levitra bitcoin

+7(495) 725-8986  г. Москва

Журналы

  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал

Н.П. Коцупало, А.Д. Рябцев,  (ЗАО "Экостар-Наутех")

М.А. Ягольницер, В.М. Маркова,  (Институт экономики и организации пром. производства СО РАН)

Н.З. Ляхов,  (Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН)

* Исследования выполнены в рамках междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН "Технологии переработки нетрадиционных источников литиевого сырья: новые технологии и материалы, геолого-экономические и экологические аспекты (литий России)".

Журнал «Минеральные ресурсы России. Экономика и управление» # 2008-6

 

Oтечественная сырьевая база литиевых руд качественно отличается от зарубежной. Содержание лития в их составе (в расчете на оксид) находится в пределах 0,6-1,5 %, руды плохо обогащаются, выход лития в концентрат составляет 18-25 %. Поэтому при обогащении алюмосиликатных редкометалльных руд на существующих ГОКах экономически эффективно получают лишь танталовые концентраты, а литий идет в отвал (примером является Орловский ГОК). Месторождения, в рудах которых содержание лития не превышает 0,6 %, считаются объектами "дальнего" резерва [1].

Хотя литий относится к стратегическим редким металлам, а сырьевая база России по его запасам занимает третье место в мире (после Чили и Боливии), ее промышленная освоенность в силу указанных выше обстоятельств очень незначительна. Единственное разрабатываемое до недавнего времени Завитинское месторождение в Читинской области законсервировано в связи с нерентабельностью отработки. Россия вынуждена закупать сырье за границей, что отрицательно сказывается на экономической безопасности государства, а непрерывный рост цен на импортное сырье лишает отечественных производителей металлического лития конкурентных преимуществ.

Как указывалось в [2], альтернативной перспективной сырьевой базой России для широкомасштабного получения лития и других элементов являются поликомпонентные рассолы – один из основных видов гидроминерального сырья. Тем не менее рудные месторождения лития в силу достаточно широкого использования природного сподуменового концентрата в стекольной и керамической промышленности (более 20 % в структуре потребления лития и его соединений) представляют интерес для промышленного освоения. Основной путь повышения рентабельности отработки бедных литиевых руд связан с повышением комплексности их промышленной переработки, в том числе с использованием отходов производства для получения дефицитных строительных материалов.

Литиеносные бедные руды как комплексное сырье для цементной промышленности

В связи с ростом объемов строительства промышленных и жилых объектов в последние годы в России остро встала проблема производства цемента. Важнейшим стимулом для развития этой отрасли является строительный бум в стране, вызванный реализацией национального проекта "Доступное и комфортное жилье – гражданам России", ростом промышленного производства, а также увеличением экспорта цемента в страны ближнего зарубежья (Казахстан, Азербайджан, Беларусь).

Доля российских производителей цемента в мировом производстве незначительна (~3 %), лидирующее положение занимает КНР (~50 %).

Сдерживающими факторами развития цементной отрасли в России являются: износ оборудования, устаревшие технологии производства цемента, низкая автоматизация производственного процесса. В последние годы все большее влияние стало оказывать и сокращение сырьевой базы.

Высокий спрос на цемент в сочетании с вышеуказанными факторами привел к появлению в стране дефицита цемента и как следствие к росту цен. Так, в 2007 г. цена за 1 т цемента возросла с 3,1 до 5,0 тыс. р. Одними из потенциально цементодефицитных регионов являются Сибирский и Дальневосточный федеральные округа, где согласно проекту "Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года"** предполагается создать новые районы освоения природных ресурсов – топливно-энергетических на Сибирской платформе, рудных полезных ископаемых в Красноярском крае, Забайкалье, Республиках Саха (Якутия) и Тыва, других регионах на востоке России. Все эти обстоятельства создают новые инвестиционные возможности для развития цементной отрасли.

