Томторское месторождение редкоземельных металлов. 1 часть.

http://yakutiafuture.ru/2015/11/18/tomtorskoe-mestorozhdenie-redkozemelnyx-metallov-1-chast/#comment-917
От редакции:

Мы начинаем серию публикаций об уникальном месторождении редкоземельных металлов (РЗМ) в местности Томтор Оленёкского улуса. Редкоземельные металлы играют большую роль в ряда современных отраслей промышленности. Мировым монополистом в области добычи РЗМ сейчас является Китай. Освоения Томторского месторождения РЗМ будет означать новый этап развития промышленности современной России, поэтому этот проект имеет стратегическое отношения для нашей страны. С другой стороны, есть опасения и у экспертов, и у представителей общественности по проблемам обеспечения экологической безопасности при освоении этого месторождения, так как РЗМ обладают чрезвысайной радиоактивностью.

Серию публикаций о Томторском месторождении РЗМ мы начнём с публикации научной статьи “Перспективы освоения Томторского месторождения комплексных ниобий-редкоземельных руд”.

Эта статья была опубликована ещё 23 октября 2013 г. Авторы статьи известные российские учёные академик РАН Н.П.Похиленко и доктор геолого-минерологических наук А.В.Толстов.

Перспективы освоения Томторского месторождения комплексных ниобий-редкоземельных руд.

Н.П. ПОХИЛЕНКО,

академик РАН, директор Института геологии и минералогии СО РАН

им. B . C . Соболева. E – mail: director @ igm . nsc . ru

А.В. ТОЛСТОВ,

доктор геолого-минералогических наук, ИГМ СО РАН Новосибирск.

E – mail: tols 61@ mail . ru

Тенденции мирового рынка редких элементов (редкие и редкоземельные металлы) в 1990-е и в 2000-е годы характе­ризовались неуклонным ростом производства и потребления с некоторым дисбалансом между ними – то превышением пред­ложения (1990-е- 2009 гг.), то значительным опережением спроса (с 2010 г. по настоящее время). Это стимулировало мировое производство редких элементов: так, только за пер­вое десятилетие XXI века потребление ниобия в мире вырос­ло вдвое, что обусловило соответствующий рост его производства, а потребление некоторых редкоземельных металлов (РЗМ) увеличилось в 3-4 раза.

Открытие новых сфер использования редких элементов способствовало значительному росту спроса на них и суще­ственно изменило баланс в традиционных областях их при­менения. В настоящее время наиболее дефицитны неодим, празеодим, тербий и диспрозий: спрос на них будет расти из-за расширения производства электромобилей. В частности, по оценке IMCOA, доля неодима в потреблении оксидов редких земель составит в 2015 г. 20,9% и в 2020 г. – 26,3%, а его нехватка – соответственно 5,5 и 20,1 тыс. т (1).

Чтобы удовлетворить спрос на неодим, к 2015 г. мировое, производство оксидов редких земель предстоит увеличить с 220 до 253 тыс. т. При этом 20 тыс. т других оксидов могут остаться в избытке, особенно лантан и церий, дефицит которых, возможно, будет покрыт уже в 2013 г. В ряд дефицитных РЗМ к тому времени могут войти также европий и эрбий (табл. 1).

Таблица 1. Баланс спроса и предложения оксидов редких земель (РЗО)

РЗО Спрос Предложение Избыток (+), дефицит (-) Всего 180,0 208,5 +28,5 Церий 63,0-68,0 80,0-85,0 +17,0 Неодим 35,0-40,0 30,0-35,0 -5,0 Европий 0,725-0,745 0,575-0,625 -0,120 (0,150) Тербий 0,450-0,500 0,375-0,425 +0,075 Диспрозий 2,5-3,0 1,6-2,0 -0,900 (1,0) Источник: Roskill Information Service Ltd. и IMCOA.

