Повышение эффективности переработки и извлекаемой ценности редкометалльных руд на основе оптимизации параметров и глубины обогащения минеральных компонентов Петров Игорь Михайлович

Содержание к диссертации

4. Обоснование необходимости анализа рынков редкометалльного сырья как составной части технолого- экономического метода повышения эффективности 72 комплексного использования сырья

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ

РЕДКОМЕТАЛЛЬНОГО СЫРЬЯ И ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ РУДОПОДГОТОВКИ НА 80 ОСНОВЕ УЛУЧШЕНИЯ РАСКРЫТИЯ МИНЕРАЛОВ

6. Методика определения степени раскрытия редкометалльных

руд с использованием гравитационного анализа продукта 107

3 ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И РАЗРАБОТКА ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПЕРЕРАБОТКИ РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ РУД НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ В 144 СИЛЬНЫХ ПОЛЯХ

7. Методические основы магнитного анализа слабомагнитных редкометалльных руд 144

8. Разработка основ магнитного разделения компонентов труднообогатимых редкометалльных руд 154

9. Изучение влияния крупности редкометалльного сырья и его степени раскрытия на показатели магнитнои сепарации и выявление их оптимальных значений 169

10. Повышение эффективности обогащения слабомагнитного редкометалльного сырья на основе применения сепараторов

со сверхпроводящими магнитными системами 184

11. 2. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ И МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ ОБОГАЩЕНИЯ РУД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗА ЦЕН НА РЕДКОМЕТАЛЛЬНУЮ ПРОДУКЦИЮ 245

       4. Анализ уровня извлечения и потерь металлов при обогащении редкометалльного сырья 245

       5. Обоснование необходимости определения и метод выявления оптимальной глубины обогащения редкометалльных руд 253

       6. Анализ динамики цен на редкометалльную продукцию и влияние их колебания на извлекаемую ценность руд
          

       6. ИСПЫТАНИЯ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ РУД 294 ДЛЯ ПОВЫШЕНЯ ИЗВЛЕКАЕМОЙ ЦЕННОСТИ СЫРЬЯ

       4. Испытания по дроблению и измельчению руд в различных аппаратах и выявление оптимального способа дезинтеграции 294 для повышения извлекаемой ценности сырья

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ 347

       Список использованной литературы 354

       различных месторождений ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5

       Приложения 381

       Введение к работе

       Редкие металлы (ниобий, тантал, цирконий) и редкоземельные металлы (РЗМ) находят широкое большее применение в различных отраслях промышленности. Они используются в металлургии (добавки для придания стали специальных свойств), электронике (сотовые телефоны, компьютеры), в нефтехимической отрасли (катализаторы), ядерной и космической технике (детали реактора, экраны) и т.д.

       На большинстве предприятий СНГ добыча и переработка руд, содержащих редкие металлы, существенно снизилась. Характерным является низкое содержание металлов в руде большинства разрабатываемых месторождений и использование недостаточно эффективных схем переработки. Все это привело к закрытию ряда предприятий (Вишневогорское рудоуправление, Орловский и Белогорский ГОКи), деятельность других комбинатов (АО «Севредмет») осложнена периодическими остановками.

       Из-за уменьшения объемов добычи и переработки редкометалльного сырья мощности металлургических предприятий по выпуску товарной продукции редких металлов в настоящее время они задействованы крайне незначительно. При этом ряд металлургических предприятий СНГ, имеющих мощности по выпуску редких металлов, начали осуществлять импортные поставки сырья.

       Подъем промышленного производства, начавшийся в последнее время в России, должен в ближайшей перспективе повлечь за собой существенное увеличение спроса на редкие металлы. Поэтому в ближайшие годы остро встанет задача обеспечения добычи и переработки редкометалльного сырья с высокими технико-экономическими показателями.

       Решение существующей проблемы сырья редких металлов в России будет осуществляться двумя путями - это разработка новых месторождений и использование более эффективных технологий переработки руды.

       В последние годы в России было разведано достаточно много месторождений редких металлов: Томторское, Болыиетагнинское, Белозиминское, Татарское, Вишняковское, Катугинское, Арысканское, Чуктуконское, Улуг-Танзекское, Туганское. Конкурентоспособность разработки этих месторождений во многом определяется комплексным характером сырья и необходимостью при его переработке получения максимального спектра товарной продукции с наибольшей извлекаемой ценностью.

       В настоящее время переработка редкометалльных руд сопровождается большими потерями металлов и снижением комплексного использования сырья. Это связано с низким содержанием металлов в исходной руде; с тонкой вкрапленностью рудных минералов, их склонностью к ошламованию, близкими технологическими свойствами компонентов сырья.

       Характерным для переработки редкометалльных руд в бывшем СССР является наличие традиционных схем рудоподготовки, использование достаточно сложных технологических схем, сочетающих обогащение на гравитационных, магнитных, электрических сепараторах и частично использование флотации, отсутствие химической доводки продуктов.

       Вместе с тем применение новых методов повышения эффективности переработки (селективное раскрытие, высокоградиентная магнитная сепарация, предварительная обработка продуктов с целью направленного изменения свойств минералов и др.) для редкометалльных руд в настоящее время не получило пока развития. Использование новых методов и технологий для обогащения редкометалльных руд позволяет освоить как новые месторождения, так и улучшить показатели комплексной переработки сырья на действующих предприятиях.

       Для определения места этих методов в технологической схеме и выявления их оптимальных параметров необходимо изучение закономерностей измельчения и раскрытия редкометалльных руд, особенностей поведения в магнитном поле слабомагнитных компонентов редкометального сырья, определения места гидрометаллургической переработки в схеме и обоснование необходимости ее использования.

       Наиболее полно показатель комплексного использования сырья характеризуется уровнем извлекаемой ценности руд, в этом показателе представлены как технологические параметры переработки руды и получения товарной продукции, так и экономические факторы (цена этой продукции). При этом во многом уровень цены и ее колебаний формируется состоянием рынков продукции и зависит от факторов и особенностей конкретного рынка.

       Особенностями рынка редкометалльного сырья в СНГ является прежде всего большое количество его участников (предприятий- производителей и потребителей), сложные и постоянно меняющиеся взаимосвязи между ними. Одновременно мировой рынок характеризуется высокой монополизацией, что предопределяет низкую эффективность экспортных поставок редкометалльного сырья на фоне крайне невысокого пока уровня потребления редких металлов в России.

       Для анализа цен, влияющих на извлекаемую ценность сырья, необходимо детальное изучение рынка данного вида редкометалльной продукции для прогнозирования уровня цен. Эта сторона проблемы представляется необходимым компонентом при исследовании вопроса повышения эффективности комплексного использования минерального сырья.

       Актуальность работы.

       В 90-ые годы на большинстве предприятий СНГ добыча и переработка руд, содержащих редкие металлы, существенно снизилась. Это было обусловлено значительным уменьшением их потребления.

       Однако в ближайшие годы прогнозируется рост потребностей отечественной промышленности в редких металлах.

       Применяемые в настоящее время технологии переработки редкометалльного сырья требуют совершенствования, что обусловлено сложной рудной базой разрабатываемых месторождений России и невысокой конкурентоспособностью получаемых редкометалльных концентратов и продуктов.

       Решение проблем увеличения полноты и комплексности использования редкометалльного сырья, снижения затрат на их переработку требуют разработки и внедрения новых технологических и экономических решений, при этом часто необходимо их сочетание.

       Главное условие использования новых технологических решений переработки руд редких металлов лежит в области исследования закономерностей и разработки моделей их измельчения, раскрытия, магнитной сепарации для нахождения оптимальных режимов и параметров этих процессов для обеспечения максимальной извлекаемой ценности сырья. Дополнительным фактором является также необходимость изучения технолого-экономических факторов, определяющих оптимальную глубину обогащения сырья, и выявления конъюнктуры рынка редких металлов, влияющего на изменение цен.

       Методологической основой решения проблемы повышения эффективности комплексного использования редкометалльных руд являются результаты фундаментальных исследований процессов измельчения, повышения контрастности технологических свойств минералов, магнитной сепарации, совершенствования технологии переработки руд редких металлов, значительный вклад в развитие которых внесли ученые России В.И.Ревнивцев, М.А.Эйгелес, С.И.Полькин, В.В.Кармазин, П.Е.Остапенко, Л.А.Грекулова, Л.Б.Чистов, Ю.Ф.Соколов, А.В.Курков, Л.Б.Зубков, Н.В.Петрова и др.

       Цель работы - выявление закономерностей изменения оптимальной глубины обогащения и извлекаемой ценности редкометалльного сырья от параметров раскрытия, сепарации минеральных компонентов и уровня цен извлекаемой товарной продукции для повышения эффективности переработки руд редких металлов.

       Идея работы заключается в обосновании и практическом использовании зависимостей оптимальной глубины обогащения и извлекаемой ценности от соотношения параметров переработки редкометалльных руд и изменения цен извлекаемой товарной продукции для повышения эффективности переработки этого вида сырья.

       Методы исследования. Разработан и применен метод оптимизации глубины обогащения и извлекаемой ценности редкометалльных руд. Для выявления оптимальной глубины проводились технико-экономические расчеты на основе метода определения прибыли от реализации товарной продукции. При анализе конъюнктуры цен была использована разработанная методика изучения рынков редкометалльной продукции. Для изучения раскрытия минералов использовался оптико-геометрический анализ с использованием анализаторов изображения. Испытания дезинтеграции редкометалльных руд проводились с использованием мельниц самоизмельчения «Каскад» и «Аэрофол», мельницы динамического измельчения, инерционной конусной дробилки, аппарата электроимпульсного измельчения. Для изучения магнитных свойств минералов использовались магнитостатические измерения на установке Фарад ея. Направленное изменение магнитных свойств минералов осуществлялось путем радиационно-термической обработки с использованием пучка ускоренных электронов установки ЭЛВ-2. Магнитная сепарация осуществлялась на высокоградиентных сепараторах с различными феррозаполнителями в рабочей зоне, а также с применением сверхпроводниковых магнитных сепараторов. Для обработки результатов исследований использованы методы математической статистики и методы математического моделирования.

       Научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные лично соискателем:

       1. Эффективность комплексной переработки редкометалльного сырья достигается путем оптимизации глубины его обогащения, позволяющей определить граничные условия механических и гидрометаллургических методов, на основе рациональных параметров раскрытия, сепарации минеральных компонентов, изучения влияния колебания уровня цен на извлекаемую товарную продукцию.

       При измельчении редкометалльных руд в шаровой и стержневой мельницах в первоначальный момент осуществляется разрушение основной массы породообразующих минералов по границам минеральных блоков и двойников, что можно охарактеризовать как «структурный» уровень разрушения. Характер распределения частиц измельчаемой руды по классам крупности определяется размером вкрапленности основных породообразующих минералов в исходном рудном массиве.

       Степень раскрытия измельчаемых редкометалльных руд определяется по ее основному породообразующему минералу и зависит от исходной степени раскрытия, продолжительности измельчения и истинной удельной производительности измельчительного аппарата по раскрытому продукту, характеризующей способность руды к раскрытию. Выбор оптимального оборудования целесообразно осуществлять на основе показателя эффективности рудоподготовки по раскрытию, характеризующего соотношение образовавшегося раскрытого продукта и готового класса крупности.

       Для слабомагнитных редкометалльных минералов характерны 3 участка зависимости извлечения в магнитную фракцию от индукции магнитного поля сепаратора, отличающихся характером изменения показателей сепарации, определяемого выделением в магнитные фракции сростков ценных минералов с парамагнитными породообразующими минералами, раскрытых минералов, их сростков с диамагнитными породообразующими минералами. На показатели магнитной сепарации легкораскрываемых ценных минералов оказывает непосредственное влияние доля раскрытых и богатых сростков в исходном питании, для труднораскрываемых минералов определяющим является содержание рядовых сростков.

       В результате радиационно-термического воздействия (обработка ускоренными электронами) у редкометалльных минералов появляется зависимость их магнитной восприимчивости от напряженности поля с одновременным увеличением значений эффективной восприимчивости в полях 0.5-1.4 Тл, что связано с образованием сильномагнитной фазы. Оптимальные показатели магнитной сепарации обработанного материала достигаются при времени воздействия 3-6 минут, что приводит к смещению распределения ценных компонентов в область более низкой индукции при одновременном уменьшении их содержания в немагнитной фракции.

       6. Для последних стадий доводки редкометалльных концентратов характерно более резкое уменьшение извлекаемой ценности руд по сравнению с себестоимостью их переработки, что связано с высоким уровнем потерь ценных компонентов при механическом обогащении при незначительном уменьшении себестоимости переработки концентрата гидрометаллургическими методами. Выявлено, что колебания цен на товарную продукцию редкометалльных руд приводят к существенному изменению извлекаемой ценности сырья (до 60%).

       Научная новизна исследований.

       Предложен новый метод оптимизации глубины обогащения, определяющий граничные условия применения механической и гидрометаллургической переработки на основе улучшения параметров раскрытия и сепарации минеральных компонентов, изучения колебаний уровня цен на извлекаемую товарную продукцию.

       Установлены закономерности рудоподготовки редкометалльных руд при шаровом и стержневом измельчении и самоизмельчении, позволившие выявить определяющее значение структурных особенностей сырья и распределения по крупности основных породообразующих минералов в исходной рудной массе .

       Установлены основные факторы, влияющие на величину степени раскрытия измельчаемых редкометалльных руд в открытом цикле. Разработан метод оценки оптимальной дезинтеграции с использованием показателя эффективности рудоподготовки по раскрытию руды, позволяющий повысить извлекаемую ценность сырья в процессе дальнейшего обогащения.

       Выявлены закономерности магнитной сепарации минеральных компонентов редкометалльных руд в полях высокой индукции и получены аналитические зависимости их извлечения от напряженности магнитного поля и степени раскрытия минералов; создана математическая модель процесса извлечения сростковой минеральной частицы в магнитную фракцию, позволяющая проводить оценку эффективности магнитной сепарации слабомагнитных редкометалльных минералов.

       Разработаны методы интенсификации магнитной сепарации редкометалльного сырья для увеличения его извлекаемой ценности и определены оптимальные параметры разделительных процессов минералов в магнитных полях высокой индукции на основе сверхпроводящих систем и при использовании направленной обработки путем радиационно-термического воздействия.

       Установлены закономерности изменения извлекаемой ценности и себестоимости переработки редкометалльных руд при увеличении содержания пентоксида ниобия в концентрате с учетом его последующей гидрометаллургической переработки с учетом влияния изменения цен товарной продукции на извлекаемую ценность.

