Курсовая Работа Определение Состава Эвдиалита Апатиты
Курсовая Работа Определение Состава Эвдиалита Апатиты
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Полимеры ...........................
Экоиндустрия .......................
Рециклинг ............................
Для авторов .........................
Контакты .............................
Справочная .........................
Партнеры ............................
ЭВДИАЛИТ: переоценка промышленной значимости
Эвдиалитовые руды Ловозерского массива расслоенных нефелиновых сиенитов практически не ограничены в запасах. Каковы перспективы их комплексного освоения?
В современном мире на рубеже тысячелетий в соответствии с ускоряющимися требованиями научно-технического прогресса сохраняется устойчивый рост потребления, а следовательно расширенного производства редких и редкоземельных металлов. Уровни их производства и потребления в промышленно развитых странах мира уже на протяжении нескольких десятков лет служат четкими индикаторами экономического развития и национальной безопасности. По меткому выражению выдающегося минералога и геохимика - академика А.Е. Ферсмана редкие и редкоземельные металлы являются «витаминами промышленности» и ее важным стратегическим потенциалом.
Россия – огромная кладовая разных природных богатств, в том числе по запасам большинства редких и редкоземельных металлов. Прогнозные запасы этих металлов велики и их хватит на многие поколения нашей страны. Но встает вопрос, с чего начать освоение этих богатств на современном этапе экономического развития? И в той связи, взоры ученых- специалистов направляются в давно изученные минерально-сырьевые регионы, которые в не полной мере были оценены и тем более не освоены как уникальные комплексные кладовые очень нужных редких и редкоземельных металлов. В данной статье речь пойдет о новых перспективах комплексного освоения уникальных минеральных ресурсов в виде неограниченных запасов эвдиалитовых руд одного из таких районов на северо-западе России – Кольском полуострове, где находится Ловозерский горнопромышленный комплекс (ГПК).
Ловозерский массив
Эвдиалитовые руды Ловозерского массива расслоенных нефелиновых сиенитов практически не ограничены в запасах (оксида циркония – 300 млн. т и оксидов редкоземельных элементов в 60-70 млн. т) и поэтому имеют возможность стать основным источником ряда редких (РМ - циркония, гафния, ниобия, тантала, стронция, галлия, цезия, рубидия и др.) и редкоземельных металлом (РЗМ, в том числе, наиболее ценных – иттрия, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, иттербия и лютеция) – имеют существенное преимущества по количеству и составу РЗМ относительно ловозерского лопарита и хибинского апатита (табл.). Перспективы комплексного использования хибинского апатитового концентрата были подробно показаны авторами в предыдущих публикациях.
Табл. Состав редких земель лопарита, апатита и эвдиалита.
Оксиды редкоземельных элементов (в % от общего содержания в минерале)
К настоящему времени разведаны, но не утверждены в ГКЗ запасы эвдиалитового сырья в пределах месторождения Аллуайв, представляющего собой лишь один из приводораздельных участков локализации этих руд в пределах Ловозерского массива. Только здесь ресурсы богатых эвдиалитовых руд оценены более чем в 80 млн. т при бортовом содержании 2,5% диоксида циркония, в то время как общие их ресурсы в массиве оцениваются в 80 млрд. т. Принципиально важным для перспектив ввода в эксплуатацию месторождения Аллуайв является примыкание его к промплощадкам рудников Умбозеро и Карнасурт ООО «Ловозерский ГОК», где добываются лопаритовые руды, включая зоны их подземных выработок и возможности добычи руды открытым способом (карьером).
Особенности состава и свойств как эвдиалитовых руд, так и получаемых из них концентратов во многом предопределяют технологические возможности их обогащения и химических переделов. Прежде всего, эвдиалит, в отличие от мелковкрапленного лопарита, представляет собой породообразующий рудный минерал луявритов и ювитов с содержаниями его в этих породах до 20-30%, что обеспечивает высокую обогатимость эвдиалитовых руд гравитационно-магнитной сепарацией с извлечением эвдиалита в концентрат на 75-80%. При этом эвдиалитовые ювиты, в отличие от луявритов, как правило, содержат попутный лопарит, обогащенный относительно традиционно добываемого танталом и ниобием в 1,5-2 раза (до 1,3% Ta2O5 и 12,9% Nb2O5). Простой состав эвдиалитовых руд (25-27% эвдиалита, 52% полевого шпата, лопарита и нефелина, 20% эгирина) позволяет получать, помимо профилирующих концентратов эвдиалита и лопарита, попутные эгириновые и нефелин-полевошпатовые концентраты, представляющие собой потенциально перспективные товарные продукты.
