-133 и ограниченно - его радиоактивный изотоп цезий-137, выделяемый в реакторах атомных станций

Таблица 1.2

Рассеянные редкие металлы	Сфера распространения, что из них производят, как они используются
Рений Re	Платинорениевые катализаторы, жаропрочные сплавы. Сплавы используются при создании деталей ракетной техники и сверхзвуковой авиации
Галлий Ga	Галлий и его эвтектический сплав с индием используют как теплоноситель в контурах реакторов. Галлий применяют как смазочный материал, как покрытие зеркал специального назначения
Индий In	Широко применяется в производстве жидкокристаллических экранов, в микроэлектронике. Компонент для легкоплавких припоев и сплавов
Таллий Tl	Амальгама таллия применяется для заполнения низкотемпературных термометров и в качестве теплоносителя. Соединения таллия применяются для регистрации ионизирующих излучений
Германий Ge	Волоконная оптика, тепловизорная оптика, химические катализаторы, электроника, металлургия
Гафний Hf	Металлический гафний применяется для производства сплавов для аэрокосмической техники, атомной промышленности, специальной оптики
Селен Se	Основа потребления полупроводниковые свойства селена и его соединений
Теллур Te	Теллур применяется при производстве кабелей, свинцово-кислотных аккумуляторов, детекторов рентгеновского и гамма-излучения, полупроводниковых материалов

Таблица 1.3

Редкоземельные металлы	Сфера распространения, что из них производят, как они используются
Скандий Sc	Главное применение - алюминиево-скандиевые сплавы (мотоциклы, велосипеды, бейсбольные биты и т.п.) - это высокая прочность. Применение скандиевых сплавов в авиации и гражданском ракетостроении, для производства автомобильных двигателей
Иттрий Y	Применение сплавов иттрия - авиакосмическая промышленность, атомная техника, автомобилестроение, применение в газофазном ракетном двигателе
Лантаноиды Ln	Объем использования лантаноидов огромен, начиная от стекольной и заканчивая металлургической промышленностью. В качестве катализаторов на нефтеперерабатывающих заводах, люминесцентных активаторов, электрокерамических соединениях, в высокотемпературных сверхпроводниках, изготовляют постоянные магниты, входят в состав кристаллов для лазеров, в атомной технике

Таблица 1.4

Тугоплавкие редкие металлы	Сфера распространения, что из них производят, как они используются
Ванадий V	80 % всего производимого ванадия используется в сплавах, нержавеющих и инструментальных сталей
Ниобий Nb	Ниобий применяется как легирующая добавка к стали для повышения прочностных и износостойких характеристик в ракетостроении, авиационной и космической технике, радиотехнике, электронике, химическом аппаратостроении, атомной энергетике
Тантал Ta	Танталовая проволока применяется для изготовления сеток электронных ламп. Жаропрочные и коррозионно-стойкие сплавы для химической промышленности, теплообменники для ядерно-энергетических систем. Металлический тантал используется для производства танталовых конденсаторов
Цирконий Zr	Металлический цирконий и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления конструкций атомных реакторов
Титан Ti	Авиа-, ракето-, кораблестроение, химическая, военная, автомобильная, сельскохозяйственная, пищевая, промышленность, металлургия, медицина и техника
Вольфрам W	Нити накаливания в осветительных приборах, кинескопах и других вакуумных трубках, основа тяжелых сплавов в военной технике
Молибден Mo	Молибден используют для легирования сталей (жаропрочных и коррозионно-стойких)

1.3 Анализ отрасли по отдельным металлам

Ускоренное возрождение производств редких металлов является задачей ближайших лет. С распадом СССР за пределами южных границ России остались как эксплуатируемые месторождения собственно редкометального сырья, так и химико-металлургические предприятия, которые перерабатывали различные минеральные концентраты с извлечением редкометальной продукции - Li, Be, Na, Nb, индивидуальных редких земель, а также рения, индия и других рассеянных редких металлов (РРМ). С ними в основном связаны перспективы организации и создания редкометального производства, необходимого для развития ОПК и гражданских высокотехнологичных отраслей промышленного производства России.

С ХХ в. уровни производства и потребления редких элементов стали рассматриваться в качестве индикаторов экономической и национальной безопасности промышленно развитых и развивающихся стран. За последние 10 лет мировое потребление Li, Ta, Nb, V и некоторых других редких металлов увеличилось в 1,5-3 раза, а наиболее дефицитных, стратегически важных рассеянных металлов - Re и In - в 7-12 раз. Это обусловлено ростом их использования как в традиционных отраслях промышленного производства (металлургия, создание керамических и композиционных материалов, электротехника и электроника, ядерная энергетика), так и в принципиально новых высокотехнологичных отраслях (инфракрасная, микроволновая и СВЧ-техника, телекоммуникационная и волоконно-оптическая связь, новые сплавы, топливные элементы и источники энергии, сверхпроводимость и т.д.).

В сравнении с ведущими промышленно развитыми странами мира и прежде всего США и Японией, не обеспеченными многими видами собственного редкометального сырья, Россия, также превратившаяся в их импортера, потребляет в настоящее время в 5-10 раз меньше, чем каждая из них, Li, Zr, в 10-25 раз - меньше Ta, в сотни раз - Re и In, и т.д. При мировом лидерстве России в общей протяженности нефтегазопроводов потребление ею феррониобия для микролегирования стали и трубопроводов в начале 2000-х гг. составляло 8 г/т, в то время как в странах ЕС и Японии - по 40 г/т, в США - 70 г/т. Бразилия как мировой монополист в производстве феррониобия и ниобия превосходит Россию в десятки раз по объемам их производства и экспорта.

Необходимо заметить, что даже в советский период СССР импортировал трубы большого диаметра для нефтегазопроводов, легированные феррониобием, цирконовые концентраты для производства циркония и сопутствующего гафния, ильменитовые концентраты как источник титана и сопутствующего скандия, поллуцитовые как источник церия и рубидия и некоторые другие.

В России сложилась устойчивая зависимость от импорта более широкого круга редкометальной продукции из стран ближнего и дальнего зарубежья, включая такие стратегически важные и дефицитные виды редкометального сырья и химико-металлургической продукции, как литий, бериллий, цирконий, гафний, РЗМ и др. Собственное производство из отечественного сырья сохраняется только для германия и ванадия в объемах, обеспечивающих возможности их экспорта, а также для тантала и ниобия, производство которых в сравнении с советским периодом сократилось более чем в два раза.

1.3.1 Легкие редкие металлы.

1.3.1.1 Бериллий - самый легкий из конструкционных материалов. Металлический бериллий был получен восстановлением его хлорида. Производство соединений бериллия металла и его сплавов возникло в 20-30 годах прошлого столетия.

Среднее содержание бериллия в земной коре (по А.П. Виноградову) равно . Известно около 40 минералов бериллия, представляющих преимущественно различные сложные силикаты. Промышленное значение имеют берилл, хризоберилл, гельвин, бертрандит и даналит.

Производство бериллия в нашей стране пока не соответствует ее потребностям и потенциальным возможностям. Единственное традиционно эксплуатируемое месторождение бериллиевого сырья Изумрудные копи представлено флогопит-маргарит-бериллиевыми рудами плагиоклазитов. Их эксплуатация осуществляется Малышевским РУ, специализированным на выпуск драгоценного кристаллосырья - изумрудов с сопутствующим александритом. Попутно в советское время выпускался преобладающий количественно берилловый концентрат при содержании в исходной руде 0,14 % BeO. АО "Мариинский прииск" является оператором Малышевского изумрудно-бериллиевого месторождения - единственного месторождения изумрудов в РФ. Разведанные запасы составляют  11 млн т изумрудно-бериллиевой и бериллиевой руды, суммарно содержащей  55 т изумрудного сырья и  15,6 тыс. т оксида бериллия. В рамках реализации целевого сценария (интенсификация добычи изумрудов и выход на рынок бериллия) будет проведено углубление существующего ствола "Ю-В" и строительство нового вертикального ствола "Н-С-В" и пяти новых глубоких горизонтов. Это обеспечит рост годового объема добычи руды до 400 тыс. т, начиная с 2030 г. Будут построены новая обогатительная фабрика в п. Малышева и новое металлургическое производство в ТОСЭР г. Краснотурьинск.  35 % производимой бериллиевой продукции будет поставляться на рынок РФ, а  65 % - на рынок Европы, где сейчас потребление бериллия ограничено производственными возможностями китайских и американских поставщиков ¹.

Кроме того, берилл (с танталоколумбитом) извлекался из пегматитов соседних месторождений (Квартальное, Липовый Лог), характеризующихся Ta-Nb-Be-й специализацией. Попутные берилловые концентраты выпускались также Забайкальским ГОКом, специализированным на производстве профилирующей литиевой (сподумен) продукции, и Белогорским ГОКом (Казахстан), специализированным на выпуске танталовых концентратов. Общие запасы бериллиевых руд (BeO) в РФ составляют 49,8 % мировых запасов. Балансовые запасы бериллия учтены в 27 месторождениях и превышают мировые подтвержденные запасы, составляя от них 120,6 %. Балансовые запасы бериллия России распределены в четырех федеральных округах: Северо-Западном (13,9 %), Уральском (22,4 %), Сибирском (46,5 %), Дальневосточном (17,1 %). Россия, имея ряд крупных месторождений бериллия, может решить вопрос импортозамещения и выхода на мировые рынки, а также занять до 1/3 мирового бериллиевого рынка. В настоящее время в качестве базы для организации производства бериллия, лития, тантала и ниобия в РФ рассматривается Забайкальский регион. Резервными объектами освоения являются крупнейшие редкометалльно-флюоритовые месторождения - Вознесенское и Пограничное в Приморском крае.

В Советском Союзе бериллий добывался до 1989 года на фенакит-бертрандитовом Ермаковском месторождении (Республика Бурятия). Концентрат, получаемый на Забайкальском ГОКе, направлялся для дальнейшей переработки на Ульбинский завод в Казахстане.

После развала СССР кооперация с Казахстаном была прервана, а добыча и обогащение руды на ЗабГОКе остановлены. Ермаковское месторождение содержит 80 % запасов бериллия России и является одним из лучших в мире по содержанию бериллия в руде (среднее содержание BeO - 1,19 %) и флюорита (среднее содержание CaF ₂ - 20 %). К тому же в рудах отсутствует уран (руды нерадиоактивны). Месторождение детально разведано, и значительная часть его запасов отработана в 1979-1989 годах.

Тем не менее на сегодняшний день в недрах еще сохранилось около 40 % разведанных запасов. После прекращения добычи в 1989 году на балансе Ермаковского месторождения в государственной комиссии по запасам полезных ископаемых сохраняется 1,4 миллиона тонн руды по категориям С1 + С2. В случае возобновления добычи на Ермаковском месторождении производственная мощность предприятия может составить 25 тыс. тонн руды и 130 тонн гидроксида бериллия в год.

Сложнее будет решаться задача глубокой химико-металлургической переработки различного бериллиевого сырья, которая в СССР осуществлялась на Ульбинском химико-металлургическом заводе в г. Усть-Каменогорске. Тем более что ее решение предусматривалось нереализованной Федеральной программой "ЛИБТОН" "Росатома" (1996 г.). Предпринимаемые в настоящее время попытки ее реанимировать на базе приостановленных, дезинтегрированных и частично утраченных мощностей бывшего Забайкальского ГОКа в пос. Первомайском с использованием остаточных руд и техногенных ресурсов с недопустимо низкими содержаниями редких металлов, нерешенными технологическими задачами их извлечения и потребительского спроса по-прежнему представляются нереальными.

Бериллий относится к категории редких металлов. Согласно официальным данным Минпромторга, сейчас доля его импорта составляет порядка 85 %. В связи с этим правительством поставлена задача развивать собственную сырьевую базу и высокотехнологическую отрасль потребления, а также оказывать меры поддержки, для того чтобы к 2025 году этот показатель снизился до 60 %, а к 2035-му - до 40 % ².

Поэтому необходимо государственное решение бериллиевой проблемы как за счет мобилизации собственных ресурсов, так и за счет привлечения их из стран ЕврАзЭС, включая организацию совместных производств на ОАО "Ульяновский моторный завод" и увеличение импорта из зарубежных стран как сырья, так и конечной бериллиевой металлопродукции.

Бериллий благодаря оптимальному сочетанию физических, химических и механических свойств оценивается в современном мире как космический металл: один из самых легких, прочных, тугоплавких, коррозионно-устойчивых и сохраняющих размерность при температурных колебаниях. В АРКТ используются облегченные конструкции из бериллиевых материалов ("Шаттл"). Наиболее заметно расширяется использование бериллиевых сплавов - от традиционного производства наиболее известных бериллиевых бронз - Cu-Be (от 0,2-0,7 % до 2 % Be) и Al-Be-x (до 68 % Be) до создания уникального сплава Alloy 390 ^тм для мобильных телефонов.

По данным Геологической службы США (USGS), годовой объем добычи бериллия (в пересчете на металл) составляет около 300 тонн, что в денежном эквиваленте составляет примерно 158 млн долл.; ежегодный объем потребления - 420 тонн.

Ведущим типом бериллиевого сырья в мире являются бертрандит-аргиллитовые руды месторождения Спер-Маунтин (США, шт. Юта), связанные с фтористыми риолитами. Компания Brush Wellman Inc. (BWI), эксплуатирующая это месторождение в режиме полного технологического цикла, включая производство оксидов и металлического бериллия (в порошке и слитках), сплавы Be-Cu, Al-Be, Be-Ni, керамику и композиты, является крупнейшим в мире (60 %) производителем бериллиевой продукции. Кроме того, США импортируют и перерабатывают берилловые концентраты из Китая и Бразилии. Максимальные объемы потребления бериллия были достигнуты в США (200-300 т/год) и Японии (75-90 т/год). В настоящее время только США и Китай могут развивать производства бериллия полного технологического цикла.

1.3.1.2 Литий был открыт в 1817 г. в минерале петалите (алюмосиликате лития), из которого его выделили в виде сульфата. В элементарном виде литий был получен разложением его оксида электрическим током. В 1855 г. был разработан промышленный способ получения лития электролизом его хлорида.

Литий - элемент I группы периодической системы Д.И. Менделеева, самый легкий из металлов. Природный литий содержит смесь двух изотопов ⁶Li (7,52 %) и ⁷Li (92,48 %). Изотопы лития резко отличаются по значению поперечного сечения захвата тепловых нейтронов.

Порядковый номер - 3.

Плотность, г/см ³ - 0,531.

Температура, плавления - 180,5 °С.

Вместе с тем литий - самый электроотрицательный элемент в водной среде. Эта аномалия объясняется сильной гидратацией иона лития. В расплавленных средах, где отсутствует гидратация, потенциал лития выше, чем других щелочных металлов, что согласуется с величинами ионизационных потенциалов.

В сухом воздухе при обычной температуре литий медленно реагирует с кислородом и азотом, покрываясь пленкой, содержащей оксид и нитрид лития. Реагирование ускоряется в присутствии влаги. В кислороде (- 200 °С) литий горит голубым пламенем, образуя оксид. Литий энергично разлагает воду с выделением водорода и образованием раствора гидроксида. С водородом при температуре 500-600 °С литий образует гидрид LiH, с азотом выше 250 °С - нитрид Li ₃N. Фтор, хлор и бром реагируют с литием на холоде, йод - при нагревании. Сера, углерод и кремний при нагревании взаимодействуют с литием с образованием соответственно сульфида Li ₂S, карбида Li ₂C ₂ и силицида Li ₆Si ₂. Углекислый газ активно реагирует с литием, образуя карбонат лития.

Большинство металлов и сплавов корродируют в жидком литии. Никель и сплавы никеля с хромом удовлетворительно стойки в жидком литии до температуры 225 °С. Наиболее устойчивы против действия лития до температуры 1000 °С ниобий, тантал и молибден. Кварц, стекло и фарфор быстро растворяются в литии при температуре 200 °С.

Литий занимает особое положение среди щелочных металлов, сближаясь по ряду свойств со щелочно-земельными, особенно с магнием. Это сходство проявляется в относительно малой растворимости карбоната, фосфата и фторида лития, а также в более резко выраженной, чем у остальных щелочных металлов, способности к образованию двойных солей с остальными представителями группы.

Оксид лития Li ₂O - бесцветное кристаллическое вещество, образующееся при окислении лития кислородом, а также термическом разложении гидроксида, карбоната или нитрата лития. Оксид растворяется в воде с сильным разогревом с образованием раствора гидроксида LiOH.

Растворимость гидроксида лития в воде примерно в пять раз ниже растворимости гидроксидов натрия и калия:

Температура, °С	0	20	50	80	100
Растворимость LiOH в воде, % (по массе)	10,64	10,99	12,2	14,21	16,05

При выпарке из раствора кристаллизуется моногидрат лития - сильная щелочь. В твердом состоянии и в концентрированных растворах уже при обычной температуре он разрушает стекло и фарфор, поэтому его хранят в таре из пластмассы.

Карбонат лития LiCO ₃, отличается сравнительно малой растворимостью в воде: 1,26 % (при 25 °С) и 0,83 % (при 75 °С).

Сульфат лития Li ₂SO ₄ - хорошо растворимая соль: 25,7 % при 20 °С и 23,1 % при 80 °С. В отличие от сульфатов натрия и калия сульфат лития не образует двойных солей типа квасцов.

Хлорид лития LiCl - бесцветное вещество (t _пл = 614 °С, t _кип = 1380 °С). Соль хорошо растворима в воде (80,6 % при 20 °С). В отличие от хлоридов натрия и калия хлорид лития растворяется в органических растворителях (спиртах, кетонах, хлороформе и др.) с образованием литийорганических соединений.

Фтористый литий - белое кристаллическое вещество (t _пл = 848°, t _кип = 1680 °С). Соль малорастворима в воде (0,133 % при 25 °С, не растворяется в соляной кислоте, но легко растворяется в азотной и серной кислотах).

Гидрид лития LiH - твердое вещество белого цвета (t = 690 °С). Получается взаимодействием расплавленного лития с водородом при температуре 680-700 °С. В отсутствие водорода термически разлагается при температуре 800-850 °С. Водой энергично разлагается с выделением водорода:

LiH + Н ₂O = LiOH + Н ₂.

В связи с этим гидрид лития используют как источник водорода. В технике, кроме гидрида, используют алюмогидрид LiAlH ₄ и боргидрид NaВН ₄. Бордейтерид и бортритид лития служат источниками получения дейтерия и трития.

Литий за последние десятилетия приобрел исключительно важное значение в современной технике и является, безусловно, необходимым для ее дальнейшего развития. Несмотря на некоторые колебания в развитии производства литиевой продукции, в последние годы наметилось устойчивое повышение спроса на литий и его соединения, составляющие за последнее десятилетие 9,4 %.

Уровни производства и промышленного использования лития в настоящее время служат индикаторами развития инновационного энергетического потенциала передовых зарубежных стран (США, Японии, Германии). Как за рубежом, так и в России эйфория по поводу ожидаемого использования лития, помимо термоядерного оружия, в управляемых процессах плазменной энергетики сменилась планомерным развитием производств литий-ионных батарей с формированием трех энергетических рынков: бытовой электроники, хранения энергии в сетях, электромобилей.

Однако в настоящее время в России отсутствуют горная добыча литиевого сырья и производство конечной литиевой продукции из собственных ресурсов, которые со времен СССР остаются неосвоенными. В 1997 г. в Забайкалье был закрыт единственный рудник-производитель литиевых концентратов. Альтернативой его закрытию спустя почти 20 лет может явиться промышленное освоение значительно более крупных и качественных по содержаниям лития и сопутствующих редких металлов разведанных пегматитовых месторождений Кольского региона, сосредоточенных в Воронья-Колмозерской зоне, месторождения Тастыг в Республике Тыва и нескольких месторождений в Иркутской области - Гольцово-Тагнинского, Урикского и др. Все эти месторождения соответствуют мировым стандартам как по содержанию лития, так и по его запасам, но отличаются друг от друга степенью транспортной доступности и перспективами промышленного освоения. Месторождения Колмозерское и Полмостундровское представлены серией пегматитовых жил протяженностью 1000-1400 м и мощностью от 7 до 30 м. Содержание окиси лития - 1,14-1,25 %. Попутными компонентами являются тантал, ниобий, бериллий с содержаниями в тысячные доли процента.

С этих позиций наиболее перспективным представляется Тастыгское месторождение наиболее богатых литием (1,43 % LiO ₂) сподуменовых пегматитов, залегающих в карбонатных породах, и связанное автодорогой с югом Красноярского края. Тем самым обеспечиваются возможности не только создания на месте горно-обогатительного предприятия, но и производства карбоната лития для последующей его транспортировки в Красноярский край на дальнейшую глубокую переработку на одном из незагруженных из-за отсутствия литиевого сырья ПАО "ХМЗ", тем более что в дальнейшем открывается перспектива использования строящейся железнодорожной магистрали Кызыл - Курагино.

