Добыча лития: твердая порода (пегматит) или солевой раствор – что лучше?

Недавно Аргентинский производитель лития Orocobre (TSX: ORL) сообщил о снижении производства лития в третьем финансовом квартале по сравнению с ожидаемым объемом производства. Причины снижения производства связаны с влиянием погоды на скорость испарения литиевого рассола. Это выявляет две проблемы производства лития из рассола: надежность и географию.

Один из аналитиков указал, что производственные проблемы Orocobre «ясно демонстрируют», что производство не простой процесс.

«Погодные явления за рамками управления Orocobre, но они подтверждают, что по-прежнему имеется возможность улучшения надежности операций и уменьшения изменяемости производства от влияния погодных условий»?? — утверждает он.

Компания сообщила, что 25-и процентное уменьшение скорости испарения сравнимо с тем же кварталом 2017 года, в которым оно привело к падению выхода лития на 29% до 2802 тонн в пересчете на эквивалент карбоната лития от 3937 тонн в декабрьском квартале. В феврале скорость была самой низкой в период с 2011 года.

Погода непосредственно влияет на производительность операций получения лития из рассола и поскольку общая потребность лития возрастает, требуются более надежные и стабильные методы его производства. Особенности операций получения лития из рассола ограничивают выбор климатических районов, которые могут поддерживать погодные условия, достаточные для обеспечения требуемых экономических показателей производства.

В связи с ростом производства электромобилей общий объем финансирования литиевой промышленности в следующем десятилетии составляет от $10 до $12 млрд., сказал исполнительный директор крупнейшей чилийской добывающей компании Sociedad Química y Minera de Chile (SQM).

Потребности в этом металле в следующем десятилетии соответствуют росту потребности сырья до 600-800 тыс. тонн в пересчете на эквивалент карбоната лития, сказал Дэниел Джименез, коммерческий вице-президент SQM.

Не все литиевосодержащие вещества эквивалентны и не весь литий добывается одним и тем же путем. Имеется два значимых ресурса лития: литиевые рассолы и литий-цезиевые танталовые пегматиты (твердые породы).

Месторождения твердых литиевых пород удовлетворяют требованиям поскольку они равномерно распределены географически по всему миру, и их переработка в меньшей степени зависит от изменений климата.

Литиевые рассолы

Литиевые рассолы сейчас добывают из континентальных солевых месторождений. Как описывает Геологическая служба США (Американская научно-исследовательская правительственная организация, специализирующаяся на исследовании земли), месторождения литиевых рассолов — это скопления соленой подземной воды, богатые растворенным литием. Несмотря на изобилие в природе, только избранные регионы содержат рассолы в закрытых водоемах пустынных регионов, где соль лития может быть прибыльно извлечена.

Схематическая модель месторождения литиевого рассола, показывающая часть подземной бассейновой системы, состоящих из соединенных между собой засоленных подбассейнов. Подбассейн, содержащий засоленный слой, — самый нижний.     

Упаривание литиевого рассола обычно осуществляется следующим образом. Рассол, обычно содержащий от 200 до 1400 миллиграммов лития на литр, прокачивается на поверхность и концентрируется путем испарения последовательности искусственных прудов, каждый из которых в цепи имеет большую концентрацию лития. Через несколько месяцев или до года, в зависимости от климата, концентрат с содержанием лития от 1 до 2-х процентов подвергается дальнейшей обработке на химическом заводе для получения различных конечных продуктов, таких как литиевый карбонат и просто литий как металл.

Крупнейшим месторождением литиевых рассолов является солончак в Южной Америке Салар-де-Атакама, который разрабатывается чилийским предприятием Sociedad Quimica y Minera de Chile S.A. или сокращенно SQM (NYSE: SQM). По данным Геологической службы США под Салар-де-Атакама содержится 27 % мировых запасов лития. Солончак имеет несколько лагун, заполненных солёной водой.

Типичные атрибуты месторождений литиевых рассолов:

  • сухой климат;
  • подземный бассейн, содержащий плейас или салар;
  • тектонические проседания горных пород;
  • сопутствующие вулканическая или геотермальная активность;
  • наличие литиевых материнских пород;
  • один или более пригодных водоносных слоев;
  • экономически целесообразное время для концентрации рассола;
  • от одного до двух процентов LiO2, получаемых по истечении времени и процесса испарения, считаемых экономически целесообразным для процесса.

Разработка твердых пород

Твердые минеральные ресурсы распределены по земле более равномерно с расположением месторождений на каждом континенте. Но до сих пор пока разрабатываются только несколько месторождений в Канаде, Австралии и Китае.