Минерал
Эвдиалит – (Na,Ca)5Zr(Si6O17)OH, как легкоплавкий минерал и источник дефицитных металлов редкоземельной группы с ниобием, танталом, стронцием, цирконием и гафнием, может быть использован в качестве нетрадиционного редкометально-керамического сырья. Это обусловлено, прежде всего, ведущей ролью в составе эвдиалитовых концентратов диоксида кремния (54%) и циркония (11-13%) в ассоциации с редкими землями (1,8-2,5%), среди которых преобладает иттрий (20-30%) при содержании в концентрате 0,5%. Как известно, эти компоненты используются в производствах металлокерамики, включая специальные материалы для сверхпроводников. Кроме того, в качестве ценных полезных компонентов в эвдиалитовых концентратах содержатся гафний (0,21-0,27% HfO2), тантал (0,06-0,1% Ta2O5), ниобий и титан (0,6-1% Nb2O5 и TiO2), стронций (0,95-1,48% SrO). С другой стороны, эвдиалитовое сырье выгодно отличается от лопаритового низкой радиоактивностью: содержания тория в руде – 0,004% и в концентрате – 0, 0062-0,0082%, а урана в руде – 0,002%).
Технологии и экономика
Анализ кислотных способов переработки легкорастворимых эвдиалитовых концентратов с получением широкого ассортимента химической продукции, выполненный Г.Б. Мелентьевым, О.А. Аржаткиной и др. в 2001 г. (ГИРЕДМЕТ, ИХТРЭМС КНЦ РАН, РХТУ им. Д.И. Менделеева, ВНИИХТ), позволяет рекомендовать единую комбинированную схему организации технологического процесса, которая включает:
- кислотное выщелачивание из концентрата Sr, Nb, Ta, Mn, РЗМ (концентрат может быть предварительно механоактивирован);
- отделение кремнийциркониевого кека от раствора фильтрованием;
- осаждение железоциркониевого (содержит Ta и Nb) и железо-марганцевого кеков путем последовательной обработки растворов щелочными реагентами;
- экстракционное извлечение из растворов РЗМ и разделение их с получением индивидуальных соединений;
- кислотная переработка Fe-Zr-Nb-Ta кека с последующим получением чистых соединений Zr, Nb, Ta методами кристаллизации и экстракции;
- кислотная переработка Fe-Mn кека с получением чистого MnO.
Выбор сернокислотной схемы в варианте ВНИИХТа обусловлен, прежде всего, местным производством серной кислоты предприятиями Кольской ГМК и ее низкой отпускной ценой. Кроме того, организация сернокислотной переработки эвдиалита возможна с использованием стандартного оборудования футерованного полуэбонитом или из дешевых конструкционных материалов (стеклопластика и др.). Срок службы такого оборудования больше, чем в хлоридном и азотнокислотном производствах. Азотнокислотная технология требует оборудования из нержавеющей стали, а хлорная – эмалированного. Соляная кислота, в отличие от серной, летуча и вызывает коррозию металлического оборудования, включая вентиляцию. Сбросы сернокислотного производства утилизируются в низкосортные сульфатные удобрения, а твердые отходы известкуются и захораниваются без проблем, в то время как хлоридные и нитратные растворы нейтрализуются и утилизируются сложнее, а твердые остатки требуют строительства специальных хранилищ.
Сернокислотная схема, в том числе – в новейшем варианте ВНИИХТа, разработанном для переработки попутного лопарита, позволяет получать на первом пусковом этапе организации переработки эвдиалита на месте грубые химические концентраты наиболее ценных редких металлов (тантала и ниобия) и индивидуальных редкоземельных элементов, среди которых в качестве наиболее актуальных могут быть выделены гадолиний, диспрозий и эрбий. Согласно расчетам из 1 т эвдиалитового концентрата можно получить 0,66 кг Gd, 0,63 кг Dy и 0,3 кг Er, а объемы их производства из 10 тыс. т эвдиалита вполне удовлетворяет современные потребности атомной промышленности России. Конкретный потребитель этой продукции – Чепецкий механический завод (г. Глазов, Удмуртия). Иттрий широко используется для производства люминофоров, как стабилизатор специальных керамических масс, гадолиний, диспрозий и эрбий используются в качестве поглотителей нейтронов и отражающих покрытий для оболочек ТВЭЛ`ов и т.д. При этом цены на указанные индивидуальные редкие земли в зависимости от чистоты варьируют в пределах: гадолиний - 36-85 долл./кг, диспрозий 99-150 долл./кг (до 300 долл./кг), эрбий 100-350 долл./кг (до 600 долл./кг). Их извлечение экстракционными методами осуществляется в простых реакторах при температуре 20-30.