       Практическая значимость работы.

       На основе выполненных разработок подготовлены рекомендации Научного Совета по методам технологических исследований (НСОМТИ) Министерства природных ресурсов РФ по улучшению эффективности методов измельчения и раскрытия редкометалльных руд на основе оснащения полупромышленных установок геологических организаций оборудованием для бесшарового измельчения руд.

       Разработаны алгоритмы и созданы программы по определению измельчаемости руды и выявлению параметров измельчения в замкнутых циклах, позволяющие снизить объем экспериментальных работ при изучении обогатимости технологических проб.

       Разработана и прошла опытно-промышленную проверку технология первичного обогащения редкометалльных руд на основе высокоградиентной магнитной сепарации, защищенная патентом, обеспечившая повышение извлечения пентоксида ниобия в черновой концентрат на 8 %.

       Разработан способ интенсификации магнитной сепарации на основе предварительной радиационно-терми ческой обработки исходного материала, защищенный авторским свидетельством на изобретение, позволяющий увеличить извлечение редких металлов в концентрат на 3-6 %.

       Реализация работы. Разработанные методические рекомендации по проведению исследований магнитной сепарации слабомагнитных руд, утвержденные Научным Советом по методам технологических исследований (НСОМТИ) Министерства природных ресурсов РФ, внедрены в практику технологических лабораторий и институтов геологической отрасли.

       Результаты исследований 1985-1988 гг. по разработке и испытаниям магнитной технологии первичного обогащения использованы для составления технико-экономических кондиций руд Катугинского месторождения.

       Разработанные в 1995-1999 гг. методы исследования рынков минерального сырья используются рядом российских компаний, занимающихся проведением маркетинговых исследований.

       Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на 18 научных конференциях, в том числе: Еиготт-2001 (Будапешт, 2001), Конгрессе обогатителей (Москва, 2001), научных семинарах в рамках «Недели горняка» (Москва, 2000, 2001, 2002), Еиго81ее1 - 98 (Лондон, 1998), конференции «Интенсификация процессов обогащения минерального сырья» (Новосибирск, 1992), Плаксинских чтениях (Москва, 1990), семинаре ВДНХ «Применение высокоградиентной сепарации в народном хозяйстве» (Москва, 1989), конференциях «Новые методы, приборы и оборудование для технологических исследований минерального сырья» (Симферополь, 1989), «Геология месторождений рудных и неметаллических полезных ископаемых» (Москва, 1986).

       Публикации. По теме диссертации опубликованы 32 научные работы, в том числе 2 брошюры, 26 статей, 3 авторских свидетельства на изобретение и 1 патент. Результаты работы изложены в 10 научных отчетах.

       Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения и выводов, списка литературы из 254 наименований и содержит 390 страниц машинописного текста, 77 рисунков и 40 таблиц.

       1.Анализ состояния комплексной переработки сырья редких металлов и выбор методов повышения его эффективности на основе технолого-экономического метода

       1.1. Основные тенденции и состояние переработки сырья, содержащего редкие и редкоземельные металлы в странах СНГ

       1.1.1. Обзор состояния переработки руд, содержащих ниобий и тантал

       К редким металлам в числе других относятся ниобий и тантал. Ниобий обладает высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, способностью образовывать жаропрочные и сверхпроводящие сплавы, хорошей свариваемостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. При легировании сталей ниобий придает им морозостойкость и коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность. Тантал также пластичен и легко обрабатывается давлением, устойчив к воздействию кислот (кроме плавиковой и ее смеси с азотной), растворов солей и других соединений [ 69 ].

       Химические свойства ниобия и тантала очень близки и они часто встречаются вместе в рудах и минералах. Промышленное значение имеют, в основном, следующие минералы: пирохлор, колумбит, микролит, танталит и лопарит.

       Для обогащения руд, содержащих ниобий и тантал, применяются в основном сложные технологические схемы переработки, включающие методы гравитации, флотации, магнитной и электрической сепарации, химической доводки концентратов [17, 69, 73-74, 86, 124, 150, 161, 183, 205]. Руды большинства промышленных месторождений этих металлов являются труднообогатимыми, что обусловлено низким содержанием металлов в исходной руде; тонкой вкрапленностью рудообразующих минералов; изменениями минералов, нивелирующих различия в их физических свойствах [ 6-9, 72, 127, 150, 154, 167-172, 206-207, 216 ] .

       Колумбитовые и лопаритовые концентраты, содержащие Nb и Та, перерабатываются гидрометаллургическими методами (главным из которых является хлорирование). Переработка получаемых пирохлоровых концентратов для получения феррониобия производится алюмотермическим или электротермическим восстановлением.

       Запасы ниобия и тантала в странах бывшего СССР являются достаточно значительными. Месторождения ниобия и тантала разведаны в России, Казахстане, Украине (всего на территории бывшего СССР разведано 21 месторождение, руды которых содержат промышленное количество этих металлов) [65, 69, 96]. Однако руды выявленных месторождений в большинстве случаев характеризуются более низкими содержаниями ниобия и тантала по сравнению с эксплуатируемыми месторождениями мира (табл. 1.1).

       Следует также отметить, что мировое производство ниобия и тантала на 99 % базируется на рудах пирохлоровых месторождений. В то же время в России сырьем для производства ниобиевой и танталовой продукции был и остается главным образом лопаритовый концентрат, получаемый на Ловозерском ГОКе (АО "Севредмет").

       Учтенные запасы ниобия и тантала в России сосредоточены преимущественно в Восточной Сибири и относятся к категории неактивных. Около 40-50% запасов связано с месторождениями пирохлоровых руд в карбонатитах и их корах выветривания. Большая часть запасов приурочена к комплексным ниобий-танталовым месторождениям, которые могут, по мнению специалистов Гиредмета [65] обеспечить лишь 10-15 % потенциальной потребности России в ниобии.

       К числу вышеуказанных месторождений следует отнести крупное и уникальное Ловозерское (Мурманская область), а также резервные

       ТАБЛИЦА 1Л

       Сопоставление основных российских и мировых редкометалльных месторождений

       Белозиминское (Иркутская область), Катугинское (Читинская область), Улуг-Танзекское (Тува), запасы каждого из которых составляют более 500 тыс.т по М)₂0₅ [9].

       Прогнозные ресурсы ниобия в России оцениваются в десятки миллионов тонн. Они приурочены, главным образом, к недавно разведанным карбонатитовым месторождениям - ниобий- редкоземельного Томторского (Якутия) и ниобиевого Болынетагнинского (Иркутская область). Основной проблемой при разработке перечисленных выше месторождений является необходимость использования значительных финансовых средств, что связано с отсутствием инфраструктуры в районах расположения этих месторождений.

       На территории бывшего СССР мощности по добыче и переработке руд, содержащих ниобий и тантал, имели 6 предприятий. К ним относятся : АО "Севредмет" (Ловозерский ГОК, Мурманская область); Вишневогорское рудоуправление (Свердловская область); Малышевское рудоуправление (Свердловская область); Орловский ГОК (Читинская область); Забайкальский ГОК (Читинская область); Белогорский ГОК (Восточно-Казахстанская область, Казахстан).

       АО "Севредмет" является наиболее крупным производителем ниобия и тантала в концентрате в бывшем СССР. Комбинат разрабатывает подземным способом крупное по запасам Ловозерское месторождение. Основным ценным минералом в рудах является лопарит, содержание лопарита в руде около 2,5%. В лоаприте содержится 8,55 % пентоксида ниобия и 0,65% пентоксида тантала. Таким образом, среднее содержание ЫЬ₂0з и Та₂0₅ в рудах составляет, соответственно, 0,3 и 0,024%.

       Ловозерский ГОК выдал первую продукцию (лопаритовый концентрат) в 1951 г., в то время существовало опытно-промышленное производство на руднике "Карнасурт", которое в дальнейшем по проекту института "Гиредмет" было значительно расширено [119].

       В 1984 г. по проекту Гиредмета на Ловозерском ГОКе был введен в строй новый рудник "Умбозеро", который разрабатывает более нижние по сравнению с Карнасуртским рудником горизонты Ловозерского месторождения.

       В рудах Ловозерского месторождения сопутствующими лопариту минералами являются эгирин, а также нефелин и полевой шпат, содержание которых составляет, соответственно, 10-20 и 60-70%. Основным методом обогащения является гравитационный, основанный на различии плотностей, с одной стороны, лопарита, с другой - нефелина, полевого шпата и кварца.

       Исходную руду на Карнасуртской обогатительной фабрике после 2- х стадиального дробления и 3-х стадиального измельчения направляют на гидравлическую классификацию и, в дальнейшем, на обогащение на винтовых сепараторах с получением чернового концентрата (30-40% лопарита).

       Черновой концентрат выделяют на концентрационных столах со стадиальным доизмельчением хвостов доводки. Кроме того, технологическая схема фабрики включает в себя так называемую "шламовую ветвь".

       Переработка на Умбозерской фабрике отличается методом доводки чернового концентрата, который обезвоживают, сушат и подвергают электростатической сепарации для удаления эгирина (лопарит при этом выделяется в проводниковую фракцию), а затем магнитной сепарации (лопарит в отличие от эгирина переходит в немагнитную фракцию).

       В результате обогащения лопаритовых руд на Ловозерском ГОКе получается кондиционный концентрат с содержанием 90-95% лопарита при извлечении его в концентрат 77-78%). Лопаритовый концентрат содержит (в оксидах), %: №з - 6-8, Та - 0,5-0,55, ТЯ - 36-38, Т1 - 38-42 [197].

       До распада СССР, в 1991 г. предприятие выпустило 23,1 тыс.т лопаритового концентрата [11]. В 1996-98 г.г. предприятие неоднократно останавливалось из-за отсутствия сбыта концентрата. В настоящее время, согласно [31], производство лопаритового концентрата на предприятии находится на уровне 700- 800 т в месяц.

       По мнению специалистов Гиредмета, по содержанию редких металлов в руде, горно-техническим условиям отработки, особенностям технологии получения концентратов и, главное, наличию значительной радиоактивности Ловозерское месторождение существенно уступает зарубежным промышленным месторождениям, содержащим редкие металлы. Главным преимуществом месторождения является комплексный характер - в лопарите содержатся тантал, ниобий, редкоземельные металлы, титан.

       Вишневогорское рудоуправление разрабатывало до недавнего времени Вишневогорское месторождение, руды которого характеризуются очень низким содержанием пентоксида ниобия (около 0,1 %). При переработке руд на обогатительной фабрике рудоуправления в цикле первичного обогащения использовались гравитационные методы обогащения (концентрация на столах, винтовые сепараторы), для доводки чернового концентрата применялось сочетание гравитационных методов с магнитной и электрической сепарацией. В результате получался пирохлоровый концентрат с содержанием ниобия 40 %. С 1994 г. предприятие не выпускает пирохлоровый концентрат из-за нерентабельности и отсутствия сбыта.

       Малышевское рудоуправление разрабатывало открытым способом месторождение Липовый Лог, руда которого содержала тантал, ниобий, а также бериллий. Содержание редких металлов в руде низкое, в частности пентоксида тантала содержится порядка 0,01%. При переработке руды на предприятии получался концентрат, содержащий 15-20% суммы пентоксида ниобия и тантала с повышенным содержанием последнего (около 5%) [ 66 ]. В связи с падением спроса, добыча и переработка руды в 1996 г. была прекращена. В 2000 г. добыча и переработка руд возобновлены.

       Орловский ГОК разрабатывал до недавнего времени открытым способом Орловское месторождение, руды которого содержат тантал (среднее содержание пентоксида тантала - около 0,012 %). Технологическая схема переработки танталовых руд включала первичное гравитационное обогащение с получением чернового концентрата и его доводку. Комбинат выпускал танталсодержащий концентрат с содержанием пентоксида тантала до 30 % (в последние годы выпускался только бедный концентрат, содержащий около 1-3 % Та₂0₅).

       В 1993-94 г.г. предприятие находилось в тяжелейшем финансовом положении, выпуск танталового концентрата значительно сократился и к концу 1994 г. был прекращен. Во многом это связано с отсутствием спроса на этот концентрат.

       Согласно [ 35 ], предприятие может быть вновь запущено в марте- апреле 2001 года. В настоящее время на предприятии проводятся подготовительные работы к запуску производственных линий. Планируется, что Орловский ГОК может быть выведен на проектную мощность по переработке танталовой руды 600 тыс.т в год не ранее 2002 г. Срок вывода предприятия на проектную мощность будет в значительной степени зависеть от налаживания каналов сбыта его продукции, поскольку все прежние контакты комбината нарушены из-за долгого простоя.

       Забайкальский ГОК разрабатывал до недавнего времени Завитинское месторождение, руды которого в качестве попутного компонента содержат тантал (0,005 % Та₂0₅). К концу 80-х г.г. Забайкальский ГОК добывал и перерабатывал 1,1 млн т руды. В 1997 г. из-за низкого содержания тантала и его низкого извлечения производство танталсодержащего концентрата из этих руд стало нерентабельно и было прекращено. В настоящее время работа Забайкальского комбината возобновлена. Комбинат производит 4 тыс. т танталового концентрата (10% Та₂0>) и 6 тыс. т ниобиевого концентрата в год [38].

       В 1993 г. разработана программа 'ЛИБТОН", предполагающая возобновление работ предприятия на Этыкинском танталовом месторождении. Освоение этого месторождения было начато Забайкальским ГОКом еще в 1985 г., однако в 1992 г. строительство объектов было прекращено из-за отсутствия финансирования. Возобновление работ на месторождении предусматривалось постановлением правительства РФ "Об утверждении федеральной целевой программы добычи, производства и потребления лития, бериллия, развития производства тантала, ниобия и олова". Программа ЛИБТОН (аббревиатура по первым буквам этих металлов) предполагала создание на базе Забайкальского ГОКа нового в России производственного комплекса по производству редких металлов.

       Строительство новой обогатительной фабрики на Этыкинском месторождении было закончено в 2000 г. Перереработка руд будет осуществляться только гравитационным способом с получением танталового концентрата с содержанием 7 % Та₂0₅. Фабрика рассчитана на переработку 750 тыс.т руды в год с выпуском 40 т тантала и 60 т ниобия в концентрате. Согласно разработанному проекту, новое предприятие начнет давать первую продукцию в 2001 г [194].