Таким образом, существующий дефицит редких элементов сохранится и в долгосрочной перспективе. Практика по­казывает, что при наличии огромных мировых запасов сырья спрос будет стимулировать предложение; затем рынок сбалансируется, и серьезных проблем с обеспечением мировых потребностей, учитывая колоссальную сырьевую базу, ожи­дать не приходится. Главный вопрос для изыскания новых источников редкоземельных металлов в мире – время вхождения в рынок . Для России этот вопрос в настоящее время чрезвычайно актуален.

В сфере потребления редкоземельных металлов в 1990-е и в 2000-е годы в нашей стране тенденции были прямо противоположны мировым: внутренний спрос сократился вдвое – с 6 до 2-3 тыс. т оксидов редких земель. Основные виды высокотехнологичной продукции, содержащей редкозе­мельные металлы, сегодня в Россию по-прежнему импортиру­ются. Отечественные предприятия удовлетворяют свои потреб­ности в редкоземельных металлах и их соединениях исклю­чительно за счет импорта, поскольку мощности по разделению редких земель в России отсутствуют. Кроме того, в стране практически не освоены многие как традиционные, так и ин­новационные области применения редких земель, чрезвычай­но активно развивавшиеся в последние годы за рубежом.

Увеличение производства РЗМ (а если называть вещи своими именами, то воссоздание редкоземельной промышленности) в России возможно за счет трех направлений.

Первое – организация мощностей по их производству из лопарита Ловозерского месторождения (Мурманская область, Кольский полуостров).

Второе – попутное получение РЗМ из апатита Хибинско­го месторождения (Мурманская область, Кольский полуост­ров), в котором заключено около 60% их балансовых запасов.

Третье и самое перспективное направление – освоение ба­лансовых месторождений, готовых к эксплуатации, из ко­торых самым богатым является Томтор, участок Буранный (Якутия).

Первые два варианта требуют создания цепочек перерабатывающих предприятий, реанимации старых или организации новых мощностей, удаленных друг то друга на тысячи километров, поэтому мы предлагаем реализовать третий вариант обеспечения России редкоземельными металлами, который позволит сформировать и мощный экспортный потенциал: освоение Томторского месторождения.

На 71-м градусе

Томтор – уникальное месторождение редких элементов на Севере Сибири, которое по праву является безусловным ми­ровым лидером по концентрациям и ресурсам редких элемен­тов в рудах нового типа. Несмотря на неблагоприятное гео­графическое положение месторождения, понимание экономи­ческой эффективности его освоения становится все более явным в связи с позитивным изменением конъюнктуры мирового рынка редких элементов, складывающейся в последние годы, и намерением руководства России развивать Арктический регион.

Выявленный в 1959 г. массив Томтор расположен на 71-м градусе северной широты в лесотундровой полосе Якутии. Климат – долгая полярная зима (с сентября по май, причем с ноября по январь – в условиях полярной ночи) и неста­бильно жаркое лето (июнь-август). Массив Томтор открыт геологами НИИГА С.А. Гулиным и Э.Л. Эрлихом, а спустя пять лет первое упоминание о нем появилось в печати (2).

До 1985 г. в литературе были опубликованы лишь единичные об­щие сведения о геологическом строении массива, веществен­ном составе и рудоносности его образований.

С началом поисково-оценочных работ представления о гео­логии и рудоносности массива существенно уточнились. В отечественной и зарубежной литературе появились рабо­ты, отражающие состояние изученности вещественного состава сырья, а после выявления нового типа уникальных руд (1986-1987 гг.) исследования проводили коллективы известных на­учных заведений страны: ученые, геологи и технологи из Якутска, Москвы, Красноярска, Хабаровска и Симферополя.