** Министерство экономического развития Российской Федерации. – М., 2008, август.

Для покрытия дефицита в цементе существует множество сырьевых источников. Одним из них являются отходы переработки алюмосиликатного сырья, в том числе отходы, образуемые в результате деятельности ГОКов. Кроме этого, к числу таких сырьевых источников для производства цемента принадлежат также литиеносные руды, сосредоточенные в редкометалльных пегматитах и гранитах. Большая часть учтенных запасов такого сырья (~61,4 %) сосредоточена в месторождениях Восточной Сибири и Мурманской области (~35,3 %) [1].

Для переработки литиеносного алюмосиликатного сырья с низким содержанием Li2O может оказаться востребованной технология одновременного получения литиевых продуктов и цемента с использованием универсальной известковой технологии [3]. В Химико-металлургическом институте Западно-Сибирского филиала АН СССР (ныне Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН) была разработана технология совместного получения моногидрата гидроксида лития из сподуменового сырья, которая положена в основу производства на Красноярском химико-металлургическом заводе (КХМЗ).

Для переработки необогащенной сподуменовой руды позднее была разработана технология получения диалюмината лития и цемента [4] и опробована в опытно-промышленном масштабе с использованием необогащенной сподуменовой руды Завитинского и Полмостундровского месторождений (табл. 1). Пробы руды взяты с участков наиболее обогащенных сподуменом (валовая химическая формула сподумена: Li2O·Al2O3·4SiO2).

Таблица 1.

Химический состав сподуменовой руды.


Месторождение


Содержание, % мас.


Молярное
отношение Al2O3:Li2O

Li2O

Na2O

K2O

Al2O3

SiO2

FеO + Fе2O3

Завитинское (Читинская область)

1,35

2,16

1,19

16,93

72,56

2,6

3,7

Полмостундровское (Мурманская область)

2,6

1,40

2,50

16,80

73,6

2,8

1,9

 

В качестве обогащенного литием продукта получали диалюминат лития (точнее, двойной гидроксид алюминия и лития – LiOH·2Al(OH)3·mH2O) или его карбонатную разновидность – Li2CO3·4Al(OH)3·nH2O (ДГАЛ-СО3). Для комплексного извлечения алюминия и лития в шихту для спекания руды с известняком дозировали соду из расчета связывания Na2O+K2O в растворимые алюминаты. Химизм получения двойных соединений алюминия и лития рассмотрен в [5].

Суть технологии состоит в двухстадийном спекании шихты с известняком.

На первой стадии СаСО3 добавляется в шихту "руда + известняк" из расчета на образование двухкальциевого силиката (молярное отношение СаО:SiO2 = 2,1) и растворимого алюмината лития в соответствии с формулой:

Li2O·Al2O3·4SiO2 + 8CaCO3 = Li2O·Al2O3 + 4(2CaO·SiO2) + 8CO2

На второй стадии шлам, полученный при выщелачивании спека, после подсушивания подвергался термической обработке (спеканию) с известняком, дозируемым на образование смеси двух- и трехкальциевого силикатов – основных компонентов цементного клинкера.

Химический состав спеков после их выщелачивания растворами гидроксида натрия и шламов приведен в табл.2.

Таблица 2.

Средний химический состав спеков и шламов после выщелачивания.


Материал


Содержание, % мас.


Молярное
отношение СаО:SiO2


Массовое
отношение SiO2:(Al2O2:Fe2O3)

Li2O

Na2O

K2O

CaO

Al2O3

Fe2O3

SiO2

ппп

Спек из завитинской руды

0,56

2,65

0,9

53,4

7,75

1,30

30,6

1,9

3,4

Спек из полмостундровской руды

1,07

1,9

0,6

55,60

7,5

1,1

29,90

2,0

3,5

Шлам после выщелачивания спека из завитинской руды

R2O – 0,98

49,40

4,36

1,10

28,8

13,0

2,0

5,3

Шлам после выщелачивания
спека из полмостундровской руды

R2O – 0,46

52,25

6,34

1,08

26,9

15,5

2,0

3,6

Примечание. R2O = Li2O+Na2O+K2O; ппп – потери при прокаливании.

