карта сайта
Контакты Главная рассылка новостей контакты Библиотека Рассылка новостей

  
Главная Новостная лента Новости гидрогеологии Глубоководные илы — практически неисчерпаемый источник редкоземельных металлов
  



Информация

http://www.hge.spbu.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=231&Itemid=98

Подписка на гидрогеологические новости


Глубоководные илы — практически неисчерпаемый источник редкоземельных металлов

Год за годом в мире растет спрос на редкоземельные металлы — элементы, которые необходимы во многих новейших разработках в электронике, альтернативной энергетике, автомобилестроении и других высокотехнологичных сферах. Особенно велика потребность в редкоземельных металлах так называемой иттриевой (или тяжелой) группы (REY или HREE), в которую входят иттрий и тяжелые лантаноиды от европия до лютеция. Япония — крупнейший в мире потребитель этих металлов — не имела до последнего времени собственных месторождений и полностью зависела от импорта из Китая. Поэтому открытие на дне океана у берегов Японии огромных, практически неисчерпаемых запасов глубоководных илов, обогащенных редкоземельными металлами, и полученная недавно более точная оценка их запасов — важнейшее событие как в научной, так и в экономической жизни не только Японии, но и всего мира: в результате может появиться новая отрасль по добыче редкоземельного сырья со дна океана.

До 2011 года выделялись три типа рудных полезных ископаемых, залегающих в океанах, — железомарганцевые конкреции (ЖМК), кобальто-марганцевые корки (КМК) и глубоководные полиметаллические сульфиды (ГПС). ЖМК и особенно КМК содержат в своем составе редкоземельные элементы, что делало их крайне привлекательными с точки зрения добычи. В 2011 году японские ученые сообщили об открытии еще одного вида морских полезных ископаемых, также обогащенных редкоземельными элементами иттриевой группы (REY — rare-earth elements and yttrium), — глубоководных илов, которые широко распространены на морском дне в Тихом океане (Y. Kato et al., 2011. Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements). По первым оценкам, только на одном квадратном километре морского дна может залегать так много REY, что можно будет обеспечить одну пятую часть всей мировой потребности за год.

В ходе исследований были проанализированы около 80 образцов илов, поднятых с глубин от 3,5 до 6 км. Концентрация полезных компонентов в илах тогда оценивалась на уровне 1000–2200 ppm (миллионных долей) для иттрия и 200–400 ppm для тяжелых редкоземельных элементов (HREE — heavy rare-earth elements, от европия до лютеция). В наземных месторождениях концентрации могут быть на порядок больше, но потенциальные ресурсы морских месторождений огромны, а потребность Японии в собственном редкоземельном сырье крайне велика. Около 90% всех редкоземельных металлов в мире добывается на территории Китая, при этом 60% из них импортирует Япония. Китай постоянно вводит квоты и торговые ограничения, что негативно сказывается на развитии японской электронной и оборонной промышленности. Потенциальные риски, связанные с ограниченностью запасов редкоземельных металлов иттриевой группы, вызывают огромный интерес к коммерческой разработке ресурсов морского дна. Поэтому исследования были продолжены при поддержке различных научных и промышленных организаций и правительства Японии.

В 2013 году в северо-западной части Тихого океана в японской исключительной экономической зоне (ИЭЗ) у японского острова Минамитори (второе название — остров Маркус) в рейсе KR13-02 глубоководного научно-исследовательского судна KAIREI были обнаружены глубоководные илы с содержанием REY от 2000 до 5000 ppm и более (K. Iijima et al., 2016. Discovery of extremely REY-rich mud in the western North Pacific Ocean). Редкоземельные металлы были сконцентрированы в толще илов мощностью до 10 м, расположенных на глубине 5500–6000 метров. Илы были обогащены именно тяжелыми редкими землями, а их ресурсы были предварительно оценены как «огромные». Плюс ко всему, илы практически не содержали радиоактивных элементов (урана и тория), а их добыча и обогащение, на первый взгляд не представляли особых проблем. В связи с этим REY-содержащие глубоководные илы острова Минамитори были объявлены новым перспективным источником редкоземельных элементов, а исследования по возможности их добычи, обогащения и экономической оценке продолжились.

Помимо своей наземной территории, страны, выходящие к океанам и морям (прибрежные государства), в качестве своей минерально-сырьевой базы могут рассматривать и прилегающую территорию морского дна. Конвенция ООН по морскому праву 1982 года предоставила прибрежным государствам право устанавливать в прилегающих акваториях исключительную экономическую зону шириной до 200 морских миль (370,4 км), в которой признаются суверенные права на разведку и разработку природных сырьевых ресурсов.