       Однако, по мнению специалистов Гиредмета, Этыкинское месторождение по качественным показателям является далеко не лучшим среди месторождений подобного типа. Руды достаточно бедны, они содержат 0,013% пентоксида тантала и относятся к труднообогатимым. Поэтому проект может оказаться неконкурентоспособным на фоне не только лучших эксплуатируемых зарубежных месторождений (табл. 1.1), но и некоторых отечественных объектов.

       Белогорский ГОК до недавнего времени разрабатывал 3 месторождения - Белогорское, Юбилейное, Бакенное. В рудах, добываемых комбинатом, содержится значительный спектр полезных компонентов - тантал, ниобий, бериллий, цезий, литий, олово, полевые шпаты и слюда. Среднее содержание пентоксида тантала в добываемых рудах составляет около 0,01 %. Технологическая схема переработки руд, представленная на рис. 1.1, включала цикл первичного обогащения гравитационными методами (отсадка, концентрация на столах) и доводку чернового концентрата сочетанием магнитной и электрической сепарации и гравитации. При переработке руд выпускался танталсодержащий концентрат с содержанием около 28 % Та₂0₅.

       Добыча танталсодержащего сырья на комбинате была прекращена в 1993 г. из-за снижения спроса на выпускаемую продукцию. В начале 1998 г. на комбинате была возобновлена добыча и переработка танталсодержащей руды. Был восстановлен подземный рудник и вступила в строй Огневская обогатительная фабрика, на которой перерабатывался танталовый концентрат из Южной Африки. К концу 1998 г. комбинат вновь остановился в связи с убыточностью производства. В настоящее время началось затопление шахты Огневского рудника. В конце 1999 г. на Белогорском ГОКе появилось новое руководство, которое посчитало добычу руды нерентабельной, и запланировало запустить лишь 2 обогатительные фабрики - Ак- Кезеньскую и Центральную доводочную (пос. Асу-Булак), которые будут работать на привозном сырье из северо-восточных провинций Китая.

       Таким образом, на большинстве предприятий бывшего СССР добыча и переработка руд, содержащих ниобий и тантал, из-за низкого содержания металлов является нерентабельной, в связи с чем часть предприятий к настоящему времени прекратили свою работу. В СНГ исходный продукт г р о ж о ч е м 'и е _{41 ?} """^-дз | ксллек. концентр.

       МАГНИТ С.ПАРЛЦ.

       СТРИЖКА гро хочение

       О Г С А А К Л О Г С А А к А о ТСПКА

       хв т к-г - й,5 * 0,2 -135 + 0,3 и 1 меЛс-чРГйё~1 киыи,г.нгр стол л'2 каи,с.игр. стал л/3

       Г^—— п.п. 1ув

       КонцаНГр^сгаЛ А/7А 'Хв ! К-Т конце-нграцион. стил >1 (ОНЦСНТРОи, стол а/

       ОТвАЛ кон цен. стал ^0 «онцентв стол л/"4

       1 И.п. ко иоЗ нтрацйок. стол

       К О К цг-НТР СТОА ^ г пг—— ^о ицбктрлцион /УД

       1к-т п.п. Ухе.

       ИЛ -УЛ^Р и 3 м СП6 Ч г ни«. -

       К-Т I п. п.

       МАГиитнАЗ С а ПАР- МдгИИТйЛЯ С^ПА Р .'Г/'.ГУЫГгМ? СЫЛР гр пл.' | электр. сеш

       ГРАНАТ 5г|

       ПМ ^ОРвД-

       ЭЛеКТРИЧ.СвПДР

       РАЬД|=/'(-Ко Л" КЛАССА« ГРАИнГ. пр.

       14 А ГИиТ. С ПАР

       Н/к*.

       К-Т ТД-ГЦМА. коццентРАци"!-». сто* 9 « К-Г П.п. {"/ПР.

       ГРА НД?-П[>оД

       МАГНИТНАЯ СеПАРАИ

       Тд-ПраА вп-прч!

       РА^Л^^КО л« классам МЛГНиТКАЯ

       МЛгкиГ.еШр. ^н/пр

       1^я//ч<1>

       Тл-к-г

       ГРАНИ Г ПР. п'лвиглция "Г«х - njt.fi..

       Эл^Ёкп'и«. <-г=л.

       МАГНИГ.СЙПАР. | М.4¹. магнигн. сапм. | и.*. Тл-и-г

       Л ^ТААЛ на очиним {п. п. 1*6 Вет«лл

       Рис. 1.1. Схема обогащения руды (а) и коллективного концентрата (б) на Белогорском ГОКе. имеются достаточные мощности по выпуску ниобий- и танталсодержащей товарной продукции (см. главу 1.2), однако они задействованы крайне незначительно из-за недостатка сырья.

       Кардинальное решение сырьевой проблемы ниобия в России может быть обеспечено, в первую очередь, путем промышленного освоения новых месторождений. К ним относятся прежде всего ультрабогатые перемытые коры выветривания Томторского месторождения, карбонатиты Болыпетагнинского месторождения, руды участка Ключ Ягодный Белозиминского месторождения и Главной рудной зоны Татарского месторождения^

       Томторское месторождение расположено в северо-западной Якутии на территории Оленекского района, в 400 км к югу от побережья Северного Ледовитого океана. Томторское месторождение открыто в 1986 г. геологами Чернышевской геолого-разведочной экспедиции АК "Алмазы России-Саха". Его площадь составляет около 250 км .

       Геологами выделены на месторождении 4 геолого-промышленных (технологических) типа редкометалльно-фосфорных руд: эндогенные карбонатиты, остаточные коры выветривания, переотложенные коры выветривания, аллювиальные отложения. Каждый из указанных может добываться лишь отдельно и перерабатываться до товарных продуктов по своей технологической схеме [92, 216].

       По результатам изучения месторождения выявлено, что промышленно значимыми являются в основном руды, связанные с переотложенными корами выветривания. Выделено три сближенных участка этих руд - Северный, Буранный и Южный, залегающих в виде пластовых руд ("рудный пласт") в верхней части коры выветривания. Первоочередным объектом для разработки является участок Буранный, в пределах которого выявлен и оконтурен пологозалегающий рудный пласт со средней мощностью 7-10 м и глубиной залегания кровли 20-70 м [216].

       Руды представлены тонкодисперсным перемытым материалом коры выветривания и являются, по существу, природным черновым концентратом. Среднее содержание редких металлов в блоках первоочередной обработки выше, чем в лучших эксплуатируемых месторождениях мира, % оксидов: по ниобию - 8,2 (Араша, Бразилия - 2,5), по лантаноидам - 15 (Маунтин-Пасс, США - 7,7), по иттрию - 0,8 (Стрейндж-Лейк, Канада - 0,66) [ 12 ] .

       Содержание редких металлов в пласте значительно варьирует, что является предпосылкой применения радиометрической сортировки. Установлена принципиальная возможность использования флотационного обогащения тонкодисперсных руд и получения пирохлорового концентрата (35-40 % пентоксида ниобия) из руды крупностью +0,05 см. Кроме этого предложен комплекс методов гидрометаллургической переработки ультрабогатых руд (ВИМС, Гиредмет, ИХиХМПСО РАН), обеспечивающих получение как пирохлоровых концентратов, так и редкоземельного продукта, содержащего лантаноиды, иттрий, скандий.

       Предполагается, что получаемый после флотации пирохлоровый концентрат будет подвергаться обесфосфориванию и направляться на Ключевской ферросплавный завод для производства феррониобия. Камерный продукт флотационного обогащения и тонкодисперсные необогащенные шламы могут перерабатываться на одном из глиноземных заводов по существующей технологии щелочного вскрытия, с получением ниобий-редкоземельного кека и раствора, содержащего алюминий и фосфор. Обогащенный ниобием и редкоземельными элементами кек, близкий по химическому составу к лопаритовому концентрату, рекомендуется перерабатывать хлорным методом на Соликамском магниевом заводе. Конечные товарные продукты переработки - пентоксид ниобия и плав хлоридов РЗМ.

       Годовая производительность в период опытно-промышленной отработки месторождения определяется в 10 тыс.т товарной руды с последующим увеличением в случае роста потребности до 30-50 тыс. т. Это позволит удовлетворить нужды России в №>, ТЯ, У, Бс на многие десятилетия, а также выйти на мировой рынок.

       В начале 1994 г. администрация Красноярского края и правительство Якутии подписали протокол о создании предприятия "Сахасибредмет". Цель создаваемого предприятия - переработка редкометалльных руд Томторского месторождения на базе Красноярского горно-химического комбината. Одним из инвесторов выступает АК "Алмазы России-Саха". Первоначальная мощность предприятия составит 1000 т ниобия в год, с возможным последующим увеличением до 3000 т.

       Болынетагнинское месторождение расположено в Иркутской области, в 12 км от Белозиминского. Среднее содержание М)₂0₅ в рудах - 1,0 %. Имеются богатые ниобием зоны, в которых его концентрация возрастает до 1,5-2,0%. Разработана технологическая схема, обеспечивающая сквозное извлечение около 70-75% ниобия из руд. Селективная отработка богатых зон возможна с помощью радиометрической сортировки. Технология обогащения состоит в покусковой сепарации, флотационном получении пирохлорового концентрата и его химической доводке. Попутно возможно получение апатитового и высококачественного микроклинового концентрата. Предварительные технико-экономические расчеты показали высокую экономическую эффективность освоения месторождения. Горногеологические условия благоприятны для отработки месторождения карьером. В отличие от Белозиминского месторождения ниобиевые продукты и концентраты характеризуются относительно низкой радиоактивностью.

       Белозиминское месторождение расположено в Иркутской области. Для первоочередной отработки целесообразно использовать богатые руды перемытых кор выветривания карбонатитов на небольшом участке Ключ Ягодный с содержанием пентоксида ниобия 1,5% и благоприятными технологическими свойствами. Переработка этих руд осуществлялась в 80-е г.г. на опытной фабрике Белозиминского рудника. В начале 90-х г.г. из концентрата методом внепечного алюмотермического восстановления (Гиредмет) производились отдельные партии ниобиевых лигатур, использовавшихся в автомобильной промышленности (с 1992 г. фабрика не работает). Запасы руд на участке могут обеспечить получение 500-700 т пирохлорового концентрата (60 % ЫЬ₂0₅) в год [65].

       В настоящее время разработан проект АО "Белозиминский рудник" для расширения производства по переработке обогащенных участков апатит-ниобиевых руд. Предусматривается выпуск следующих продуктов: феррониобий, апатитовый концентрат, содержащий 36% фосфорного ангидрита; магнетитовый концентрат с содержанием 65% Бе; танталовый концентрат. Проект завода включает двухстадийную металлургическую переработку руды, позволяющую освободиться от фосфора, а затем перевести радиоактивные элементы в нерастворимые шлаки с последующим захоронением под отвалами карьера. Этим обеспечивается сохранение естественного радиоактивного фона. Основными потребителями ниобиевой продукции (феррониобий) могут быть сталелитейные предприятия стран СНГ.

       На Татарском месторождении (Красноярский край) выделен участок первоочередной отработки (Главная рудная зона) с легкообогатимыми зернистыми рудами коры выветривания карбонатитов. С ними связано около 7%) общих запасов ниобия на месторождении. Для обогащения руд, содержащих 0,6% пентоксида ниобия, разработана гравитационно- флотационная технология, обеспечивающая получение пирохлорового концентрата, пригодного для производства феррониобия. Планируется создание сезонного предприятия, производящего около 800 т пирохлорового (60% №>₂0₅) концентрата в год.

       Лицензией на разработку месторождения владеет АО «Стальмаг», дочернее предприятие АО «Северсталь» (г.Череповец). В конце 2000 г. в результате вложения ОАО "Северсталь" средств (1 млн долларов) в развитие Татарского месторождения пущена фабрика первичного обогащения мощностью 90 тыс. т руды за сезон. Пуск фабрики позволит доводить содержание пентоксида ниобия в концентрате до 10%) [ 47 ].

       С точки зрения производства тантала перспективным является Вишняковское месторождение, расположенное в Иркутской области. Руды относятся к танталовому типу в гранитных пегматитах. При этом выделяются два типа руд - танталовый и литий-танталовый. Месторождение находится в благоприятных для открытой разработки гидрогеологических и горно-геологических условиях. На месторождении была проведена детальная разведка с подсчетом запасов промышленных категорий С1 и С2 и защитой их в ГКЗ.

       На основании комплекса работ подсчитаны запасы пентоксида тантала в объеме более 10 тыс. т при содержании 0,02-0,03%. Уже выполнен ряд работ по созданию элементов инфраструктуры будущего производства. Суммарные инвестиции, необходимые для строительства предприятия с годовой производительностью по переработке руды в 200 тыс. т. и по выпуску валовой товарной продукции (танталового, ниобиевого и литиевого концентратов, готового пентоксида тантала и прочей сопутствующей продукции) составят 77,1 млн. долларов США.

       Срок окупаемости инвестиций составит 14 лет при производственных издержках 0,38 долл. на 1 долл. готовой продукции, годовой чистой прибыли в размере 5,5 млн долл. США и годовом уровне рентабельности

       1.1.2. Обзор состояния и методов переработки руд, содержащих редкоземельные металлы (РЗМ)

       К редкоземельным металлам (или редким землям) относятся лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, а также иттрий. При этом к РЗМ цериевой группы принадлежат элементы от церия до гадолиния, а к иттриевой - от тербия до лютеция. РЗМ часто находятся в рудах вместе с ниобием и танталом, в частности, в минералах лопарит и пирохлор.

       В бывшем СССР имеется 15 месторождений с балансовыми запасами РЗМ - в Российской Федерации и Кыргызстане.

       Одним из крупнейших месторождений из них является комплексное редкометалльное месторождение Ловозерское (Кольский полуостров). Запасы Ловозерского месторождения характеризуются наличием, главным образом, цериевой группы, которые составляют около 48% запасов РЗМ цериевой группы бывшего СССР. Основным концентратом РЗМ Ловозерского месторождения является лопарит, который содержит около 32% суммы окислов редкоземельных элементов. Среднее содержание лопарита в редкоземельных рудах Ловозерского месторождения находится на уровне 2,5 %. Содержание оксидов РЗМ в рудах находится на уровне 1,04-1,25% [12].

