Такой важный литий: зачем он нужен и как его добыть
Где он используется
Конечно, на ум сразу приходят литийионные аккумуляторы. Ведь самое известное применение лития — батарейки в смартфонах, ноутбуках и электромобилях. Однако он используется во многих других областях. Например, в 1950-е годы изотоп литий-6 применялся в термоядерной энергетике. Сейчас потребность в нем невелика, однако, ученые предлагают задействовать литий-7 в атомных реакторах нового поколения. Правда, такие реакторы еще не созданы, но работа над ними идет.
В металлургии литий используется для раскисления. Добавление лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью. Такая добавка снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. Где требуются легкие, пластичные и прочные сплавы? Правильно, в авиастроении. А для изготовления емкостей для сжиженных газов они просто незаменимы.
В XX веке литий входил в состав эмали, созданной для захоронения ядерных отходов с плутонием. В оптике он применяется для изготовления стекол, которые защищают от ультрафиолетовых лучей. Литий широко используется в медицине — для лечения и профилактики нервных расстройств.
Но все же «потребители» львиной доли запасов лития — аккумуляторы. В прошлом году цены на литий взлетели на 400% из-за выросшего мирового спроса на электромобили. Сейчас на рынке этот металл в дефиците. Россия обладает крупными запасами лития, но уже более 20 лет не добывает его — импортировать металл оказалось дешевле. Теперь с импортом возникли проблемы. В Россию металл ввозился в виде карбоната лития из Аргентины, Чили, Китая и Боливии. Китай на сегодняшний день сам испытывает острую нехватку лития. Поставки из Чили и Аргентины приостановлены, и Россия может покупать сырье только в Боливии, что явно недостаточно для покрытия спроса. Естественно, что прекращение импорта нанесет ущерб всем российским изготовителям литиевой продукции — от компаний по производству аккумуляторов до металлургических заводов, выпускающих полуфабрикаты из алюминий-литиевых сплавов. Что же делать? На этот счет есть некоторые соображения.
Как его получить
Начнем с того, что сегодня есть несколько способов добычи лития. Можно получать литий из морской воды, геотермальных вод и солевых озер. Таких запасов много, и в этом их преимущество. Минерализованные воды закачиваются в специальные бассейны, где происходит выпаривание. Образуется концентрат, из которого затем получается карбонат лития — именно он нужен производителям аккумуляторов. Так, литий добывают в «литиевом треугольнике» в Андах на границах Аргентины, Боливии и Чили, где содержится более половины мировых запасов этого металла.
Рудный способ дороже гидротермального, но быстрее. Металл добывают в шахтах или карьерах из пегматитов — горных пород. Можно задействовать старые месторождения и добывать литий из отвалов отработанной руды (устаревшие технологии не позволяли извлекать его более качественно, и кое-где металл остался). Можно получать литий при утилизации аккумуляторов.
По прогнозам USGS (Американской геологической службы), по состоянию на прошлый год крупнейшими ресурсами лития в мире обладают Боливия (21 млн т) и Аргентина (19 млн т). В Чили предполагаются запасы 9,8 млн т, в США — 9,1 млн т, в Австралии — 7,3 млн т и Китае 5,1 млн т. Запасы лития в России оцениваются в 1 млн т. Больше всего лития добывалось в Австралии. Боливии в списке крупных производителей нет. По оценкам экспертов, в Боливии в 2021 году могли добыть только 600 т металла, что не покрывает потребностей даже одной нашей страны.
Проекты и находки
В России решением этой проблемы занимаются научные институты и металлургические предприятия. Специалисты Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина разработали новую технологию получения лития из водных рассолов. Возможно, она позволит стране стать независимой от зарубежных поставок. Ученые выбрали экстракционный метод: он показывает хорошие масштабируемость и производительность, а также обладает потенциальной возможностью автоматизации процесса. Единственной, но практически нерешаемой задачей оставалось отсутствие отечественных экстрагентов. Тут ученым помог опыт по разделению изотопов лития. Изотопы лития с выделением лития-6 разделили еще в 1980-е годы, а недавно разработали технологию для лития-7. В институте установлен каскад из центробежных экстракторов, который демонстрирует всю цепочку технологического процесса. Самое интересное, что, узнав о новой технологии, к институту обратились не горнодобытчики, а компании, перерабатывающие отработавшие литиевые аккумуляторы.
Есть проекты и рудного способа добычи. Металлургический гигант «Норникель» еще весной объявил о намерении создать совместное предприятие с «Росатомом». Планируется освоение литиевого месторождения Колмозерское в Мурманской области и дальнейшая глубокая переработка литиевого сырья. Это наиболее перспективное российское месторождение литиевых руд. «Норникель» с «Росатом» намерены участвовать в аукционе на лицензию по его разработке.
В «Росатоме» говорили о Колмозерском месторождении еще в середине прошлого года. Первый металл планировалось получить только к 2030-му. Однако нынешняя ситуация, возникшая из-за проблем с импортом, требует более быстрых действий, поэтому к разработке был привлечен «Норникель». Огромные финансовые и экспертные ресурсы этой крупнейшей горнодобывающей компании позволят раньше означенного времени начать промышленную добычу. Однако следует понимать, что впереди большая работа, которую быстро не выполнить: нужно не только разрабатывать само месторождение, но и строить с нуля необходимую инфраструктуру, обогатительные фабрики и многое другое.
В проекте принимает участие дочернее предприятие «Росатома» «РЭНЕРА» — производитель литийионных батарей для использования в спецтехнике, энергетике и электротранспорте.
