Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2012 номер 1

Проведен сравнительный анализ литиевых месторождений и рудопроявлений сподуменовых пегматитов Сибири с целью их разработки и обоснования инвестиционной привлекательности для атомной, электрохимической промышленности и военной техники. Приведена характеристика геологического строения рудных полей сподуменовых пегматитов и минералого-геохимическая характеристика содержащихся в них литиеносных комплексов. Наиболее богаты литием сподуменовые руды месторождений Восточного Саяна, Тувы и Восточного Забайкалья. Сопоставимым содержанием оксида лития в руде характеризуются руды Ташелгинского месторождения в Горной Шории. Руды Алахинского штока, расположенного на юге Горного Алтая, имеют самое низкое содержание оксида лития, однако благодаря равномерности его распределения и значительным масштабам оруденения здесь сосредоточены крупные запасы. При обогащении руд концентрат преимущественно состоит из сподумена. Из наиболее значительных примесей следует отметить железо. Степень обогащения концентратов оксидом лития определяется его содержанием в сподумене. В этом отношении наиболее перспективными из исследованных месторождений представляются пегматиты Восточного Саяна (месторождение Гольцовое). Подчеркивается необходимость проведения дополнительных геолого-разведочных, химико-технологических и ревизионных работ с целью выделения участков c наиболее богатыми литиевыми рудами в пределах Завитинского месторождения (Забайкалье), а также на Гольцовом, Белореченском и Урикском месторождениях (Восточный Саян), месторождении Тастыг (Тыва) и перспективных рудопроявлениях Ташелга (Горная Шория) и Алаха (Горный Алтай). Сделан вывод, что сподуменовые пегматиты Сибири способны стать необходимой и достаточной минерально-сырьевой базой для развития литиевой отрасли России.

Проведен сравнительный обзор литиеносных гидроминеральных месторождений Южной Америки и Центральной Азии, связанных с соляными озерами. Основное внимание уделено таким параметрам, как концентрации лития в рассолах, отношение Mg/Li, определяющее эффективность извлечения лития, и оценке общих запасов. Сделан вывод о том, что главным источником лития служит литиевое гидроминеральное сырье, однако экономические условия добычи и переработки этого ценного компонента зависят от географических условий и удаленности от промышленных центров.

Представлены новые данные о распространении и геохимических особенностях литиеносных подземных вод Иркутской области и Западной Якутии. Выполнено таксономическое расчленение гидрогеологического разреза Сибирской платформы, выделены перспективные рассолоносные зоны.

Охарактеризованы малые озера Забайкалья и Северо-Восточной Монголии, объединенные в пять систем: Баргузинскую, Еравнинско-Гусиноозерскую, Ингодинскую, Онон-Борзинскую и Восточно-Монгольскую. В пределах систем озера разделены на компактные группы, характеризующиеся общим химическим составом и типом геохимической эволюции. Приведена характеристика подземных и поверхностных вод, питающих озера. На основании изучения микроэлементного состава озерных (около 200 озер) и подземных (более 100 источников, колодцев и скважин) вод выделены элементы, концентрирующиеся в процессе эвапоритизации озерных вод. Рассмотрены перспективы использования малых озер в качестве "жидкой руды" для промышленного извлечения некоторых металлов (Li, U, REE и др.).

Обобщены данные исследований микро- (Li, U, и др.) и макрокомпонентного (Na, Ca, K, Mg, Cl, SO₄, CO₃, HCO₃) состава вод соленых озер Западной Монголии. Выявлено, что большинство соленых озер этого региона характеризуется повышенным содержанием в их водах ряда микрокомпонентов
(лития, урана и др.). Показано, что литий концентрируется в хлоридных озерах, а уран - в содовых. Приведены расчеты равновесий озерных вод с основными минералами водовмещающих пород.

Проведена оценка современного рынка лития в России. Показано, что на сегодняшний день российский рынок лития преимущественно импортозависим. При этом выпускаемый "Красноярским химико-металлургическим заводом" гидроксид лития, производимый из импортного сырья, в основном реализуется за рубежом. Отмечается, что ввиду прогнозируемого роста потребления литиевой продукции целесообразно наращивать объемы производства лития из сподуменового сырья, получаемого на отечественных месторождениях. Проведено экономическое обоснование перехода на поставки отечественного сырья, рассчитаны показатели, обеспечивающие рентабельность и конкурентоспособность производства лития как для внутреннего, так и для внешнего рынка.