       В отдельных типах руд Ловозерского месторождения эвдиалитовых луявритах и лопарит-содержащих ювитах редкоземельные элементы концентрируются в эвдиалите, который содержит 2-2,5% суммы окислов РЗМ, преимущественно У-ой группы. Следует отметить, что запасы эвдиалитовых руд в настоящее время детально не подсчитаны, по разным оценкам прогнозные ресурсы оксидов РЗМ в них составляют до 15-17 млн т. Геолого-разведочными работами последних лет Мурманской геолого-разведочной экспедиции выделен промышленный участок с запасами 80 млн т эвдиалит- содержащих руд со средним содержанием РЗМ в руде - 0,5 %. При этом содержание иттриевой группы РЗМ в этих рудах в 1,5 раза превышает аналогичное содержание в рудах Кутессайского месторождения (Кыргыстан). Гиредметом разработана достаточно эффективная технология переработки эвдиалитовых руд, включающая магнитную и электрическую сепарацию. Имеется также разработанная технология азотнокислого разложения эвдиалитового концентрата с получением товарной продукции. В случае переработки 200 тыс.т эвдиалитовой руды возможно получение 500 т оксидов РЗМ, в том числе дефицитных иттрия, гадолиния, самария и неодима.

       Большое количество РЗМ в России сосредоточено в редко- металльных месторождениях: Белозиминское (Иркутская область), Улуг- Танзекское (Республика Тува), Катугинское (Читинская область), а также в титановом месторождении - Ярегское (Республика Коми).

       Добыча и обогащение руд, содержащих РЗМ, в бывшем СССР осуществлялась на 3-х предприятиях: АО «Севредмет» (об этом было сказано выше), Киргизском горно-металлургическом комбинате (Кыргызстан), Прикаспийском горно-металлургическом комбинате (Казахстан) [97].

       Киргизский ГМК, разрабатывающий открытым способом Кутессайское месторождение, начал добычу и переработку редкоземельных руд в 1966 г.

       Кутессайское месторождение обладает достаточно сложным геологическим строением и отличается неоднородным минеральным составом - выделяются 9 минералого-технологических типов руд, шесть из которых являются промышленными (наиболее распространенные - кварц-серицитовые и кварц-хлоритовые разновидности).

       Месторождение Кутессай-2 представлено двумя штокообразными телами - "Северное" и "Центральное". Особенностью руд Кутессайского месторождения является повышенное по сравнению с лопаритовыми рудами Ловозерского месторождения содержание редкоземельных элементов иттриевой группы.

       В верхних горизонтах месторождения Кутессай-2 основными промышленными минералами являются иттросинхизит и бастнезит, на более глубоких ведущая роль переходит к фосфатам (ксенотим, монацит) и малакону. Иттросинхизит - довольно редко встречающийся минерал, представляет собой фторокарбонат редких земель, содержащий 45-50% суммы оксидов РЗМ, причем содержание У₂0₃ от всей суммы РЗМ составляет 30-35%. Диапазон содержаний оксидов редкоземельных элементов (без иттрия) в рудах Кутессайского месторождения в зависимости от различных типов 0,16-0,53%, массовая доля оксида иттрия 0,04-0,13%.

       Обогащение добытых на Кутессайском карьере руд, содержащих редкие земли, осуществлялось на Актюзской обогатительной фабрике, входящей в состав Киргизского ГМК.

       Низкое содержание РЗМ в руде; тонкая вкрапленность редкоземельных минералов; наличие в рудах различных редкоземельных минералов, обладающих разной флотируемостью; весьма переменный состав пустой породы (кварц, полевой шпат, хлорит, серицит, биотит, амфибол и другие); близость флотационных свойств флюорита, кальцита и редкоземельных минералов делают руды Кутессайского месторождения более сложным объектом переработки по сравнению с Ловозерским сырьем.

       Технологическая схема обогащения Актюзской фабрики включала: 2-х стадиальное дробление руды; 3-х стадиальное измельчение до крупности 85-92% класса -0,074 мм; сульфидный цикл флотации, включающий отделение магнетита перед основной флотацией, свинцово- молибденовую и пиритную флотацию, разделение свинцово- молибденового концентрата и собственно редкоземельный цикл флотации, на который поступают хвосты пиритной флотации.

       Редкоземельный цикл включал редкоземельную флотацию (с использованием реагента ИМ-50 в присутствии соды и жидкого стекла), пропарку чернового редкоземельного концентрата в присутствии сернистого натрия для десорбции коллектора с поверхности минералов пустой породы и 2 перечистки концентрата после пропарки. В результате обогащения редкоземельных руд Кутессайского месторождения получался редкоземельный концентрат, содержащий около 6% суммы оксидов РЗМ с извлечением 65-69% .

       В середине 90-х годов ввиду отсутствия сбыта редкоземельного концентрата комбинат был остановлен. В 1998 г. работа комбината восстановлена, однако из-за запасов руд предприятие не осуществляет добычу и переработку руд, а перерабатывает привозное (китайское) редкоземельное сырье.

       Прикаспийский ГОК разрабатывал до недавнего времени месторождение Меловое (Мангышлакская область, Казахстан), руды которого содержали РЗМ. Предприятие было одним из крупнейших предприятий ВПК в бывшем СССР. Его строительство началось в 1959 г., добыча и переработка руд - в 1964 г. Комбинат, в состав которого входили рудодобывающий карьер, обогатительная фабрика и гидрометаллургический завод, добывал фосфатно-уран-редкоземельные руды. При их обогащении в качестве попутного продукта получался бедный редкоземельный концентрат, который перерабатывался на Украине (Приднепровский химический завод). Редкоземельные металлы месторождения Меловое присутствуют в форме фосфатов в составе костных остатков ископаемых рыб. Содержание РЗМ на месторождении варьируется от 0,08 до 0,48%, иттрий и иттриевая группа РЗМ из общего количества редких земель составляет 20-25%. В настоящее время добыча руд предприятием прекращена.

       Следует отметить, что балансовые запасы редкоземельных элементов на территории бывшего СССР достаточно значительны (прежде всего нужно выделить наличие уникального Ловозерского месторождения). В то же время существенная часть балансовых запасов РЗМ сосредоточена в апатит-нефелиновых рудах, из которых РЗМ впоследствии не извлекаются.

       Кроме того, среди месторождений СНГ, содержащих РЗМ, практически нет месторождений промышленного типа, на которых базируется мировое производство РЗМ, т.е. эндогенных месторождений с весьма богатыми бастнезитовыми рудами; богатых монацитсодержащих россыпей.

       Значительные запасы РЗМ в России сосредоточены в месторождениях, расположенных в Сибири - в районах со слаборазвитой инфраструктурой, что требует значительных средств для их разработки.

       К наиболее интересным объектам специалисты относят Катугинское месторождение. Оно расположено в 80 км от ст. Новая Чара на БАМе и связана с ней грунтовой дорогой, проходящей через известное Удоканское месторождение меди.

       Катугинское месторождение представлено залежью рудных метасоматитов, которая расчленена на Восточное и Западное тела. Среди минералов, имеющих в своем составе РЗМ, выделяются пирохлор (содержащий в основном Се-группу редких земель), гагаринит и иттрофлюорит (преимущественно У-группа).

       Гагаринит представляет собой довольно редко встречающийся редкоземельный фторид, его химический состав близок к формуле КаСаКЕБ₆. Содержание суммы оксидов РЗМ+У в нем находится в пределах 40-46%.

       Среднее содержание оксидов редкоземельных металлов в рудах Катугинского месторождения - около 0,25 %, относительная доля иттриевой группы РЗЭ составляет 30-40 %. Запасы редких и редкоземельных металлов данного месторождения оцениваются в 1,2 млрд т, отработка месторождения возможна открытым способом. С учетом того, что запасы пентоксида ниобия и диоксида циркония в этом месторождении - около несколько млн т, а пентоксида тантала - несколько сотен тыс.т, то руды Катугинского месторождения следует отнести к уникальному комплексному сырью [9].

       Следует отметить, что на месторождении находятся участки собственно иттрийземельных ( циркон-иттрофлюоритовых) руд с высокими (до 0,8-1,2 % ) содержаниями оксидов РЗМ, которые заслуживают первоочередной оценки как возможные объекты селективной отработки.

       Как уже было показано выше, крайне перспективным объектом с точки зрения РЗМ является Томторское месторождение. Руды рудного пласта характеризуются высокими содержаниями редкоземельных металлов. Следует отметить, что отличительной особенностью руд Томторского месторождения является большой диапазон изменения содержаний оксидов РЗМ+У, оно колеблется в пределах от 0,8% до 29,8%. Иттрий и РЗМ концентрируются в основном в фосфатах: монаците и рабдофане, в составе редкоземельных элементов преобладают редкие земли цериевой группы. Среднее содержания оксидов РЗМ в рудах участка Буранный - 10,78 % , иттрия - 0,53 %. Такие руды могут рассматриваться как природный концентрат первичного обогащения, пригодный для непосредственного извлечения РЗМ, У и других ценных компонентов методами химической технологии (например, по сернокислотной схеме).

       Гидрометаллургическая переработка богатых руд Томторского месторождения при небольших годовых объемах добычи (до 50 тыс.т руды) позволит покрыть все потребности стран СНГ в иттрии, неодиме, самарии, европии и мишметалле. По расчетам, из 1 т богатой руды месторождения (чернового концентрата) может быть получено 128 кг окислов РЗЭ цериевой группы и 8,7 кг иттриевой группы. Проектируемая на первом этапе освоения производительность предприятия 10 тыс.т руды обеспечит получение 1300 т оксидов РЗМ.

       Может представлять интерес разработка Чуктуконского ниобий- редкоземельного месторождения. Оно находится в Богучанском районе Красноярского края. В районе месторождения выполнены поисковые работы. В настоящее время выполняются работы по ТЭО проекта кондиций для подсчета ресурсов и запасов месторождения. Основным типом руд являются тонкодисперсные глинисто-охристые образования коры выветривания карбонатитов. Предварительно запасы оцениваются в 2,8 млн т Nb₂0₅ и 17,2 млн т оксидов редких земель. Планируется добывать (открытым способом) 50 тыс. т руды в год и производить 406 т Nb₂0₅, 139 т оксида иттрия, 3250 т оксидов РЗМ [150].

       Интересным объектом является также относительно недавно (в 1992 г.) разведанное Арысканское редкоземельное месторождение, расположенное в Республике Тува. Для руд месторождения характерна высокая относительная доля иттриевой группы РЗМ, которая составляет 60-80 %. На месторождении выделены жилообразные тела ультрабогатых руд с содержанием оксидов РЗМ около 3,5 %, которые доступны для селективной отработки с поверхности. Однако переработка руд затруднена высокой концентрацией в них радиоактивных элементов.

       1.1.3. Обзор состояния и методов переработки цирконийсодержащих руд

       Цирконий относится к тугоплавким металлам с высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и во всех химических средах. Промышленное значение имеют два минерала циркония - циркон (силикат циркония) и бадделеит (оксид циркония), причем на долю циркона приходится около 97% общего производства циркония.

       Месторождения руд и россыпей, содержащих цирконий, разведаны на территории бывшего СССР в России, на Украине и в Казахстане, при этом разведанные запасы циркония в бывшем СССР распределяются примерно следующим образом (в %): Россия - 70, Украина - 20, Казахстан - 10. На территории СНГ цирконий в рудах и россыпях представлен главным образом цирконом, бадделеитом и эвдиалитом.

       Мощности по добыче и переработке цирконсодержащих руд в бывшем СССР имеют 2 предприятия: Верхнеднепровский ГМК (Украина); Ковдорский ГОК (Мурманская область, Россия).

       Кроме того, циркон содержался в пирохлор-цирконовых рудах, добываемых на Вишневогорским РУ, однако цирконовый концентрат при этом не выпускался.

       В бывшем СССР цирконовые руды начали добываться в небольших объемах в 1936 г. на Мариупольском (Ждановском) месторождении (Украина). В 1946-47 гг. для их переработки была построена обогатительная фабрика. Образованное Ждановское РУ было впоследствии преобразовано в Донецкий химико-металлургический завод, однако добыча была прекращена в связи с освоением крупного Малышевского месторождения.

       После этого практически единственным источником цирконового концентрата в бывшем СССР стал Верхнеднепровский ГМК (ВДГМК, сейчас - Вольногорский государственный горно-металлургический комбинат). Проект предприятия был разработан институтом Гиредмет в 1956 г. В 1961-1962 гг. введена в строй первая очередь ВДГМК и тогда же начат выпуск цирконового концентрата [15].

       ВДГМК разрабатывает Малышевское (Самотканское) месторождение, открытое в 1955 г., которое относится к циркон-рутил- ильменитовым погребенным морским россыпям. Малышевское месторождение расположено в Пятихатском районе Днепропетровской области, в верховьях реки Самоткань. Рудоносные пески приурочены к песчаным отложениям Сарматского яруса и залегающей под ним Полтавской свиты, причем полтавские пески значительно беднее сарматских, особенно по циркону.

       Самотканские пески представляют собой глинистые равномерно- зернистые пески, имеющие минеральный состав, достаточно типичный для ильменито-рутило-цирконовых россыпей.

       Пески месторождения относятся к тонкозернистым, со значительным количеством материала менее 50 мкм (до 22-24%), основную массу песков (90-95%) составляют тонкозернистый кварц и глинистые минералы. В песках Малышевского месторождения содержание 1т0₂ составляет 1,2%, причем циркон сосредотачивается в основном (до 80-85%) во фракции -0,1+0,074мм. Помимо циркона к ценным минералам относятся ильменит, рутил, дистен, силлиманит и ставролит. В незначительном количестве присутствуют монацит, хромит, апатит, магнетит и др.

       Технологическая схема обогащения песков Малышевского месторождения включает: дезинтеграцию и грохочение; обесшламливание в гидроциклонах и струйных зумпфах с целью удаления глинистой фракции, содержание которой находится на уровне 20%; грохочение по классу 2 мм; обогащение на конусных сепараторах обесшламленных песков с получением коллективного концентрата и хвостов; доводку коллективного концентрата по разветвленной технологии с применением магнитной и электрической сепарации, а также гравитационного обогащения на концентрационных столах.

       В результате доводки коллективного концентрата получают 5 концентратов: цирконовый, рутиловый, ильменитовый, ставролитовый и дистен-силлиманитовый.

       Основные потери циркона в переделе рудоподготовки (отделение дезинтеграции) связаны со сливами струйных зумпфов и гидроциклонов и составляют около 0,8%. При гравитационном обогащении циркон теряется, в основном, в хвостах конусных сепараторов, потери составляют 1,5%. Содержание циркона в коллективном концентрате с выходом около 11%) составляет 9,6-9,1% при извлечении около 97%), при этом хвосты гравитационного цикла содержат около 0,01%.