Первоначальная идея использования эвдиалитового сырья исключительно в качестве источника циркония остается не реализованной с 30-х годов прошлого столетия до настоящего времени из-за низкого содержания в нем этого дефицитного компонента сравнительно с россыпным цирконом (60-70% Zr2O). Однако, пока потребности России в цирконовых концентратах удовлетворяются за счет импорта из Австралии и Украины. Значительные запасы и, тем более, ресурсы циркона в титаново-циркониевых россыпных месторождениях нашей страны остаются не освоенными. В настоящее время, первое из этих месторождений – Центральное в Тамбовской области планируется к освоению ОАО «ГМК Норникель», предусматривается строительство горно-обогатительного комплекса производительностью 3,45 млн. м3 рудных песок в год и ввод в эксплуатацию к 2010-2012 гг.
Производственный потенциал
С этих позиций переоценка потенциальной промышленной значимости эвдиалита как наиболее реального источника дефицитных иттрия и редкоземельных элементов среднетяжелой группы, тантала с сопутствующими циркониевыми товарными продуктами представляется своевременной и инвестиционно-привлекательной как для ВПК, Минатома РФ, так и частных компаний, например, МХК «ЕвроХим», ОАО «Соликамский магниевый завод (СМЗ)» и некоторых других. Этот вывод имеет принципиально важное значение в условиях отсутствия в России действующих источников собственно иттриевых концентратов. С другой стороны, необходимо иметь в виду и другие возможности ускоренной реабилитации и развития производств различной редкометальной и редкоземельной продукции на базе существующей инфраструктуры ООО «Ловозерский ГОК» и с ее использованием. Не следует забывать, что долголетняя эксплуатация Ловозерского месторождения обеспечивала 70-80% потребностей бывшего СССР в тантале, ниобии и редких землях (легкой цериевой группы) с сопутствующим титаном которые производились на ОАО «СМЗ» в Пермском крае. В частности, ООО «Ловозерский ГОК» располагает партией наработанного 80%-го эвдиалитового концентрата объемом около 100 т, которая может быть использована потенциальными потребителями в исследовательских целях, особенно в случае взаимной заинтересованности в создании пилотных установок и опытных производств новой продукции на территории предприятия. Для размещения оборудования могут быть использованы помещения приостановленной Умбозерской обогатительной фабрики и одноименного рудника, где возможно проведение испытаний принципиально новых геотехнологических способов добычи и переработки эвдиалитового сырья.
Запуск в производства на ООО «Ловозерский ГОК» после более, чем десятилетнего бездейсвия и подписания новых соглашений, состоялся в июне 2005 г.. Поставки лопаритового концентрата на ОАО «СМЗ» возобновились в объеме 12 тыс. т в год. По итогам 2006 г. «СМЗ» является крупнейшим, независящим от Китая, поставщиком полуфабрикатов РЗМ в мире, составивших около 3 тыс. т (в основном группу легких лантоноидов – лантана, церия, празеодима и неодима – см. табл.). Кроме того, «СМЗ» произвел в 2006 г. соединений в пересчете на оксиды РМ: ниобия –656 т и тантала – 37,8 т, заняв с такими скромными показателями 3-е место в мире после СВММ (Бразилия) и Silmet (Эстония), и обеспечив, таким образом, 9% мирового рынка чистого ниобия. Предлагаемый проект добычи и переработки эвдиалитовых руд может стать привлекательным для расширенного развития партнерских отношений между «Ловозерским ГОКом» и «Соликамским магниевым заводов» с целью существенного увеличения объемов выпуска РМ- и РМЗ продукции, что обеспечит резкое повышение доходных статей обоих предприятий на долгую перспективу. Третьим партнером в осуществлении инновационного эвдиалитового проекта готово выступить НП «РЕБС- ТПП – Агентство по операциям с редкими и редкоземельными металлами» Российской Единой Биржевой Системы и Торгово-Промышленной Палаты РФ и его непосредственные разработчики – авторы данной статьи и руководители профильного Агентства РЕБС и ТПП, заключив с «Ловозерским ГОКом» и «СМЗ» трехстороннее долгосрочное рамочное Соглашение.