Исследована экономическая эффективность комплексного использования литиеносного сырья. Рассмотрены варианты организации производства для двух видов сырья - гидроминерального и горнорудного, отличающиеся логистикой и комплектностью. Показано, что использование гидроминерального сырья позволяет значительно уменьшить риски, связанные с падением спроса на вспомогательную продукцию, а также повысить конкурентоспособность производства за счет снижения себестоимости отдельных продуктов при комплексном извлечении полезных компонентов рассолов в едином производственном цикле.

Проведен анализ ситуации с использованием гидроксида лития, содержащего изотоп лития-7 для корректировки теплоносителя первого контура энергетического ядерного реактора. Показана целесообразность применения этого соединения для корректировки рН теплоносителя первого контура.

Исследован изотопный обмен между водным раствором хлорида лития, содержащим изотоп ⁶Li, и хлоридной формой двойного гидроксида алюминия и лития, синтезированной из различных форм гидроксида алюминия. Показано, что для образцов двойного гидроксида, полученного из кристаллического гиббсита, зависимость степени изотопного обмена F(t) от времени на начальных участках (степень обмена менее 40 %) может быть описана диффузионным уравнением: F(t) = (4/r₀π^1/2)D^1/2t^1/2. Коэффициенты диффузии лития сопоставимы с коэффициентами самодиффузии щелочных однозарядных ионов в каркасном алюмосиликате - мордените. Степень обмена для образцов двойного гидроксида, полученных из механически активированного гидроксида алюминия, при сопоставимых условиях эксперимента примерно на порядок выше степени обмена образцов, синтезированных из гиббсита. По-видимому, это связано с более высокой дисперсностью двойного гидроксида, синтезированного из механически активированного гидроксида алюминия.

Рассмотрено влияние условий механической активации смеси гидроксида алюминия и карбоната лития в планетарном активаторе АПФ и условий режима последующей термической обработки на фазовый состав, морфологию и дисперсность гамма-моноалюмината лития (γ-LiAlO₂). Показана возможность использования синтезированного γ-LiAlO₂ для получения матричного электролита топливного элемента с карбонатным расплавленным электролитом и в составе сепаратора тепловых литиевых батарей.

Приведены результаты исследований, посвященных разработке и физико-химическому обоснованию экономически эффективных технологий комплексной переработки разнообразного бериллиево-литиевого минерального сырья в гидрометаллургии, обеспечивающих увеличение выпуска бериллиевой и литиевой продукции.

Проведен краткий обзор работ по исследованию процессов синтеза наноразмерного LiFePO₄ из различных прекурсоров с применением механической активации, его структурных и электрохимических свойств. Показано влияние наноразмерности на процессы циклирования, в том числе на его механизм. Приведены примеры влияния углеродного компонента на морфологию частиц и влияния процессов замещения на катодные свойства LiFePO₄, а также данные о термической устойчивости LiFePO₄ при нагревании на воздухе. Предложенный метод лег в основу создаваемой на "Новосибирском заводе химконцентратов" промышленной технологии получения LiFePO₄.

Представлен обзор работ, направленных на создание твердотельных электрохимических устройств на основе литиевых систем. Описаны критерии выбора твердого электролита, сделан краткий обзор свойств известных твердых электролитов, применяемых в твердотельных литиевых батареях и аккумуляторах. Особое внимание уделено свойствам композиционных твердых электролитов. Приведены примеры известных твердотельных первичных и вторичных литиевых источников тока, отличающихся конструкцией и типом твердого электролита. Показано, что композиционные твердые электролиты (керамические, полимерно-керамические и стеклокерамические) наиболее подходят для использования в твердотельных литиевых аккумуляторах. Выполнен краткий обзор работ по созданию твердотельных суперконденсаторов. Представлены данные о твердотельных суперконденсаторах с твердым электролитом на основе перхлората лития и углеродных электродных материалов.