Исходя из химического состава шламов видно, что они являются прекрасным сырьем для цементного производства. Массовое отношение SiO2:Al2O3 находится в пределах 3,4-5,3, что позволяет получать различные виды цемента (алитовые, белитовые) [6].

Молярное отношение СаО:SiO2 в шламах после выщелачивания лития находится в пределах 1,9-2,0, что позволяет получать саморассыпающиеся спеки [4] и исключить полностью или частично их измельчение.

Основными фазовыми компонентами шлама являются, % мас:

  • 2СаО·SiO2 – 63;
  • nCaO·mAl2O3 – 7;
  • 2CaO·Fe2O3 – 2; SiO2своб. – 6;
  • Н2О – 6;
  • прочие компоненты – 16 [6].

Шламы характеризуются как белитовые на основании преобладающих количеств двухкальциевого силиката и алюминатов кальция.

Исходя из составов образующихся в литиевом производстве спеков и шламов (cм. табл. 2) последние могут быть использованы для получения шламоцемента. Для его получения влагу и связанную воду необходимо удалить, что достигается при термической обработке материала (t = 300-400 оС). Шламовые вяжущие получают путем совместного измельчения высушенного шлама с известью. Добавка извести повышает вяжущие свойства и способствует образованию высокоосновных силикатов и алюминатов кальция. Известково-шламовый цемент медленно схватывается и медленно твердеет, образуя цементный камень высокой прочности. Предел прочности, однако, не превышает 90-110 кг/см2.

Отход литиевого производства может быть использован для производства портландцемента. Об этом свидетельствует соответствие основных его характеристик – силикатного (n = SiO2:[Al2O3+Fe2O3]) и глиноземного (p = Al2O3+Fe2O3) модулей – условиям образования цементного клинкера.

Другим условием для его образования является коэффициент насыщения известью (КН), который должен учитывать сначала условия образования алюминатов, алюмоферритов кальция и двухкальциевого силиката и только после этого дозировать избыток извести на образование трехкальциевого алюмината при взаимодействии 2СаО·SiO2 с известью.

Это условие реализуется при двухстадийном получении цемента: I стадия – дозирование извести на образование алюминатов кальция и 2СаО·SiO2, что позволяет одновременно извлекать литиевый продукт; II стадия – дозирование извести на образование 3СаО·SiO2.

При получении портландцемента из отходов литиевого производства используется двухкомпонентная шихта: шлам + известняк без ее корректировки. Количество добавляемого известняка составляет 15-18 % массы шлама. Температура спекания поднимается от 1300 до 1400 oС, при этом степень освоения СаО в процессе обжига достигает 99,5 %.

Химический состав портландцементного клинкера в процессе обжига представлен в табл. 3. Содержание Li2O в его составе (0,03-0,08 %) позволяет получать цемент с улучшенными свойствами, В мировой практике производители цемента специально добавляют в шихту соли лития [7].

Таблица 3.

Состав портландцементного клинкера в зависимости от температуры обжига.


Температура
обжига, оС


Содержание, % мас.


Модули (массовое отношение)

R2O

CaO

Al2O3

Fe2O3

SiO2

Глиноземный Al2O3:Fе2O3

Силикатный SiO2:Al2O3

1315

0,65

68,45

4,27

1,26

24,87

1330

0,60

64,75

4,58

1,60

24,86

2,8

4,0

1410

0,40

66,63

5,92

1,70

23,81

3,5

3,6

1445

0,38

67,36

4,57

1,20

24,04

3,8

4,2

Примечание. R2O = Li2O + Na2O + K2O.

Полученный портландцемент соответствует ГОСТу на портландцемент марки "300". Условия выщелачивания на качество цемента влияния не оказывают. При оптимизации состава шихты и процесса спекания марка портландцемента из отходов литиевого производства может быть повышена до "400" и выше.