Инвестиционная привлекательность
Ориентировочные расчеты преимуществ сернокислотной схемы переработки эвдиалитовых концентратов даже на I-м этапе с добычей и разделением на концентраты эвдиалитовой руды объемом в 10 тыс. т в год, с последующим опытно-производственном химическим вскрытием концентратов и получением РМ- и РЗМ продукции свидетельствуют о ее прибыльности (не мене 4,1 млн. долл./год) при капитальных затратах порядка 12,0 млн. руб., окупаемости инвестиций за 2,5 года и рентабельностью около 35%. На 2-м этапе непрерывного развития эвдиалитового производства объемы выпуска концентратов могут составить порядка 50-100 тыс. т, в основном, по данным предварительных маркетинговых проработок перспектив непосредственного (без вскрытия) использования эвдиалита российскими потребителями (см. ниже), а также его экспорта. При этом значительным резервом повышения эффективности химико-металлургической переработки любых объемов эвдиалитового концентрата, компенсирующим невысокие содержания в нем циркония сравнительно с бадделеитом и цирконом, является принципиальная возможность получения, кроме вышеуказанных полезных компонентов, высокочистого аморфного кремнезема по цене от 2500 долл./т, гафния по 500 долл./кг и карбоната стронция по 600-800 долл./т. Потребителем последнего может быть соседний ОАО «ОЛКОН», организовавший промышленное производство ферростронциевых порошков для постоянных магнитов. Потребительский спрос на аморфный кремнезем гарантирован на мировом рынке, а на внутреннем требует проведения многоцелевого маркетинга, который нами уже начат выполняться. Потребителем гафния традиционно является атомная и металлургическая промышленность.
Очень широкие перспективы имеет использование эвдиалитовых концентратов без их вскрытия, прежде всего, в различных керамических производствах. Специфика химического состава эвдиалита и, в то же время, его легкоплавкость обусловливают возможности его промышленного применения в производствах эмалей и глазурей, специальных стекол, теплоизоляционных покрытий, химически стойкого волокна, сварочных флюсов и обмазок для электродов и т.д. Выявлены возможности использования эвдиалита для модифицирования чугунов и сталей, получения специальных сплавов и электродов. Однако, наиболее перспективной и пока наименее исследованной сферой его применения нам представляется в производстве металлокерамики, включая сверхпроводящую, и других принципиально новых неорганических материалов.
Эгириновый концентрат получаемый из эвдиалитовых руд является перспективным сырьем для получения атмосферностойких минеральных пигментных наполнителей. Ежегодная потребность в таких наполнителях в России, как и во всем мире, увеличивается на 10-12% и к 2010 г. может составить 100 тыс. т и более, при мировом прогнозе потребления около 8-9 млн. т. В настоящее время в России минеральные пигментные наполнители не производятся из-за, якобы, финансовых затруднений и здесь (в рамках предлагаемого эвдиалитового проекта) в данной отрасли просматривается серьезный прорыв.
Себестоимость всех четырех концентратов (эвдиалитового, нефелинового, лопаритового и эгиринового), как показали расчеты, не будут превышать 20-25 долл. за т, а отпускная цена их может составить в пределах 28-40 долл. за т, т.е. будет экономически выгодна их производителю – в первую очередь «Ловозерскому ГОКу» и доступна их реальным и потенциальным потребителям - ОАО «Соликамский магниевый завод» (лопарит, эвдиалит), Пикалевкому и Кандалакшскому алюминиевым заводам (глинозем из нефелина) и многим другим. Все перечисленные минеральные концентраты, получаемые из эвдиалитовых руд, являются также перспективным биржевым товаром для внутреннего и внешнего рынков.
По достижении предлагаемой полной проектной мощности эвдиалитового производства в 1 млн. т руды и 187,5 тыс. т эвдиалитового концентрата в год при капитальных затратах порядка 140 млн. долл. прибыль составит не менее 35 млн. долл. при окупаемости проекта за 4,5 года и рентабельности на уровне 22-36%.