Месторождение Полмос-Тундра в пределах Воронья-Колмозерской зоны распространения редкометальных гранитных пегматитов в Кольском регионе представляется с геолого-экономических позиций конкурентоспособным объектом рекомендуемого промышленного освоения сравнительно с Тастыгом в Тыве. По содержанию лития (1,25 % LiO ₂) сподуменовые руды этого месторождения лишь немного уступают тастыгским. Доступность определяется возможностями транспортировки грузов от Мурманска к востоку по автодороге через р. Воронья по плотине Серебрянской ГЭС и в обратном направлении со строительством в этом районе или пос. Туманный обогатительной фабрики, от которой до будущего рудника на месторождении может быть проложена местная автодорога. К ПАО "ХМЗ" в Красноярском крае по железной дороге будут доставляться на переработку сподуменовые концентраты. На базе Колмозерского месторождения возможна организация открытой добычи с годовой производительностью предприятия 750 тыс. т руды, годовой выпуск - 103 тыс. т керамического сподумена, 2 тыс. т карбоната лития, 30 т пентафторида тантала и 38 т пентафторида ниобия. Обеспеченность запасами - более 65 лет.

Полмостундровское и Вороньетундровское месторождения могут служить резервом еще на 25-30 лет.

Следует заметить, что в обоих вариантах выбора рекомендуемых источников литиевого сырья его обогащение, обжиг концентрата и гидрометаллургический передел с получением литиевой химической продукции по схеме бывшего Забайкальского ГОКа представляются традиционными и воспроизводимыми на стандартном оборудовании.

В то же время попытки реанимирования Федеральной программы "ЛИБТОН" (литий, бериллий, тантал, олово, ниобий), закрытой по совокупности причин в 1996 г., предпринимаемые некоторыми малыми предприятиями под эгидой госкорпорации "Росатом" в целях организации производства лития на базе оставшихся запасов бывшего ГОКа (0,03-0,4 % LiO ₂) и складированных отходов обогащения (0,2 % LiO ₂) при достигнутом извлечении лития из первичного сырья порядка 70 %, представляются нереальными, тем более что обогатимость различных источников редкометального сырья и эффективность переработки соответствующих концентратов не были изучены должным образом ни в 1990-е гг., ни в настоящее время.

1.3.1.3 Рубидий - в земной коре содержится в количестве  %, что примерно равно суммарному содержанию никеля, меди и цинка. По распространенности в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, однако в природе он находится в рассеянном состоянии, рубидий - типичный рассеянный элемент. Собственные минералы рубидия неизвестны. Рубидий встречается вместе с другими щелочными элементами, он всегда сопутствует калию. Обнаружен в очень многих горных породах и минералах, найденных, в частности, в Северной Америке, Южной Африке и России, но его концентрация там крайне низка. Только лепидолиты содержат несколько больше рубидия, иногда 0,2 %, а изредка и до 1-3 % (в пересчете на Rb ₂О). Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 мкг/л. В отдельных случаях содержание рубидия в воде выше: в Одесских лиманах оно оказалось равным 670 мкг/л, а в Каспийском море - 5700 мкг/л. Повышенное содержание рубидия обнаружено и в некоторых минеральных источниках Бразилии. Из морской воды рубидий перешел в калийные соляные отложения, главным образом, в карналлиты. В страссфуртских и соликамских карналлитах содержание рубидия колеблется в пределах от 0,037 % до 0,15 %. Минерал карналлит - сложное химическое соединение, образованное хлоридами калия и магния с водой; его формула: . Рубидий дает соль аналогичного состава , причем обе соли - калиевая и рубидиевая - имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твердых растворов, кристаллизуясь совместно. Карналлит хорошо растворим в воде, поэтому вскрытие минерала не составляет большого труда. Сейчас разработаны и описаны в литературе рациональные и экономичные методы извлечения рубидия из карналлита попутно с другими элементами. Минералы, содержащие рубидий (лепидолит, циннвальдит, поллуцит, амазонит), находятся на территории Германии, Чехии, Словакии, Намибии, Зимбабве, Туркмении и других стран [8].

Для цезия и рубидия пегматиты и сейчас остаются единственным сырьевым источником, имеющим промышленное значение. В поллуцитовых рудах месторождение Васин-Мыльк, расположенного в Ловозерском районе, содержатся крупные запасы рубидия и цезия. Важнейшим и крупнейшим источником рубидия, цезия, стронция и редких земель являются хибинские апатито-нефелиновые руды.

Лепидолит - минерал группы слюд, являющийся вторичным источником лития. Является одним из основных источников редких щелочных металлов, рубидия и цезия.

Госбалансом учитывается Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей, в котором рубидий является попутным полезным ископаемым. В солях рубидий связан с карналлитовой толщей. Содержание оксида рубидия в рудах колеблется от 0 до 120 г/т, среднее - 90 г/т. Массовая доля рубидия в руде и обогащенном карналлите составляет соответственно 0,0104 % и 0,013 %. Балансовые запасы оксида рубидия (Rb ₂О) ВКМКС учитываются по Палашерскому и Остальная Площадь участкам, забалансовые - по Усть-Яйвинскому участку.

1.3.1.4 Цезий в природе находится в минерале поллуците. Содержание его в земной коре составляет  %. В виде примесей цезий входит в ряд алюмосиликатов: лепидолит, флогопит, биотит, амазонит, петалит, берилл, циннвальдит, лейцит, карналлит. Также содержится в редком минерале авогадрите. В качестве промышленного сырья используются поллуцит и лепидолит. По добыче цезиевой руды (поллуцита) лидирует Канада - в месторождении Танко (англ.) русск. (юго-восточная Манитоба, северо-западный берег озера Берник-Лейк) сосредоточено около 70 % мировых запасов цезия. Поллуцит также добывается в Намибии и Зимбабве. В России месторождения поллуцита есть на Кольском полуострове, в Восточном Саяне и Забайкалье. Месторождения поллуцита также имеются в Казахстане, Монголии и Италии (о. Эльба), но они обладают малыми запасами и не имеют важного экономического значения. Мировая добыча обогащенной руды цезия составляет около 20 т в год. Мировой объем производства металлического (чистого) цезия - около 9 т в год. Некоторые источники [9] утверждают, что потребности в цезии более чем в 8,5 раз превышают его добычу, что положение в металлургии цезия еще более тревожное, чем, например, в металлургии тантала или рения и производители не могут обеспечить постоянно растущий спрос на металлический цезий. Наблюдается некоторое увеличение содержания цезия от ультраосновных пород (0,1 г/т) к кислым (5 г/т). Основная его масса в природе находится в рассеянной форме, и лишь незначительная часть заключена в собственных минералах. Постоянно повышенные количества цезия наблюдаются в морганите (1-4 %), родиците (около 5 %), авогадрите и лепидолите (0,85 %). По кристаллохимическим свойствам цезий наиболее близок к рубидию, калию и таллию. В повышенных количествах цезий находится в калиевых минералах. Цезий, как и рубидий, имеет тенденцию накапливаться на поздних стадиях магматических процессов, и в пегматитах его концентрации достигают наивысших значений. Среднее содержание цезия в гранитных пегматитах около 0,01 %, а в отдельных пегматитовых жилах, содержащих поллуцит, даже достигает 0,4 %, что примерно в 40 раз выше, чем в гранитах. Наиболее высокие концентрации цезия наблюдаются в редкометально замещенных микроклин-альбитовых пегматитах со сподуменом. При пневматолито-гидротермальном процессе повышенные количества цезия связаны с массивами грейзенезированных аляскитов и гранитов с кварц-берилл-вольфрамитовыми жилами, где он присутствует главным образом в мусковитах и полевых шпатах. В зоне гипергенеза (в поверхностных условиях) цезий в небольшом количестве накапливается в глинах, глинистых породах и почвах, содержащих глинистые минералы, иногда в гидроокислах марганца. Роль глинистых минералов сводится к сорбции, цезий вовлекается в межпакетное пространство в качестве поглощенного основания. Активная миграция этого элемента в водах очень ограничена. Основное количество цезия мигрирует "пассивно", в глинистых частичках речных вод. В морской воде концентрация цезия составляет около 0,5 мкг/л. [10] Из числа собственно цезиевых минералов наиболее распространены поллуцит (Cs, Na) (22-36 % Cs ₂O), цезиевый берилл (морганит) Be ₂CsAl ₂(Si ₆O ₁₈) и авогадрит (KCs)BF ₄. Последние два минерала содержат до 7,5 % окиси цезия.

1.3.2 Рассеянные редкие металлы

Группа рассеянных редких металлов, извлекаемых попутно в процессах химико-металлургических переделов различного минерального сырья, продуктов и отходов его обогащения, а также глубокой переработки отходов металлургических производств, включает Re, Ga, In, Tl, Ge, Hf, Se, Te. Уровни их потребления и производства в настоящее время являются индикаторами экономической и национальной безопасности промышленно развитых стран, которые в возрастающих масштабах используют эффективные инновационные свойства редких металлов, в том числе рассеянных как продукты попутных производств. С начала 1990-х гг. зарубежное потребление Ge увеличилось более чем на 30 %, Te - в 1,5-2 раза, Ga - в 4 раза, Re - в 7 раз и In - в 12 раз. При этом в связи с возникшим дефицитом многократно возросла стоимость Re, Ga, In, Tl, Ge, Hf, Se, Te. Несмотря на указанные и другие негативные тенденции в развитии потребления рассматриваемых металлов, в зарубежном мире обеспечивается устойчивый его рост за счет сбалансированного обеспечения возрастающих потребностей собственными ресурсами и их импортом, закупками впрок и созданием государственных стратегических запасов, гибкой геоэкономической политикой и международным распределением труда.

С этих позиций представляется своевременным и целесообразным проанализировать ситуацию, сложившуюся в России после распада СССР, с обеспеченностью ее собственными ресурсами рассеянных редких металлов и перспективами развития их производств в обозримом будущем. Россия производит ванадий и германий, соответственно, извлекаемые при переработке титаново-железорудного и угольного сырья в количествах, позволяющих осуществлять их частичный экспорт. Значительно может увеличиться выпуск галлия на базе действующих глиноземно-алюминиевых производств, добывающих и перерабатывающих нефелиновое и бокситовое сырье. Обнадеживают перспективы создания и развития производств рения из различных сырьевых источников, включая новые: зоны обогащения ураном в бурых углях с применением ПСВ, продукты современной вулканогенной деятельности, природные битумы и продукты их переработки и т.д.

1.3.2.1 Рений - редкий рассеянный и наименее распространенный элемент. Среднее содержание его в земной коре очень низкое -  % по массе.

Общие мировые запасы рения составляют около 13 000 т, в том числе 3 500 т в молибденовом сырье и 9 500 т - в медном. При перспективном уровне потребления рения в количестве 40-50 т в год человечеству этого металла может хватить еще на 250-300 лет.

В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80 %. Остальное в основном приходится на вторичное сырье [20].

Основные сырьевые источники получения рения - молибденовые концентраты (0,01-0,04 % Re), медные концентраты (0,002-0,003 % Re). Отходы от переработки медистых сланцев (0,04 % Re), отходящие газы обжига молибденовых концентратов и конвертирования медных штейнов, а также сбросные воды гидрометаллургической переработки бедных молибденовых концентратов (10-50 мг/л Re). При переработке концентратов для получения парамолибдата аммония попутно извлекают рений.

При избытке воздуха содержащийся в молибдените сульфид рения (ReS ₂) окисляется с образованием высшего оксида - гептаоксида (Re ₂O ₇). Гептаоксид рения при обжиге возгоняется, уносится отходящими газами и улавливается специальной системой газопылеулавливания.

Рений встречается в виде редкого минерала джезказганита (CuReS ₄), найденного вблизи казахстанского города Джезказган. Кроме того, в качестве примеси рений входит в колумбит, колчедан, а также в циркон и минералы редкоземельных элементов [21]. Месторождение в кальдере на вершине вулкана представлено фумарольным полем размерами  50 x 20 м с постоянно действующими источниками высокотемпературных глубинных флюидов - фумаролами. Это означает, что месторождение активно формируется по сегодняшний день: по разным оценкам, с газами в атмосферу уходит от 10 до 37 т рения в год.

Запасы рения в России скудны, его относят к группе дефицитных металлов. Тем не менее можно говорить о запасах рения по категории А + В + С ₁ в 9,5 т, по категории С ₂ - в 176,8 т. Эти запасы связаны с наличием рения в месторождениях молибденовых руд (Сорском, Агаскырском, Мало-Ойногорском), медно-порфировых руд (Михеевском, Аг-Сукском), вольфрамо-молибденовых руд (Коклановском), урановых руд в песчаниках (Брикетно-Желтухинском), фумарольных газов вулкана Кудрявый (о. Итуруп). При этом активные запасы отсутствуют. При прогнозируемой потребности в 25 т (2032 год) и 35 т (2062 год) степень обеспечения потребности добычей составляет 20 % и 0 % соответственно. Необходим поиск новых сырьевых источников, переоценка осваиваемых и вовлекаемых месторождений.

1.3.2.2 Галлий - типичный рассеянный элемент, обладающий двойной геохимической природой. Среднее содержание галлия в земной коре -  %. Ввиду близости его кристаллохимических свойств с главными породообразующими элементами (Al, Fe и др.) и широкой возможности изоморфизма с ними галлий не образует больших скоплений, несмотря на значительную величину кларка. Выделяются следующие минералы с повышенным содержанием галлия: сфалерит (0-0,1 %), магнетит (0-0,003 %), касситерит (0-0,005 %), гранат (0-0,003 %), берилл (0-0,003 %), турмалин (0-0,01 %), сподумен (0,001-0,07 %), флогопит (0,001-0,005 %), биотит (0-0,1 %), мусковит (0-0,01 %), серицит (0-0,005 %), лепидолит (0,001-0,03 %), хлорит (0-0,001 %), полевые шпаты (0-0,01 %), нефелин (0-0,1 %), гекманит (0,01-0,07 %), натролит (0-0,1 %). Концентрация галлия в морской воде - мг/л. Месторождения галлия известны в Юго-Западной Африке, России, странах СНГ [11].

Главными промышленными источниками галлия являются бокситовые и нефелиновые руды и, в меньшей степени, сульфидные цинковые. За рубежом запасы галлия, связанные с бокситами, оцениваются в 424 тыс. т при среднем содержании галлия  50 г/т. Общие ресурсы, по данным Горного Бюро США, - 3-4 млн т. Цены на галлий и его соединения подвержены сильным колебаниям в зависимости от спроса и совершенствования технологии. Сейчас около трети галлия производится из вторичного сырья, а галлий, который добывается из природного сырья, на 90 % выделяется из алюминиевых руд.

В России запасы галлия в бокситах 150 тыс. т при среднем содержании его 53 г/т. Основные же запасы галлия (> 60 %) и более 70 % его добычи приурочены к апатит-нефелиновым рудам со средним содержанием 23,6 г/т.

Нефелиновые концентраты перерабатываются на Волховском и Пикалевском глиноземных заводах.

1.3.2.3 Индий - рассеянный редкий металл, среднее содержание индия в земной коре -  %, и его соединения с уникальными свойствами получили промышленное признание в высокотехнологичных отраслях производства в 1970-1990 гг. прошлого столетия. Он является естественным спутником Zn, Cu, Pb и Sn, т.е. особо ценным компонентом различных видов сульфидного сырья с содержанием 20 г/т индия и получаемых из них минеральных концентратов: цинковых (2-800 г/т), медных (до 100 г/т), свинцовых (1-10 г/т) и оловянных (10-124 г/т).

Основные зарубежные производства индия преимущественно базируются на импорте его концентратов из Китая. Собственным производством индия страны-потребители обеспечены примерно на 30 %. Однако в ближайшие 20 лет прогнозируется истощение зарубежных запасов цинковых руд как основного источника индия.

Россия импортирует как индийсодержащие цинковые концентраты, прежде всего из Казахстана (Акжал), так и в небольших объемах металл высокой чистоты. Экспортируется порядка 2 т индия технического сорта.

Запасы индия в России учитываются в 59 месторождениях Cu-Zn-x колчеданных и полиметаллических, свинцово-цинковых жильных и скарновых, оловянно-сульфидных руд, из которых 17 эксплуатируется без извлечения индия с запасами в них до 30 % от учтенных. В нераспределенном фонде 32 месторождения с запасами индия более 50 % от учтенных. С медно-колчеданными месторождениями Урала связано 60 % запасов индия, который ассоциирует с Sb, Ge, Ga, Se, Te, возможно, с Re, благородными металлами, а также с Cd, As, Tl и другими особо ценными и экологически лимитируемыми микрокомпонентами.

Таким образом, Россия обладает достаточными природными и техногенными ресурсами, а также технологическим потенциалом развития производств индиевой и другой сопутствующей особо ценной металлопродукции, в том числе в целях поэтапного импортозамещения и инновационного развития экономики.

1.3.2.4 Таллий - рассеянный элемент, его содержание в земной коре  %. Содержится в обманках и колчеданах цинка, меди и железа, в калийных солях и слюдах. Таллий - тяжелый металл. Известно лишь семь минералов таллия (круксит (Cu, Tl, Ag) ₂Se, лорандит TlAsS ₂, врбаит Tl ₄Hg ₃Sb ₂As ₈S ₂₀, гутчинсонит (Pb, Tl), авиценнит Tl ₂O ₃), все они крайне редкие. Главная масса таллия связана с сульфидами и прежде всего с дисульфидами железа. В пирите он установлен в 25 % проанализированных образцов. Его содержание в дисульфидах железа нередко составляет 0,1-0,2 %, а иногда достигает 0,5 %. В галените содержание таллия колеблется от 0,003 % до 0,1 % и редко более. Высокие концентрации таллия в дисульфидах и галенитах характерны для низкотемпературных свинцово-цинковых месторождений в известняках. Содержание таллия, достигающее 0,5 %, отмечается в некоторых сульфосолях. Небольшое количество таллия встречается во многих других сульфидах, например, в сфалеритах и халькопиритах некоторых медно-колчеданных месторождений, содержание колеблется от 25 до 50 г/т. Наибольшее геохимическое сходство таллий имеет с K, Rb, Cs, а также с Pb, Ag, Cu, Bi. Таллий легко мигрирует в биосфере. Из природных вод он сорбируется углями, глинами, гидроксидами марганца, накапливается при испарении воды (например, в озере Сиваш - до г/л). Содержится в калиевых минералах (слюде, полевых шпатах), сульфидных рудах: галените, сфалерите, марказите (до 0,5 %), киновари. Как примесь присутствует в природных оксидах марганца и железа [9].

Среднее содержание таллия (по массе):

- в земной коре -  %;

- в ультраосновных породах - 10 ^-6 %;

- в основных породах -  %.

Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: ²⁰⁵Tl (содержание 70,5 % по массе) и ²⁰³Tl (29,5 %). В ничтожных количествах встречаются радиоактивные изотопы таллия: ²⁰¹Tl, ²⁰⁴Tl (Т _1/2 = 3,56 года), ²⁰⁶Tl (Т _1/2 = 4,19 мин), ²⁰⁷Tl (Т _1/2 = 4,78 мин), ²⁰⁸Tl (Т _1/2 = 3,1 мин) и ²¹⁰Tl (Т _1/2 = 1,32 мин), являющиеся промежуточными членами рядов распада урана, тория и нептуния.

Таллий входит (в большинстве случаев в качестве изоморфной примеси и очень редко в виде включений собственных минералов) в состав сульфидных минералов Pb, Zn, Сu, Fe. Руды этих металлов имеют промышленное значение для получения таллия. В ряде случаев при их переработке получают и другие рассеянные элементы (Ge, Ga, In). Как правило, руды этих цветных металлов являются полиметаллическими и обогащением разделяются на соответствующие концентраты. При обогащении большая часть таллия (до 70 %), содержащаяся в минералах горных пород, теряется с отвальными хвостами. Так, при обогащении полиметаллических руд некоторых месторождений Алтая 7 % таллия переходит в свинцовый концентрат и 12 % - в пиритный. При обогащении уральских медно-цинковых руд 11 % таллия переходит в медно-цинковый концентрат, а 89 % - в пиритный. Только небольшая часть таллия переходит в сульфидные концентраты цветных металлов, из которых он, как правило, и извлекается.

1.3.2.5 Германий - общее содержание в земной коре  % по массе, т.е. больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространенными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решетки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu ₂(Cu, Fe, Ge, Zn) ₂ (S, As) ₄ (6-10 % Ge), аргиродит Ag ₈GeS ₆ (3,6-7 % Ge), конфильдит Ag ₈(Sn, Ge) S ₆ (до 2 % Ge) и другие редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит). Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах - сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов - в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде мг/л [14].

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоемких операций по обогащению руды и ее концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO ₂.

В 2018 Россия произвела 5 % мирового германия - это второе место после Китая. Россия является значительным поставщиком германия в США (6 % в среднем за 2014-2017 гг. в общем объеме американского импорта).

В целом ежегодное производство в России оценивается на стабильном уровне 5-6 тыс. т.

Собственное месторождение германиеносных лигнитов есть в Енисейском районе Красноярского края, оно выявлено в бассейне рек Кас и Сым. В 2012 году ООО "Кас" было согласовано проведение работ по изучению Касовского месторождения для добычи германия. Запасы месторождения по категории С2 превышают 13 тыс. кг, прогнозные ресурсы по категории Р1 - более 180 тонн, Р2 - более 2,3 тыс. тонн.

Для получения германия в России используются германиеносные угли следующих месторождений: Павловское (Михайловский район Приморского края), Новиковское (Корсаковский городской округ Сахалинской области), Тарбагатайское (Петровск-Забайкальский район Забайкальского края). Германиеносные угли этих месторождений в среднем содержат 200 граммов германия на тонну.