Экономическая эффективность комплексной переработки бедных руд Ташелгинского месторождения

По аналогии с результатами, полученными в ходе опытно-промышленных испытаний необогащенной руды Завитинского месторождения и концентрата на ее основе, проведены предварительные ориентировочные расчеты возможности переработки руды (концентрата) Ташелгинского сподумен-пегматитового месторождения (Кемеровская область) *.

* Данные по составам руд и концентратов предоставлены главным научным сотрудником ИГМ СО РАН, д.г-м.н. А.Г.Владимировым.

В табл. 4 приведены составы руды и концентрата этого месторождения.

Таблица 4.

Химический состав сподуменового сырья Ташелгинского месторождения.


Сырье


Содержание, % мас.


Молярное
отношение
Al2O3:Li2O

Li2O

Na2O

K2O

Al2O3

SiO2

FeO+Fe2O3

CaO

Необогащенная ташелгинская руда

0,82

3,91

1,96

15,87

73,27

2,17

0,13

5,7

Концентрат после
флотационного обогащения

2,0

1,86

1,60

27,0

62,1

2,39

Н.о.

4,0

Примечания:
1. Руда Ташелгинского месторождения в количестве 100 кг исследовалась только в лабораторных условиях (исполнитель ГИРЕДМЕТ).
2. Обогащение проводилось комбинированным способом: ручная рудоразработка + гравитационное + флотационное обогащение.

Выход концентрата из руды при ее обогащении составлял около 20 %, извлечение Li2O в концентрат – 50 %. Низкое содержание Li2O в концентрате из руды Ташелгинского месторождения обусловлено, видимо, принятыми условиями отбора и квартования пробы для проведении процесса обогащения.

Выбор для оценки экономической эффективности комплексной переработки руд Ташелгинского месторождения обусловлен несколькими факторами. Во-первых, дефицитностью одного из продуктов переработки – цемента в Сибирском ФО. Во-вторых, возможностью использования литиевых концентратов в качестве добавки, снижающей энергозатраты в процессе электролиза алюминия; большинство крупных алюминиевых заводов России сосредоточено в Сибири (Красноярский, Новокузнецкий, Братский и др.). В-третьих, наличием в Красноярске и Новосибирске предприятий по получению лития и его соединений (КХМЗ, Новосибирский завод химконцентратов). Учет указанных факторов позволяет избежать дальних перевозок продукции и повысить эффективность возможного будущего производства литиевой и цементной продукции в Кемеровской области.

Экономическая оценка выполнена для нескольких возможных вариантов организации производства по переработке руд Ташелгинского месторождения.

  • Вариант 1. Добыча и обогащение руды, перевозка сподуменового концентрата на КХМЗ для получения из него моногидрата гидроксида лития.
  • Вариант 2. Добыча руды, получение двойного гидроскида алюминия и лития, перевозка полученного продукта на КХМЗ и переработка его на моногидрат гидроксида лития.
  • Вариант 3. Добыча руды, получение двойного гидроксида алюминия, лития и шлама для производства цементного клинкера, перевозка диалюмината лития на КХМЗ и переработка его в моногидрат гидроксида лития.
  • Вариант 4. Добыча руды, получение двойного гидроскида алюминия и лития для использования последнего как продукта для производства стекла и добавки в ванны электролиза алюминия, использование шлама для производства цементного клинкера.

Во всех вариантах годовая добыча руды принималась в объеме 400 тыс. т. Принятый в расчетах срок функционирования производства составляет 15 лет, включая строительство и вывод предприятия на полную проектную мощность. Оценка экономической эффективности вариантов производства продукции проводилась по стандартной методике доходного подхода, основанного на сопоставлении дисконтированных потоков доходов и затрат на 15-летнем периоде реализации проекта [8].

Материальные потоки сырья и продукции рассчитаны по аналогии с получением продуктов в опытно-промышленном производстве из необогащенной руды Завитинского месторождения редкометалльных пегматитов.

Цены продукции и сырьевых материалов приняты по состоянию на начало 2008 г.