Первая геолого-экономическая оценка нового объекта, вы­полненная Э.Н. Эрлихом, Г.И. Поршневым и Л.Л. Степано­вым в начале 1980-х годов НИИГА (г. Ленинград), несмотря на внушительные прогнозные ресурсы, из-за неблагоприят­ного местоположения давала лишь призрачные надежды на его освоение в неопределенном будущем. Однако при поис­ково-оценочных работах во второй половине 1980-х годов были выявлены неизвестные ранее пирохлор-монацит-крандаллитовые руды с колоссальными запасами и уникаль­ными параметрами рудоносности, кардинальным образом из­менившие отношение к месторождению (3).

Выявление руд с уникальными параметрами дало надежду на вовлечение в отработку этого объекта в обозримом будущем.

В мире такие объекты исключительно редки, поэтому Том­тор по праву стоит в одном ряду с месторождениями-гиган­тами, такими, как Виттватерсранд (золотоносный конгломе­рат) в ЮАР или Сухой Лог (золото) в России, Чукикамата (медь) в Чили, Норильская группа (медь, никель, платинои­ды). Среди редкометалльных объектов Томтор лидирует, опе­редив месторождения ниобия (Араша, Бразилия) и редких земель (Маунтин-Пасс, США; Баюнь-Обо, Китай).

Запасы кондиционных руд участка Буранный месторож­дения Томтор, подсчитанные по борту 1% пентаоксида нио­бия, только по промышленным категориям В+С 1 составляют 42,7 млн. т, собственно запасы пентаоксида ниобия – 1,3 млн. т, а суммарные запасы оксида редких земель – 3,2 млн. т. Госу­дарственным балансом учтены запасы 10 элементов (ниобий, иттрий, скандий, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и титан) по категориям В+С 1, предназначенные для открытой отработки карьером в объеме 1,2 млн. т.

Практическая значимость нового типа руд определяется набором, запасами и концентрациями ниобия, иттрия, скан­дия и других редких металлов. Томтор отличается уникально высокими содержаниями РЗМ в балансовых рудах: оксида ниобия – 6,71%, оксида иттрия – 0,60%, оксида скандия -0,05%, суммы оксидов редких земель – около 10%. Общие ре­сурсы месторождения составляют: пентаоксида ниобия -73,636 млн. т, суммы редкоземельных оксидов- 153,706 млн. т., пентаоксида фосфора – около 2 млрд. т.

Удельный вес разведанных запасов руд в пределах место­рождения составляет лишь первые проценты от общих ресур­сов. В связи с этим дальнейшие разведочные работы на флан­гах месторождения, по нашему убеждению, могут привести к выявлению руд с более высокими параметрами (более 2-3% оксида иттрия, 0,1-0,5% оксида скандия и др.), что, с уче­том конъюнктуры мирового рынка, существенно повысит эф­фективность планируемого горнодобывающего предприятия. Помимо Буранного, в пределах Томторского месторождения Установлено еще два подобных участка (Северный и Южный) с аналогичными ресурсами руд и сходными параметрами рудоносности. Подсчет запасов руд этих участков, выполнен­ный по категории С 2, показал их сопоставимость с Буранным, что позволяет в перспективе существенно нарастить уникаль­ную сырьевую базу месторождения.

Запасы редких элементов в пределах только одного Буранного участка при сложившейся конъюнктуре могут обеспечить потребности России и мира на сотни лет. В то же время запасы Буранного составляют только треть от общих ресурсов этого типа на Томторе. Отметим, что уникальные месторождения Араша и Сент-Оноре (Бразилия), дающие сегодня более 90% мировой добычи ниобия, содержат руды с концентрациями в 4 раза ниже, чем на Томторе, а круп­нейшее редкоземельное месторождение Баюнь-Обо (Китай) содержит руды с концентрациями РЗО, не превышающими 10% (в то время как на Томторе, в пределах отдельных под­считанных блоков, – свыше 15-16%).