Павловское буроугольное месторождение - крупнейшее в мире по запасам германия. Его эксплуатация рассчитана на несколько десятилетий. В среднем, эксплуатируемый разрез способен обеспечить производство до 21 тонны германия в год.

1.3.2.6 Гафний - общее содержание в земной коре  %. Как спутник циркония в основном извлекается из цирконовых (ZrSiO ₄) концентратов, добываемых из прибрежно-морских россыпных месторождений (Австралия, ЮАР, в меньшей степени США, Бразилия, Индия, Украина). Однако его извлечение осуществляется из 3-5 % цирконовых концентратов, перерабатываемых в целях получения циркония для ядерных реакторов; преобладающее количество циркона используется в производствах огнеупоров, стекол и керамики. Соотношение гафния с цирконием в цирконах варьируется от 1:50 до 1:100.

Россия обладает различными технологиями производства металлического (электролиз хлоридов и фторидов) и особо чистого гафния (йодистым способом с электронно-лучевой плавкой). Разработана кальциетермическая технология восстановления тетрафторида гафния с использованием индукционных печей и получением слитков до 400 кг, которая, однако, не позволяет получать гафний, соответствующий требованиям атомной энергетики. Применение на АО "Чепецкий механический завод" (АО "ЧМЗ") в г. Глазове (Удмуртия) технологии, основанной на различной растворимости в воде фторидов циркония и гафния, обусловило накопление складских запасов 6-8 % гафниевых концентратов при дефиците реакторного гафния.

Сырьевые ресурсы гафния в нашей стране представлены разведанными запасами циркония в месторождениях Ti-Zr-x россыпных месторождений европейской части (Центральное, Лукояновское, Бешпагирское и др.) и юга Сибири (Туганское, Тарское). Все они легкодоступны, но различаются содержанием таких сопутствующих высоколиквидных компонентов как к.п.ш., глауконит, монацит и др., а также и лимитируемых (хром, торий, уран), и мощностями пород вскрыши. Наиболее ценное циркон-рутил-ильменитовое сырье сосредоточено в двух лицензированных месторождениях: Лукояновском (Нижегородская обл.) и Туганском (Томская обл.). Это позволяет рассчитывать на решение в ближайшей перспективе проблемы обеспечения российской промышленности и прежде всего производств госкорпорации "Росатом" как собственным цирконием, так и сопутствующим ему гафнием.

Однако пока единственным источником минеральной циркониевой продукции с сопутствующим гафнием в нашей стране является ОАО "Ковдорский ГОК". Эта продукция представлена уникальным бадделеитовым концентратом, который нигде в мире, кроме Ковдора, не выпускается. В результате изучения коренных апатит-магнетитовых руд, содержащих бадделеит, и хвостов их обогащения, установлена и реализована возможность извлечения из этих отходов ковдорского производства апатита и бадделеита. Согласно исследованиям АО "Гинцветмет" в бадделеитах Ковдора, кроме естественных радионуклидов, выявлено стабильно высокое содержания гафния (13-15 кг/т) как изоморфного спутника циркония, а также скандия (200 г/т), оксидов тантала (1-1,5 кг/т) и ниобия (1,8-4,7 кг/т), суммы оксидов редких земель (130-150 г/т). Таким образом, содержание указанных редких металлов определяет повышенную извлекаемую ценность ковдорского бадделеита, что ориентирует на увеличение стоимости товарных бадделеитовых концентратов не только как природного диоксида циркония, но и как высококомплексного редкометального продукта, не имеющего аналогов за рубежом. Соотношение гафния с цирконием в бадделеитовых концентратах Ковдора 1:6 значительно выше, чем в цирконах, что ориентирует на использование их в качестве источника реакторного компонента с организацией извлечения на АО "ЧМЗ". В 2018 году на производственных площадках ЧМЗ был создан первый в России промышленный участок йодидного гафния. На предприятии создан полный цикл изготовления оксида гафния, сырьем для него служат собственные гидрометаллургические отходы производства реакторного циркония. На одной технологической площадке вскрывается циркониевая руда, происходит ее очистка от циркония и других примесей, и, наконец, изготавливается сам готовый продукт.

В связи с организацией промышленного освоения лопарит-эвдиалитовых руд Ловозера в качестве крупного и стабильного источника иттриевоземельных среднетяжелых РЗМ с сопутствующим цирконием представляется целесообразным оценить и перспективы извлечения гафния из эвдиалитовых концентратов. Содержание в них 1,6-1,8 кг/т гафния ниже, чем в цирконовом сырье, примерно в 10 раз, в то время как соотношение гафния с цирконием примерно сопоставимо. Однако эвдиалитовое сырье выгодно отличается практически неограниченными запасами, доступностью, локализацией в пределах инфраструктуры действующего Ловозерского ГОКа, комплексностью и высокой ликвидностью содержащихся в нем редких металлов, отсутствием радиоактивности, легкой растворимостью и легкоплавкостью, а также наличием разработанных технологических схем как обогащения, так и переделов.

1.3.2.7 Селен - содержание в земной коре  %. Основные черты геохимии селена в земной коре определяются близостью его ионного радиуса к ионному радиусу серы. Селен образует 37 минералов, среди которых в первую очередь должны быть отмечены ашавалит FeSe, клаусталит PbSe, тиманнит HgSe, гуанахуатит Bi ₂(Se, S) ₃, хастит CoSe ₂, платинит PbBi ₂(S, Se) ₃, ассоциирующие с различными сульфидами, а иногда также с касситеритом. Изредка встречается самородный селен. Главное промышленное значение на селен имеют сульфидные месторождения. Содержание селена в сульфидах колеблется от 7 до 110 г/т. Концентрация селена в морской воде мг/л [7]. На территории Кавказских Минеральных Вод встречаются источники с содержанием Se от 50 мкг/дм ³. Значительные количества селена получают из шлама медно-электролитных производств, в котором селен присутствует в виде селенида серебра. Применяют несколько способов получения: окислительный обжиг с возгонкой SeO ₂; нагревание шлама с концентрированной серной кислотой, окисление соединений селена до SeO ₂ с его последующей возгонкой; окислительное спекание с содой, конверсия полученной смеси соединений селена до соединений Se(IV) и их восстановление до элементарного селена действием SO ₂.

1.3.2.8 Теллур - содержание в земной коре  % по массе. Известно около 100 минералов теллура. Наиболее часты теллуриды меди, свинца, цинка, серебра и золота. Изоморфная примесь теллура наблюдается во многих сульфидах, однако изоморфизм Te-S выражен хуже, чем в ряду Se-S, и в сульфиды входит ограниченная примесь теллура. Среди минералов теллура особое значение имеют алтаит (PbTe), сильванит (AgAuTe ₄), калаверит (AuTe ₂), гессит (Ag ₂Te), креннерит [(Au, Ag)Te], петцит (Ag ₃AuTe ₂), мутманнит [(Ag, Au)Te], монбрейит (Au ₂Te ₃), нагиагит ([Pb ₅Au(Te, Sb)] ₄S ₅), тетрадимит (Bi ₂Te ₂S). Встречаются кислородные соединения теллура, например, ТеО ₂ - теллуровая охра. Встречается самородный теллур и вместе с селеном и серой (японская теллуристая сера содержит 0,17 % Те и 0,06 % Se). Большая часть упомянутых минералов развита в низкотемпературных золотосеребряных месторождениях, где они обычно выделяются после основной массы сульфидов совместно с самородным золотом, сульфосолями серебра, свинца, а также с минералами висмута. Несмотря на развитие большого числа теллуровых минералов, главная масса теллура, извлекаемого промышленностью, входит в состав сульфидов других металлов. В частности, теллур в несколько меньшей степени, чем селен, входит в состав халькопирита медно-никелевых месторождений магматического происхождения, а также халькопирита, развитого в медно-колчеданных гидротермальных месторождениях. Теллур находится также в составе пирита, халькопирита, молибденита и галенита месторождений порфировых медных руд, полиметаллических месторождений алтайского типа, галенита свинцово-цинковых месторождений, связанных со скарнами, сульфидно-кобальтовых, сурьмяно-ртутных и некоторых других. Содержание теллура в молибдените колеблется в пределах 8-53 г/т, в халькопирите - 9-31 г/т, в пирите - до 70 г/т. Основной источник - шламы электролитического рафинирования меди и свинца.

В России теллур производят "Норильский никель" (3-5 т в год) и Уральская горно-металлургическая компания (45-50 т в год).

Теллур, селен, содержащие полупродукты, получают также и в процессе комплексной переработки свинцово-цинковых концентратов.

Россия производит более 10-12 % рафинированного теллура в мире (3 место после Китая и Японии).

АО "Уралэлектромедь" (предприятие Уральской горно-металлургической компании) занимает одно из ведущих мест и на международной арене, выпуская до 185-190 тонн селена и 45-50 тонн теллура в год (7 % и 12 % всего мирового сбыта соответственно). Всего в 2019 году было выпущено 50 тонн технического теллура. Кроме того, предприятие впервые произвело и отгрузило потребителю 350 кг теллура чистотой 99,999 %.

1.3.3 Редкоземельные металлы

Редкоземельные металлы - это группа из 17 элементов, включающая скандий, иттрий, лантан и лантаноиды (церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций). По физико-химическим свойствам редкоземельные металлы сходны между собой.

В отличие от лития и бериллия, задачи возрождения и развития производств РЗМ в России решаются в рамках подпрограммы 4 "Развитие производства традиционных и новых материалов" государственной программы РФ "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности" (утверждена постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. N 328 с изменениями и дополнениями от 31 марта 2017 г., 10 февраля, 30 марта, 01 октября, 14 декабря 2018 г., 29 марта, 05 декабря, 27 декабря 2019 г., 31 марта 2020 г.), государственной подпрограммы N 15 "Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов", которая предусматривает реализацию НИОКР. Россия вынуждена фактически заново воссоздавать всю технологическую последовательность редкоземельных производств - от добычи и обогащения исходного сырья до химико-металлургических переделов, выпуска групповых концентратов РЗМ, индивидуальных редкоземельных оксидов, других соединений и готовых изделий, причем в условиях внешней конкурентной среды и отсутствия внутреннего рынка.

Долгое время РЗЭ условно подразделяли на две подгруппы: цериевую и иттриевую. Такое разделение было основано на способности РЗЭ образовывать труднорастворимые осадки в присутствии сернокислого калия или натрия. При действии насыщенных растворов сульфатов калия или натрия на сумму РЗЭ элементы цериевой группы выпадают в осадок в виде труднорастворимых двойных сульфатов, а элементы иттриевой группы остаются в растворе.

В настоящее время широко используется разделение РЗЭ по их экстракционному поведению. РЗЭ подразделяют на легкую (La, Ce, Pr, Nd), среднюю (Sm, Eu, Gd) и тяжелую (Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) группы. Две последние группы иногда объединяют в среднетяжелую группу (Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y).

Сырьевая база РЗМ Российской Федерации является одной из крупнейших в мире.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых учитываются запасы в количестве 26,9 млн т TR ₂O ₃, что позволяет стране занимать второе место в мире, уступая только Китаю. Ресурсный потенциал существенно меньше, хотя и отличается высокой степенью изученности: прогнозные ресурсы категории Р1 оценены почти в 8 млн т, категории Р2 - в 6,2 млн т. Все они находятся в нераспределенном фонде недр. Доля России в мировом производстве РЗМ не превышает 2 %. Российская сырьевая база РЗМ базируется на месторождениях апатит-нефелиновых и лопаритовых руд, причем главной ее особенностью является то, что РЗМ в основном являются попутными компонентами, содержание TR ₂O ₃ в которых редко превышает 1 %. На сегодняшний день в отработку вовлечено почти 28 % отечественных запасов РЗМ, при этом на долю руд, из которых они извлекаются, приходится всего 2 % запасов страны.

Большая часть запасов РЗМ учитывается в апатит-нефелиновых месторождениях, где их содержание невелико, а извлечение, как правило, нерентабельно даже при условии разработки этих месторождений на другие виды сырья. Имеющиеся в России крупные объекты с уникально богатыми рудами часто размещены в отдаленных районах со слабо развитой инфраструктурой, а руды их труднообогатимы. За рубежом разрабатываемые на РЗМ месторождения сложены в основном мономинеральными легкообогатимыми рудами со средним содержанием до 10 % TR ₂O ₃. Это бастнезитовые карбонатиты Китая и США, богатые россыпи с монацитом и ксенотимом в Индии, Австралии, Бразилии, коры выветривания щелочных гранитов и алюмосиликатных пород в Китае и Бразилии.

Распределение запасов и прогнозных ресурсов по территории страны неравномерно. Более 90 % запасов РЗМ категорий А + В + С ₁ + С ₂ сосредоточено в двух регионах - Мурманской области и Республике Саха (Якутия).

Сырьевая база редкоземельных металлов Российской Федерации локализована в небольшом числе регионов - половина запасов сосредоточена в объектах Мурманской области, из них около 40 % - в лопаритовых рудах Ловозерского месторождения, еще примерно 60 % - в апатит-нефелиновых объектах Хибинской группы. Более 43 % отечественных запасов заключено в объектах Сибири и Дальнего Востока, где выявлены крупные месторождения, связанные с карбонатитами и корами выветривания по ним (Томторское в Республике Саха (Якутия), Чуктуконское в Красноярском крае и Белозиминское в Иркутской обл.), крупное Селигдарское месторождение апатит-карбонатных метасоматитов в Республике Саха (Якутия) и мелкие комплексные редкометальные объекты в щелочных гранитах (Улуг-Танзекское в Республике Тыва и Зашихинское в Иркутской обл.) и метасоматитах (Катугинское в Забайкальском крае). Около 3 % запасов РЗМ содержится в нефтеносных лейкоксеновых песчаниках Ярегского месторождения в Республике Коми. Кроме того, незначительные запасы подсчитаны в Республике Калмыкия в мелком Шаргадыкском месторождении редкоземельно-фосфор-урановых руд, где основные концентрации урана и редкоземельных элементов связаны с фоссилизированным костным детритом.

По состоянию на 01 января 2019 г. освоенность российской сырьевой базы РЗМ находилась на сравнительно низком уровне. В эксплуатацию с целью добычи РЗМ вовлечено всего около 2 % запасов, при этом в апатит-нефелиновых рудах, разрабатываемых на другие компоненты, заключено 26 % запасов. В подготавливаемых к освоению и разведываемых объектах сосредоточено еще 15,5 % запасов, в том числе почти 6 % - в апатит-нефелиновых рудах. В нераспределенном фонде недр находилось почти 57 % запасов РЗМ; значительная их доля (около 20 %) сконцентрирована в Ловозерском месторождении, не лицензированы также крупные по запасам Чуктуконское, Селигдарское и Белозиминское месторождения.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учтено 17 коренных месторождений с запасами РЗМ. В распределенном фонде недр на 01 января 2017 г. числились 13 месторождений, заключающих 45,4 % запасов РЗМ категорий А + В + С1 + С2. Нелицензированными оставались четыре месторождения: крупные по запасам РЗМ Селигдарское и Белозиминское, средние Чуктуконское и Улуг-Танзекское, а также значительная часть Ловозерского и Ярегского месторождений. Кроме того, в конце декабря 2017 г. была досрочно аннулирована лицензия ЗАО "Катугино" на право добычи редкометальных руд на Восточном блоке Катугинского месторождения.

По состоянию на 01 января 2019 г. в России действовало 15 лицензий на право пользования недрами, в том числе девять - на апатит-нефелиновые руды. В числе выданных лицензий девять предусматривают разведку и добычу (в том числе семь выданы на апатит-нефелиновые руды), три совмещенных - на геологическое изучение, разведку и добычу (из них две на апатит-нефелиновые руды), три - на геологическое изучение с целью поисков и оценки (из них одна выдана по заявительному принципу).

В девяти апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы в Мурманской области заключено около 11 млн т РЗМ или 55 % российских запасов категорий А + В + С ₁ + С ₂. Основным компонентом их руд является фосфор, РЗМ играют роль попутных при низких их концентрациях: среднее содержание составляет 0,34 % TR ₂O ₃.

Еще около 16 % запасов редкоземельных металлов, преимущественно цериевой группы сосредоточено в лопаритовых рудах титан-ниобий-тантал-редкоземельного Ловозерского месторождения. Это единственный объект в России, где ведется извлечение попутных РЗМ в концентраты для их дальнейшей переработки в индивидуальные оксиды и соединения РЗМ. Содержание в рудах отрабатываемых участков Карнасурт и Кедыквырпахк - 1,39 % TR ₂O ₃. Месторождения, подобные Ловозерскому, нигде более в мире на РЗМ не разрабатываются.

Прогнозные ресурсы РЗМ категории Р1 в Мурманской области не локализованы, здесь оценены прогнозные ресурсы категории Р2 в перовскит-магнетитовых рудах месторождения Африканда (836 тыс. т). В Республике Коми оценены прогнозные ресурсы категории Р3 в бокситоносных корах выветривания на Боровско Светлинском участке (43 тыс. т).

Республика Саха (Якутия) обладает значительным редкоземельным сырьевым потенциалом и на ее территории в последние годы активно велись геологоразведочные работы на перспективных объектах как за счет средств федерального бюджета, так и собственных средств недропользователей. Запасы категорий АВС1 + С2 составляют 4 529,7 тыс. т TR ₂O ₃ и учитываются на трех месторождениях: крупном апатитовом Селигдарском, участке Буранный редкометалльного Томторского и техногенной россыпи бассейна р. Уралсаах Центральная-Нижняя. Селигдарское месторождение заключает в себе 25,7 % разведанных запасов РЗМ Российской Федерации (TR ₂O ₃ категории АВС1 4410,4 тыс. т) и находятся в нераспределенном фонде недр. Подготавливается к эксплуатации месторождение Томторское участок Буранный. Работы ведет ООО "Восток Инжиниринг". В апреле 2018 года по завершению геологоразведочных работ компания утвердила в ГКЗ Роснедра постоянные разведочные кондиции и запасы на месторождении (протокол 5366). По планам компании добыча на месторождении начнется в 2023 году и составит 160 тыс. т руды в год, переработка руды будет осуществляться в Краснокаменске (Забайкальский край). В результате завершения оценочных работ в переделах Куларского рудно-россыпного района поставлены на баланс запасы золото-редкоземельных техногенных месторождений Центральная Нижняя россыпь и Центральная Верхняя россыпь, запасы по категориям АВС1 + С2 составили: золота 0,4 т, РЗМ 11,6 тыс. т.

Томторское месторождение имеет значительные разведанные запасы, и является одним из крупнейших в мире. Месторождение также характеризуется значительными запасами, ниобия и скандия. Основное количество запасов редких и редкоземельных металлов Томторского месторождения разведано в пределах Буранного участка; балансовые запасы категорий B + C1 составляют: TR ₂O ₃ - 2640,4 тыс. т; и по категории C2 TR ₂O ₃ - 592,5 тыс. т. Комплексные редкометальные руды, приуроченные к корам выветривания карбонатитов, содержат 10,6 % TR ₂O ₃, имеют сложный состав, по набору минералов не имеющий аналогов в мире, характеризуются тонкодисперсными выделениями рудных минералов, их тесными взаимопрорастаниями и весьма сложны для переработки. Для руд Томторского месторождения будет применена гидрометаллургическая схема переработки руды. Месторождение находится в районе с суровыми климатическими условиями и неразвитой инфраструктурой.

На участках Северный и Южный Томторского редкометального месторождения оценено 1487,8 тыс. т запасов категории С1 + С2.

В рудах крупного Селигдарского апатитового месторождения, связанного с карбонатитами, РЗМ цериевой группы выступают как попутные компоненты, с низкой концентрацией в рудах (около 0,35 %). При этом их запасы достигают 4,4 млн т или 16,4 % российских.

В Забайкальском крае оценено крупное Катугинское тантал-ниобиевое месторождение, связанное с редкометальными щелочными гранитами, с запасами РЗМ категории С2 в количестве 791,8 тыс. т или 2,9 % российских. Среднее содержание TR ₂O ₃ в его рудах - около 0,25 %, при этом относительная массовая доля тяжелых РЗМ составляет от 30 % до 40 %, на отдельных участках содержание элементов иттриевой группы достигает 0,8-1,2 %. Преимуществом объекта является его приуроченность к горнопромышленному узлу, включающему Удоканское, Чинейское и другие месторождения.

Прогнозные ресурсы РЗМ в Забайкальском крае не выявлены.

С редкометальными щелочными гранитами связано и среднее по запасам РЗМ Улуг-Танзекское тантал-ниобиевое месторождение в Республике Тыва. Концентрации редких земель в его рудах убогие, всего 0,06 % TR ₂O ₃.

Прогнозные ресурсы РЗМ республики локализованы в Арысканском рудопроявлении редкоземельноциркониевых руд в щелочных гранитах (30 тыс. т категории Р ₁); в его пределах выявлены зоны с богатым жильным и вкрапленным оруденением, причем в рудах преобладают РЗМ иттриевой группы (тулий).

Определенные перспективы наращивания запасов связываются с Карасугским месторождением в бастнезитовых карбонатитах, аналогичных карбонатитам Байюнь-Обо и Маунтин-Пасс, прогнозные ресурсы категории Р ₁ составляют 115 тыс. т.

В Иркутской области расположено крупное Белозиминское апатит-редкометальное месторождение, приуроченное к коре выветривания карбонатитов. Его запасы, разведанные по категории С2, насчитывают 1,6 млн т. Прогнозные ресурсы в Иркутской области не выявлены.