При выборе ставки дисконтирования при расчете коммерческой эффективности проекта освоения Ташелгинского месторождения исходили из того факта, что проведена оценка только прогнозных ресурсов ценных компонентов в составе руды месторождения. Исследования и разработки на месторождении в широком масштабе не проводились, и запасы в полном объеме утверждены не были. Это значительно повышает геологические риски неподтверждения запасов.

Что касается внешних факторов, оказывающих влияние на проект (цены конечных продуктов, вспомогательных материалов, объемы капитальных вложений в производство и т.п.), то их влияние исследовано при анализе чувствительности проекта. Исходя из перечисленных обстоятельств ставка дисконтирования при определении эффективности проекта выбрана равной 18 %.

Результаты оценки коммерческой эффективности проекта по исследуемым вариантам реализации приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Показатели экономической эффективности вариантов переработки сподуменовых руд
Ташелгинского месторождения (Кемеровская область) за 15-летний период функционирования проекта.


Показатели


Вариант переработки

1

2

3

4

Годовой объем добычи руды, тыс. т

400

400

400

400

Годовой объем выпуска продукции, тыс. т:

сподуменовый концентрат, 2 % Li2O

164

диалюминат лития, 5,5-6,4 % Li2O

52

52

52

моногидрат гидроксида лития

7,9

7,9

7,9

цемент

920

1060

Годовая стоимость реализованной продукции, млн р.

748

748

4429

4094

Капитальные затраты, всего, млн р.:

1276

1276

2409

2409

добыча и обогащение руды

1100

1100

1100

1100

производство диалюмината лития

176

176

176

176

производство цемента

1133

1133

Годовые операционные издержки, млн р.

757

531

1210

1325

Чистая прибыль за проектный период, млн р.

-539

1958

32826

28154

Чистый дисконтированный доход, млн р.

-987

-222

7998

6629

Внутренняя норма доходности, %

13,6

81,9

71,5

Срок окупаемости проекта (дисконтированный), лет

Не окупаются

2,7

3,0

 

Следует отметить, что эффективными оказываются только варианты с комплексной переработкой исходной руды – получением помимо литиевой продукции шлама для производства цементного клинкера с дальнейшим получением цемента. При этом большая эффективность варианта 3, несмотря на перевозку диалюмината лития для переработки на КХМЗ, объясняется большей стоимостью моногидрата гидроксида лития по сравнению с обогащенным сподуменовым концентратом, используемым для стекольного и алюминиевого производств.

 

На рисунке приведены графики изменения чистого дисконтированного дохода (ЧДД) проекта при изменении одного из показателей (цен конечной продукции, цен сырья и материалов, капитальных вложений в реализацию проекта, ставки дисконтирования) при условии, что все остальные остаются неизменными. Приводятся графики чувствительности показателя эффективности для варианта 4 – все конечные продукты производятся в Кемеровской области.

Проект оказывается наиболее чувствительным к ценам на продукцию и ставке дисконтирования. Но даже при 30%-м падении цены ЧДД от реализации проекта остается высоким – 6629 млн р.

Что касается ставки дисконтирования, то, как отмечалось выше, она отражает рискованность реализации проекта. Как видно из табл. 5, внутренняя норма доходности при реализации проекта по варианту 4 составляет 71,5 %, что почти в 4 раза превышает выбранную ставку дисконтирования (18 %). Поэтому даже при увеличении рисков запас "прочности" проекта остается достаточно высоким.

Комплексная переработка литиеносных руд, как показывают расчеты (табл. 6), существенно снижает себестоимость литиевых продуктов. Так, расчетная себестоимость получения моногидрата гидроксида лития при комплексной переработке составляет около 26 р/кг (1,1 дол. при курсе 24 р. за 1 дол.) при его цене в КНР 3,7 дол/кг (в конце 2007 г.). Стоимость получаемого концентрата лития в варианте 4 составляет 106 дол/т, в то время как рыночная цена сподуменового концентрата на рынке колеблется в интервале 400-500 дол/т.

Что касается себестоимости производства цемента из бедных литиеносных руд, то она не превышает при комплексной переработке 2000 р/т при его сегодняшней рыночной стоимости 5000 р/т.