Итогом очередного этапа изучения глубоководных редкоземельных илов района острова Минамитори является статья в журнале Scientific Reports, подготовленная группой японских ученых во главе с Ютаро Такайей (Yutaro Takaya) из Университета Васэда в Токио.

Суммарные ресурсы всей площади по редкоземельным оксидам составляют около 16 млн тонн при среднем содержании REY 964 ppm. Иттрий и HREE составляют около 44% всех редкоземельных элементов на изученной территории: запасы иттрия — 4,4 млн тонн в пересчете на оксид, а запасы HREE — 2,6 млн тонн в пересчете на оксиды. Этих ресурсов достаточно, чтобы снабжать весь мир иттрием, европием, тербием и диспрозием в течение 780, 620, 420 и 730 лет соответственно. Особо перспективен участок В1 (размерами 9,9 км ? 10,6 км = 105 км2) со средним содержанием REY около 1700 ppm. Объем ресурсов одного этого участка составляет 1,2 млн тонн редкоземельных оксидов, что может обеспечить годовой спрос на Y, Еu, Tb, и Dy на 62, 47, 32 и 56 лет, соответственно.

Ранее с помощью методов рентгеноспектрального анализа (анализа тонкой структуры спектров поглощения рентгеновских лучей) и микрорентгеновской флюоресценции (см.: Micro-X-ray fluorescence) было установлено, что главным минералом-концентратором REY в глубоководных илах является апатитовая минеральная фаза (фосфат кальция) (T. Kashiwabara et al., 2014. Determination of Host Phase of Lanthanum in Deep-sea REY-rich Mud by XAFS and µ-XRF Using High-energy Synchrotron Radiation). Авторы обсуждаемой статьи в Scientific Reports установили, что REY адсорбируются из морской воды присутствующим в илах биогенным фосфатом кальция (БФК) морских отложений. Они провели исследование БФК методами рентгеноспектрального микроанализа, лазерной абляции и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и выяснили, что содержание REY в БФК обычно превосходит 15000 ppm, иногда достигая 22000 ppm, и именно БФК является главным минералом-концентратором REY в глубоководных илах.

Главным недостатком морских руд по сравнению с наземными является низкое качество — низкое содержание в них полезных компонентов. Авторы предложили простой и недорогой способ обогащения морской редкоземельной руды прямо на месте добычи с помощью метода гидроциклонной сепарации, который затем может применяться и на промышленной стадии. Действие гидроциклонного сепаратора построено на отделении тяжелых/крупных зерен от легких/мелких. В ходе исследования использовался гидроциклонный сепаратор, задача которого заключалась в том, чтобы отделить фракцию с частичками больше 15 мкм, содержащую минералы-концентраторы редких земель, от шлама (жидкой глины). В гидроциклоне взвесь делилась на два потока: верхний (легкий) и нижний (тяжелый). Были взяты три пробы в точках с низким (722 ppm), средним (2315 ppm) и высоким (4802 ppm) содержанием REY. После разделения проб содержание REY составило соответственно: в верхнем потоке 429, 997 и 994 ppm, в нижнем — 1401, 6031 и 8902 ppm при выходе REY в нижнем потоке соответственно 70,7, 75,0 и 93%. Таким образом, было показано, что простейшая гидроциклонная сепарация позволяет прямо на месте добычи повысить качество руды примерно в два раза. Это делает добычу илов значительно более эффективной, снижая стоимость подъема руды на поверхность. Дальнейшее гранулометрическое обогащение, при котором селективно отсортировывались зерна БФК, составляющие самую грубую фракцию (38–100 мкм), позволили обогатить руду до 50 раз.

Результаты обсуждаемого исследования позволяют перевести редкоземельные глубоководные илы из категории потенциальных полезных ископаемых в категорию промышленных. У Японии появляется возможность стать независимой в вопросах обеспечения промышленности и экономики редкоземельными элементами, а у геологов всего мира — необходимость по-новому взглянуть на сырьевой потенциал Мирового океана.
Владислав Стрекопытов
Оригинал статьи -  Yutaro Takaya et al. The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements // Scientific Reports. 2018. V. 8. DOI: 10.1029/2018GL077090.
Источник - «Элементы»




Поиск главная контакты карта сайта