В Красноярском крае оценено крупное по запасам РЗМ Чуктуконское редкоземельно-ниобиевое месторождение руд, связанное с корами выветривания карбонатитов, генетически сходное с Томторским месторождением; его запасы категории С1 + С2 составляют 2376 тыс. т. Тонкодисперсные гетит-крандаллитовые руды руды богаты РЗМ и содержат 7,32 % TR ₂O ₃, при этом данный тип руд на Томторском месторождении отнесен к забалансовым по технологическим и экономическим причинам. На флангах Чуктуконского месторождения локализованы ресурсы РЗМ категории Р1 в количестве 1200 млн т.

На территории Республики Коми располагается Ярегское нефтетитановое месторождение, представляющее собой древнюю погребенную литифицированную россыпь лейкоксен-кварцевых песков. Основными (промышленными) компонентами Ярегского месторождения являются титан (минерал-носитель - рутил-анатаз-кварцевый лейкоксен) и нефть, попутными - редкоземельные элементы, ниобий и тантал (последние собственных минералов не образуют). Запасы титановой руды и нефти по месторождению утверждены по категории А + В + С1 и С2, запасы TR ₂O ₃ - по С1 и С2, запасы Nb ₂O ₅ и Ta ₂O ₅ по категории С2, при этом средние содержания попутных компонентов в руде низкие: TR ₂O ₃ - 0,039 %; Nb ₂O ₅ - 0,013 %; Ta ₂O ₅ - 0,0006 %. Технологически извлекаемые запасы РЗМ, попутно добываемые с основным нефтетитановым сырьем, составляют 309 800 тонн. В результате обогащения лейкоксеновых песков получают лейкоксен-кварцевый концентрат, содержащий 58-60 % TiO ₂. Для переработки флотационного концентрата принят хлорный метод, предусматривающий получение пигментного диоксида титана сжиганием тетрахлорида титана TiCl ₄ в кислородной плазме. В процессе хлорирования концентрата попутные компоненты - РЗМ, ниобий и тантал распределяются следующим образом:

- РЗМ в виде хлоридов концентрируются в печном огарке;

- хлориды ниобия и тантала из хлоратора отгоняются с парогазовой смесью (ПГС) и улавливаются в конденсационной системе совместно с хлоридами железа и алюминия.

В рамках выполнения рекомендаций ГКЗ, изложенных в протоколе утверждения запасов по Ярегскому месторождению, с целью обоснования экономической эффективности извлечения попутных компонентов, институтом Гиредмет по заказу одного из недропользователей ОАО "ЯрегаРуда" в 2003 г. выполнена работа "Анализ и технико-экономическое обоснование списания запасов Та ₂О ₅; Nb ₂O ₅; TR ₂O ₃ Ярегского нефтетитанового месторождения с государственного баланса полезных ископаемых РФ и баланса предприятия". На основании рассмотрения результатов работы, комиссией ГКЗ рекомендовано "...отнести запасы попутно добываемых из недр Ярегского нефтетитанового месторождения оксидов тантала, ниобия и суммы оксидов редкоземельных элементов к некондиционным по технологическим и экономическим причинам.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых впервые учитываются запасы РЗМ месторождения апатит-нефелиновых руд Участок Ийолитовый отрог в Мурманской области, подсчитанные в количестве 6,16 тыс. т категории С ₁ в ходе переоценки, проведенной АО "Апатит". Компания ведет подготовку к эксплуатации участка открытым способом.

В 2017-2018 гг. на государственный учет впервые поставлены запасы РЗМ Шаргадыкского (Республика Калмыкия) и Зашихинского (Иркутская обл.) месторождений. Основной прирост получен на известных объектах; главным образом на Томторском и Чуктуконском месторождениях, связанных с мощными корами выветривания по карбонатитам. На Томторском редкометалльном месторождении руд прирост запасов был обеспечен благодаря работам на участках Буранный, Северный и Южный. По их результатам для участка Буранный было подготовлено ТЭО постоянных разведочных кондиций с подсчетом запасов, для участков Северный и Южный - ТЭО временных разведочных кондиций с подсчетом запасов. При этом на участке Южный в связи с переводом в запасы сняты с учета прогнозные ресурсы РЗМ. Прогнозные ресурсы участка Северный остались без изменения. На Чуктуконском редкоземельно-ниобиевом месторождении также были разработаны материалы ТЭО временных разведочных кондиций для условий открытой отработки и выполнен подсчет запасов. Кроме того, в 2018 г. в Республике Саха (Якутия) впервые учтено два техногенных золото-редкоземельных месторождения, находящихся в пределах Куларского рудно-россыпного района - Центральная Нижняя и Центральная Верхняя россыпи; их суммарные запасы категорий А + В + С1 составляют 11,4 тыс. т РЗМ, категории С2 - 1,5 тыс. т. Работы на этих объектах велись компанией АО "Уранцветмет" за счет средств федерального бюджета.

Суммарный прирост запасов категорий А + В + С1 за счет геологоразведочных работ в 2018 г. превысил убыль запасов более чем в 30 раз, тогда как в 2017 г. компенсировал их убыль при добыче только на 7 %. В целом в результате добычи и потерь при добыче, разведки, переоценки и изменения технических границ запасы РЗМ категорий А + В + С1 Российской Федерации в 2018 г. увеличились на 3 671,2 тыс. т, категории С2 - на 2 596,8 тыс. т. В 2017 г. запасы категорий А + В + С1 уменьшились на 124,5 тыс. т, категории С2 - увеличились на 72,6 тыс. т.

В рамках реализации подпрограммы 4 "Развитие производства традиционных и новых материалов" государственной программы "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности" в 2018 г. прошли государственную экспертизу и поставлены на Государственный баланс запасы категорий С1 + С2 комплексных месторождений:

- Чуктуконское (Красноярский край) - 2 376 тыс. т TR ₂O ₃; 3,4 тыс. т оксида скандия;

- Томторское (Республика Саха (Якутия)): по участку Буранный - 3 232,9 тыс. т TR ₂O ₃; 11,5 тыс. т оксида скандия, запасы ниобия; по участкам Северный и Южный - 905 тыс. т TR ₂O ₃; 2,2 тыс. т оксида скандия, запасы ниобия;

- Отбойное (Иркутская область) - утверждены запасы тантала и ниобия.

В результате доразведки редкометального месторождения Томторское участок Буранный, проведенных ООО "Восток Инжиниринг", запасы редкоземельных металлов месторождения категорий B1 + С1 + С2 увеличились на 3,1 млн т.

Добыча редкоземельных металлов в России составляет порядка 80-100 тыс. т в год, причем извлекается в концентраты и поступает на дальнейшую переработку менее 5 % от этого количества. Всего в 2017 г. в Российской Федерации было добыто TR ₂O ₃ - 115,8 тыс. т.

Вся добыча РЗМ сосредоточена в Мурманской области. Большую часть извлекает из недр объединение АО "Апатит", в состав которого входят Кировский, Расвумчоррский и Восточный рудники. Добыча ведется на шести месторождениях апатит-нефелиновых руд - Юкспорском, Апатитовый цирк, плато Расвумчорр, Ньоркпахкском, Коашвинском и Кукисвумчоррском. ЗАО "Северо-Западная фосфорная компания" обеспечивает около 12 % добычи РЗМ Российской Федерации. Из добываемых апатит-нефелиновых руд вырабатывается апатитовый и нефелиновый концентраты. Содержащиеся в апатитовых концентратах редкие земли не извлекаются, однако на ряде российских предприятий (ПАО "Акрон", г. Великий Новгород, ОАО "Гидрометаллургический завод" в г. Лермонтов Ставропольского края, ГК "Скайград" в г. Юбилейный Московской обл., АО "ФосАгроЧереповец" в г. Череповец) велось опытное производство РЗМ-продукции из апатита и фосфогипса.

ЗАО "Северо-Западная фосфорная компания" на апатит-нефелиновом месторождении Олений Ручей в 2018 г. добыла 14,2 тыс. т.

ООО "Ловозерский ГОК" в Мурманской области ведет добычу лопаритовых руд, содержащих соединения РЗМ, тантала, ниобия и титана.

Переработка руды с использованием гравитационной схемы обогащения и последующей доводкой на электромагнитных и электростатических сепараторах с получением лопаритового концентрата, содержащего в промышленных концентрациях, помимо РЗМ, титан, тантал и ниобий, осуществляется Карнасуртской обогатительной фабрикой. Содержание лопарита в концентрате составляет 95-97 %.

На дальнейшую переработку лопаритовый концентрат с Ловозерского ГОКа направляется на ОАО "Соликамский магниевый завод", редкоземельной продукцией которого являются суммарные карбонаты La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, дидима (смесь оксидов Pr + Nd). Содержание суммы оксидов РЗМ (TR ₂O ₃) в карбонатах превышает 40 %. Кроме того, из лопаритового концентрата на заводе получают тетрахлорид титана, титан губчатый, оксиды, хлориды ниобия и тантала).

Группой компаний "Скайград" разработана и запатентована технология переработки фосфогипса с извлечением редкоземельного концентрата и последующим его разделением на индивидуальные соединения РЗМ. Технология по разделению редкоземельных концентратов с получением концентрата среднетяжелой группы РЗЭ и оксидов Ce, La, Nd, Pr реализована на экспериментальном производстве ООО "ЛИТ", входящем в структуру ГК "Скайград"; в качестве сырья использовался групповой концентрат РЗМ производства ОАО "Соликамский магниевый завод". В дальнейшем планируется организация переработки отвалов фосфогипса завода АО "Воскресенские минеральные удобрения" (АО "МХК "Уралхим") в Московской области. На действующем производстве по переработке апатитовых руд предприятия "Фос АгроЧереповец" компания ООО "НКП Русредмет" совместно с бельгийской Prayon испытывала в опытно-промышленном масштабе сорбционную технологию коллективного извлечения РЗМ в потоке экстракционной фосфорной кислоты.

Основная масса карбонатов РЗМ производства Соликамского магниевого завода поставляется компании NPM Silmet в Эстонию.

Чепецкий механический завод освоил технологию азотнокислого вскрытия лопаритового концентрата, который служит источником сырья для действующих производств тугоплавких металлов, к примеру, ниобия, тантала и титана. Создание опытно-промышленного участка по переработке лопаритового концентрата в химико-металлургическом цехе ЧМЗ позволило отработать технологию и получить исходные данные для проектирования нового производства. За счет нового производства завод сможет решить вопрос относительно сырьевого обеспечения и выпуска перспективных продуктов, в том числе редкоземельных металлов ³.

Роль России в этой отрасли незначительна и несопоставима с вкладами ведущих продуцентов - Китая, Австралии, Индии.

Динамику мировых цен на редкоземельную продукцию определяет их главный поставщик - Китай.

Большинство необходимых российской промышленности редкоземельных продуктов закупается за рубежом. В 2017 г. страна закупила продуктов РЗМ на 25 млн долл. Из них более 30 % - поставки из Китая, остальное импортировано из Казахстана, Эстонии, Австрии, Вьетнама, Индии, Германии, Франции. В последние годы увеличиваются зарубежные закупки соединений РЗМ, особенно легкой группы, в том числе неодима и празеодима, для производства высокоэнергетических постоянных магнитов. В 2017 г. вырос спрос на РЗМ легкой группы, в частности, Ce и La, которые используются в катализаторах крекинга нефтяного сырья, стеклянных полирующих порошках, никель-металл-гидридных аккумуляторах и присадках для производства стекла, а также на Nd и Pr, используемых в производстве сплавов для постоянных магнитов. Предполагается, что использование постоянных магнитов в электродвигателях для гибридных и электрических транспортных средств создаст сильный и устойчивый спрос для этих материалов. В 2017 г. спрос на неодим и празеодим составил 14 % от общего мирового спроса, и ожидается, что к 2027 г. он увеличится до 24 %. При этом продолжается снижение цен на группу тяжелых РЗМ - Eu и Tb, поскольку их использование упало почти на две трети при переходе на светодиодные лампы. В 2018 г. потребление РЗМ в России в пересчете на оксиды составило 1,2 тыс. т.

Отличительной особенностью российского рынка РЗМ является разнообразие их использования. Порядка 70 % всех РЗМ потребляет электроника. Несколько сотен тонн РЗМ ежегодно необходимо при выпуске катализаторов для нефтепереработки, для производства постоянных Nd-Fe-B-магнитов требуется более 100 т РЗМ в год, до 40 т используется в производстве оптического стекла и оптики. Спрос в других отраслях составляет от нескольких тонн до нескольких десятков тонн.

Ведущими потребителями РЗМ в России являются Государственная корпорация "Ростех" в лице ее предприятий АО "Росэлектроника", АО "Объединенная двигательная корпорация", холдинг "Швабе", и Государственная корпорация "Росатом". Относительно крупные закупки (более сотни тонн РЗМ в год) осуществляют нефтеперерабатывающие компании. В целом лишь около четверти РЗМ используется для производства продукции гражданского назначения, остальное - для выпуска изделий военно-технического назначения.

Сырьевая база редкоземельных металлов России очень велика и может удовлетворить потребность в них, даже в случае значительных темпов ее роста. Однако освоение отечественных месторождений сдерживается низким спросом на РЗМ из-за слабого развития в России высокотехнологичных производств.

1.3.3.1 Скандий является рассеянным элементом и входит в состав многих минералов. Собственно, скандиевых минералов известно 2: тортвейтит (Sc, Y) ₂ Si ₂O ₇ (Sc ₂O ₃ до 53,5 %) и стерреттит (кольбекит (Sc ₂O ₃ до 39,2 %). Основные минералы-носители скандия: флюорит (до 1 % Sc ₂O ₃), касситерит (0,005-0,2 %), вольфрамит (0-0,4 %), ильменорутил (0,0015-0,3 %), торианит (0,46 % Sc ₂O ₃), самарскит (0,45 %), виикит (1,17 %), ксенотим (0,0015-1,5 %), берилл (0,2 %), баццит (скандиевый берилл, 3-14,44 %). Исключением является тортвейтит - (Sc, Y) ₂Si ₂O ₇ - собственный минерал скандия. Самые значительные месторождения тортвейтита (минерала, наиболее богатого скандием) расположены на Мадагаскаре и в Норвегии.

По данным ФГУП "ИМГРЭ", тортвейтит обнаружен в хвостах обогащения флюоритового сырья в России (Кумир в Алтайском крае), где содержащие его грейзены обогащены иттрием (191 г/т) и скандием (50-150 г/т). Однако в качестве основных и потенциальных промышленных источников скандия как типичного элемента попутной добычи рассматриваются месторождения урановых руд, титанового сырья (ильменита, рутила, титаномагнетита), фосфатов, бокситов, вольфрамита, касситерита, РЗМ и циркона.

Месторождения скандия в России имеют весьма значительные прогнозные ресурсы. Предварительно оценено, что технологически скандий может производиться из титановых концентратов Туганского месторождения и руд Томторского месторождения. Разведанное в нашей стране скандийсодержащее сырье представлено титаново-цирконовой россыпью (с рутилом и ильменитом) Туганского месторождения в Томской области (108 г/т). Наиболее предпочтительными объектами для организации ускоренного производства скандиевой продукции представляются отходы или возобновляемые техногенные ресурсы трех действующих производств:

1) красные шламы бокситов;

2) силикатные (пироксеновые) текущие и лежалые хвосты обогащения титаножелезорудного сырья ОАО "Качканарский ГОК" со средним содержанием 100-150 г/т Sc, обнаруженным Л.Ф. Борисенко (ФГУП "ИМГРЭ") еще в середине прошлого века; Этих хвостов накоплено свыше 1 млрд т. Хвостохранилище занимает площадь более 40 га и ежегодно пополняется примерно 35 млн т свежих отходов. Хвосты на 90 % состоят из пироксена, на 10 % из амфибола, оливина, титаномагнетита и ильменита. Концентрация скандия в хвостах примерно соответствует его содержанию в минералах-носителях и составляет 0,01-0,02 %. Запасы скандия превышают 120-150 тыс. т;

3) бадделеитсодержащие силикатные хвосты обогащения редкометально-фосфатно-железорудного сырья ОАО "Ковдорский ГОК" холдинга "Еврохим", содержащие 690 г/т Sc ₂О ₃ в отходах ММС и 580 г/т в пылях доводки при содержании в бадделеитовых концентратах от 250 до 770 г/т. Эти данные являются дополнительными аргументами в пользу рекомендуемой с начала 1990-х гг. техногеохимической ревизии производства Ковдорского ГОКа на широкий перечень дефицитных редких металлов (Ta, Hf, Sc и др.), включая вовлекаемые в добычу и обогащение новые виды сырья - апатитовые и штаффелитовые руды, а также все хвосты обогащения и промпродукты.

В России производство скандиевой продукции осуществляется Лермонтовским ПО "Алмаз" в Ставропольском крае, которое ранее производило порядка 0,5 т/год. Это предприятие ранее перерабатывало концентрат скандия, выпускавшийся из отходов Сумского "Химпрома" и КГПО "Титан", которые производили титановые пигменты. В настоящее время на ПО "Алмаз" воссоздано опытное производство алюмоскандиевых лигатур. Подобное опытное производство организуется Инженерно-технологическим центром компании "РУСАЛ" на Уральском алюминиевом заводе (АО "РУСАЛ УРАЛ") за счет переработки красных шламов - объемного отхода обогащения бокситов. Извлечение из них скандия в концентрат достигло 43 %.

В настоящее время развитие ОПК и других высокотехнологичных отраслей промышленности России, включая космические, ориентирует на ускоренное восстановление производства скандия из отечественного сырья и соответствующее импортозамещение.

1.3.3.2 Иттрий - химический аналог лантана. Кларк иттрия  %, содержание в морской воде - 0,0003 мг/л [13]. Иттрий почти всегда содержится вместе с лантаноидами в минеральном сырье. Несмотря на неограниченный изоморфизм, в группе редких земель в определенных геологических условиях возможна раздельная концентрация редких земель иттриевой и цериевой подгрупп. Например, со щелочными породами и связанными с ними постмагматическими продуктами преимущественное развитие получает цериевая подгруппа, а с постмагматическими продуктами гранитоидов с повышенной щелочностью - иттриевая. Большинство фторкарбонатов обогащено элементами цериевой подгруппы. Многие тантало-ниобаты содержат иттриевую подгруппу, а титанаты и титано-тантало-ниобаты - цериевую. Главнейшие минералы иттрия - ксенотим YPO ₄, гадолинит Y ₂FeBe ₂Si ₂O ₁₀.

1.3.3.3 Лантаноиды - металлы серебристо-белого цвета. Некоторые из них имеют слегка желтоватый цвет (например, Pr и Nd). Точки плавления элементов подгруппы церия ниже, чем элементов подгруппы иттрия. У самария, европия и иттербия, проявляющих валентность 2+, точки кипения значительно ниже, чем у других лантаноидов.

Лантаноиды высокой чистоты пластичны и легко поддаются деформации (ковке, прокатке). Все лантаноиды и лантан парамагнитны, некоторые из них (Gd, Dy, Ho) проявляют ферромагнитные свойства.

Лантаноиды отличаются высокой химической активностью. Они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, углеводородами, оксидом и диоксидом углерода, азотом, фосфором.

Оксиды лантаноидов отличаются химической прочностью и плавятся при высоких температурах. Так, СeO ₂ плавится при температуре - 2500 °С, La ₂O ₃ - выше 2000 °С.

Хлориды, сульфаты и нитраты трехвалентных лантаноидов растворимы в воде и кристаллизуются большей частью в виде кристаллогидратов различного состава.

Фториды и оксалаты малорастворимы в воде и разбавленных минеральных кислотах.

К труднорастворимым в воде солям РЗМ относятся также фосфаты, карбонаты и ферроцианиды.

Соотношение между отдельными элементами в минералах сильно колеблется.

Один из основных источников получения элементов цериевой подгруппы - монацит - обычно встречается в пегматитах, иногда гранитах и гнейсах. При разрушении коренных пород он переходит в россыпи (речные и морские) вместе с ильменитом, цирконом, магнетитом и другими минералами.

В России промышленным сырьевым источником РЗМ служит лопарит, месторождения которого расположены на Кольском полуострове.

Крупнейшими потенциальными источниками РЗМ является руда месторождения Томтор (среднее содержание в утвержденных запасах участка Буранный - 10,6 %), а также источником РЗМ может являться Красноуфимский монацитовый концентрат (сумма РЗМ  40 %).

Самая значительная доля запасов РЗМ, от суммы учтенных государственным балансом, в РФ связана с апатитовыми рудами Хибинской группы. Несмотря на незначительное содержание РЗМ ( 1 %), учитывая масштабы переработки апатита, его можно рассматривать как один из перспективных основных источников РЗМ. Из хибинского апатитового концентрата налажено получение оксидов РЗМ в Норвегии и на двух предприятиях Польши. Есть сведения, что по аналогичной схеме начнется переработка российского апатитового концентрата на трех предприятиях в Бельгии и Германии. По экспертной оценке, ОАО "Зарубежгеология", в 2010 году в Норвегии было произведено 4,5 тыс. т, в Польше - не менее 7 тыс. т оксидов РЗМ из российского сырья.