В результате определяющим экономическим фактором при комплексной переработке бедных сподуменовых руд становится производство цемента. Поэтому предприятия по получению гидродиалюмината лития (ДГАЛ-СО3) и цемента целесообразно строить на месторождении, а переработку ДГАЛ-СО3 производить на специализированном предприятии.

Достоинством предлагаемой комплексной переработки бедных сподуменовых руд без их обогащения являются:

  • исключение многостадийной операции обогащения руды;
  • возможность использования бедной сподуменовой руды с содержанием Li2O – 0,6-0,8 %;
  • совмещение производства литиевых продуктов и цемента;
  • производство литийсодержащего цементного клинкера, что позволяет получать цементы с улучшенными свойствами.

* * *

Таким образом, в 90-е гг. XX в. вследствие целенаправленной ценовой политики производителей литиевой продукции из дешевого гидроминерального сырья и потери конкурентоспособности отечественных производителей аналогичной продукции из рудного сырья произошла переориентация российской литиевой промышленности на импортное сырье – карбонат лития, поставляемый преимущественно из Южной Америки. Практически абсолютная привязка к зарубежным источникам стратегического сырья отрицательно сказывается на экономической безопасности государства, а непрерывный рост цен на импортное сырье лишает отечественных производителей металлического лития конкурентных преимуществ.

Одним из способов повышения рентабельности разработки месторождений бедных литиевых руд России, позволяющих получать наряду с соединениями лития цемент высокого качества, является комплексная переработка алюмосиликатных руд без их предварительного обогащения. Это позволяет расширить сырьевую базу для получения не только стратегически важных литиевых продуктов, но и увеличить производство широко востребованного цемента. Высокие экономические показатели комплексной переработки литиеносных руд позволяют существенно снизить цену как литиевых продуктов, так и цемента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Быховский Л.З. Перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы лития / Л.З.Быховский, Т.П.Линде, В.Н.Петрова // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 1997. – № 6. – С. 9-13.
2. Рябцев А.Д. Перспективы комплексной переработки поликомпонентных литиеносных рассолов / А.Д.Рябцев, Н.П.Коцупало, М.А.Ягольницер, В.М.Маркова, Н.З.Ляхов // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 2007. – № 6. – С. 44-50.
3. Остроушко Ю.И. Литий его химия и технология / Ю.И.Остроушко, П.И.Бучихин, В.В.Алексеева и др. – М.: Изд-во гл. упр. по исп. атомной энергии. – 1960. – С. 135-143.
4. Лилеев И.С. Опытно-промышленные испытания способа получения гидродиалюмината лития из необогащенного сподуменового сырья / И.С.Лилеев, Т.В.Заболоцкий, О.Г.Евтеева, Е.И.Маслова, Н.П.Коцупало и др. // Химия и технология диалюмината лития. Сб. 3, ч. I. – Фонд ИХТТиМ СО РАН. – 1969. – С. 242-315.
5. Коцупало Н.П. Перспективы использования литиеносного горно-рудного сырья / Н.П.Коцупало, В.П.Исупов, А.Д.Рябцев // Химическая технология (в печати).
6. Бутт Ю.М. Общая технология силикатов / Ю.М.Бутт, Г.Н.Дудеров, М.А.Матвеев. – М.: Гос. изд. лит. по строительству, архит. и строит. мат. – 1962. – 463 с.
7. Ober J.A. Lithium // U.S. Geological Syrvey. – 2003.
8. Виленский П.Л. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика / П.Л.Виленский, В.Н.Лившиц, С.А.Смоляк. – М.: Дело, 2001. – 832 с.


©  Н.П. Коцупало, А.Д. Рябцев, М.А. Ягольницер, В.М. Маркова, Н.З. Ляхов, Журнал "Минеральные ресурсы России. Экономика и управление" - 2008-06.
 

 

 

 
SCROLL TO TOP
viagra bitcoin buy

������ ����������� Rambler's Top100 �������@Mail.ru