       В процессе доводки коллективного концентрата извлечение циркона в цирконовый концентрат составляет около 93%, сквозное извлечение циркона - 90-91%о, а содержание 2Ю₂ в товарном цирконовом концентрате - 60%.

       Согласно [38], ВДГМК в 1996 г. выпустил 20,2 тыс.т цирконового концентрата, что на 60% больше уровня предыдущего года. За период январь-август 2000 г. производство цирконового концентрата на ВДГМК составило 21,1 тыс.т, что на 28,7%о больше уровня соответствующего периода предыдущего года.

       Единственным в настоящее время источником циркония в России является Ковдорский ГОК, перерабатывающий железо-апатит- бадделеитовые руды Ковдорского месторождения, содержащие 0,15-0,2 % Ъс0₂- В среднем в ковдорском бадделеите содержание Тх0₂ находится на уровне 91,6%. Руды Ковдорского месторождения имеют сложный минеральный состав и могут содержать до 150 различных минералов. Причем в состав руд помимо комплексных железных входят маложелезистые апатитовые руды, содержание бадделеита в которых значительно меньше.

       Ковдорский ГОК с проектной мощностью 6 млн, т руды был пущен в 1962 г., в 1971 г. введены дополнительные мощности по добыче - 2 млн т. В начале было предусмотрено получение только железорудного и апатитового концентратов, в 1976 г. на апатитовой фабрике в опытно- промышленную эксплуатацию пущен гравитационный участок по получению бадделеитового концентрата [ 77 ].

       Технологическая схема переработки руд Ковдорского месторождения включает: 4 стадии дробления исходной руды крупностью 1200-0 мм до крупности 25-0 мм; измельчение в стержневой мельнице до крупности 2-0 мм, цикл магнитной сепарации, включающий три приема, а также классификацию в гидроциклонах и измельчение в шаровой мельнице песковой фракции. В результате получается железорудный (магнетитовый) концентрат и хвосты, направляемые на АБОФ (апатит-бадделеитовую обогатительную фабрику). На АБОФ осуществляется сгущение хвостов магнитной сепарации, классификация, измельчение песков до крупности 45% -0,074мм с направлением в цикл апатитовой флотации, хвосты которой представляют собой исходный продукт гравитационного цикла получения бадделеитового концентрата с содержанием 0,3-0,45%) Zr0₂.

       В гравитационом цикле АБОФ используются конусные сепараторы (основная операция, 3 контрольных и 1 перечистная) и концентрационные столы. В результате получается черновой бадделеитовый концентрат крупностью 60% -0,1мм, который сушится. Далее по технологии Гиредмета концентрат обогащался методами магнитной и электрической сепарации для удаления сульфидов (11-28%) с последующим окислительным обжигом при температуре 1000С в барабанной электропечи сопротивления. После обжига осуществлялась магнитная сепарация (основная и 2 перечистных) в сильном поле для вывоза железосодержащих компонентов в магнитную фракцию, немагнитная фракция представляет собой бадделеитовый концентрат с содержанием диоксида циркония более 98%.

       Технологические показатели получения бадделеитового концентрата по описанной выше схеме низкие, что обусловлено рядом объективных причин. Это вовлечение в переработку значительной доли маложелезистых руд, снижающих общее содержание бадделеита в рудной шихте, тонкая вкрапленность в руде (0,1-0,15мм против 0,28 мм, предусмотренной по проекту), низкая эффективность работы гравитационного оборудования в связи с переработкой тонкозернистого бадделеита. Несмотря на то, что бадделеит извлекается последним в общей технологической схеме обогащения, его потери с железорудным и апатитовым концентратами составляют не более 10%. Основные потери приходятся на гравитационный цикл (в связи с тонкой вкрапленностью бадделеита) и особенно на доводочное отделение.

       При этом основная часть бадделеита с мелкими классами, а также бадделеита в сростках и просто с микронными включениями форстерита, апатита, циркона и др. безвозвратно теряется с общими хвостами. Метод окислительного обжига в комплексе с электрической сепарацией является недостаточно эффективно энергоемким, способствует загазованности и запыленности воздушной среды.

       В Горном институте Кольского научного центра разработана новая флотационно-магнитная технология обогащения гравитационного бадделеитового концентрата, содержащего более 5% 2гО_г. Она включает магнитную сепарацию в слабом поле для удаления остатков магнетита, грохочение по классу 0,4 мм, флотацию сульфидных минералов ксантогенатом натрия в присутствии депрессора, прямую флотацию бадделеита из камерного продукта сульфидного цикла реагентом синтаф. Доводка флотационного концентрата осуществляется магнитной сепарацией в 2 стадии (в слабом и сильном поле). В результате получают кондиционный бадделеитовый концентрат с содержанием 98% 2г0₂ при извлечении в стадии доводки около 87%. Эта технология была внедрена на Ковдорском ГОКе в 1992-93 гг., что позволило уменьшить потери бадделеита и увеличить выпуск концентрата [77].

       Показатели производства бадделеитового концентрата Ковдорского ГОКа [77] представлены в табл. 1.2. Как видно из табл. 1.2, сквозное извлечение циркония увеличилось до уровня 24% (1997г.). На территории России разведан ряд крупных титано-циркониевых россыпей России уже достаточно давно (в 30-е и 50-е годы), однако в связи с наличием в СССР Малышевского месторождения (Украина), которое полностью обеспечивало потребность страны в цирконии, им не уделялось до недавнего времени должного внимания. Следует отметить, что россыпные месторождения России (Туганское, Центральное, Тарское, Лукояновское) характеризуются значительными запасами циркония.

       Наиболее известным и хорошо изученным является Туганское месторождение, которое расположено в 32 км к северо-востоку от г.Томска и состоит из 5 участков (Северного, Южно-Александровского, Малиновского, Кусковско-Ширяевского и Чернореченского). Туганское месторождение относится к прибрежно-морской россыпи с содержанием 2г0? около 7 кг/м³. Глубина залежей 5-7 м. В состав песков входят 5590% кварца, 5-15% полевого шпата, 20% каолина, до 20% тяжелой фракции (циркон, ильменит, реже: турмалин, рутил, монацит и др.). Балансовые запасы Туганского месторождения по 2г0₂ составляют более 1 млн т. Мощность предприятия - 4 млн т песков в год [15].

       Для освоения Туганского месторождения по инициативе Томской администрации и Томскнефтегазгеологии в мае 1993 г. было организовано АО'ТуганГОК". Сумма инвестиций для реализации проекта - 150-200 млн долларов.

       ТАБЛИЦА 1.2

       Выпуск товарных концентратов на Ковдорском ГОКе в период 1980-1997 г.г. (в числителе - руда текущей добычи, в знаменателе - ранее заскладированные отходы)

       Значительные объемы циркония содержатся в рудах коренных редкометалльных месторождений Восточной Сибири - колумбит-тантал- цирконовые (Улуг-Танзекское), пирохлор-цирконовые с редкими землями (Катугинское).

       Одно из крупнейших редкометалльных месторождений - Улуг- Танзекское - находится в труднодоступном высокогорном районе юго- восточной Тувы в 408 км к юго-востоку от г. Кызыл. Район месторождения представляет собой водораздел рук Эрзин, Бурен и Саймак. Рудное тело имеет в плане клиновидную форму и вытянуто в субширотном направлении на 2270 м при ширине в центральной части около 750 м. Площадь его составляет 0,9 км .

       Руды Улуг-Танзекского месторождения относятся к формации редкометалльных субщелочных гранитоидов, отличающихся в числе прочих особенностей повышенными концентрациями циркония. Для коренных руд Улуг-Танзекского месторождения выделены два основных типа руд: флюорит-бериллиевой и цирконий-тантал-ниобиевый, которые в свою очередь разделены на бедные рибекитовые (0,14-0,44% 2г0₂) и монтмориллонитовые (0,1-0,86%) Тг0₂) и богатые мусковитовые (0,210,70% 2г0₂) разновидности.

       Особенностью руд месторождения является сложный полиминеральный состав. Главные породообразующие минералы представлены микроклином, альбитом и кварцем, суммарное содержание которых составляет 90-95%; редкометалльные минералы - колумбит, пирохлор; редкоземельные минералы (гагаринит и итрофлюорит), циркон, содержащий от 57,2 до 62,2% Zr0₂. Кроме того, циркон Улуг- Танзекского месторождения отличает повышенное содержание НЮ₂ (от 1,2 до 8,8%>), а также редких земель (2-3%>) [9].

       Среднее содержание Zr0₂ в рудах Улуг-Танзекского месторождения составляет 0,45%о.

       Кроме того, на Кольском полуострове надо отметить вновь Ловозерское месторождение. В отдельных типах руд этого месторождения (эвдиалитовые луявриты и лопаритсодержащие ювиты) содержится значительное количество эвдиалита. Помимо эвдиалита, луявриты Ловозерского месторождения включают полевые шпаты, нефелины, эгирин, амфибол. Содержание Zr02 в этих породах колеблется от 0,5 до 4-8%, в среднем составляет около 1,3% (около 9% эвдиалита). Более высокие содержания Zv02 (5-9%) характерны для обогащенных эвдиалитом пород - эвдиалититов, содержащих его до 50-80%).

       По оценкам специалистов, прогнозные ресурсы циркония в рудах Ловозерского месторождения оцениваются в 45 млрд т, что сравнимо с общими запасами Ъх, учтенными в мире.

       В настоящее время на месторождении оконтурен участок с содержание эвдиалита 23,8%> {Хг - 3,23%), запасов которого при среднем уровне добычи должно хватить на 100 лет.

       1.1.4. Выбор методов повышения эффективности переработки и комплексного использования редкометалльного сырья

       На большинстве предприятий бывшего СССР добыча и переработка руд, содержащих редкие металлы, из-за низкого содержания металлов и сложных схем переработки является нерентабельной. Часть горнообогатительных предприятий к настоящему времени полностью прекратило свою деятельность (Вишневогорское рудоуправление), часть предприятий длительное время не работало и сейчас предпринимаются попытки их реанимации (Орловский ГОК, Белогорский ГОК, Малышевское рудоуправление, Забайкальский ГОК, Киргизский ГМК), часть - работает с периодическими остановками (АО «Севредмет»). При этом ряд предприятий вынуждено работать на дешевом привозном сырье, к ним в частности относятся Белогорский ГОК и Киргизский ГМК.

       Из-за уменьшения объемов добычи и переработки редкометалльного сырья мощности металлургических предприятий по выпуску товарной продукции редких металлов в настоящее время они задействованы крайне незначительно. При этом эти предприятия начали осуществлять импортные поставки сырья.

       Подъем промышленного производства, начавшийся в последнее время в России, повлечет за собой увеличение спроса на редкие металлы. Подтверждает вероятность значительного роста этого спроса и недавний мировой опыт, когда выход развитых стран из экономического кризиса сопровождался существенным увеличением потребления редких металлов. Поэтому в ближайшие годы остро встанет задача обеспечения конкурентоспособным редкометалльным сырьем, получаемых на российских горно-обогатительных предприятиях.

       Решение существующей проблемы редких металлов в России возможно двумя способами - поиск новых месторождений и использование новых технологий переработки руды.

       Первый подход является достаточно длительным по времени и не гарантирует появление месторождений в районах с относительно развитой инфраструктурой. Как показано выше, в последние годы в России было разведано достаточно много месторождений редких металлов: Томторское, Болынетагнинское, Белозиминское, Татарское, Вишняковское, Катугинское, Арысканское, Чуктуконское, Улуг- Танзекское, Туганское.

       Возможные оценочные объемы производства редких металлов из руд этих месторождений приведены в табл. 1.3.

       Однако следует отметить, что перечисленные выше месторождения расположены в Восточной Сибири и Якутии, главным образом в недостаточно освоенных районах, что потребует значительных капитальных вложений.

       Кроме того, руды этих месторождений в большинстве случаев характеризуются низкими содержаниями редких металлов, большей частью ниже их уровня в эксплуатируемых месторождениях в мире (за исключением Томторского месторождения). Поэтому в данном случае их конкурентоспособность связана с повышением эффективности переработки руд, причем для руд с невысокими содержаниями ценных компонентов она определяется комплексным использованием сырья с получением максимального спектра товарной продукции (т.е. наибольшей извлекаемой ценностью).

       Характерным для переработки редкометалльных руд в бывшем СССР является наличие традиционных схем рудоподготовки, использование сложных громоздких технологических схем, сочетающих

       ТАБЛИЦА 1.3

       Возможности производства редких металлов на эксплуатируемых и перспективных месторождениях (по данным ИМГРЭ, ВИМСа, расчеты автора) пересчете на оксид, т

       В скобках - максимальные показатели

       ТАБЛИЦА 1.4

       Направления повышения эффективности переработки редкометалльных руд

       1.2. Обзор рынка редкометалльного сырья и использование его особенностей для повышения эффективности комплексного использования руд

       1.2.1. Обзор рынка сырья, содержащего ниобий и тантал

       Обзор рынка редкометалльного сырья следует начать с характеристики предприятий, потребляющих (перерабатывающих) это сырье. Надо иметь в виду, что в бывшем СССР практически нет предприятий полного редкометалльного цикла (добыча - обогащение - металлургический передел). С другой стороны, имеется достаточно много предприятий, добывающих и перерабатывающих редкометалльное сырье. Поэтому разрывы технологических связей (потоков) после распада СССР между этими предприятиями привели к резкому сокращению переработки редкометалльного сырья и снижению выпуска товарной продукции из нее.

       На территории бывшего СССР есть 7 предприятий, которые имеют мощности по переработке редкометалльного сырья, содержащего ниобий и тантал. Однако многие из них значительно сократили объемы своего производства (или вообще прекратили выпуск ниобиевой и танталовой продукции).

       До распада СССР основной объем лопаритового концентрата, получаемого на Ловоозерском ГОКе, перерабатывался на Силламяэском химико-металлургическом производственном объединении (г.Силламяэ, Эстония). Сейчас эстонское предприятие называется ГАО "Силмет".

       Согласно [150], около 47 % от всего объема переработки концентрата приходилось на Силламяэское предприятие, 38% - на Иртышский химико-металлургический завод и 15% - на Соликамский магниевый завод.