Организация производства по извлечению РЗМ из полупродуктов переработки апатитового концентрата на минеральные удобрения выглядит также перспективной. Хибинский апатитовый концентрат практически не содержит радиоактивных элементов; выделенные из него РЗМ также не радиоактивны и не требуют дезактивации - очистки от радиоактивных примесей. Важно отметить, что в сравнении с лопаритом, в апатите содержится значительное количество наиболее дефицитных и дорогих элементов средней и тяжелой групп РЗМ. Извлечение РЗМ может осуществляться по трем направлениям:

1. Извлечение РЗМ из нитратно-фосфатного раствора после вскрытия апатита по азотнокислотной схеме. Это реализовано на ОАО "Акрон" (г. Великий Новгород).

2. Извлечение РЗМ из экстракционной фосфорной кислоты - продукта переработки апатита по сернокислотной схеме. Опытно-промышленная установка запущена в эксплуатацию в мае 2013 года.

3. Извлечение РЗМ из фосфогипса - неизбежного крупнотоннажного отхода переработки апатита по сернокислотной схеме, содержание РЗМ 0,35-0,50 %.

На сегодняшний день, по разным оценкам, на территории РФ накоплено от 300 до 500 млн тонн фосфогипса и ежегодно эти цифры увеличиваются на 10-15 млн тонн отходов. В отвалах фосфогипса крупнейших российских предприятий находится около 1000 тыс. тонн РЗМ. Организация производства по их извлечение может существенно улучшить сырьевую базу редкоземельных элементов не только в России, но и в мировой экономике. Кроме РЗМ, в фосфогипсе содержится от 80 % до 98 % гипса. Отечественный и зарубежный опыт использования фосфогипса в производстве гипсового вяжущего показал, что главным препятствием, сдерживающим промышленную переработку фосфогипса, является то, что известные технологические схемы переработки фосфогипса в гипсовые вяжущие имеют большое количество отходов в виде загрязненных промывных вод, на обезвреживание которых требуются дополнительные средства и значительные энергетические затраты [10].

Вариант выделения РЗМ из фосфогипса может быть реализован на предприятиях, перерабатывающих апатит по сернокислотной схеме. К ним относятся ОАО "Воскресенские минеральные удобрения", ОАО "Кирово-Чепецкий химический комбинат", ООО "Балаковские минеральные удобрения", ОАО "Фосфорит" и ряд других предприятий. Однако предстоит пройти сложный и долгий путь для масштабной реализации переработки фосфогипса.

При переработке редкоземельного сырья любого типа первоначально выделяют сумму РЗМ (в виде оксидов, гидроксидов, карбонатов), которые затем поступают на разделение для получения индивидуальных элементов.

В промышленной практике используют два способа разложения руд, содержащих монацит, концентратов и отходов: сернокислотный и щелочной.

Сернокислотный способ переработки монацитового концентрата состоит в разложении концентрата серной кислотой с последующим выщелачиванием водой сульфатов РЗМ и тория. Из раствора раздельно выделяют соединения тория и РЗМ.

Для выделения тория и РЗЭ из сульфатных растворов применяют способ ступенчатой нейтрализации растворов с осаждением фосфатов тория и РЗМ, основанный на различии значений pH выделения фосфата тория и фосфатов лантаноидов.

В основе щелочного способа лежит реакция взаимодействия монацита с раствором гидроксида натрия. Концентрат разлагают гидроксидом натрия при температуре 200 °С практически полностью. Из фильтрата после осаждения тория гидроксидом натрия осаждают смесь гидроксидов РЗМ.

Преимущество щелочного метода перед методом разложения монацита серной кислотой - отделение уже на первой стадии фосфора от тория и лантаноидов с получением полезного побочного продукта - фосфата натрия.

Современные схемы разделения РЗМ основаны на использовании эффективных методов: жидкостной экстракции и ионного обмена. В некоторых технологических схемах применяют методы избирательного окисления кислородом, хлором, пероксидом водорода либо электроокисления. Это касается в первую очередь технологии получения церия. Европий получают избирательным восстановлением цинком, амальгамами цинка и натрия либо электрохимическим восстановлением.

Для полного разделения РЗМ применяют разные схемы с использованием перечисленных методов.

В настоящее время экстракционные методы являются основными в схемах разделения РЗМ. В промышленной практике для разделения используют преимущественно фосфорорганические экстрагенты - ТБФ, фосфорорганические и карбоновые кислоты. Перспективные экстрагенты - нефтяные сульфоксиды.

Для разделения РЗМ методом ионного обмена применяют различные типы катионообменных смол. Они представляют собой сильнокислотные катиониты, получаемые совместной полимеризацией стирола и дивинилбензола, и содержат активные группы SO ₃H. Разделение осуществляют методом элюентной хроматографии.

Ввиду высокой химической прочности соединений РЗМ (оксидов, галогенидов) чистые металлы или их сплавы получают методами металлотермии или электролиза из расплавленных сред из оксидов и безводных хлоридов и фторидов РЗМ.

РЗМ получают преимущественно из безводных хлоридов или фторидов.

Разработаны различные способы получения РЗМ электролизом в расплавах солей. Среди них наиболее распространен электролиз безводных хлоридов РЗМ в расплавах хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов. Этим способом в производственных масштабах получают преимущественно миш-металл (мишметалл - естественная смесь редкоземельных элементов с атомными номерами от 57 до 71 в форме металла.), а также церий, иногда лантан, неодим и празеодим. Металлы подгруппы иттрия не получают электролизом, так как они, за исключением иттербия, имеют высокие точки плавления (от 1350 °С до 1700 °С).

Металлотермическим восстановлением галоидных солей (хлоридов, фторидов), а также окислов РЗМ получают РЗМ более высокой чистоты, чем электролизом расплавленных сред.

Лучшие результаты в отношении выхода, хорошей выплавки слитка и чистоты металлов получены при восстановлении галогенидов кальцием. Этим способом можно получить все лантаноиды, за исключением самария, европия и иттербия, восстановление которых протекает только до низших галогенидов. Поэтому для получения этих трех лантаноидов разработан способ восстановления их окислов лантаном с одновременной вакуумной их возгонкой.

Восстановление оксидов РЗМ с одновременной дистилляцией металлов

Самарий, европий и иттербий не удается получить восстановлением их хлоридов или фторидов кальцием. Восстановление протекает только до образования дигалогенидов. Для получения этих металлов разработан способ восстановления оксидов лантаном металлическим в вакууме с одновременной дистилляцией образующихся металлов, которые имеют более высокое давление пара, чем лантан.

Рафинирование РЗМ можно осуществить дистилляцией в вакууме. Этот метод эффективен для очистки тугоплавких металлов иттриевой группы и самого иттрия.

1.3.4 Тугоплавкие металлы

1.3.4.1 Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре -  % по массе. Наиболее высокое среднее содержание ванадия в магматических породах отмечается в габбро и базальтах (230-290 г/т). В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространенных в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной емкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит V(S ₂) ₂, ванадинит Pb ₅(VO ₄) ₃Cl и некоторые другие. Основной источник получения ванадия - железные руды, содержащие ванадий как примесь. Известны месторождения в Перу, США, ЮАР, Финляндии, Австралии, Армении, России, Турции, Англии [12].

В России основные учтенные запасы ванадия сосредоточены в низкотитанистых титаномагнетитовых рудах магматических месторождений (Гусевогорское, Первоуральское, Волковское).

Качканарский горно-обогатительный комбинат (ЕВРАЗ КГОК) входит в пятерку крупнейших горнорудных предприятий страны, более того, это единственный производитель ванадийсодержащей железной руды в России. Комбинат разрабатывает Гусевогорское месторождение титаномагнетитовых железных руд, содержащих примеси ванадия. Из бедных титаномагнетитовых руд получают высококачественные железованадиевые концентраты для агломерации и окомкования с массовой долей железа 60 и 63 % соответственно и пятиокиси ванадия 0,55-0,6 %. Почти весь пентоксид ванадия в России производится на двух предприятиях: "Евраз Ванадий Тула" и ОАО "Чусовской металлургический завод".

Сегодня доля производства ванадийсодержащих материалов ОАО "Ванадий-Тула" на Российском рынке составляет 70 %.

С середины 2017-го по середину 2018 года стоимость пентоксида ванадия поднялась от $12-13 до $40-42 за кг, а в ноябре 2018 года (когда вводился в действие новый стандарт на арматуру) она уже превышала $70 за кг. Феррованадий в этот момент тестировал уровень $130-140 за кг V.

Evraz прогнозирует рост мирового спроса на ванадий. Основной причиной повышения спроса Evraz называет новые стандарты на арматуру в КНР.

При этом совокупные среднегодовые темпы роста составят в период с 2019 по 2024 год 2,5 %. К 2024 году потребление ванадия в мире достигнет 115 тыс. тонн, прогнозирует компания.

По оценкам Геологической службы США (USGS), общий объем мирового производства ванадия в 2018 году составил 73 тыс. тонн.

Экспорт оксидов и гидроксидов ванадия в 2019 г. вырос на 11,8 % до 9,7 тыс. т.

Россия стабильно входит в тройку крупнейших экспортеров оксидов и гидроксидов ванадия.

1.3.4.2 Ниобий. Кларк ниобия -  % Содержание ниобия увеличивается от ультраосновных (0,2 г/т Nb) к кислым породам (24 г/т Nb). Ниобию всегда сопутствует тантал. Близкие химические свойства ниобия и тантала обусловливают совместное их нахождение в одних и тех же минералах и участие в общих геологических процессах. Ниобий способен замещать титан в ряде титансодержащих минералов (сфен, ортит, перовскит, биотит). Форма нахождения ниобия в природе может быть разной: рассеянной (в породообразующих и акцессорных минералах магматических пород) и минеральной. В общей сложности известно более 100 минералов, содержащих ниобий. Из них промышленное значение имеют лишь некоторые: колумбит-танталит (Fe, Mn) (Nb, Ta) ₂O ₆, пирохлор (Na, Ca, TR, U) ₂(Nb, Ta, Ti) ₂O ₆(OH, F) (Nb ₂O ₅) 30-63 %), лопарит (Na, Ca, Ce) (Ti, Nb)O ₃ ((Nb, Ta) ₂O ₅ 8-10 %), иногда используются эвксенит, торолит, ильменорутил, а также минералы, содержащие ниобий в виде примесей (ильменит, касситерит, вольфрамит). В щелочных ультраосновных породах ниобий рассеивается в минералах типа перовскита и в эвдиалите. В экзогенных процессах минералы ниобия и тантала, являясь устойчивыми, могут накапливаться в делювиально-аллювиальных россыпях (колумбитовые россыпи), иногда - в бокситах коры выветривания. Концентрация ниобия в морской воде мг/л [7]. Месторождения ниобия расположены в США, Японии, России (Кольский полуостров), Бразилии, Канаде [14].

Можно заметить, что производством ниобия в России занималась также фирма "Стальмаг". Она разрабатывала Татарское месторождение фосфатно-ниобиевых руд в Красноярском крае (запасы по категории С1 - 14,4 тыс. тонн пятиокиси ниобия, по С2 - 1 тыс. тонн металла), однако в 2010 году была закрыта.

ОАО "Соликамский магниевый завод" занимается переработкой лопаритового концентрата (ООО Ловозерский ГОК) с последующим получением оксида и пентахлорида ниобия.

Отраслевые эксперты оценивают рынок ниобия в размере около $2 млрд в 2019 г. и ожидают его дальнейший рост. Расположенное в Якутии месторождение Томтор может стать первым в России собственным источником этого металла, который сможет удовлетворить потребности внутреннего рынка в полном объеме

Максимальные возможности производства ниобия в России с учетом проектных мощностей освоения Белозиминского, Томторского, Большетагнинского и Катугинского месторождений могут быть оценены в 5-6 тыс. т ниобия, но необходимо учитывать, что все эти объекты требуют крупных капиталовложений.

По данным TIC, объем поставок чистого ниобия в мире упал с 9 451 т Nb ₂O ₅ в 2018 до 9 064 т Nb ₂O ₅ в 2019, на - 387 т Nb ₂O ₅ или 4.1 %. Сведения об объемах производства по компаниям и странам отсутствуют из-за конфиденциальности информации.

Рост потребления ниобия прогнозируется среднегодовыми темпами + 5.9 % в год в период 2019-2024 гг. ⁴. Драйверы - космос и авиация, электроника, газовая энергетика, физические исследования и новые типы Li-ионных батарей ⁵.

В ближайшие годы дефицит ниобия на российском рынке сохранится, и потребности российских предприятий скорее всего будут удовлетворяться за счет импорта феррониобия из Бразилии или других стран. Возможен и другой путь обеспечения потребностей российских предприятий - их участие в освоении месторождений зарубежных стран, к чему приступил Ключевской завод ферросплавов.

В случае освоения собственных месторождений Россия может рассчитывать и на экспорт ниобиевой продукции в страны СНГ, имеющие на своей территории металлургические заводы, но не располагающие сырьевыми ресурсами ниобия.

1.3.4.3 Тантал. В земной коре на его долю приходится  %. В природе встречается в виде двух изотопов: стабильного ¹⁸¹Та (99,9877 %) и радиоактивного (вероятно) с периодом полураспада более 10 ¹⁵ лет ^180mТа (0,0123 %). Последний является чрезвычайно стабильным изомером (возбужденным состоянием) изотопа ¹⁸⁰Та, период полураспада которого всего чуть более 8 ч [15]. Известно около 20 собственно минералов тантала - серия колумбит-танталит, воджинит, лопарит, манганотанталит и др., а также более 60 минералов, содержащих тантал. Все они связаны с эндогенным минералообразованием. В минералах тантал всегда находится совместно с ниобием вследствие сходства их физических и химических свойств. Тантал - типично рассеянный элемент, так как изоморфен со многими химическими элементами. Месторождения тантала приурочены к гранитным пегматитам, карбонатитам и щелочным расслоенным интрузиям. Самые крупные месторождения танталовых руд находятся во Франции, Египте, Таиланде, Китае. Месторождения танталовых руд имеются также в Мозамбике, Австралии, Нигерии, Канаде, Бразилии, СНГ, ДРК, Малайзии. Крупнейшее мировое месторождение танталовых руд Гринбушес расположено в Австралии в штате Западная Австралия в 250 км к югу от Перта [12].

У России процент потребления тантала довольно низок - примерно 2 %, так же невелика и добыча. В России значительная доля запасов приходится на ниобиевые и титановые месторождения, которым сопутствует тантал.

ОАО "Соликамский магниевый завод" занимается переработкой лопаритового концентрата (ООО Ловозерский ГОК) с последующим получением оксида и пентахлорида тантала

Зашихинское тантал-ниобиевое месторождение, расположенное в Нижнеудинском районе Иркутской области, характеризуется самым высоким среди российских месторождений содержанием оксида тантала в руде (около 0,03 %). Освоение Зашихинского месторождения позволит снять зависимость страны от импорта танталовой продукции и значительно снизить зависимость от импортной ниобиевой продукции (прежде всего феррониобия).

Разведаны следующие ниобий-танталовые месторождения: Катугинское (Читинская обл.) - 0,019 % Ta ₂O ₅, Среднезиминское (Восточный Саян) - 0,024 % Ta ₂O ₅, Ковдорское (Мурманская обл.) - 0,012 % Ta ₂O ₅, Вуориярвинское (участок Тухта-Вара) - 0,013 % Ta ₂O ₅, Себльяврское (Мурманская обл.) - менее 0,012 % Ta ₂O ₅, Гулинское (Западное Прианабарье).

По оценкам TIC, объем поставок тантала в мире в 2019 составил 2 277 т. Ta ₂O ₅, падение на - 462 т Ta ₂O ₅ или - 16.9 % по сравнению с 2 739 т Ta ₂O ₅ в 2018. Сведения об объемах производства по компаниям и странам отсутствуют из-за конфиденциальности информации.

Поставщиками на рынок металлургического тантала являются H.C.Starck (Германия), GAM (Австралия - США), китайские производители, АО "Ульбинский металлургический завод" (Казахстан), Mitsui Mining & Smelting (Япония), AMG (Бразилия), ОАО "Соликамский магниевый завод" и AS Silmet (Эстония).

Поставщиками на рынок высокочистых химических соединений для оптики и электроники являются H.C.Starck (Германия), GAM (Австралия-США), китайские производители, Mitsui Mining & Smelting (Япония), и ОАО "Соликамский магниевый завод".

Прогноз потребления тантала. Рост потребления тантала прогнозируется среднегодовыми темпами + 4 - + 5 % в период 2019-2028 гг. ⁶. Драйверы: ИТ-индустрия, космос и авиация.

1.3.4.4 Цирконий - содержание в земной коре  %. Россия обладает крупной минерально-сырьевой базой диоксида циркония - его балансовые запасы составляют 12,05 млн т; еще 12,68 млн т находится в забалансовых запасах. При этом из них в разрабатываемых и осваиваемых объектах заключено 3,1 млн т запасов диоксида циркония категорий А + В + С1 + С2; по величине этих активных запасов страна занимает четвертое место в мире. Российская Федерация располагает значительной, но слабо освоенной сырьевой базой циркония, поскольку только 4 % запасов диоксида циркония страны вовлечено в эксплуатацию.

Все прогнозные ресурсы циркония России заключены в россыпях и значительно, почти в шесть раз превышают запасы, причем по наиболее достоверной категории P1 учитывается 7,2 млн т диоксида циркония. Доля отечественного производства циркониевых концентратов невелика и составляет всего 0,5 % мирового, по данному показателю страна находится лишь на 14-ом месте в мире.

В отличие от основных стран-продуцентов циркониевых концентратов, в российской минерально-сырьевой базе преобладают коренные магматогенные месторождения - в них находится почти 70 % запасов диоксида циркония, в россыпных объектах - всего 30 %. Россия - единственная страна, выпускающая циркониевый бадделеитовый концентрат из руд коренного месторождения - Ковдорского бадделеит-апатит-магнетитового в Мурманской области. В месторождении сконцентрировано 2,29 млн т, или около 20 % запасов диоксида циркония России. Цирконий, как и фосфор, является попутным компонентом в его рудах; основной компонент - железо. Содержание диоксида циркония в рудах невысокое - 0,15 %, но минералом циркония является бадделеит - природный диоксид циркония (ZrO ₂), более редкий и ценный, чем содержащийся в россыпях силикат циркония - циркон (ZrSiO ₄). Ковдорское техногенное месторождение, представленное отходами обогащения бадделеит-апатит-магнетитовых руд, содержит 37,7 тыс. т запасов диоксида циркония категорий А + В + С ₁.

Половина российских запасов диоксида циркония заключена в двух крупных коренных месторождениях, приуроченных к массивам редкометальных гранитов - циркон-пирохлоркриолитовом Катугинском (3,09 млн т) в Забайкальском крае и циркон-пирохлор-колумбитовом Улуг-Танзекском (2,9 млн т) в Республике Тыва. Комплексные труднообогатимые руды с танталом, ниобием, редкоземельными элементами и ураном содержат 1,58 % ZrO ₂ в подготавливаемом к освоению Катугинском и 0,4 % ZrO ₂ - в не переданном в освоение Улуг-Танзекском месторождении. Нигде в мире месторождения подобного типа не разрабатываются. В Катугинском рудном районе локализованы незначительные прогнозные ресурсы диоксида циркония категории P ₁ (11,5 тыс. т) в циркон-пирохлор-криолитовых россыпях.

В Мурманской области Государственным балансом запасов полезных ископаемых учитываются также гигантские забалансовые запасы коренных эвдиалитовых руд участка Аллуайв Ловозерского редкометального месторождения - 7,275 млн т диоксида циркония. В рудах цирконий находится в составе минерала эвдиалита - сложного силиката циркония и редких земель иттриевой группы; руды содержат в среднем 1,83 % ZrO ₂, но на отдельных участках содержание ZrO ₂ достигает 5-9 %.

В Западно-Сибирской россыпной провинции на территории Томской, Омской, Новосибирской областей и Ханты-Мансийского автономного округа сосредоточено 15,5 % отечественных запасов диоксида циркония в россыпях, большей частью - в крупном Туганском и среднем Георгиевском циркон-рутил-ильменитовых месторождениях Томской области. Руды осваиваемого Туганского месторождения залегают на глубине 10-98 м, руды нелицензированного Георгиевского месторождения на глубине 120-180 м.

В Нижегородской области находится самое богатое из российских по содержанию ZrO ₂ Лукояновское циркон-рутил-ильменитовое месторождение среднего масштаба; в его наиболее крупной Итмановской россыпи, залегающей на глубине 40-80 м, заключено 389 тыс. т запасов диоксида циркония.

В 2018 г. в России разрабатывалось открытым способом единственное месторождение циркония - Ковдорское бадделеит-апатит-магнетитовое в Мурманской области. Эксплуатация ведется компанией АО "Ковдорский ГОК", входящей в состав АО "Минерально-химическая компания "ЕвроХим" (АО "МХК "ЕвроХим"). После извлечения из руд месторождения магнетитового концентрата методом мокрой магнитной сепарации из оставшихся хвостов по гравитационно-флотационной схеме обогащения получают бадделеитовый концентрат, содержащий 98,7 % ZrO ₂, и апатитовый концентрат.

Российская добыча диоксида циркония в 2009-2016 гг. держалась на уровне 25 тыс. т/год. В 2017 г. она сократилась до 20,8 тыс. т в связи с приостановкой разработки Ковдорского техногенного месторождения, где осуществлялся выпуск бадделеитового концентрата, и завершением опытно-промышленной добычи на россыпном Туганском циркон-рутил-ильменитовом месторождении в Томской области, где получали цирконовый, ильменитовый и рутил-лейкоксеновый концентраты.