Инновационные разработки авторов открывают технологические возможности реализации коротких схем переработки минеральных концентратов получаемых из эвдиалитового сырья, позволяет создавать и тиражировать гибкие стационарные и передвижные опытно-промышленные установки в модульном исполнении для получения конечной химико-металлургической продукции на месте, т.е. с использованием существующей инфраструктуры муниципальных образований и ООО «Ловозерский ГОК».
За рубежом товарные эвдиалитовые концентраты пока производятся на базе единственного месторождения в Гренландии. Их отпускная цена как нерудного сырья в начале 2000-х годов была около 30 долл. за т. Наш анализ внешней среды эвдиалитового проекта показал, что скорейшее поэтапное промышленное освоение месторождения ловозерских эвдиалитовых руд в нашей стране представляется исключительно актуальным. Это обусловлено назревшей необходимостью создания емкого отечественного рынка потребления эвдиалита производителями наукоемкой продукции, включая новые керамические и другие разнообразные неорганические материалы, а также перспективами его экспорта в промышленно развитые страны и своевременного завоевания мирового рынка.
Приведенные данные о возможностях и перспективах вовлечения в промышленное использование уникального редкометально-керамического сырья (эвдиалитовых руд Ловозерского массива) с созданием новых высокотехнологичных производств наглядно свидетельствуют об актуальности реализации этого проекта как многоцелевого направления научно-производственной деятельности, которое способно превзойти по своей потенциальной конкурентоспособности соответствующие производства Японии, США, Германии, доказавшие свою высокую эффективность даже в условиях полной зависимости от импорта исходного сырья. Оперативность решения запуска эвдиалитового проекта в России определяется необходимостью проявления государственной политической воли, поддержки и стимулирования частных инициатив научных специалистов и крупных минерально-химических компаний, как существующих (МХК «ЕвроХим», ОАО «Акрон», ООО «СМЗ», возможно «ФосАгро» и др.), так и новых – например, рекомендуемого авторами объединения Хибинского и Ловозерского горнопромышленных комплексов, испытывающих устойчивые организационно-финансовые затруднения в своей деятельности, в рамках высококомплексного вертикально интегрированного холдинга со смешанным государственно-частным капиталом. Перспективы эффективного развития таких холдингов, ориентированных на выпуск конечной высокотехнологичной продукции, включая прецизионные материалы и изделия, определяются возможностями интегрирования ими инновационных разработок НИИ и реализации их в регионах через сеть внедренческих объединений и фондов.
Таким образом, давно назревшая замена сложившейся сырьевой модели экономики России на инновационную может и должна начинаться с базового сырьевого сектора. Необходимым условием этого, согласно мировой практике, является оптимальное использование редкометального и нерудного сырья в производствах новых керамических, пигментных, стекольных, стеклокристаллических и других неорганических и композиционных материалов с заданными свойствами, необходимыми не только для развития оборонного комплекса, но и гражданских отраслей современного промышленного производства. Очевидно, что планы реализации космической программы на перспективу 35-40 лет, планы воссоздания и развития новой энергетики, авиа- и автопрома в ближайшие 10 лет, железнодорожного транспорта и судостроения, магистральных трубопроводов, высотного строительства, освоения шельфа и глубинных ресурсов недр могут осуществляться в XXI веке только с использованием редких и редкоземельных металлов – «витаминов промышленности», созданием материалов нового поколения, внедрением нанотехнологий и других технологических инноваций.
А.Е. Самонов, Г.Б. Мелентьев, ИГЕМ РАН
19.04.2011 Продаем скипидар Нижний Новгород
19.04.2011 Продаем растворители Нижний Новгород
19.04.2011 Продаем бочки новые и б/у. Нижний Новгород
Copyright © Newchemistry.ru 2006. All Rights Reserved
ЭВДИАЛИТ: переоценка промышленной значимости
RU2677571C1 - Способ вскрытия эвдиалитового... - Яндекс.Патенты
Определение концентрации редкоземельных элементовв...
Геолого-экономическая оценка апатит-нефелинового...
Эвдиалит — таинственное очарование из недр земли
О Рукописи Дипломного Сочинения Работа С Текстом
Мен Жастарға Сенемін Мағжан Жұмабаев Эссе
Сочинение Описание Краски Осени 5 Класс Разумовская
Контрольная Работа Реформация Мир Географических Открытий
Гейнце Собрание Сочинений В 7 Томах