       Переработка в Силламяэ осуществлялась методом сернокислотного разложения. По оценке, мощность предприятия по перерабатываемому лопаритовому концентрату составляет 12 тыс.т. На предприятии имеются мощности по выпуску металлического ниобия, пентоксида ниобия, гидрооксида тантала.

       С 1992 г отправка лопаритового концентрата в Силламяэ была прекращена. На предприятие отправляется для переработки только небольшой объем гидрооксида ниобия с Соликамского завода.В России практически единственным производителем ниобиевой и танталовой продукции является Соликамский магниевый завод (СМЗ). Предприятие перерабатывает лопаритовый концентрат АО "Севредмет" хлорным методом. Мощность предприятия по перерабатываемому лопаритовому концентрату составляет около 12 тыс.т [153].

       В 1997г. на предпиятие было поставлено 10 тыс.т лопаритового концентрата [153], в 1998 г.г. поставки лопаритового концентрата из-за нестабильной работы АО «Севредмет» резко сократились, поэтому предприятие было вынуждено стало искать альтернативные лопариту источники сырья - струверит, колумбит, танталит. Это редкометалльное сырье поставлялось из США, Бразилии, Малайзии, Нигерии. Содержание пентоксида тантала в нем колеблется в достаточно больших пределах от 6 до 22 %. Результаты переработки этих видов сырья в целом - положительные, особенно хорошие показатели достигнуты при переработке струверита и колумбита. До 20 % товарного пентоксида тантала получено в 1998 г. из новых источников сырья.

       В 1999 г. было подписано соглашение между АО «Севредмет», СМЗ и «Силмет» о взаимных поставках, при этом был определен уровень переработки 10 тыс.т концентрата в год. После подписания соглашения лопаритовый концентрат достаточно стабильно стал поступать на переработку на СМЗ. Согласно годового отчета СМЗ, в 1999 г. предприятие переработало 8,3 тыс.т лопаритового концентрата.

       Товарной ниобиевой продукцией СМЗ является гидрооксид ниобия, пентоксид ниобия с содержанием основного компонента от 85 до 97,5 %, пентоксид ниобия марки "особо чистый" (99,5-99,9 %), последний вид продукции пользуется спросом на внешнем рынке и используется для производства особо чистого феррониобия для аэрокомической промышленности. На заводе проводятся работы опытные работы по производству феррониобия.

       К выпускаемой танталовой продукции СМЗ относится пентоксид тантала для твердосплавной промышленности и марки "особо чистый" (99,95%). На заводе идет освоение производства металлического тантала.

       Основными рынками ниобиевой и танталовой продукции СМЗ являются страны дальнего зарубежья, в частности в 1997 г. поставки осуществлялись в США, Япония и страны Европы, доля экспорта в общем объеме производства составила при этом свыше 95 %.

       Небольшие мощности по выпуску ниобий- и танталсодержащей продукции имеет АО "Уралредмет" (г.В.Пышма, Свердловская область). Завод может выпускать пентоксиды ниобия и тантала различной степени чистоты - от 95,0 до 99,99 % по содержанию основного компонента. Кроме того, АО "Уралредмет" имеет мощности по выпуску металлического ниобия (электролитическим методом) и выпускает в том числе ниобий марки "особо чистый" - 99,99 %. Однако предприятие было создано как опытный завод института Гиредмет и поэтому его мощности незначительны.

       Небольшие мощности по металлическому ниобию в последние годы созданы также на Чепецком механическом заводе (ЧМЗ, г.Глазов), предприятие использует ниобийсодержащее сырье из Соликамска.

       Ключевской завод ферросплавов (Свердловская область) является единственным на территории бывшего СССР предприятием по выпуску феррониобия, который используется при легировании специальных видов сталей. Основным источником сырья для выпуска феррониобия являлся ниобиевый концентрат Вишневогорского рудоуправления. Товарной продукцией завода является в основном феррониобий с 50%-ным содержанием пентоксида ниобия. В 1996 г. выпуск феррониобия из-за отсутствия сырья был прекращен.

       В бывшем СССР крупными мощностями по выпуску металлического ниобия и пентоксида ниобия (а также фтортанталата калия) имел Иртышский химико-металлургический завод (ИХМЗ, Казахстан). Иртышский химико-металлургический завод был построен в 1958 году. До распада СССР предприятие перерабатывало в основном танталсодержащий концентрат Белогорского ГОКа и гидроокись ниобия (содержащую также тантал), поставляемую Соликамским магниевым заводом, с 1993 г. поступление последней значительно уменьшилось.

       В последние годы производство ниобия значительно снизились: по данным Госкомстата Республики Казахстана в 1994 г. оно составило 41,7 т, в 1995 г. - 17,9 т, в 1996 г. - около 12 т [141 ].

       В дальнейшем выпуск ниобия из-за нерентабельности прекратился, долгое время предприятие находилось на грани банкротства. В настоящее время редкометалльное производство предприятия выделено в отдельное предприятие - ТОО "КазНиобий ИХМЗ". Планируется в ближайшее время увеличить объем переработки сырья и производства редких металлов в 2 раза. "КазНиобий ИХМЗ" возобновил работу после четырехлетнего простоя в марте 2000 года [ 37 ], переработал 10 тонн сырья и выпустил первые слитки металлического ниобия. Однако, из-за судебных споров о законности продажи редкометалльного производства выпуск ниобия был вскоре остановлен и возобновлен только в августе 2000 г.

       В настоящее время компания использует китайское сырье - более дешевое, так как добывается открытым способом. По словам руководства ИРЗК, в настоящее время рассматривается возможность переработки российского сырья.

       По словам представителей "КазНиобий ИХМЗ [37], предприятие перерабатывает около 10 тыс. т сырья и выпускает 5-7 т металлического ниобия в месяц. Однако, уже в декабре 2000 г. "КазНиобий ИХМЗ" намерено выйти на уровень переработки 20 тыс. т сырья в месяц. В качестве сырья "КазНиобий ИХМЗ" использует пентоксид ниобия, которую по толлингу поставляет на предприятие американская Metallurg International Resources, акционер Соликамского магниевого завода. Цена переработки сырья при толлинговых операциях составляет около $15 за 1 кг готовой продукции, при этом 1 кг металлического ниобия продается на мировом рынке по цене от $40 до $80.

       С пуском гидрометаллургического передела, который пока не восстановлен из-за отсутствия средств на реконструкцию, предприятие сможет выпускать тантал в слитках.

       Согласно [37], редкометальное производство в октябре 1999 года было выкуплено на тендере за 35 млн тенге компанией "Северо-Восточная инвестиционно-финансовая группа", которая учредила ТОО "КазНиобий ИХМЗ".

       В бывшем СССР Ульбинский металлургический завод (УМЗ) являлся одним из главных производителей тантала. Сырьем для производства танталсодержащей продукции на УМЗ являлись танталовые концентраты Орловского, Белогорского, Забайкальского ГОКов, фтортанталат калия ИХМЗ. Кроме того, переработке подвергались шлаки Новосибирского оловянного комбината, содержащие тантал.

       Номенклатура танталовой продукции УМЗ разнообразна: слитки, проволока, фольга, лента, листы, прутки, диски, порошок мелкодисперсный высокой чистоты.

       После распада СССР нарушение сложившихся хозяйственных связей привело к резкому уменьшению поставок танталсодержащего сырья на УМЗ и, соответственно, снижению производства тантала, которое было совсем прекращено в 1996 году.

       В дальнейшем танталовое производство было передано в аренду компании «Финконкорд». В 1999 году руководство УМЗ вернуло в состав завода танталовое производство, отданное в 1997 году в аренду АОЗТ "Финконкорд". За время аренды УМЗ понес серьезный материальный ущерб. По словам представителей завода, за 2 года были "практически полностью потеряны рынки сбыта высокотехнологичной танталовой продукции, и сегодня завод вынужден ограничиваться продажей продукции низких технологий - танталовых слитков". "Казатомпром" ведет переговоры о поставках в Казахстан танталового сырья. Имеются договоренности о поставках танталового концентрата с Забайкальского ГОКа в 2000 г. Сейчас предприятие перерабатывает африканское сырье на толлинговой основе, поэтому танталовое производство сейчас имеет низкую рентабельность. По словам представителей УМЗ, в последние годы завод перерабатывает в год около 70 т танталсодержащего сырья.

       В настоящее время при поддержке Национальной атомной компании (НАК) "Казатомпром" планируется ввести мощности по производству ниобийсодержащей продукции, увеличить мощности по танталу и повысить уровень производства на 30%. Планируется производить до 10 т тантала в месяц и экспортировать эту продукцию в страны дальнего зарубежья.

       В середине 2000 г. на УМЗ была запущена в эксплуатацию тантал- ниобиевая цепочка, которая позволяет получать пентоксид ниобия металлургической чистоты. На следующем этапе предполагается выпуск на заводе слитков ниобия.

       На УМЗ прорабатываются проект по переработке собственных танталсодержащих шлаков с комплексным извлечением тантала и ниобия. Проектная мощность этого производства - 200 т тантала, 184 т пентоксида ниобия, 180 т феррониобия в год.

       Согласно данным Госкомстата Республики Казахстан [18], из республики было экспортировано в Россию тантала: в 1995г. - 10,4 т, в 1996 г. - 0,9 т, в 1997 г. - 2,5 т, в 1998 г. - 3,2 т.

       Малышевское рудоуправление, возобновившее выпуск тантал- ниобиевого концентрата, заключило контракт на его поставку в Японию. Проведенная экспертиза подтвердили, что редкометалльная продукция предприятия по своим характеристикам отвечает самым высоким требованиям для японской электронной промышленности. Однако в любом случае экспорт редкометалльного сырья не может являться рентабельным.

       Поэтому ряд российских предприятий, занимающихся добычей и обогащением редкометалльного сырья, начали строительство собственного металлургического передела.

       К 2002 г. Забайкальский ГОК в пос. Первомайский планирует ввести в эксплуатацию гидрометаллургическое производство для переработки собственных концентратов. Конечной продукцией этого передела будут фтортанталат калия и пентоксид ниобия.

       В 2000 г. на комбинате «Севредмет» силами компании «Росредмет» запущена экспериментальная установки по переработке лопаритового концентрата с использованием новой азотно-кислотно-фторидной технологии с получением товарной ниобий и танталсодержащей продукции. Планируется, что в течение 2000 г. ежемесячный объем переработки концентрата будет составлять 1 тыс. т. В 2001 г. планируется строительство гидрометаллургического завода по этой технологии, в течение последующих 3 лет предполагается выйти на мощность переработки в 18 тыс. т лопаритового концентрата в год.

       Внедрение новой технологии позволит начать выпуск не только сырья, но и готовой продукции, уйти от жесткой привязки к единственному потребителю - Соликамскому магниевому заводу, в 2 раза увеличить объемы производства на комбинате. Однако реализация проекта по созданию собственных мощностей по переработке лопаритового концентрата требуют существенных инвестиций —около 100 млн долларов.

       По оценкам специалистов Гиредмета [65], потребление отечественной промышленностью ниобиевой продукции в 1998 г. составило около 200 т пентоксида ниобия. Это в 10 раз меньше уровня 1991 (2000 т). По оптимистичным прогнозам к 2005 г. внутренне потребление может достигнуть 2200-3000 т, хотя и в таком случае по этому показателю сохранится существенное отставание России от промышленно развитых стран. Ведь в странах ЕЭС и Японии удельное потребление ниобия на 1 т сырой стали составляло 40 г (1997 г.), в США - 71 г, в России даже с учетом импорта и высокого потребления стали оно не превышало 8 г .

       По мнению автора, внутреннее потребление ниобия в России в ближайшее время должно увеличиться, прежде всего в черной металлургии. Об этом свидетельствует тот факт, что один из основных сталелитейных предприятий России - АО «Северсталь» для выпуска штрипсов (трубной заготовки) и морозостойких сталей повышенной прочности требуется увеличение поставок феррониобия. В настоящее время предприятие импортирует феррониобий из Бразилии. Однако в перспективе собирается отказаться от этих поставок и при этом уже сейчас инвестирует значительные средства в разработку Татарского месторождения, которое начало разрабатывать дочернее предприятие комбината «Северсталь» - «Стальмаг». По оценкам Гиредмета [65], потребность в феррониобии для производства низколегированных сталей в России в 2000 г. составляет 1150 т.

       Общее мировое производство пентоксида ниобия составляло в 1997 г. - 24 тыс.т. Основной объем потребления ниобия (85%) приходится на производство низколегированных сталей. Следует отметить, что мировой рынок ниобия в последние годы заметно расширяется, что связано с растущим применением этого металла, главным образом в виде феррониобия, необходимого для производства низколегированных сталей (для труб нефтегазопроводов). Последние 15 лет мировое потребление ниобия возрастало в среднем на 4-5 % ежегодно. Следует отметить, что мировой рынок ниобия достаточно узок и монополизирован бразильской компанией КОМИПА («Компания Минерадора ду Пироклору де Араша»).

       Производство ниобиевой продукции в РФ за счет эксплуатации освоенных объектов в настоящее время находится на низком уровне рентабельности. Поэтому необходимо вовлечение в разработку новых месторождений, сопоставимых по качеству руд с лучшими зарубежными аналогами или имеющих комплексный состав, что позволит целенаправленно использовать конъюнктуру рынка редкометального сырья. При этом целесообразно сделать упор на производство феррониобия, как основной ниобиевой товарной продукции.

       В бывшем СССР масштабы потребления тантала, как одного из наиболее дефицитных редких металлов, почти целиком определялись потребностями оборонной, аэрокосмичской и атомной промышленности. Согласно [96], основное количество тантала производилось из отечественного сырья (60-70%), из периодически импортируемого сырья выпускалось 10-20%, остальная часть (около 20%) обеспечивалась за счет вторичного сырья. В настоящее время объем потребления тантала из-за сокращения потребления в отраслях ВПК резко снизился. В 1995 г. объем потребления оценивался как 20% от уровня 1991 г. Предполагается (по оценкам реальных потребителей) рост внутреннего использования тантала в технике гражданского назначения. По оценке специалистов Гиредмет, величина внутреннего потребления тантала после преодоления экономического кризиса может составить уровень 250-300 т. Эксперты ИМГРЭ прогнозируют потребления тантала в 2000 г. на уровне 160 т [152].

       Общее мировое производство пентоксида тантала в последние годы находится на уровне 1200-1600 т в год. Основная область потребления тантала - электроника (50%), где металлический порошок (реже фольга и проволока) используется для изготовления микроминиатюрных электролитических конденсаторов. Другие области применения тантала - производство твердых сплавов для быстрорежущих инструментов (25%), химическое машиностроение (15%). По разным экспертным оценкам, потребление тантала будет возрастать на 5% в год.