По состоянию на 01 января 2019 г. в России действовало девять лицензий на право пользования недрами, в том числе семь на разведку и добычу циркония в качестве попутного компонента, одна совмещенная (на геологическое изучение, разведку и добычу) и одна на геологическое изучение с целью поисков и оценки. В 2018 г. новых месторождений на учет поставлено не было. В 2017 г. на государственный учет поставлены запасы диоксида циркония среднего Зашихинского месторождения в Иркутской области и мелкого россыпного месторождения Стеклянка в Тюменской области.

Всего по итогам геологоразведочных работ в 2018 г. был получен прирост запасов 1,5 тыс. т диоксида циркония категорий А + В + С1 за счет эксплутационной разведки. В 2017 г. прирост составил 225,4 тыс. т диоксида циркония, превысив убыль запасов за счет добычи в 11 раз. В целом с учетом ГРР, переоценки, добычи и потерь при добыче запасы диоксида циркония категорий А + В + С1 Российской Федерации в 2018 г. сократились на 19,5 тыс. т, запасы категории С2 - на 2 тыс. т. В 2017 г. запасы категорий А + В + С1 выросли на 204,6 тыс. т, категории С2 - на 118,6 тыс. т. Перспективы прироста запасов диоксида циркония в стране велики: количество локализованных на территории страны прогнозных ресурсов диоксида циркония наиболее изученных категорий Р1 и Р2 (30,5 млн т) в 2,5 раза превышает количество запасов категорий A + B + C1 + C2.

На внутренний рынок России в 2015 г. поставлено 160 т бадделеитового концентрата и 101 т цирконового концентрата. Кроме того, для нужд российской промышленности из-за рубежа было ввезено 6,5 тыс. т цирконового концентрата, в том числе 3,5 тыс. т из Украины, 2,1 тыс. т - из Нидерландов. В последние годы объемы экспорта бадделитового и импорта цирконового концентратов были сопоставимы, но стоимость экспорта в три раза превышает стоимость импорта. Российские предприятия выпускают широкий спектр продукции из цирконового и бадделеитового концентратов; страна является третьим мировым производителем изделий из металлического циркония и его сплавов, занимая 17 % мирового рынка циркониевого проката. В Республике Удмуртия АО "Чепецкий механический завод" (входит в состав АО "ТВЭЛ" госкорпорации "Росатом") выпускает около 3 тыс. т/год металлического циркония и его сплавов, а также циркониевую продукцию, в том числе из циркониевых сплавов ядерной чистоты, порошки на основе диоксида циркония и керамику из диоксида циркония. Завод работает на импортном цирконовом концентрате, поставляемом Вольногорским ГОКом, разрабатывающим Малышевское россыпное ильменит-рутил-цирконовое месторождение на Украине. В Московской области ООО "Щербинский завод электроплавленных огнеупоров" выпускает бадделеитокорундовые огнеупоры для стекловаренных печей, используя бадделеитовый концентрат Ковдорского ГОК. ООО "Управляющая Компания "Уральский Завод Инструментов и Материалов" в Пермской области, а также ЗАО "Абразивы Урала" в Челябинске производят циркониевый электрокорунд для изготовления шлифовальных кругов. В Ленинградской области ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров" изготавливает огнеупорные изделия на основе диоксида циркония, используемые при непрерывной разливке стали; в Свердловской области ОАО "Ключевский ферросплавный завод" выпускает ферросиликоцирконий, применяемый для раскисления стали. Несмотря на наличие в стране россыпных месторождений циркония, открытая разработка которых может быть экономически эффективной (Туганское, Бешпагирское, Камбулатский участок, Константиновский участок), российская минерально-сырьевая база циркония не выдерживает конкуренции с сырьевой базой основных стран-продуцентов цирконовых концентратов, поэтому освоение собственных месторождений циркония продвигается крайне медленно.

1.3.4.5 Титан находится на 10-м месте по распространенности в природе. Содержание в земной коре - 0,45 % по массе, в морской воде - 0,001 мг/л [7]. В ультраосновных породах - 300 г/т, в основных - 9 кг/т, в кислых - 2,3 кг/т, в глинах и сланцах - 4,5 кг/т. В земной коре титан почти всегда четырехвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Титан в условиях выветривания и осаждения имеет геохимическое сродство с Al ₂O ₃. Он концентрируется в бокситах коры выветривания и в морских глинистых осадках. Перенос титана осуществляется в виде механических обломков минералов и в виде коллоидов. До 30 % TiO ₂ по весу накапливается в некоторых глинах. Минералы титана устойчивы к выветриванию и образуют крупные концентрации в россыпях [8], [10].

Российская Федерация располагает одной из крупнейших в мире сырьевой базой титана, однако освоена она крайне слабо, в связи с чем титановая промышленность страны работает на импортном сырье. В отработку вовлечено лишь 7,2 % запасов диоксида титана страны, причем только из 0,1 % добываемого из недр сырья металл извлекается в концентраты, остальное уходит в отвалы. Тем не менее в России действует крупное производство металлического титана на базе привозного сырья, что позволяет России входить в тройку крупнейших мировых продуцентов губчатого титана, уступая только Китаю и Японии.

Балансовые запасы диоксида титана России  600,45 млн т. Запасы категорий A + B + C ₁ составляют немногим менее половины балансовых запасов - 261,4 млн т, при этом лишь 45 % от этого количества находится в разрабатываемых, осваиваемых и разведываемых месторождениях; по величине этой активной части запасов Россия находится на третьем месте в мире с долей 13 %. Прогнозные ресурсы диоксида титана России огромны, причем более трети из них имеет высокую степень достоверности.

Российская минерально-сырьевая база титана характеризуется большим разнообразием с преобладанием коренных месторождений, в которых заключено 97 % запасов диоксида титана страны: 46 % запасов находится в погребенных литифицированных россыпях Ярегского нефтетитанового месторождения, 37 % - в магматогенных месторождениях в габброидах, 14 % - в магматогенных месторождениях в щелочных породах. В погребенных прибрежно-морских россыпях Восточно-Европейской и Западно-Сибирской россыпных провинций заключено только 3 % запасов диоксида титана РФ.

В мире россыпные месторождения обеспечивают около 70 % производства диоксида титана в титановых концентратах и шлаках. Остальные 30 % получают из руд коренных магматогенных месторождений в габброидах, разрабатываемых в Канаде - месторождение Лак-Тио с рудами, содержащими 34 % TiO ₂, в Норвегии - месторождение Теллнес (18 % TiO ₂), в Китае - месторождения группы Паньчжихуа (6-12 % TiO ₂) и в России - Куранахское месторождение (9,8 % TiO ₂).

Большая часть запасов российских магматогенных месторождений в габброидах (18 % российских) представлена ильменит-титано-магнетитовыми рудами, одно месторождение (Кручининское) содержит апатит-ильменит-титаномагнетитовые руды (8 %), остальные (11 %) - титаномагнетитовые; все руды комплексные с железом, ванадием, иногда фосфором и другими элементами. Наиболее перспективны месторождения с высокой долей диоксида титана, содержащегося в ильмените: ильменит-титаномагнетитовые, апатит-ильменит-титаномагнетитовые и ильменит-магнетитовые, поскольку извлекать диоксид титана из титаномагнетита пока не удается

Разработка на титан магматогенных месторождений в щелочных породах нигде, кроме России, не ведется; доля диоксида титана в получаемом из них лопаритовом концентрате составляет только 0,05 % мирового производства.

Почти половина (46 %) отечественных запасов титана сосредоточена в Тимано-Печорской титановой провинции в Республике Коми в Ярегском нефтетитановом месторождении. Оно представляет собой древнюю многопластовую литифицированную россыпь, залегающую на глубине 150-280 м. Руды месторождения - нефтеносные кварцевые песчаники с лейкоксеном, содержащие 10,4 % диоксида титана, являются одними из самых богатых в России. Однако извлечение диоксида титана из лейкоксена представляет большую сложность из-за высокого содержания в нем кремнезема. За рубежом из подобного типа битуминозных песчаников района Атабаска в Канаде диоксид титана также до сих пор не извлекается. На флангах Ярегского месторождения и в Пижемском рудопроявлении подобного типа локализовано по 15 % российских прогнозных ресурсов диоксида титана категорий Р ₁ и Р ₂.

В Карело-Кольской титановой провинции в Мурманской области заключено более пятой части российских запасов диоксида титана. Большая их часть находится в магматогенных месторождениях с бедными рудами в щелочных породах - около 12 % в семи апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы (0,3-3,5 % TiO ₂) и 1 % в мелком редкометальном Ловозерском месторождении лопаритовых руд (1,29 % TiO ₂). Титан является попутным компонентом и извлекается лишь из руд Ловозерского месторождения. Еще 8 % российских запасов диоксида титана находится в крупном магматогенном месторождении в габброидных породах Юго-Восточная Гремяха. Его руды имеют достаточно высокое содержание TiO ₂ - 8,6 %. В апатит-титаномагнетит-ильменитовом проявлении Гремяха-Вырмес с небогатыми рудами, содержащими 6,8 % TiO ₂ локализовано 12,2 млн т, или около 4 % российских прогнозных ресурсов категории Р ₁; еще 2,6 млн т ресурсов категории Р ₁ и 3,1 млн т категории Р ₂ выявлено в Палалахтинском рудопроявлении с достаточно богатыми ильменит-магнетитовыми рудами, содержащими 10 % TiO ₂.

В Олекмо-Становой титановой провинции в Забайкальском крае разведано 18 % российских запасов диоксида титана. Они заключены в двух крупных месторождениях: апатит-ильменит-титаномагнетитовом Кручининском и титаномагнетитовом Чинейском. Руды Кручининского месторождения содержат 8,4 % TiO ₂, Чинейского - только 6,5 % TiO ₂, но они богаче по содержанию железа (33,5 %) и пентоксида ванадия - 0,53 % (в Кручининском - 18 % и 0,1 % соответственно). Освоение месторождений сдерживается плохой обогатимостью руд и отсутствием технологии получения кондиционной титановой продукции. На флангах Чинейского месторождения локализованы значительные прогнозные ресурсы диоксида титана в рудах с содержанием 6,8 % TiO ₂ - 34 млн т категории P ₁ (9 % российских).

Также в Олекмо-Становой провинции на территории Хабаровского края в апатит-ильменит-титаномагнетитовых рудах (Геранский рудный район), содержащих 5,5-8,9 % TiO ₂, оценены прогнозные ресурсы диоксида титана категории Р ₁ в количестве 34 млн т (9 % российских). В Республике Бурятия в Витимконском рудном поле локализована почти треть прогнозных ресурсов категории P ₂ в титаномагнетит-ильменитовых рудах с содержанием 7,6 % TiO ₂.

В Уральской титановой провинции в Челябинской области находится Медведевское ильменит-титаномагнетитовое месторождение, в котором сконцентрировано 5 % российских запасов диоксида титана. Его руды, содержащие 7 % TiO ₂, труднообогатимы из-за тонкого прорастания слагающих их минералов. На флангах месторождения и в россыпных проявлениях локализованы незначительные ресурсы диоксида титана категории P ₁ - 4 млн т и столько же категории P ₂.

Россия производит только 1 % выпускаемого в мире диоксида титана в титановых концентратах.

Единственным производителем титановых концентратов из собственного сырья в России остался Ловозерский ГОК, ведущий добычу на одноименном месторождении с выпуском лопаритового концентрата, содержащего 38-44 % TiO ₂ для дальнейшей переработки на Соликамском магниевом заводе.

Весь объем добычи диоксида титана в России в 2017-2018 гг. обеспечили две компании: АО "Апатит", входящий в холдинг АО "ФосАгро", на апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы (более 99 % добычи) и ООО "Ловозерский ГОК" на Ловозерском лопаритовом месторождении. При этом компаниям передано в освоение всего 7,2 % российских запасов диоксида титана; основная часть приходится на долю АО "Апатит". Обеспеченность компаний сырьем значительна и достигает 50 лет.

Предприятиями компании АО "Апатит" на месторождениях Хибинской группы из хвостов флотации апатит-нефелиновых руд при получении апатитового концентрата дополнительно извлекают нефелиновый концентрат и незначительное количество титансодержащего сфенового концентрата (28 % TiO ₂), который перерабатывается на титано-кальциевый пигмент, используемый в производстве масляных красок и эмалей. Подавляющая часть сфена и титаномагнетита остаются в отходах обогащения, которые складируются в хвостохранилища в связи с отсутствием эффективной промышленной технологии извлечения из них диоксида титана. Компания ООО "Ловозерский ГОК" из руд одноименного месторождения извлекает лопаритовый концентрат, содержащий 38-44 % TiO ₂, который перерабатывается химико-металлургическим способом на ОАО "Соликамский магниевый завод" с получением тетрахлорида титана и губчатого титана по хлоридной технологии.

"ВСМПО-Ависма" занимает 25 % мирового рынка титана.

Более 95 % производства губчатого титана обеспечивает ПАО "Корпорация "ВСМПО-АВИСМА". В 2018 г. предприятие произвело 42,3 тыс. т губчатого титана на "АВИСМА" филиал ПАО "Корпорация "ВСМПО-АВИСМА" из импортного ильменитового концентрата. Оба предприятия расположены в Пермском крае. Пигментный диоксид титана производит только одна компания - ООО "Титановые инвестиции" на заводе в г. Армянске, Республика Крым.

По оценке АКРА, "ВСМПО-Ависма" выпустила в 2019 г. около 37 000-38 000 т титана. Производственный план на 2020 г. сокращен с 39 000 до 26 500 т товарной титановой продукции, производство титана губчатого снижается с 44 000 тонн до 35 000 тонн в год, - сообщила компания.

В Амурской области диоксид титана добывается на Куранахском ильменит-титаномагнетитовом месторождении, разрабатываемом на железо и не учитываемом Государственным балансом запасов титана.

На шести апатит-нефелиновых месторождениях Хибинской группы - Апатитовый Цирк, Коашвинское, Ньоркпахкское, Плато Расвумчорр, Кукисвумчоррское и Юкспорское - компания АО "Апатит" добыла в 2015 г. открытым и подземным способом 24,45 млн т руды, содержащей 344 тыс. т диоксида титана, заключенного в сфене (содержит 40,8 % TiO ₂) и титаномагнетите (15,5 % TiO ₂). Лишь незначительное количество сфенового концентрата извлекалось из хвостов апатитовой флотации добытых руд; весь титаномагнетит и подавляющая часть сфена складируется в хвостохранилищах. Из сфенового концентрата получают титано-кальциевый пигмент, используемый в производстве лакокрасочной продукции.

В 2017 г. импорт титановых концентратов вырос до 270,6 тыс. т, экспорт немногим превысил 0,8 тыс. т; видимое потребление составило 280 тыс. т.

Совокупный объем мирового производства титана по состоянию на 2019 г. в натуральных величинах составляет порядка 200 тыс.т., доля российской продукции в объеме общемирового производства колеблется в пределах 21-25 %. Объем российского рынка титана в 2019 г. составил 29 тыс. т, что на 16 % выше показателей 2018 г. Доля импорта на российский рынке составляет 48 %. Одновременно на экспорт отправляется порядка 66 % произведенного титана. За период 2018-2019 гг. объем импорта титана увеличился на 21 % в натуральном выражении и составил 14 тыс. т на сумму порядка 9 млрд руб ⁷.

1.3.4.6 Вольфрам. Содержание в земной коре этого элемента -  %.

Россия занимает третье место в мире как по размерам сырьевой базы вольфрама (после Китая и Казахстана), так и по объемам его добычи (после Китая и Вьетнама). При этом по количеству заключенного в недрах металла отечественная сырьевая база отстает от мирового лидера примерно в два раза, а по объемам горного производства - в 35 раз. В настоящее время в отработку вовлечено менее 6 % балансовых запасов вольфрама страны, что указывает на значительный потенциал для наращивания его добычи.

По количеству производимых вольфрамовых концентратов Россия занимает третье место после Китая и Вьетнама, отставая по этому показателю от Китая. По своей структуре российская сырьевая база вольфрама в целом соответствует мировой. Основу и той, и другой составляют месторождения двух типов: штокверкового (в том числе с вольфрам-молибденовыми рудами) и скарнового. В то же время в России роль жильных месторождений принципиально меньше, чем за рубежом, что в значительной степени связано с их исчерпанием в результате отработки. Среди объектов, отнесенных к прочим, преобладают грейзеновые и оловорудные с попутным вольфрамом; в их число также входят россыпи.

Вольфрамдобывающая промышленность России базируется на месторождениях скарнового, грейзенового, а также техногенного типов. На жильных месторождениях, являющихся основным источником вольфрама в мире, добыча вольфрама в 2017 г. в России не велась.

В 2018 г. в России добыча велась на пяти коренных месторождениях вольфрамсодержащих руд, в том числе на трех собственно вольфрамовых и двух оловорудных с попутным вольфрамом, и, кроме того, на одном техногенном. Переработка руд с извлечением вольфрама в концентраты осуществляется на всех объектах, за исключением одного из оловорудных. Центрами добычи вольфрама из недр являются Приморский, Забайкальский и Хабаровский добыча из техногенных образований края; в основном осуществляется в Республике Бурятия, а также в Забайкальском крае, где она ведется из отвалов.

На долю объектов Дальневосточного ФО приходится более 85 % прогнозных ресурсов триоксида вольфрама категории Р1. При этом перспективы выявления крупных месторождений не установлены, и всего один объект - Гетканчикское рудопроявление в Амурской области - может стать базой для выявления месторождения среднего масштаба.

Учитываемые Государственным балансом запасов полезных ископаемых запасы вольфрама значительны и составляют около 1,34 млн т в пересчете на триоксид вольфрама. Практически в полном объеме запасы заключены в рудах разномасштабных коренных месторождений жильного, скарнового и штокверкового геолого-промышленных типов; на долю россыпей приходится менее 1 %. В зависимости от главного вольфрамсодержащего минерала они подразделяются на вольфрамитовые (более 35,5 % запасов страны) и шеелитовые (около 64 %). Вольфрам в них присутствует и как основной, и как попутный компонент; сами руды, как правило, комплексные и, помимо вольфрама, могут содержать молибден, медь, висмут, олово, бериллий, золото и др. Существенно вольфрамовые руды, на долю которых приходится примерно 67,5 % российских запасов вольфрама, по среднему содержанию WO ₃ в целом не уступают среднемировому уровню - в вольфрамитовых объектах оно варьирует от 0,12 % до 2,73 %, в среднем составляя 0,19 %, в шеелитовых - от 0,03 % до 4,4 %, в среднем - 0,34 %.

Для отечественной МСБ вольфрама характерна высокая концентрация - более 60 % запасов страны сосредоточено в Республике Бурятия, Приморском крае и Кабардино-Балкарской Республике. Еще около 29 % приходится на долю Курганской области, Республики Саха (Якутия) и Карачаево-Черкесской Республики.

В трех месторождениях Республики Бурятия, принадлежащих Байкало-Витимской металлогенической провинции, сконцентрировано более четверти запасов вольфрама страны. Два из них сложены вольфрамитовыми рудами: крупное штокверковое Инкурское, среднее содержание WO ₃ в бедных рудах которого составляет 0,149 %, и небольшое жильное Холтосонское месторождение сравнительно богатых руд (0,748 % WO ₃), на котором возможен прирост запасов - здесь локализованы прогнозные ресурсы триоксида вольфрама категории Р ₁ в количестве 9,6 тыс. т. Третье месторождение - молибденовое Мало-Ойногорское со значительными запасами попутного шеелита при низкой концентрации WO ₃ (0,04 %).

На севере Приморского края, территория которого входит в состав Сихотэ-Алинской металлогенической провинции, сосредоточено более 18 % запасов вольфрама России. Главную роль здесь играют скарновые объекты с шеелитовыми рудами, в том числе эксплуатируемые и в значительной степени отработанные Восток-2 и Лермонтовское, в рудах которых содержится в среднем более 1 % WO ₃, подготавливаемое к эксплуатации крупное Скрытое месторождение рядовых руд (0,36 % WO ₃) и не переданное в освоение мелкое Кордонное (0,57 % WO ₃). Перспективы значимого прироста запасов есть лишь на последнем, где локализованы прогнозные ресурсы категории Р ₁ в количестве 16,8 тыс. т.

Запасы вольфрама Кабардино-Балкарской Республики (более 16 % запасов страны) почти полностью заключены в крупнейшем в стране и одном из самых крупных в мире Тырныаузском скарновом месторождении шеелитовых руд рядового качества (0,436 % WO ₃) с попутным молибденитом.

В Карачаево-Черкесской Республике разведано крупное штокверковое Кти-Тебердинское месторождение шеелитовых руд, заключающее около 8 % российских запасов.

Оба этих объекта приурочены к Кавказской металлогенической провинции, где прогнозные ресурсы высоких категорий не выявлены. В Курганской области в штокверковом Коклановском месторождении с попутным шеелитом в рудах убогого качества (0,04 % WO ₃) сосредоточено более 10 % российских запасов вольфрама; перспективы прироста запасов отсутствуют.

В недрах Республики Саха (Якутия) заключено почти 10 % запасов вольфрама страны. Основная их часть разведана в скарновом Агылкинском месторождении богатых (1,27 % WO ₃) шеелитовых руд, относящемся к Верхояно-Колымской металлогенической провинции. Локализованные на ее территории ресурсы категории Р ₁ незначительны.