В целом геолого-экономическая оценка такого уникально­го объекта является сложнейшей задачей 4, что обусловлено уникальными по количеству и качеству запасами руд, не­определенностью реального спроса на товарную продукцию в России, высокой волатильностью цен товарной продукции на мировом рынке, а также незавершенными технологичес­кими исследованиями томторских руд. Поэтому целесообраз­но, на наш взгляд, уже на стадии проектирования провести технологические исследования имеющейся крупнообъемной заводской пробы весом 260 т (Красноярский горно-химический комбинат, г. Железногорск) в условиях действующего предприятия, что позволит повысить достоверность экономи­ческих оценок, способов и направлений эффективной экс­плуатации Томтора.

Варианты разработки Томтора и переработки руды.

При наличии достаточного количества сложностей, необ­ходимость разработки этого месторождения очевидна по следующим объективным причинам.

Во-первых, в непосредственной близости от него (менее 80 км) разведаны и успешно отрабатываются алмазные рос­сыпи (что означает практическую возможность обеспечения добычного комплекса техникой и трудовыми ресурсами), ме­сторождения углеводородов, углей и стройматериалов.

Во-вторых, вовлечение в промышленную обработку Том­тора благоприятно отразится на экономике заполярных улу­сов и всей Республики Саха (Якутия).

В-третьих, эксплуатация этого месторождения выведет рес­публику в лидеры по поставке редких элементов на рынок России и в число главных игроков в мире.

В-четвертых, с началом освоения Томтора на базе этого месторождения возможно формирование целого добычного кластера с вовлечением в освоение расположенного в 110 км к западу Попигайского месторождения лонсдейлитов.

Стартовый объем добычи будет диктоваться потребностя­ми отечественной промышленности и «покрытием» дефици­та на мировом рынке редких элементов, а они не настолько масштабные по «массе», чтобы проектировать на Томторе крупный добычной комплекс. На первом этапе возможна от­работка карьером разведочно-эксплуатационного предприятия (РЭП) балансового блока первой очереди с запасами 1,2 млн. т. Глубина залегания пласта в этом блоке (15 м при мощности более 11м) обусловливает возможность отработки руды от­крытым способом. При начале отработки в минимальном объеме руды 10 тыс. т (вариант РЭП) и доведении до оптимального объема годовой добычи (около 100 тыс. т) на пятый год, блока первой очереди будет достаточно на 15 лет, а перс­пективы обеспеченности предприятия сырьем в пределах только одного участка Буранный в максимально возможном варианте превышают 200 лет.

Рассмотренный способ отработки очевиден (сравнительно небольшие объемы добычи руды, но очень богатой редкозе­мельными металлами), но не бесспорен с точки зрения орга­низации добычи и технологических процессов, поскольку сезонная эксплуатация предполагает его полную или частич­ную консервацию на летний период. Реальным представляет­ся вариант сезонной шахтной добычи с летней консервацией ствола или экспериментальная траншейная отработка с еже­годной закладкой выработанного пространства, что можно опробовать уже в ходе разведочно-эксплуатационных работ.

Варианты отработки предусматривают карьерную добычу руды с транспортировкой ее различными видами транспорта от месторождения (так, руда в контейнерах может перевозить­ся на автомобилях по автозимнику Томтор – Юрюнг-Хая) до завода редких элементов. В качестве возможных вариантов перевалочных баз для транспортировки руды могут рассмат­риваться пристани Юрюнг-Хая в устье Анабара или г. Тикси вблизи устья р. Лены, далее водным путем по Севморпути и Енисею до завода редких элементов, которые возможно построить на площадке Красноярского ГХК или вблизи мес­торождения (в г. Удачный). Укрупненные расчеты организа­ции горно-транспортного производства со строительством взлетно-посадочной полосы и доставкой руды грузовыми самолетами типа АН-124 до проектируемых заводов в Крас­ноярске и Норильске также показывают рентабельность ос­воения этого месторождения.