Литий располагается в кристаллических твердых породах, которые включены в пегматиты, образуемые при внедрении богатой минералами магмы в трещины континентальных плат. В последствии, когда эта магма охлаждается, вода и минералы становятся концентрированными. Эти обогащенные металлами жидкости катализируют быстрый рост больших кристаллов, отличающих пегматиты от других пород. Пегматиты образуют толстые прослойки, называемые жилами, внедренными в пустую породу, и могут занимать от нескольких до сотен метров.

Литиево-цезий-танталовые пегматиты покрывают около четверти мирового производства лития, большую часть производства тантала и всё производство цезия. В состав гигантских месторождений входят Tanco в Канаде, Greenbushes в Австралии и  Bikita в Зимбабве. Самое большие месторождения в США в King’s Mountain и Северной Каролине больше не разрабатываются, хотя в них осталось много литиевых ресурсов.

В соответствии с отчетом Геологической службы США «Mineral Commodity Summaries» за 2018 год самым большим производителем лития была Австралия. В прошлом году она произвела 18700 MT, на 4700 MT выше предшествующего года (здесь МТ – метрическая тонна). 34-х процентное увеличение объема производства следует приписать двум новым разработкам сподуменовых месторождений, которые были освоены для подъема производства в соответствии с увеличением потребности в металле.

Одно из самых больших австралийских литиевых месторождений Greenbushes, разрабатывается компанией Talison Lithium, которая является совместной собственностью Tianqi Lithium (SZSE:002466) and Albemarle (NYSE:ALB). Greenbushes является добывающим районом, расположенным Западной Австралии, который разрабатывается уже более 30 лет.

Местонахождение месторождений литиево-цезий-танталовых пегматитов.

Добыча лития из твердых пород влечет за собой ряд экологических рисков, которые могут вызвать задержки с получением разрешения на разработку месторождений. За счет извлечения стабильных крупных кристаллов, с использованием стандартных средств, карбонат-литиевые пегматиты обеспечивают относительно «сухой», и тем самым, безопасный источник лития. Эти пегматиты содержат минерал, называющийся сподумен, насыщенный литием.

Хотя шахтеры иногда обнаруживают уран, берилл и флюорит, элементы, известные своей ядовитостью, пустая порода, получаемая при разработке карбонат-литиевого пегматита мало чем отличается от обычных камней или почвы.

Рудный концентрат на протяжении узких участков поверхности формирует пегматитовые дайки. Высококачественная литиевая руда перерабатывается на месте в ряд литиевых концентратов. Эти концентраты могут быть легко упакованы и поставлены на рынок.

Добыча лития из твердых пород осуществляется традиционными способами бурения и переработки, и представляет собой более надежный метод разработки месторождений, а также открывает доступ к залежам, наиболее близко расположенным к крупным внутренним рынкам. Разработка твердых пород предоставляет странам конкурентное преимущество перед теми странами, производство лития которых зависит от рапы (солевого раствора).

Типичные атрибуты месторождений литиевых твердых пород:

  • Равномерность распределения по земной коре.
  • Литий-цезий-танталовые пегматиты формируют орогенические районы в результате схождения пластов земли.
  • Первостепенный критерий заключается в орогеническом окружении, подходящей степени метаморфизма и присутствии гранитов и распространенных гранитовых пегматитов.
  • Ни литий-цезий-танталовые пегматиты, ни родственные им граниты не приводят к значительным экологическим рискам.
  • Традиционные способы добычи.
  • Оптимальные уровни насыщенности породы оксидом лития (1-2 процента).

Разработка твердых пород лития дает стратегическое преимущество на динамичных литиевых рынках в сравнении с разработкой месторождений с литиевым рассолом. Добыча литиевого концентрата из рапы предполагает выпарку в крупных водоемах в уникальных климатах и географических условиях, на что может уйти год или даже больше. Твердые породы, с другой стороны, гораздо легче в разработке, разведке и обработке посредством низкозатратных способов добычи, не зависящих от особенностей руды.

Производство лития из рапы – хрупкий и зависимый от погодных условий процесс, так как большая часть процесса выпарки осуществляется в засушливых пустынных регионах. Этот процесс зависит от экологических факторов, которые не находятся под контролем компаний. Более того, они предполагает задействование водных поверхностей – процедура, требующая тщательных исследований, и которая может привести к некоторым осложнениям.

Некоторые ученые предлагают связать литийсодержащие водоемы с другими водными резервуарами. Если это получится сделать, то пресная вода заполнит отдаленные места, опустошенные выкачкой рапы, что приведет к сокращению запасов воды, доступных для потребления местным жителям.

В августе, аргентинский министр горнодобывающей промышленности наложил штраф в $1,4 млн. на компанию Sales de Jujuy за изменение, без разрешения, методики бурения мокрого солончака. Часть штрафа была наложена также из-за слив загрязненных вод на солевую поверхность. Компания Orocobre, управляющая Sales de Jujuy, заявила, что оспорит штраф и отрицает, что были нарушены какие-либо правила.