Добычу вольфрама с последующим получением вольфрамовых концентратов в России осуществляют пять компаний, три из которых разрабатывают месторождения собственно вольфрамовых коренных руд: АО "Приморский ГОК" и ООО "Лермонтовский горно-обогатительный комбинат" действуют в Приморском крае на базе месторождений Восток-2 и Лермонтовское соответственно; ЗАО "Новоорловский ГОК" - на базе Спокойнинского месторождения в Забайкальском крае. Еще одна компания - АО "Закаменск" в Республике Бурятия - перерабатывает техногенный материал, представленный хвостами обогащения Джидинского вольфрамо-молибденового комбината, складировавшимися в 1958-1997 гг. На долю этих четырех компаний приходится основная часть российской добычи вольфрама.

Кроме того, в Хабаровском крае вольфрам попутно добывается на двух оловорудных месторождениях: Правоурмийском (ООО "Правоурмийское"), при переработке руд которого он извлекается в концентрат, и Фестивальном (АО "Оловянная рудная компания"), где он теряется при обогащении.

В последние шесть лет в качестве источника вольфрамового сырья все шире используются техногенные образования. В 2016 г. добыча вольфрама (в пересчете на триоксид) из них составила 1334 т (+ 20,4 % по сравнению с 2015 г.), в том числе 1023 т - из техногенного Барун-Нарынского месторождения и 311 т - из отвалов на Спокойнинском месторождении.

В 2018 г. структура вольфрамдобывающей отрасли России не претерпела каких-либо заметных изменений.

Производство вольфрамовых концентратов, как правило, осуществляют обогатительные фабрики, входящие в структуру компаний-недропользователей. Исключение составляет АО "ГРК "АИР", перерабатывающее руду, поставляемую АО "Приморский ГОК".

Обеспеченность добычных мощностей компаний, разрабатывающих существенно вольфрамовые (включая техногенное) месторождения, неравномерная: запасы рудников Приморского края будут полностью отработаны в начале 2020-х гг., предприятия Сибири могут функционировать до начала 2030 г.

Крупнейшим российским продуцентом вольфрамовых концентратов традиционно является ОАО "Приморский ГОК", действующее на базе месторождения Восток-2. В 2015 г. компанией было произведено 2199,1 т концентрата, содержащего 1319,4 т триоксида вольфрама, что составило около 40 % национального показателя (в отдельные годы доля компании превышала 80 %, но с 2010 г. она устойчиво снижается). Показатели всех остальных продуцентов заметно ниже. ЗАО "Новоорловский ГОК", разрабатывающее Спокойнинское месторождение, получило 1502,6 т концентрата, содержащего 930,1 т триоксида вольфрама (более 27 % отечественного производства), в 2018 году Нововорловский ГОК добычу не вел и перерабатывал на обогатительной фабрике руду из старых отвалов с содержанием WO ₃ 0,1262 %. Всего было переработано 728,6 тыс. тонн руды и произведено 857,7 тонн вольфрамового концентрата. ООО "Лермонтовский ГОК", эксплуатирующее одноименное месторождение - 1472,6 т концентрата, содержащего 883,6 т триоксида вольфрама (около 27 %). Концентрат вольфрама из природных руд также выпускается ЗАО "Закаменск" и ООО "А/с "Кварц" (разрабатывают россыпь руч. Инкур и Бом-Горхонское месторождение соответственно), но объемы их производства на порядок меньше - в 2015 г. ими получено по 154 т продукта. В 2019 году ООО "Правоурмийское" продемонстрировало значительный рост производственных показателей - производство вольфрама в концентрате увеличилось на 7 %, до 79 тонн.

Полученные в России вольфрамовые концентраты направляются как на внутренний, так и на внешний рынки. В 2015 г. продажи вольфрамового сырья за рубеж сократились по сравнению с 2014 г. на 23,6 % - до 2678 т. Его покупателями выступили Южная Корея, закупившая более 63 % продукции, а также Вьетнам, Гонконг, Нидерланды и Сингапур. При этом на внутреннем рынке сохраняется дефицит вольфрамового сырья, который частично компенсируется за счет импорта, объемы которого в 2015 г. выросли по сравнению с предыдущим годом на 25 % - до 1714 т. Главными поставщиками являлись Канада (около 51 %) и Вьетнам (около 30 %). Перепроизводство вольфрамового сырья в Китае обусловило снижение цен на него в период после 2011 г., которое в 2015 г. приобрело обвальный характер и продолжилось в 2016 г. В результате мировые цены на вольфрамовую продукцию в 2015 г. оказались более чем вдвое ниже пиковых значений.

Основными потребителями вольфрамовых концентратов в России являются завод компании ОАО "Гидрометаллург" в г. Нальчик и предприятие ОАО "Кировградский завод твердых сплавов" в Свердловской области. С 2013 г. их видимое потребление растет и в 2015 г. составило 4,5 тыс. т против 1,2 тыс. т в 2012 г.

При обеспеченности запасами вольфрама, оцениваемой более чем в 300 лет, сохранение добычи на уровне 2015 г. уже через три года приведет к истощению запасов Лермонтовского, а еще через шесть лет - месторождения Восток-2 в Приморском крае, содержащих наиболее качественные руды. Это может означать более чем двукратное падение производства вольфрамового сырья в России. В связи с этим остро встает вопрос компенсации выбывающих мощностей. Однако существующие инфраструктурные проблемы и низкие текущие цены на триоксид вольфрама снижают привлекательность инвестиций в разработку новых объектов, в частности, наиболее подготовленного к разработке месторождения Скрытое.

В России имеются перспективы существенного увеличения добычи вольфрама из недр. В настоящее время ведутся работы по подготовке к эксплуатации четырех месторождений вольфрамовых коренных руд: Скрытого и Забытого в Приморском крае, Тырныаузского - в Кабардино-Балкарской Республике и Кти-Тебердинского - в Карачаево-Черкесской Республике.

Технический проект разработки Забытого месторождения, утвержденный ТКР Приморнедра в январе 2018 г., предусматривает добычу только запасов, пригодных для штольневой отработки; срок отработки запасов определен в 8 лет. В 2018 г. на объекте были проведены горно-капитальные работы. Получателем концентратов, производимых из руд месторождения, должно стать ОАО "Гидрометаллург".

Разработка Скрытого месторождения планировалась по техническому проекту, утвержденному в 2014 г. Однако в 2016 г. лицензия на право пользования недрами месторождения была приостановлена до 01 августа 2018 г. В августе 2018 г. ЦКР-ТПИ были утверждены изменения проекта, обусловленные возникшей необходимостью строительства на месторождении обогатительной фабрики и вызванной этим корректировкой календарного плана добычных работ. Согласно обновленной документации, месторождение будет отрабатываться в два этапа продолжительностью 20 и 23 года соответственно. Реализация первого этапа начнется во втором полугодии 2021 г. со строительства ГОКа, который будет введен в эксплуатацию в 2024 г., а в 2025 г. выйдет на полную мощность. Наиболее вероятным российским получателем концентратов предприятия будет АО "Кировградский завод твердых сплавов".

Технический проект отработки Кти-Тебердинского месторождения должен быть подготовлен и утвержден до конца 2020 г., а ввод объекта в эксплуатацию должен состояться до конца 2024 г. По данным ТЭО постоянных разведочных кондиций, подготовленного еще в советский период, Кти-Тебердинское месторождение пригодно для отработки штольневыми горизонтами; на его базе в течение 25 лет может функционировать предприятие производительностью 4 тыс. т вольфрамового концентрата в год.

Лицензия на право пользования недрами Тырныаузского месторождения выдана в апреле 2018 г. Проект отработки объекта должен быть подготовлен не позднее апреля 2022 г., а ввод его в эксплуатацию - не позднее апреля 2026 г. Согласно ТЭО постоянных разведочных кондиций, подготовленному в 2016 г., месторождение будет отрабатываться подземным способом. Производственная мощность предприятия составит 10,2 тыс. т промежуточного молибдено-шеелитового концентрата; попутно будут производиться молибденовый концентрат и медный продукт. Расчетный срок жизни предприятия превышает 30 лет.

Если все подготавливаемые к эксплуатации объекты будут своевременно введены в эксплуатацию, то уже во второй половине 2020-х гг. в России добыча вольфрама из недр увеличится более чем вдвое. При этом расширится география отрасли - после длительного перерыва крупным центром добычи вольфрама станет Северный Кавказ. Товарная продукция новых предприятий (вольфрамовые концентраты и паравольфрамат аммония) будут направляться как на внутренний рынок, так и на экспорт. Главным препятствием на пути успешной реализации всех вольфрамовых проектов является неустойчивость цен на вольфрам, которая плохо поддается прогнозированию. Кроме того, освоение месторождений Северо-Кавказского региона может столкнуться с осложнениями, связанными с экологическим фактором.

Освоенность российской сырьевой базы вольфрама находится на сравнительно низком уровне. В разработку вовлечено всего 5,4 % запасов металла. После лицензирования Тырныаузского месторождения в апреле 2018 г. доля запасов в подготавливаемых к освоению и разведываемых объектах выросла до 63 %. В нераспределенном фонде недр осталось только 32 % запасов.

Более половины запасов, не переданных в освоение, заключено в рудах, содержащих вольфрам в качестве попутного компонента. Среди месторождений существенно вольфрамовых руд преобладают мелкие (с запасами менее 30 тыс. т WO ₃); исключение составляет крупное Агылкинское месторождение богатых шеелитовых руд.

По состоянию на 01 января 2019 г. в России действовали 25 лицензий на право пользования недрами: 14 на разведку и добычу вольфрама (в том числе три - в качестве попутного компонента), девять совмещенных - на геологическое изучение, разведку и добычу (из них четыре на благородные с попутным вольфрамом), и две на геологическое изучение с целью поисков и оценки (выданы по заявительному принципу.

Суммарный прирост запасов категорий А + В + С1 за счет разведки, переоценки, а также изменения технических границ в 2018 г. составил около 1,4 тыс. т WO ₃, в основном за счет эксплуатационной разведки на месторождениях Приморского края. Это компенсировало их убыль при погашении только на 43 %. Кроме того, в результате завершенной в 2018 г. переоценки оловянной россыпи руч. Тирехтях в Республике Саха (Якутия) был получен прирост запасов категории С2 в количестве 0,3 тыс. т WO ₃ Прирост запасов в 2017 г. составил 3,57 тыс. т WO ₃, что примерно соответствовало их убыли при добыче. Основная часть (3,3 тыс. т WO ₃, в т.ч. изменение технических границ - 1,9 тыс. т WO ₃) была получена на разрабатываемом месторождении Восток-2 в Приморском крае (АО "Приморский ГОК").

В целом в результате добычи и потерь при добыче, разведки, переоценки и изменения технических границ запасы вольфрама категорий А + В + С1 Российской Федерации в 2018 г. сократились на 1,7 тыс. т, категорий С2 - на 1 тыс. т. В 2017 г. запасы вольфрама категорий А + В + С1 остались практически без изменений, категории С2 сократились на 1,35 тыс. т WO ₃.

Таким образом, несмотря на то, что российская сырьевая база вольфрама является одной из крупнейших в мире, ее использование находится на низком уровне. Ввод в эксплуатацию новых месторождений позволит России не только компенсировать выбывающие в Приморском крае мощности по добыче вольфрамовых руд, но и нарастить их более чем в два раза, тем самым повысив уровень обеспеченности внутренних потребителей отечественным сырьем. Однако, учитывая отдаленность ввода в эксплуатацию основных подготавливаемых к освоению месторождений (Скрытого, Кти-Тебердинского и Тырныаузского), высоки риски переноса сроков реализации проектов или полного отказа от них при наступлении неблагоприятных рыночных условий. В этом случае добыча вольфрама в стране к середине 2020-х гг. упадет в два раза относительно текущего уровня.

Практически полное истощение сырьевой базы действующих предприятий Приморского края и отсутствие в регионе резервных объектов, привлекательных для освоения, но находящихся в нераспределенном фонде недр, делает актуальным постановку здесь геологоразведочных работ, нацеленных на создание условий для устойчивого развития ключевого для вольфрамовой отрасли России региона. Важной задачей является создание и внедрение современных и эффективных технологических решений обогащения руд и разработки имеющихся месторождений, а также поиски пригодных для эффективной отработки объектов в уже освоенных районах.

1.3.4.7 Молибден. Содержание в земной коре -  %. Российская Федерация располагает значительной сырьевой базой молибдена: запасы металла, учитываемые Государственным балансом запасов, превышают 2,1 млн т.

В число крупных продуцентов металла Россия не входит, обеспечивая лишь около 1 % мирового производства. Наиболее развита его добыча в КНР, Чили, США и Перу, на долю которых приходится 88 % производства металла в мире.

Российская сырьевая база молибдена отличается высокой степенью концентрации: более 70 % запасов металла заключено в месторождениях, локализованных на юге Сибири, прежде всего - в Забайкальском крае, а также в республиках Хакасия и Бурятия.

На юге Забайкальского края, в пределах Монголо-Охотской металлогенической провинции расположено уникальное по масштабу запасов Бугдаинское месторождение штокверкового (молибден-порфирового) типа, заключающее почти 600 тыс. т молибдена или 28 % запасов страны. Руды его характеризуются рядовым качеством (0,08 % Мо) и, помимо молибдена, содержат золото, серебро и свинец. Месторождение имеет некоторые перспективы прироста запасов - прогнозные ресурсы категории Р ₁ на одном из его участков оценены в 10 тыс. т.

На севере края находится среднее по масштабу Жирекенское месторождение того же типа, но с богатыми рудами (0,105 % Мо). Месторождение приурочено к Байкало-Витимской металлогенической провинции, на продолжении которой, в недрах Республики Бурятия разведаны еще три объекта штокверкового собственно молибденового типа: крупные Орекитканское и Мало-Ойногорское, а также среднее Жарчихинское. Качество руд Орекитканского и Жарчихинского месторождений сравнительно высокое, в среднем 0,099 % и 0,086 % Мо соответственно. Руды Мало-Ойногорского месторождения значительно беднее (0,051 % Mo), но в качестве попутного компонента содержат вольфрам. Прогнозные ресурсы, локализованные в пределах республики, относятся к наименее достоверной категории Р ₃.

В Республике Хакасия, в пределах Алтае-Саянской металлогенической провинции, расположены штокверковые месторождения Сорское и Агаскырское, суммарно заключающие 12 % запасов молибдена страны, с рудами среднего качества (0,06 % и 0,05 % Мо соответственно). В республике также разведано Ипчульское место рождение штокверковых собственно молибденовых руд сопоставимого качества (0,061 % Мо), запасы которого в количестве 144,5 тыс. т отнесены к забалансовым.

Алтае-Саянская провинция обладает значительными перспективами наращивания сырьевой базы молибдена: на территории Красноярского края в ее пределах расположено Джетское рудопроявление с прогнозными ресурсами Р ₁, оцененными в 150,9 тыс. т молибдена.

В Курганской области разведано новое Коклановское штокверковое собственно молибденовое месторождение, запасы которого превышают 155 тыс. т при среднем содержании молибдена в рудах 0,082 %; подсчитаны также запасы попутного вольфрама. Возможности прироста запасов металла в регионе не определены.

В Республике Тыва разведано молибден-медно-порфировое Ак-Сугское месторождение, заключающее 78 тыс. т металла со средним содержанием в руде 0,015 % Мо ⁸. Запасы молибдена категории Р1 в количестве 150,9 тыс. т, локализованы на Джетском штокверковом рудопроявлении в Красноярском крае.

В Свердловской области, в пределах Уральской металлогенической провинции, расположено среднемасштабное Южно-Шамейское месторождение штокверковых руд среднего качества (0,07 % Мо). Запасы объекта составляют немногим более 60 тыс. т молибдена, однако на его флангах локализованы прогнозные ресурсы Р ₁ в количестве 40 тыс. т, а в расположенном неподалеку рудопроявлении Партизанское - еще 20 тыс. т.

В Республике Карелия (Карело-Кольская металлогеническая провинция) разведано штокверковое месторождение Лобаш, заключающее около 6 % запасов молибдена страны (128,6 тыс. т). Месторождение характеризуется средним качеством руд (0,069 % Mo). В республике локализованы прогнозные ресурсы только категории Р ₃.

На территории Кабардино-Балкарской Республики (Северо-Кавказская металлогеническая провинция) находятся скарновые месторождения вольфрама с попутным молибденом: Тырныаузское (0,077 % Мо) и Гитче-Тырныауз (0,065 % Мо). Суммарные запасы молибдена в рудах двух объектов республики составляют всего 62,5 тыс. т. Прогнозные ресурсы молибдена в республике не оценены.

Незначительный прирост запасов А + В + С ₁ получен также на разрабатываемых месторождениях Михеевское в Челябинской области (584 т) и Сорское в Республике Хакасия (388 т).

В результате переоценки значительно сократились оставшиеся в недрах после отработки запасы Тырныаузского месторождения в Кабардино-Балкарской Республике: запасы категорий А + В + С ₁ уменьшились на 94,3 тыс. т (72,5 %), составив 35,8 тыс. т, категории С ₂ - на 12,8 тыс. т (94 %), до 0,8 тыс. т; при этом его забалансовые запасы увеличились в 200 раз, до 101,6 тыс. т.

Производство молибденовых концентратов и ферромолибдена, содержащего более 65 % Мо, в России ведется на обогатительных фабриках и металлургических предприятиях, входящих в структуру компаний ООО "Сорский ферромолибденовый завод" и ООО "Жирекенский ферромолибденовый завод".

Еще одним крупным производителем ферромолибдена в стране является ЗАО "Камышинский литейно-ферросплавный завод" в Волгоградской области, годовой мощностью 1500 т продукта. Собственной сырьевой базы предприятие не имеет и работает на импортных концентратах. Предприятие выпускает ферромолибден с содержанием молибдена 62 %.

Для обеспечения мощностей отечественных предприятий по производству ферромолибдена, не имеющих собственной сырьевой базы, страна ежегодно закупает молибденовые концентраты. Основная часть товара закуплена в Чили (69 %), значимыми поставщиками являлись также Нидерланды и Монголия (по 6 %). В 2017 г. объем импорта молибденовых концентратов вырос более чем в полтора раза - до 3822 т. Видимое внутреннее потребление молибденовых концентратов в России в 2016 г. и 2017 г. оценивается примерно в 10 тыс. т. Российский экспорт ферромолибдена в 2016 г. превысил 5550 т; продукция была в основном направлена в Нидерланды. По данным ООН, Российский экспорт ферромолибдена вследствие сокращения производства ферромолибдена в стране в 2017 г. составил всего 4432 т. Импорт ферромолибдена, который в 2016 г. составил всего 88 т, в 2017 г. увеличился до 504 т.

Главным поставщиком ферромолибдена в 2017 г. являлась Армения.

Видимое потребление ферромолибдена в стране в 2016 г. оценивается в 1300 т, в 2017 г. - примерно в 800 т.

По данным агентства DISCOVERY Research Group:

Объем рынка ферромолибдена в России составил в 2017 г. - 33 804 $ тыс. в стоимостном выражении и 3 605 тонн - в натуральном.

Объем рынка ферромолибдена в 2017 г. в стоимостном выражении вырос на 21 %. Производство ферромолибдена увеличилось на 4,9 %, импорт вырос в 3,8 раза. Экспорт снизился на 1,5 %. Стоит заметить, что рынок ферромолибдена в большей мере определяется объемами внутреннего производства и экспорта.

К основным производителям ферромолибдена из собственных концентратов относятся: ОАО "Челябинский электрометаллургический комбинат" и ООО "Сорский ферромолибденовый завод". Импортные концентраты перерабатываются на таких предприятиях, как ООО "Рязанский завод ферросплавов и лигатур", ЗАО "ПО Зубцовский машиностроительный завод", ООО "Молирен" и ООО "Предприятие "Кристалл". Резкий спад производства ферромолибдена произошел в связи с приостановкой производства ферромолибдена на заводе ЗАО "Камышинский литейно-ферросплавный завод" в Волгоградской области, который перерабатывал импортные концентраты.

Ключевыми игроками на рынке ферромолибдена в России в натуральном выражении являются такие отечественные производители, как Сорский ферромолибденовый завод (56,2 % рынка), Камышинский литейно-ферросплавный завод (25,5 %) и Нижневолжский ферросплавный завод (19,5 %).

Объем внутреннего производства ферромолибдена по оценке DISCOVERY Research Group в натуральном выражении в 2017 г. составил 8 251 тонну, что на 11,7 % больше объема 2016 г.

Наибольший объем производства ферромолибдена в натуральном выражении в России в 2017 г. приходился на Республику Хакасию - 5 627 тонн. Вторым по объему выпуска регионом в 2017 г. стала Волгоградская область - 2 341 тонна. Третье место занимала Московская область - 241 тонна.

В натуральном выражении объем импорта ферромолибдена в Россию в 2017 г. составил 67,2 тонны. Что касается экспорта, то его объем в 2017 г. составил 4 713,5 тонны.

По состоянию на 01 января 2019 г. освоенность сырьевой базы молибдена находится на сравнительно высоком уровне, хотя наблюдается дисбаланс между запасами, вовлеченными в разработку, и запасами подготавливаемых к освоению и разведываемых месторождений: на долю первых приходилось около 8 % запасов, на долю вторых - почти 62 %.