Технология переработки руды разрабатывалась в ИМГРЭ, ВИМС (г. Москва), ИМР (г. Симферополь) и ИХХТ СО РАН (г. Красноярск). Предпринятые ранее попытки механическо­го обогащения различных сортов руды Томторского место­рождения (ДВИМС, г. Хабаровск, КИЦМ, г. Красноярск, ИМР, г. Симферополь, ВИМС и ГИРЕДМЕТ, г. Москва) не увенчались успехом: не было достигнуто получение кондици­онных товарных продуктов при приемлемом извлечении (не выше 50%). Отсутствие заводских испытаний руды на пред­ставительном объеме не позволило получить результаты за­вершенных исследований (сквозное извлечение, получение товарной продукции, соответствующей стандартам, которую можно реализовать на отечественном и мировом рынках).

Разработанная в Институте химии и химической техноло­гии (ИХХТ) СО РАН базовая схема обеспечивает комплекс­ное, максимально полное использование этого уникального типа РУД. Беспрецедентность данной технологии состоит в том, что в полезную переработку вовлекается 75% компонентов руды на месте. Принятая технология позволяет полу­чить товарную продукцию (индивидуальные оксиды редких элементов – ниобия, скандия, иттрия, церия, лантана, празео­дима, неодима, самария, европия, титана), имеющую стабиль­ные цены на мировом рынке.

Томтор для новой экономики страны.

В настоящее время по сравнению с 2000 г. цены на редкие элементы заметно выросли (на значительную часть продукции – в несколько раз) и после некоторого снижения имеют тенден­цию к стабилизации. Стоимость товарной продукции одной тонне томторской руды варьировала от 2 до 5 тыс. долл., достигнув 8,5 тыс. долл. 5, а после редкоземельного «бума», вызванного внезапным дефицитом вследствие прекращения китайского экспорта на мировой рынок редких элементов, она варьирует от 10 до 20 тыс. долл., в зависимости от чистоты получаемых товарных продуктов (табл. 2).

Таблица 2. Прогнозные цены на товарную продукцию, получаемую из руд участка Буранный месторождения Томтор(Усова Т.Ю., ИМГРЭ), долл./кг.

Продукт, оксид Минимум Максимум

Наиболее вероятная цена в 2012-2015 гг.

Ниобий технический 48 72 60

Скандий 1200 1750 1500

Иттрий 40 60 50

Лантан 20 30 25

Церий оксид 15 25 20

Неодим 70 100 90

Празеодим 70 100 90

Самарий 15 25 20

Европий 800 1200 1000

Карбонаты РЗМ 10 15 12

Диоксид титана 2,2 3,2 2,5

Диоксид гадолиния 55 150 100

Диоксид тербия 1000 2000 1000

Диоксид диспрозия 700 800 700

Диоксид гольмия 60 700 500

Диоксид эрбия 50 100 50

Диоксид тулия 1500 1600 1500

Диоксид иттербия 300 400 300

Диоксид лютеция 500 1800 1500.

Соответственно, суммарная стоимость товарной продукции, прямо пропорциональная объемам планируемой годовой до­бычи, составит от 100 млн долл. в год в варианте разведочно-эксплуатационного предприятия до 2 млрд долл. – в макси­мальном варианте добычи при максимальном варианте цен.

Дальнейшее повышение эффективности отработки мес­торождения возможно за счет, как расширения ассортимента продукции, так и повышения извлечения и чистоты инди­видуально производимых редкоземельных металлов. При максимальной производительности карьера по руде 100 тыс. т запасов руд в пределах участка первоочередной отработки хватит почти на 15 лет при окупаемости основных фондов предприятия от 3 до 5 лет, а общих запасов участка Буран­ный, даже при гипотетически возможном десятикратном увеличении объемов добычи, – более чем на 40 лет.

Все это дает основания утверждать, что отработка Томтор­ского месторождения в самое ближайшее будущее должна стать одной из составных частей программы интенсификации и инновационного развития многих отраслей народного хозяйства России. Освоение Томтора, объекта планетарного масштаба, благодаря комплексному использованию нового типа руд, позволит в кратчайшие сроки восстановить произ­водство редких элементов в России и выйти на мировой рынок, испытывающий их дефицит.