       1.2.2. Обзор рынка сырья, содержащего РЗМ

       Рынок редкоземельного сырья в бывшем СССР, также как и рынок ниобия и тантала, характеризовался большим количеством предприятий, производящим продукцию, их сложными взаимными потоками.

       Киргизский горно-металлургический комбинат являлся в бывшем СССР одним из главных производителей РЗМ, причем главным образом иттриевой группы. Комбинат представляет собой предприятие полного цикла.

       Сырьем для производства редкоземельной продукции на КГМК является редкоземельный концентрат Актюзской обогатительной фабрики. Этот концентрат, получаемый после обогащения, крайне сложен и непостоянен по минеральному составу как с точки зрения самих редкоземельных минералов, так и сопутствующих компонентов. На Киргизском ГМК в середине 80-х годов внедрен способ экстракционного извлечения РЗМ непосредственно из азотнокислых пульп. Полученный в результате раствор нитратов РЗМ с концентрацией 80-100 г/л суммы оксидов редких земель и минимальным содержанием примесей направляют на разделение с получением оксидов иттрия и других РЗМ. В 1979 г. вступил в строй спроектированный Гиредметом цех по производству особо чистых оксидов лантана, церия, неодима. На участке металлотермии Киргизского ГМК получают индивидуальные иттрий, неодим, диспрозий - на основе метода кальциетермического восстановления.

       Согласно [32], АО "Кыргызский химико-металлургический завод" (КХМЗ) в 1999 году произвел 5,159 т редкоземельных металлов (на 9,3% больше, чем в 1998 году) и 11,878 т оксидов редкоземельных металлов (на 38,3% больше).

       В 1999 году завод выпустил продукции на сумму 50,04 млн. сомов, (на 6,4% больше уровня 1998 года) и реализовал продукции на сумму 50,25 млн сомов (на 38,7% больше уровня 1998 г.). Себестоимость производства составила 37,2 млн сомов, прибыль от реализации товарной продукции - 13,02 млн сомов(47,9 сомов=$1).

       В 1999 году завод получил кредит Центрально-Азиатского банка реконструкции и развития в сумме $630 тыс. на развитие и модернизацию редкоземельного производства (под 14% годовых). 70,06% акций предприятия принадлежит Фонду госимущества Киргизии.

       В первом полугодии 2000 г. КХМЗ увеличил выпуск редкоземельных металлов на 221% по сравнению с тем же периодом прошлого года - до 4,05 т. Вместе с тем, в январе-июне 2000 года завод сократил производство оксидов редкоземельных металлов на 50,5% - до 5,357 т. Сокращение производства оксидов связано с тем, что течение первого полугодия велись пусконаладочные работы по внедрению новых технологий на редкоземельном производстве.

       В денежном выражении объем выпуска товарной продукции за первое полугодие 2000 г. составил 24,631 млн сомов, что на 46,5% больше, чем за тот же период 1999 г. Объем реализации за тот же период составил 42,773 млн сомов - в 2,5 раза больше.

       В 2000 году завод планирует произвести товарной продукции на сумму 50 млн сомов, в том числе по редкоземельному производству - на 38 млн сомов, и получить балансовую прибыль в размере 3 млн сомов.

       На заводе разработана "Комплексная основа развития "Киргизского химико-металлургического комбината" до 2004г.", которая предусматривает внедрение новых технологических процессов в действующем производстве для снижения затрат и повышения качества продукции и реализацию плана по финансовому оздоровлению предприятия, одобренного президентом Киргизии.

       В 2000 г. КГМК планирует экспортировать редкоземельной продукции в 2 раза больше предыдущего года, в т.ч. около 20 % - в страны СНГ, остальное - в страны дальнего Зарубежья (Япония, США, Германия, Великобритания).

       На базе редкоземельного производства бывшего Иртышского химико- металлургического завода в настоящее время создано ТОО "Иртышская редкоземельная компания (ИРЗК).

       В бывшем СССР на Иртышский химико-металлургический завод поступал для переработки плав хлоридов РЗМ с Соликамского магниевого завода. ИХМЗ введен в эксплуатацию в 1960 г., в 1984-86 гг. по проекту Гиредмета проведена реконструкция и запущен цех оксидов редкоземельных элементов. Товарной продукцией ИХМЗ являются оксиды РЗМ, двуокись церия, оксиды лантана, неодима, празеодима, европия и гадолиния. Кроме того, электролитическим методом получают металлический лантан и церий, в 1990-92 гг. налажено также производство металлического неодима и самария. На ИХМЗ выпускали также мишметалл для нужд черной металлургии.

       После достаточно длительного перерыва в начале 2000 г. предприятие возобновила производство редкоземельных металлов. Предприятие намерено выйти на производство редкоземельной продукции в объеме 100 тонн в год. Владельцем ТОО "Иртышская редкоземельная компания" является немецкая компания Sparky, в проект возобновления деятельности предприятия было вложено 900 тыс.долларов. Однако на первом этапе «прогнозируется убыточность предприятия». По словам руководства компании, в настоящее время Иртышская редкоземельная компания располагает заказами 25-28 потенциальных покупателей на продукцию компании.

       Компания Sparky выкупила редкоземельное производство, входившее в имущественный комплекс Иртышского химико-металлургического завода, в январе 1999 года на инвестиционном тендере по продаже завода за 27,5 млн тенге (в начале января 1999 года курс 83,7=$ 1). В июне 1999 года Sparky на базе приобретенных мощностей учредила ТОО "Иртышская редкоземельная компания".

       До конца 1998 года реабилитационным управляющим Иртышского завода было казахстанское АО "Кундыбай". В декабре 1998 года правительство Казахстана расторгло контракт с этой компанией из-за финансовой несостоятельности управляющего и неправомерной передачи в залог основных средств завода. Sparky сотрудничает с Иртышским химико-металлургическим заводом с 1996 года, за 4 года вложила в развитие мощностей предприятия около $5,5 млн.

       Производство редкоземельной продукции (плава редких земель) из лопаритового концентрата было организовано на Соликамском магниевом заводе (СМЗ) в 1971 г. Получаемый плав хлоридов РЗМ на Соликамском заводе имеет следующий состав, %: сумма окислов РЗМ 34-38; СаО-7,7-9,2; Sr-1-2; Na₂0-7,5-9,2; К₂0-0,14-0,24; Mg0-0,9-1,0; Fe0-0,3-0,5; Th-0,15-0,25; U-0,02. Часть получаемого плав хлоридов РЗМ направляется на переработку на Иртышский химико-металлургический завод и на "Силмет". Проектная мощность завода позволяет производить около 13 тыс. т плава хлоридов редких земель.

       По мнению экспертов, мощность предприятия, выпускавшего около 5 тыс. т редкоземельной продукции в год, составляет около 8% мирового производства редкоземельных металлов. В 1998 г.г. производство было уменьшено из-за прекращения поставок лопаритового концентрата.

       Согласно [153], Соликамский магниевый завод произвел в 1995 г. 3,4 тыс.т плава хлоридов РЗМ, в 1996 г. - 3,3 тыс.т, в 1997 г. этот объем уменьшился до 1,8 тыс.т. В последние годы выпуск плава хлоридов увеличился.

       СМЗ помимо плава хлоридов с недавнего времени стал выпускать также карбонаты РЗМ. Для этого было приобретено оборудование и осуществлен его монтаж в химико-металлургическом цехе. В середине 1995 г. на участке по получению карбонатов РЗМ произведена первая промышленная партия этих продуктов. В настоящее время предприятие осваивает производство чистых РЗМ.

       Переработка плава редких земель Соликамского завода осуществляется на ГАО "Силмет" (Эстония). Товарной продукцией предприятия были индивидуальные концентраты РЗМ (Се, Ьа, N(1, Рг, Бт- Еи-Ос1), карбонаты РЗМ, окислы и флориды суммы РЗМ. Кроме того, в начале 80-х годов на объединении начат выпуск полиритов с содержанием оксида церия 85-90%.

       По данным ГТК РФ, из России в 1994-96 г.г. стабильно экспортировалось в Эстонию более 2 тыс.т соединений РЗМ: 1994 г. - 2,1 тыс. т, 1995 - 2,8 тыс. т, 1996 г. - 2,8 тыс.т. В дальнейшем этот объем существенно уменьшился - поступление плава хлоридов редкоземельных металлов с Соликамского магниевого завода для переработки снизилось. В 1999 г. подписано соглашение о ежемесячных поставках на «Силмет» около 200 т плава хлоридов РЗМ в месяц, однако оно не выполняется.

       В 2000 г. на комбинате «Севредмет» запущена экспериментальная установки по переработке лопаритового концентрата с использованием новой азотно-кислотно-фторидной технологии. Поимо ниобий- и танталсодержащей продукции предполагается получение соединений РЗМ.

       В последнее время идет активная разработка проекта под названием "Монацит", вероятность реализации которого является достаточно высокой. В Красноуфимском районе Свердловской области находятся 84 тыс.т монацитового концентрата. Общее количество РЗМ в пересчете на оксиды составляет 47 тыс. т. По некоторым данным, он был получен из Бразилии, Кореи и завезен на Урал еще в 1949 г. по распоряжению высшего руководства СССР для получения тория. Впоследствии концентрат не понадобился, а в 1992 г. Госрезерв передал это запас в собственность Свердловской области. В связи с необходимостью обеспечения безопасности для окружающей среды, а также с развитием производства редкоземельной продукции, в середине 1997 г. разработана концепция развития редкоземельного производства в Уральском регионе на сырьевой базе этого хранилища, сейчас готовятся ТЭО и бизнес-план проекта.

       Предполагается, что в реализации проекта будут участвовать предприятия 3 регионов (Удмуртия, Челябинская и Свердловская области), большинство из которых принадлежат к Минатому РФ (в частности, Чепецкий механический завод, комбинат "Маяк"). Предполагается, что при переработке монацитового концентрата его запасов должно хватить на 12 лет (при производстве 7 тыс.т редкоземельных металлов в год). При этом потребуется вложения в размере 50-60 млн долларов США в течение 2 лет.

       Главная проблема реализации проекта - экологическая, она определяется захоронением не имеющегося спроса оксида тория, который будет выделяться при переработке монацитового концентрата.

       В настоящее время проводятся работы по опытно- экспериментальной переработке первых 5 т монацитового сырья с получением конечной товарной редкоземельной продукции на Чепецком механическом заводе. На предприятии также создан промышленный участок по получению полирующих порошков из плава хлоридов с Соликамского магниевого завода мощностью 500-700 т в год [97].

       Помимо перечисленных выше предприятий редкоземельную продукцию на территории бывшего СССР выпускают еще два предприятия, относящихся к предприятиям атомной промышленности -

       Приднепровский химический завод (ПХЗ, Украина) и Московский завод полиметаллов (МЗП).

       ПХЗ осуществлял первичную переработку до недавнего времени редкоземельного концентрата Прикаспийского ГОКа - отделение радиактивных примесей, разделение РЗМ на цериевую и иттриевую группу [97]. РЗМ цериевой группы направлялись в качестве катализатора на предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, а концентрат РЗМ иттриевой группы перерабатывался на МЗП и АО «Уралредмет».

       На АО "Уралредмет" имеются небольшие мощности по выпуску высокочистых оксидов РЗМ иттриевой группы (оксид иттрия, оксид гадолиния, оксид лютеция), налажен выпуск на их основе люминофоров и магнитов с высокими уровнями энергии. Технология переработки редкоземельного сырья базируется на двух основных методах - экстракционном разделении РЗМ и ионообменной хроматографии [66].

       Имеется также целый ряд проектов по переработке техногенного сырья, содержащего редкоземельные элементы, которые связаны с переработкой апатита. В СНГ превалирующую массу апатита перерабатывают сернокислотным методом. При этом основное количество РЗЭ (80-90 %) переходит в фосфогипс. На предприятиях СНГ, перерабатывающих апатитовый концентрат (Череповецкое АО "Аммофос", Воскресенское АО "Минудобрения", Мелеузовский и Балаковский химические заводы и др.) оскопилось значительное количество фосфо- гипса, содержание РЗЭ в которых находится на уровне 0,4-0,6 %.

       Исследованиями последних лет, проведенными в ИХТРЭМС КНЦ РАН (г.Апатиты), показана возможность переработки фосфогипса растворами азотной или серной кислоты с последующим выделением из растворов выщелачивания концентратов с содержанием 25-30 % оксидов РЗМ. Дальнейшая переработка таких концентратов с получением товарных продуктов не вызывает трудности. Расчетами специалистов показано, что с учетом современного уровня переработки апатитового концентрата на 4-х указанных выше комбинатов уровень производства попутного РЗМ может составлять 8,1-8,2 тыс.т оксидов РЗМ в год.

       Наиболее эффективно осуществляется выделение РЗМ из апатита при его азотнокислой переработке, однако лишь менее 10% апатитового концентрата Кольского полуострова на химических предприятиях СНГ перерабатывается таким способом. В данном случае наилучшими возможностями для попутного извлечения РЗМ при переработке апатитового концентрата обладает Кирово-Чепецкий химический комбинат (Кировская область, Россия).

       Значительное количество фосфогипса накоплено также к настоящему времени в отвалах Красноуральского медеплавильного комбината (Свердловская область, Россия). Эти отходы не перерабатываются, содержание суммы окислов РЗМ в них находится на уровне 1%. В проекте по извлечению РЗМ из этих отвалов изъявили желание участвовать Красноуральский комбинат (АО"Святогор"), АО"Уралредмет" (Верхняя Пышма), Уральское отделение РАН. Разработана и опробована технология выделения редкоземельного концентрата из фосфогипса. Инвестиционная программа предусматривает вложения в объеме 10 млрд руб. (в ценах 1995 г.) в течение 2-х лет для ежегодного получения 250 т концентрата редкоземельных металлов. В настоящее время осуществляется строительство опытно-промышленной установки по переработке фосфогипса.

       Потребление редкоземельной продукции в бывшем СССР в значительной мере было связано с ее применением в оборонной, аэрокосмической, атомной отраслях промышленности, тогда как в других сферах оно сдерживалось высокими ценами и заметным отставанием в уровнях применяемых технологий [97].