В нераспределенном фонде недр по состоянию на 01 января 2019 г. находится около 30 % запасов молибдена. Подавляющая часть запасов, не переданных в освоение, заключена в рудах, содержащих молибден в качестве основного компонента; руды этих объектов по качеству соответствуют рудам объектов распределенного фонда.

В 2018 г. прирост запасов молибдена категорий А + В + С1 был получен за счет доразведки месторождений Песчанка в Чукотском АО и Южно-Шамейское в Свердловской области. Доразведка этих двух объектов также привела к существенному изменению запасов категории С2.

Суммарный прирост запасов молибдена категорий А + В + С1 за счет разведки, переоценки, а также изменения технических границ в 2018 г. составил 164,3 тыс. т, что в десятки раз компенсировало их убыль при добыче. В 2017 г., напротив, прирост составил не более 1,3 тыс. т, что оказалось в 3,5 раза меньше их убыли при добыче.

В целом в результате добычи и потерь при добыче, разведки, переоценки и изменения технических границ запасы молибдена категорий А + В + С1 увеличились на 88,2 тыс. т, запасы категории С2 сократились на 13,7 тыс. т.

За 2017 г. изменения были незначительные: запасы молибдена категорий А + В + С1 сократились на 3 тыс. т, категории С2 увеличились на 0,2 тыс. т.

Основные запасы молибдена распределились следующим образом: запасы категории P1 - 233,7 тыс. т, P2 - 858,4 тыс. т, P3 - 2460 тыс. т, А + В + С1 - 1409 тыс. т, С2 - 726,9 тыс. т [доклад Минприроды 2016-2017 гг.]. По предварительным подсчетам, при существующем темпе добычи молибденовая отрасль обеспечена на 40 лет [5]. Потенциал наращивания запасов молибдена в стране значителен, но большая часть прогнозируемых ресурсов относится к наименее изученной категории Р3.

Россия располагает достаточно мощной сырьевой базой молибдена. Однако из-за преобладания в ее составе месторождений собственно молибденовых руд она в условиях современного рынка мало востребована. Хотя доля запасов, находящихся в распределенном фонде недр, значительна, реальные перспективы вовлечения в эксплуатацию есть только у запасов попутного молибдена, заключенных в медно-порфировых объектах. Но на сегодняшний день их доля в структуре запасов невелика. При этом и перспективы прироста таких запасов молибдена минимальны - прогнозные ресурсы категории Р1 по данному геолого-промышленному типу составляют всего 12,8 тыс. т (5,5 % апробированных ресурсов данной категории;), категории Р2 - 193 тыс. т (22,5 %); они сосредоточены в пределах всего одного объекта - рудного поля Бадис в Республике Саха (Якутия).

Отечественная сырьевая база молибдена сформирована месторождениями, сопоставимыми с зарубежными по качеству руд и масштабам оруденения, которые в большинстве своем находятся в районах с развитой инфраструктурой и в целом являются инвестиционно привлекательными. Однако перспективы их освоения напрямую зависят от ситуации на мировом рынке молибдена. Падение цен спровоцировало сворачивание работ по освоению собственно молибденовых месторождений и, частично, по производству металла. Осенью 2013 г. остановлена работа Жирекенского ГОКа, в период с конца 2014 г. по 2016 г. приостановлены либо прекращены работы по подготовке к эксплуатации всех осваиваемых отечественных собственно молибденовых месторождений: Бугдаинского, Орекитканского, Жарчихинского и Агаскырского. При этом страна осуществляет импорт молибденовых концентратов, необходимых производителям ферромолибдена, не имеющим собственной сырьевой базы. В этой связи в качестве потенциального источника молибдена можно рассматривать молибден-медно-порфировые месторождения; именно такие объекты являются важнейшим поставщиком металла за рубежом.

Таким образом, использованию российской сырьевой базы молибдена препятствует доминирование в ее структуре собственно молибденовых месторождений, освоение которых высокочувствительно к уровню мировых цен на металл. При сохранении тенденции улучшения мировой конъюнктуры и роста внутреннего спроса возможна реализация действующих проектов освоения таких месторождений. В случае ухудшения рыночных условий обеспечение собственных металлургических мощностей по производству молибдена сырьем возможно за счет вовлечения в освоение медно-порфировых объектов с попутным металлом

1.3.5 Щелочно-земельные металлы

1.3.5.1 Магний. Хотя магний и принадлежит к группе редких металлов, его нельзя назвать таковым в действительности, поскольку объемы продаж магния в мире изменяются тысячами тонн. Стран поставщиков на мировом рынке магния также достаточно много. Среди крупных стран поставщиков выделяются Нидерланды, США, Израиль, Германия, Австрия, Канада, Великобритания, Словения, Турция и множество других стран. Также крупным поставщиком магния на мировой рынок является Китай.

Среди компаний покупателей магния на мировом рынке тоже много стран. Среди таких стран выделяются Нидерланды, США, Канада, Германия, Япония, Индия, Мексика, Румыния, Республика Корея и множество других стран. Среди всех стран выделяется Канада, как один из крупных покупателей. В 1 квартале 2020 года страна снизила объемы импорта на 22,7 % до 44 млн долл. и в натуральном выражении - на 21,8 % до 16 тыс. т. Стоит отметить, что кварталом ранее ситуация на рынке магния была несколько другой. Объем поставок магния в Канаду увеличился на 14,1 % в денежном выражении и на 26,9 % в натуральном выражении.

В 1 квартале 2020 года Китай увеличил выручку от продаж магния и продукции на мировом рынке магния на 5,6 % до 295 млн долл. При этом в натуральном выражении объем продаж магния увеличился на 9,5 % до 456 тыс. т. Увеличение продаж магния Китай практикует не первый квартал подряд. Так, в 4 квартале 2019 года объем продаж Китаем на мировом рынке магния увеличился на 2,9 %.

С виду цены на рынке магния в 1 квартале 2020 года остались на том же уровне, что и были в 4 квартале 2019 года. Китай снизил цены всего на 1,2 % до 2,4 долл./кг, в то время как Канада снизила цену магния всего на 1,1 % до 2,7 %. При этом в 4 квартале 2019 года цены на магний по обоим странам также снизились. На 5,1 % снизил цены Китай и на 10,1 % снизила цены Канада.

Основными отечественными производителями металла являются:

- ОАО "Соликамский магниевый завод";

- ОАО "ВСМПО-Ависма";

В 2019 СМЗ отгрузил потребителям 15 336 т магния и сплавов, на - 417 т. или на - 2,6 % меньше 15 753 т в 2018 г.

Потребителям в РФ было поставлено 12 261 т., на - 1 180 т. или 8,8 % меньше 13 441 т в 2018. В страны ЕАЭС было экспортировано 384 т, на - 34 т. или - 8,1 % меньше 418 т. в 2018. Экспорт за пределы ЕАЭС составил 2 692 т. магния и сплавов, на + 798 т или в 1,42 раза больше 1 894 т. в 2018.

По данным из различным источников, производство первичного товарного магния в мире в 2018 составило 935 тыс. т, падение на - 226 тыс. т или 19,5 % по сравнению с 1 161 тыс. т в 2017. Исходя из этой оценки, доля Соликамского МЗ в общемировом производстве первичного товарного магния составила 1,7 % и  65-70 % в РФ и странах ЕАЭС.

Объем производства магния в Китае сократился с 1 022 тыс. т. в 2017 до оценочных 800 тыс. т. в 2018 (- 222 тыс. т. или 21,7 %). Также, в результате убытков из-за роста цен на газ в начале 2018 был закрыт недавно (2015 г.) построенный завод компании ESAN в Турции мощностью 15 тыс. т. В остальных странах объем производства практически не изменился. В октябре 2018 года производитель магния в США, US Magnesium, поддержанный производителями магниевых сплавов, порошков и гранул, подал заявление на введение 172 % антидемпинговой и компенсационной пошлин на магний из Израиля. Комиссия по международной торговле США признала ущерб от импорта магния из Израиля магниевой промышленности США и инициировала процесс для определения мер по устранению ущерба. Завершение процесса ожидается в конце 2018 - начале 2019 гг.

Среднегодовой темп роста потребления магния прогнозируется темпами + 5.8 % в год в период 2016-2026 гг. Драйверы - рост потребления алюминиевого проката и изделий из магниевых сплавов в транспорте.

По имеющимся данным на конец 2018, суммарные установленные мощности по производству магния превышали 1 855 тыс. т. в год.

Магний широко используется для получения некоторых металлов методом восстановления (ванадий, цирконий, титан, бериллий, хром и т.д.); для придания стали и чугуну лучших механических характеристик, для очистки алюминия. В чистом виде входит в состав многих полупроводников.

1.3.5.2 Кальций - пятый по распространенности элемент в земной коре (более 3 %), образует множество пород, в основе многих из которых - карбонат кальция. Некоторые из этих пород имеют органическое происхождение (ракушечник), показывающее важную роль кальция в живой природе. Природный кальций - смесь 6 изотопов с массовыми числами от 40 до 48, причем на 40Ca приходится 97 % общего количества. Ядерными реакциями получены и другие изотопы кальция, например, радиоактивный 45Ca.

Для получения простого вещества кальция используется электролиз расплавов его солей или алюмотермия:

4CaO + 2Al = Ca(AlO ₂) ₂ + 3Ca.

Химические свойства:

Кальций не столь активен, как щелочные металлы, тем не менее его приходится хранить под слоем минерального масла или в плотно запаянных металлических барабанах. Уже при обычной температуре он реагирует с кислородом и азотом воздуха, а также с водяными парами. При нагревании сгорает на воздухе красно-оранжевым пламенем, образуя оксид с примесью нитридов. Подобно магнию, кальций продолжает гореть в атмосфере углекислого газа. При нагревании реагирует с другими неметаллами, образую не всегда очевидные по составу соединения, например:

Ca + 6B = CaB ₆ или Ca + P => Ca ₃P ₂ (а также CaP или CaP ₅).

Во всех своих соединениях кальций имеет степень окисления + 2.

Важнейшие соединения:

Оксид кальция CaO (негашеная известь) - вещество белого цвета, щелочной оксид, энергично реагирует с водой (гасится) переходя в гидроксид. Получают термическим разложением карбоната кальция.

Гидроксид кальция Ca(OH) ₂ (гашеная известь) - белый порошок, мало растворим в воде (0,16 г/100 г), сильная щелочь. Раствор (известковая вода) используется для обнаружения углекислого газа.

Карбонат кальция CaCO ₃ - основа большинства природных минералов кальция (мел, мрамор, известняк, ракушечник, кальцит, исландский шпат). В чистом виде вещество белого цвета или бесцв. Кристаллы. При нагревании (900-1000 °С) разлагается, образуя оксид кальция. Нерастворим, реагирует с кислотами, способен растворяться в воде, насыщенной углекислым газом, переходя в гидрокарбонат: CaCO ₃ + CO ₂ + H ₂O = Ca(HCO ₃) ₂. Обратный процесс приводит к появлению отложений карбоната кальция, в частности, таких образований, как сталактиты и сталагмиты.

Встречается в природе также в составе доломита CaCO ₃*MgCO ₃.

Сульфат кальция CaSO ₄ - вещество белого цвета, в природе CaSO ₄*2H ₂O (гипс, селенит). Последний при осторожном нагревании (180 °С) переходит в CaSO ₄*0,5H ₂O (жженый гипс, алебастр) - белый порошок, при замешивании с водой снова образующий CaSO ₄*2H ₂O в виде твердого, достаточно прочного материала. Мало растворим в воде, в избытке серной кислоты способен растворяться, образуя гидросульфат.

Фосфат кальция Ca ₃(PO ₄) ₂ (фосфорит), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. Исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. Фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой Са ₅[PO ₄]3Y, где Y = F, Cl, или ОН, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. Наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.

Фторид кальция CaF ₂ (природн.: флюорит, плавиковый шпат) - нерастворимое вещество белого цвета. Природные минералы имеют разнообразные окраски, обусловленные примесями. Светится в темноте при нагревании и при УФ-облучении. Увеличивает текучесть (плавкость) шлаков при получении металлов, чем обусловлено его применение в качестве флюса.

Хлорид кальция CaCl ₂ - бесцв. крист. в-во хорошо растворимое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl ₂*6H ₂O. Безводный (плавленый) хлорид кальция - хороший осушитель.

Нитрат кальция Ca(NO ₃) ₂ (кальциевая селитра) - бесцв. крист. в-во хорошо растворимое в воде. Составная часть пиротехнических составов, придающее пламени красно-оранжевый цвет.

Карбид кальция CaС ₂ - реагирует с водой, кислотами образуя ацетилен, например: CaС ₂ + H ₂O = С ₂H ₂ + Ca(OH) ₂.

Применение:

Главное применение металлического кальция - это использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом применяются в некоторых видах аккумуляторных батарей и при производстве подшипников. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов. Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редкоземельных элементов.

Кальций широко применяется в металлургии для раскисления стали наряду с алюминием или в сочетании с ним. Внепечная обработка кальцийсодержащими проволоками занимает ведущее положение в связи с многофакторностью влияния кальция на физико-химическое состояние расплава, макро- и микроструктуры металла, качество и свойства металлопродукции и является неотъемлемой частью технологии производства стали. В современной металлургии для ввода в расплав кальция используется инжекционная проволока, представляющая из себя кальций (иногда силикокальций или алюмокальций) в виде порошка или прессованного металла в стальной оболочке. Наряду с раскислением (удалением растворенного в стали кислорода) использование кальция позволяет получить благоприятные по природе, составу и форме неметаллические включения, не разрушающиеся в ходе дальнейших технологических операций.

Изотоп 48Ca - один из эффективных и употребительных материалов для производства сверхтяжелых элементов и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Это связано с тем, что кальций-48 является дважды магическим ядром, поэтому его устойчивость позволяет ему быть достаточно нейтроноизбыточным для легкого ядра; при синтезе сверхтяжелых ядер необходим избыток нейтронов.

В цветной металлургии известняк и известь используются в качестве флюса и технологического сырья.

При производстве глинозема из нефелинов или бокситов методом спекания роль известняка (мела) сводится к разрыву химических связей в руде между Al ₂O ₃, SiO ₂ и R ₂O ₃ и последующей карбонизации алюминатного раствора. В зависимости от сорта (их четыре) в известняках должно быть СаО не менее 52-53 %, MgO не более 1,0-1,5 %, SiO ₂ не более 2,0-3,0 %, Fe ₂O ₃ - 0,8-1,0 %.

На медеплавильных предприятиях известняк - это флюс при плавке руды, а известь - основа для получения известкового молока, применяемого при флотации.

Известняки и известь используют также при выплавке и обогащении никелевых (окисленных), свинцовых, сурьмяных и оловянных руд, при рафинировании цветных металлов и цианировании золота и серебра.

Чистые известняки требуются для получения термическим способом металлического кальция, который используется в производстве различных сплавов и как восстановитель при изготовлении высококачественных тугоплавких металлов.

В производстве металлического магния из рассолов соляных озер известняки применяются для приготовления известкового молока, используемого для получения гидроксида магния, который после прокаливания и получения MgO хлорируется, а безводный хлористый магний подвергается электролизу.

В цветной металлургии применяется и доломит как огнеупорный материал и как сырье для получения металлического магния в результате восстановления магния ферросилицием.

На протяжении последних трех лет в России наблюдается подъем производства фосфатов и алюмофосфатов кальция. В 2019 году в России было произведено 5 362,0 тыс. т. фосфатов и алюмофосфатов кальция, что на 2,7 % больше объема производства предыдущего года.

Производство фосфатов и алюмофосфатов кальция в июне 2020 года увеличилось на 6,8 % к уровню июня прошлого года и составило 458,0 тыс. т.

Лидером производства фосфатов и алюмофосфатов кальция в (тыс. т.) от общего произведенного объема за 2019 год стал Северо-Западный федеральный округ с долей около 100,0 %.

АО "Чепецкий механический завод" (АО "ЧМЗ") - один из крупнейших мировых производителей кальция и единственный в России и Европе. Поэтапное расширение производственных мощностей позволило увеличить номенклатуру кальциевой продукции предприятия, усовершенствовать технологию, повысить безотходность и безопасность производства. Кальций также нашел очень широкое применение в черной и цветной металлургии.

Завод производит металлический кальций в виде слитков, кусков, стружки, крупки и гранул. На предприятии разработаны технологии получения сплавов кальция с магнием, алюминием и никелем. Освоено производство кальциевой инжекционной проволоки.

Практически вся кальциевая продукция предприятия экспортируется в ведущие страны мира и неизменно получает высокую оценку зарубежных партнеров. Соответствие свойств кальциевой продукции требованиям заказчика обеспечивается действующей на предприятии системой качества. Металлический кальций применяется как:

- восстановитель из окислов или других химических соединений различных цветных, редких и тугоплавких металлов;

- легирующий элемент при производстве сплавов цветных металлов;

- раскислитель, связывающий одновременно углерод, серу, фосфор, азот при производстве высококачественных сталей и сплавов цветных металлов;

- разделитель аргона и азота при производстве этих газов;

- очиститель нефти и газа в нефтегазовой промышленности;

- в качестве наполнителя для инжекционных проволок.

Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" входит в число крупнейших мировых производителей и поставщиков особо чистого кальция - металла, широко используемого в сталелитейной промышленности в качестве легирующей добавки и раскислителя при выплавке высококачественных сталей, а также в других отраслях - цветной металлургии, фармацевтической промышленности, производстве аккумуляторных батарей и ряде других.

Производство кальция осуществляется по электролизно-дистилляционной схеме, позволяющей получать металл высокой чистоты без дополнительной очистки. На сегодняшний день ежегодное производство дистиллированного кальция составляет свыше 2000 тонн различной номенклатуры: гранулы, слитки, стружка, крупка и фольга. Основная часть - 94 % выпущенного кальция - экспортируется, поставки осуществляются в страны Северной и Центральной Европы, Юго-Восточной Азии, Канады и Америки.

1.4 Основные проблемы производства редких и редкоземельных металлов

В период технической модернизации действующих, и, тем более, в период создания новых производств РЗМ, следует оценить возможности организации малых-средних горно-технологических производств на базе доступных месторождений Кольского региона, представленных наиболее востребованными иттриевоземельными рудами.

К сожалению, в последние десятилетия месторождения с ведущей иттриевоземельной рудной специализацией не привлекают внимание геологоразведочных организаций и тем более каких-либо инвесторов, как государственных, так и частных. Однако в свое время научными специалистами КНЦ РАН были проведены исследования, которые в разное время обусловили проведение на них рекомендованных производственных работ, результаты которых по разным причинам остались нереализованными. Следует иметь в виду, что подобные небольшие, но богатые РЗМ объекты могут быть выделены в других районах Кольского и Карельского регионов, а также на Урале, на юге Сибири и в Приморском крае. За рубежом такие месторождения служат объектами добычи редкоземельных и сопутствующих редкометальных минералов ручной рудоразборкой. Среди техногенных ресурсов РЗМ следует выделить Куларское россыпное месторождение, отработанное на золото и представленное песками с нерадиоактивным монацитом (куларитом). Это месторождение в настоящее время служит объектом доизучения и оценки ОАО "Уранцветмет" на РЗМ иттриевоземельной группы с остаточным золотом.

Единственным источником минеральной циркониевой продукции с сопутствующим гафнием в нашей стране в настоящее время является ОАО "Ковдорский ГОК". Однако эта продукция представлена уникальным бадделеитовым концентратом, который нигде в мире, кроме Ковдора, не выпускается. В результате изучения коренных апатит-магнетитовых руд, содержащих бадделеит, и хвостов их обогащения, установлена и реализована возможность извлечения из этих "отходов" ковдорского производства апатита и бадделеита. Согласно исследованиям в бадделеитах Ковдора, кроме естественных радионуклидов, выявлено стабильно высокое и практически интересное содержание гафния (13-15 кг/т) как изоморфного спутника циркония, а также скандия (200 г/т), оксидов тантала (1-1,5 кг/т) и ниобия (1,8-4,7 кг/т), суммы оксидов редких земель (130-150 г/т). Таким образом, содержание указанных редких металлов определяет повышенную извлекаемую ценность ковдорского бадделеита, что ориентирует на увеличение стоимости товарных бадделеитовых концентратов как комплексного, высоколиквидного редкометального продукта.

К сожалению, эксплуатация титаново-циркониевых россыпных месторождений с промышленными запасами циркона и содержащегося в нем гафния пока в нашей стране не организована, хотя это сырье крайне необходимо для удовлетворения потребностей в цирконии и гафнии атомной промышленности.

В настоящее время очевидна необходимость оперативного изменения сложившейся в России ситуации, прежде всего в отношении лития, бериллия и РЗМ, а также ниобия, циркония (с гафнием) и широкого круга рассеянных редких металлов, без которых развитие ОПК и высокотехнологичных гражданских отраслей промышленности практически невозможно.

Организация редкометального импортозамещения имеет свою специфику и поэтому должна проводиться системно, с учетом мировых тенденций, возможностей и перспектив создания, сбалансированных и эффективных производств редких и редкоземельных металлов полного технологического цикла (горная добыча - обогащение - химиико-металлургические переделы - промышленное использование) с применением взвешенных мер государственной поддержки.

Хоть металлургия редких и редкоземельных металлов в основном базируется на общих принципах, но в то же время отличается применением индивидуальных химико-металлургических технологий, обработкой и областями применения полученных металлов.