Стремительный экономический рост, прогнозируемый ми­ровыми аналитиками для России, неизбежно повлечет за со­бой резкий рост потребности в редких элементах. Для этого есть уникальная минерально-сырьевая база, подготовленная несколькими поколениями геологов, способная ныне обеспе­чить любую потребность промышленности в редких элемен­тах за счет нового типа руд Буранного участка Томторского месторождения. Месторождение готово к эксплуатации, и срок окупаемости основных фондов будущего предприятия (даже при средних ценах на редкоземельную продукцию) составит всего несколько лет.

Вышесказанное позволяет констатировать, что отработке уникального Томторского месторождения сегодня нет альтернативы. Предприятие, которое начнет его разработку, может рассчитывать не только на многолетнее прибыльное производство, но и в течение ближайшего десятилетия гарантиро­ванно станет монополистом на рынке редких элементов СНГ. Этот проект, как нельзя, кстати, вписывается в программу ин­тенсификации и инновационного развития народного хозяйства России.

Перечень получаемых товарных продуктов предопределяет, широкую сферу их потребления, в том числе на передовых направлениях научно-технического прогресса (металлургическое производство, нефте- и газодобывающие отрасли, электроника, машиностроение, новые материалы и др.). Из получаемых товарных продуктов возможно создание новых (нетрадиционных для Якутии) сфер промышленного производства, а с учетом их последующей переработки и получения новых материалов с уникальными свойствами руды Томтора имеют стратегическую значимость.

Его освоение позволит в кратчайшие сроки воссоздать утраченное после развала СССР редкометалльное производство в стране, а также исключить ее зависимость от импорта редких элементов и прочно занять достойное место на мировом рынке с конкурентной продукцией. Заинтересованность в освоении месторождения высказали руководители крупнейшего в бывшем СССР Ульбинского завода редких металлов (Усть-Каменогорск, Казахстан). Тесная кооперация этого завода с Красноярским горно-химическим комбинатом и буду­щим горнодобывающим предприятием позволит быстро организовать и связать воедино цепочку добычи, транспортиров­ки и передела руды для получения готовой высоколиквидной продукции.

Единственное, что удручает, промедление в принятии решения об освоении месторождения.

Ссылки.

1. Technical report: preliminary economic assessment (scoping study) of the bear lodge rare-earths project- A national instrument 43-101 report. Crook County, Wyoming. Prepared For: Rare Element Resources Ltd. By: Michael P. Richardson, John Т., Alan С Noble, Ron Roman, James G. Clark. November. 2010. P. 299. URL: http://www.rareelementrcsources.eom/i/pdf/110910-Rare-Element.pdf.

2. Эрлих Э.Н. Новая провинция щелочных пород на с-в Сибирской платформы // Записки ВМО. – 1964. – Т. 93, № 6. – С. 682-693.
3. Кравченко СМ., Беляков А.Ю., Кубышев А.И., Толстое А.В. Скандиево-редкозсмельно-иттриево-ниобиевые руды – новый тип редкометалльного сырья // Геология рудных месторождений. – 1990. – Т. 32, № 11. – С. 105-109;

Лапин А.В., Толстое А.В. Новые уникальные месторождения редких металлов в корах выветривания карбонатитов//Разведка и охрана недр. – 1993 -№3 – С.7-11.

4. Толстов А.В. Проблемы геолого-экономической оценки Томторского месторождения // Материалы международного симпозиума: Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов в XXI веке. – М., Изд-во «Геоинформмарк», 1998. – С. 135-137; Толстое A3. Проблемы оценки и освоения Томторского месторождения // Материалы XIV Международного совещания но геологии россыпей и месторождений кор выветривания (РКВ-2010). – Новосибирск: Изд-во ООО «Апельсин» 2010 -С. 656-660.