       В бывшем СССР объем потребления РЗМ составлял около 8000 т [149], при этом в 1991 г. около 5000 т РЗМ использовалось в России, остальные 3000 т - в других республиках бывшего СССР. Вместе с тем, среднедушевое потребление РЗМ в 1991 г. в бывшем СССР по суммарному количеству оксидов резкоземельных металлов было в 1,5-3 раза ниже уровня промышленно-развитых стран Запада (а по индивидуальным оксидам этот показатель в 2-10 меньше).

       Ограничение потребления РЗМ только отраслями ВПК привело к тому, что падение производства в этих отраслях привело к резкому сокращению производства редкоземельных металлов, их определенному «затовариванию» и увеличению экспортных поставок.

       В настоящее время, по мнению специалистов Гиредмета [97], перспективы увеличения потребления РЗМ неодинаковы по разным отраслям промышленности. В частности намечается рост потребления РЗМ цериевой группы в нефтехимической и стекольной промышленности. Кроме того, структура использования РЗМ сейчас смещается в сторону увеличения доли индивидуальных оксидов и металлов за счет сокращения доли комплексных продуктов РЗМ.

       Вместе с тем, прогноз специалистов Гиредмета о возможном увеличении уровня потребления РЗМ в 2000 г. до 7000-9000 т представляется слишком оптимистичным. По мнению автора, уровень потребления РЗМ будет восстановлен не ранее 2002 г.

       РЗМ и их соединения обладают комплексом свойств, обеспечивающих их широкое применение в различных областях промышленности. Значительная часть РЗМ (до 80%) приходится на потребление в нефтехимической промышленности, металлургии, стекольной и керамической промышленности. При этом используются как коллективные продукты РЗМ (мишметалл, полирит, смеси оксидов, карбонатов, нитратов), так и индивидуальные РЗМ и их соединения. Мировое производство оксидов РЗМ составляло около 53 тыс.т (1993 г.). Потребление РЗМ в последнее время растет за счет индивидуальных РЗМ, используемых в постоянных магнитах, катализаторах, гидридных батареях. Темпы роста мирового потребления РЗМ составляют 4-5%, после 2000 г. ожидается резкий рост потребностей в иттрии для производства высокотемпературной сверхпроводящей керамики.

       1.2.3. Обзор рынка цирконийсодержащего сырья и продуктов его переработки

       Рынок циркониевого сырья в отличие от ниобия и тантал, РЗМ отличается определенной «узостью», что связано прежде всего с меньшим количеством предприятий, имеющих мощности по получению и переработке этого вида сырья. В бывшем СССР традиционно мощности по циркониевому сырью были сосредоточены на Украине.

       Верхнеднепровский горно-металлургический комбинат выпускает широкий диапазон цирконийсодержащей продукции. В него входят: обезжелезненный цирконовый концентрат, диоксид циркония марок ЦРО- 1, ЦРО-2 и ЦРО-Б, диоксид циркония специальных марок, легированная У, сернокислый цирконий, основные карбонаты циркония, цирконовые пасты. Вся эта продукция производится в гидрометаллургическом цехе комбината, который был пущен в 1965-1966 гг. При этом проектная схема вскрытия цирконового концентрата предусматривает хлорирование брикетированной шихты, состоящей из цирконового концентрата.

       Некоторое время назад диоксид циркония не производилась, в последние годы ее выпуск на предприятии возобновился. Предприятие за январь-август 2000 года экспортировало 77% произведенной продукции, из них около 20% в страны СНГ, остальное - в страны дальнего зарубежья, в частности в США, Италию, Германию, Болгарию, Польшу, Румынию.

       Мощности по переработке циркониевого сырья есть на Донецком химико-металлургическом заводе (ДХМЗ), который также расположен на Украине. Основной товарной продукцией, содержащей цирконий, на ДХМЗ являются: фтороцирконат калия, циркониевый порошок и цирконий в слитках. Сырьем для ДХМЗ является часть цирконового концентрата ВДГМК, который спекается со фторсиликатом калия во вращающихся трубчатых печах с последующим водным выщелачиванием спека. Из водного раствора методом дробной кристаллизации (для отделения от примесей гафния) получают очищенный фтороцирконат.

       Порошок циркония на ДХМЗ выпускают двумя способами: натриетермическим восстановлением фторцирконата калия с последующим выщелачиванием циркониевого спека до солевой части; электролизом расплавов хлоридов щелочных металлов, питаемых фторцирконатом калия. Слитки циркония получают электродуговым переплавом в вакууме, рафинирование циркония для получения высокой чистоты осуществляется на основе йодидной технологии (чистота 99,9399,98%).

       Чепецкий механический завод (г.Глазов) является единственным российским предприятием, имеющим мощности по выпуску металлического циркония и изделий из него. Цирконий-содержащая продукция ЧМЗ достаточно разнообразна: цирконий йодидный высокой чистоты, электролитический порошок циркония, прессованные из порошка таблетки; слитки, трубы, листы и прутки из металлического циркония и сплавов, фтороцирконат калия, порошок диоксида циркония. Основная продукция ЧМЗ - трубы из циркониевых сплавов, используемых в качестве конструкционного материала в элементах ядерных реакторов. Сырьем для ЧМЗ является циркониевый концентрат ВДГМК.

       Как было показано выше, Ковдорский ГОК является единственным российским предприятием, получающим цирконийсодержащее сырья - бадделеитовый концентрат. Несмотря на падение по сравнению с 1991 г. объема переработки руды, выпуск бадделеитового концентрата постоянно растет. Основной объем поставок концентрата предприятие осуществляет на внешний рынок. В частности, в 1999 г. поставки бадделеитового концентрата на российский рынок составляли 3,5 % от общего объема продаж, тогда как в Японию экспорт составлял 86% и 8% - в Германию.

       Согласно данным ГТК РФ, в 1998 г. поставки бадделеитового концентрата из России в Японию составили 4,0 тыс.т , в 1999 г. этот объем уменьшился до 3,5 тыс.т. Средняя контрактная цена составляет около 1900 долларов за тонну концентрата.

       В 2000 г. ожидается увеличение объемов продажи бадделеита предприятиям России в 2 раза в 2000 г. (бадделеит используется для производства высококачественных огнеупоров).

       Следует отметить, что на мировом рынке конкурентами ковдорскому бадделеиту являются предприятия ЮАР.

       Основными областями применения в СНГ цирконий-содержащей продукции являются использование его в изделиях для литья, для производства качестве огнеупоров, при производстве высокопрочной керамики, металлического циркония в атомной технике, а также в качестве легирующей добавки при производстве тугоплавких сплавов и специальных сталей.

       Мощности по производству циркониевых огнеупорных изделий в СНГ имеются на Красногорском и Красноармейском огнеупорных заводах (Украина), Боровическом огнеупорном заводе, Щербинском заводе электроплавленных огнеупоров, Саратовском заводе технического стекла, Подольском заводе огнеупоров (Россия).

       Согласно [15], текущие потребности России в циркониевых концентратах оцениваются как не более 20 тыс.т в год. Однако согласно данным таможенной статистики РФ, уровень импорта циркониевых концентратов в Россию из Украины составил в 1997 г. 3,4 тыс.т , в 1998 г. -5,1 тыс.т, в 1999 г. - 8,4 тыс.т (при средней цене около 465-500 долларов за тонну).

       Таким образом, с учетом небольших поставок российским предприятиям бадделеитового концентрата объем потребления циркониевых концентратов можно определить в настоящее время на уровне не более 10 тыс.т. В любом случае видно, что потребление в последние годы увеличивается. При этом можно предположить, что удовлетворение потребности рынка в циркониевом сырье за счет поставок с Украины в ближайшей перспективе сохранится. Тем не менее, для России актуальным является создание собственной сырьевой базы циркония, основанной на получении именно цирконовых концентратов.

       Объем мирового потребления цирконового концентрата составляет около 900 тыс.т в год. Основными видами цирконий содержащей продукции являются диоксид циркония и металлический цирконий. Основными областями потребления цирконового концентрата в мире являются керамика (25-48%), огнеупоры для металлургической и стекловаренной промышленности (21-35%), литейное дело (18-21%) [116, 219]. Прогнозируется увеличение потребности в цирконовых концентратах в ближайшей перспективе за счет расширения использования керамических порошков диоксида циркония. Мировое производство металлического циркония, который используется главным образом в ядерных реакторах (оболочки топливных элементов и несущие конструкции активной зоны), находится на уровне 6-7 тыс.т. Увеличение потребления металлического циркония не прогнозируется.

       1.2.4. Обоснование необходимости анализа рынков редкометалльного сырья как составной части технолого- экономического метода повышения эффективности комплексного использования сырья

       Проведенный обзор рынков редкометалльного сырья в СНГ показал, что они обладают рядом характерных черт. К ним прежде всего относится: достаточно большое количество участников (предприятий-производителей и потребителей), сложные и постоянно меняющиеся взаимосвязи между ними. Немаловажной чертой является также превалирование на отечественных рынках ниобия, тантала и РЗМ сложного и нетрадиционного с точки зрения мирового рынка сырья - лопаритового концентрата.

       Характерным представляется также отсутствие предприятий с законченным циклом переработки сырья и попытки ряда из них («Севредмет», Забайкальский ГОК) создать собственные мощности по переработке редкометалльного сырья. С другой стороны, отмечается тенденция увеличения импорта более дешевого сырья для переработки на имеющихся металлургических мощностях предприятий СНГ.

       Все это осложняется монополизацией мировых рынков (ниобий - Бразилия, РЗМ - Китай) и поэтому низкой эффективностью экспортных поставок редкометалльного сырья при крайне невысоком пока уровне потребления редких металлов в России и СНГ.

       Для представленного обзора состояния рынка редкометалльного сырья использованы методические основы изучения рынков минерального сырья, разработанные автором [129]. В общем виде они включают анализ сырьевой базы и характеристику производства данного вида продукции, анализ качества продукции и потоков между производителями и потребителями, характеристику внутреннего потребления данной продукции, определение направленности рынка, динамику экспортно- импортных поставок и уровня цен на сырье и товарную продукцию.

       Необходимость изучение рынков сырья представляется необходимым компонентом при исследовании вопроса повышения эффективности комплексного использования минерального сырья .

       Особенно это важно для оценки намеченных к эксплуатации месторождений редких металлов. Как было показано выше, Россия обладает значительными их запасами редких металлов в новых месторождениях. Редкометалльные руды, содержащие ниобий, тантал, РЗМ, цирконий, в подавляющем большинстве этих месторождений являются комплексными по своему составу. Поэтому технологии переработки этих руд направлены на максимизацию комплексного использования минерального сырья.

       Наиболее полно показатель комплексного использования характеризуется уровнем извлекаемой ценности руд, представляющее собой суммарную стоимость товарной продукции, полученной из 1 т данной руды :

       ИЦ = а,_шшс_пр1 к_р1 + ]Г Ц _0} Сщ к_р1, (1.1) /=1 7=1 где а - содержание компонента (металла) в руде, доли ед.; е₀, е_м - соответственно извлечение компонента (металла) в обогащении и химико-металлургическом переделе, доли ед.; с_щ с_к - соответственно цена компонента (металла) в товарной продукции и товарном концентрате, руб/кг ; N - число извлекаемых компонентов в процессе обогащения и химико-металлургического передела,

       М- число извлекаемых компонентов только в процессе обогащения, К_р- коэффициент реализации продукции.

       Извлекаемая ценность зависит от 3-х главных факторов - объема выпуска продукции, определяемой извлечением металла из руды, а также его качества (т.е. содержания в нем металла) и цены товарной продукции. Первые два фактора - «технологические», то есть определяются качеством сырья и эффективностью технологий, применяемых для переработки руды и получения из нее товарной продукции. Второй фактор (цена продукции) - экономический. Во многом уровень цены и ее колебаний формируется состоянием рынком продукции и зависит от факторов и особенностей конкретного рынка.

       Поэтому для анализа цен, влияющих на извлекаемую ценность необходимо детальное изучение рынка данного вида редкометалльной продукции. Он включает изучение потребителей сырьевой продукции (участники рынка) - как в России, так на мировом рынке, спрос на сырье и товарную продукцию, узость (или наоборот, размах) рынка. Все эти факторы в конечном счете и определяют уровень цен на продукцию и их колебания.

       Таким образом, предлагается использование комплексного технолого- экономического метода оценки эффективности комплексной переработки редкометалльных руд (особенно новых месторождений) на основе сочетания параметров их переработки и изучения состояния рынков для прогнозирования уровня цен. Основные элементы этого подхода и структурные компоненты представлены на рис. 1.2.

       Данная работа представляет пример использования технолого- экономического метода оптимизации извлекаемой ценности редкометалльных руд новых месторождений Катугинское и Белозиминское. Оптимизация извлекаемой ценности была проведена на основе определения характерных структурных свойств сырья, выявления закономерностей технологических процессов их переработки (рудоподготовка, магнитная сепарация), их интенсификации, а также

       Похожие диссертации на Повышение эффективности переработки и извлекаемой ценности редкометалльных руд на основе оптимизации параметров и глубины обогащения минеральных компонентов

       

       Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд на основе оптимизации параметров ионного состава и пенообразованияКурчуков, Андрей Михайлович

       

       Повышение эффективности переработки отходов флотационного обогащения медно-цинковых руд на основе применения сочетаний реагентов собирателей и флокулянтовСаркисова Лидия Михайловна

       

       Повышение эффективности переработки упорных золотосодержащих руд на основе комбинирования методов обогащенияГурман, Маргарита Анатольевна

       

       Исследование погрешностей и разработка техники опробования руд и продуктов обогащения с асимметричным распределением ценных компонентовТюрина Галина Леонидовна

       

       Разработка комбинированной технологии механоактивации руд с целью повышения эффективности выщелачиванияСыса Артем Анатольевич

       

       Теоретическое и экспериментальное обоснование, разработка и внедрение новых аппаратов на основе гидравлическо-сегрегационного разделения для повышения эффективности гравитационного обогащения золотосодержащих песковСадковский Борис Петрович

       

       Повышение эффективности извлечения золота из техногенного минерального сырья на основе магнитно-сегрегационных методов сепарацииКовлеков Иван Иванович

       

       Повышение эффективности извлечения золота магнитно-флокуляционной сепарацией на наклонной осадительной поверхностиЗакиев Рашит Бореевич

       

       Теоретические основы и методы повышения эффективности разделения при гравитационном обогащении руд Богданович Александр Васильевич

       

       Повышение эффективности флотации апатитсодержащих руд на основе использования алкилдикарбоновых кислот и их монопроизводныхМитрофанова Галина Викторовна