Почвы и безрудные породы, которые окружают литий-цезий-танталовый пегматит, а также отходы производства могут быть обогащены определенными элементами в сравнении со средним мировым уровнем почвы и основных пород. Эти элементы могут включать в себя литий, цезий, тантал, бериллий, бор, фтор, фосфор, марганец, галлий, рубидий, ниобий, олово и гафний.

В ряду перечисленных элементов, только бериллий и фтор представляют угрозу окружающей среде и включены в список регулируемых элементов Агентством по охране окружающей среды США.

В соответствии с отчетом Геологической службы США за 2010 год: «ни литий-цезий-танталовые пегматиты, ни их родственные граниты не влекут за собой серьезных экологических угроз».

Заключение

Производство карбоната лития из рапы соленых озер обладает важными недостатками, такими низкий уровень насыщенности литием, высокий уровень дисперсии соединений, невозможность точного определения скорости извлечения и очень большие временные затраты на постройку новых производственных мощностей или расширение старых. Кроме того, обеспечение рабочей силой и транспортировка добытой продукции в/из изолированных пустынных регионов повышают издержки такого способа производства карбоната лития.

Рапа в Северной Америке происходит из геотермальных и нефтяных полей, в то время как в Китае основной источник рапы – соленые озера. Запасы рапы концентрируются в местах, удаленных от потенциальных центров ее потребления, за исключением некоторых мест в США и Канаде.

Добыча лития из твердопородных минералов более выгодна, так как более высокая степень насыщенности, более высокие темпы добычи и быстрая переработка делают такой способ добычи гораздо более адаптивным в условиях любых перемен на рынке. Однако, ущерб, наносимый при добыче и термохимические процессы, связанные с добычей, обходятся дорого и могут навредить окружающей среде.

К сведению инвесторов:

Литий, содержащийся в твердых породах более равномерно распространен по планете, его залежи располагаются на всех материках. Тем не менее, добыча лития ведется всего в нескольких местах в Канаде, Австралии и Китае. Это предоставляет различным странам широкие возможности по разработке своих собственных источников лития, а также открывает перспективы инвестирования в компании, занимающиеся разведкой и разработкой литиевых месторождений.

 Небольшие компании с хорошим потенциалом для роста, специализирующиеся на литии:

Azincourt Energy Corp. (TSXV: AAZ)

Компания владеет 6368 гектарами богатой пегматитами почвы в Манитобе (Канада). Компания готовится начать разработку месторождений в 2018 году, сперва будут проведено картографирование и отбор образцов, затем будет произведено бурение глубиной как как минимум 3 тыс. метров. Проект компании Lithium Two располагается по соседству с предприятием Cat Lake Lithium Project компании QMC.

QMC Quantum Minerals (QMC.V)

В собственности компании имеется проект Irgon Lithium Mine, занимающийся разработкой месторождений редких металлов (Li-Ta-Cs) в пегматитах, расположенных к северу от Озера Кэт в канадской провинции Манитоба. Месторождение содержит в себе приблизительно более чем 1,2 млн. тонн сподумен-содержащего пегматита с полуторапроцентной насыщенностью Li2O.

Far Resources Ltd (CSE: FAT)

Это компания, специализирующаяся на разведке и разработке месторождений, которая может добиться лидерских позиций на рынке за счет залежей лития в районе Сноу Лейк провинции Манитоба. В 1956 году месторождение лития было признано «резервным» по факту обнаружения 1,8 млн. тонн породы с насыщенностью 1,4% оксида лития на глубине 305 метров.

MGX Minerals Inc. (CSE: XMG)

Компания MGX Minerals Inc. планирует начать разработку месторождения в рамках проекта Case Lake в мае. Разработка подразумевает операции по бурению масштабом в 8000 метров и дополнительно запланированных 7000 метров осенью. Выполненный объем бурильных работ на текущий момент составляет 8400 метров. Скважины с существенной минерализацией сподумена:

  • PWM-17-34: 1.81% Li2O на глубине 17 метров;
  • PWM-17-33: 2.11% Li2O на глубине 11 метров;
  • PWM-17-10: 1.74% Li2O на глубине 15,06 метра;
  • PWM-17-08: 1.94% Li2O на глубине 26 метров.

Месторождения, находящиеся в собственности компании, располагаются районах Стил и Кейс в 80 км от округа Кокрейн на северо-востоке провинции Онтарио. Пегматитовые шлейфы Case Lake включают в себя пять дайков. MGX на данный момент имеет 20% долю в Case Lake и четырех других проектах по добыче лития из твердых пород в Онтарио, контролируемых компанией Power Metals.