Геолого-промышленные типы месторождений тантала и ниобия.

В 1801 году был открыт ниобий в колумбите и изначально был назван колумбием. Через год был обнаружен другой элемент, названный танталом. Спустя 40 лет выяснили, что в колумбите есть и тантал и колумбий, а колумбий был переименован в ниобий. Металлический ниобий был впервые выделен в 1864 г., это мягкий светло-серый металл с высокой температурой плавления (2477⁰C). Чистый тантал был получен в 1903 г., он более плотный и более тугоплавкий (3017⁰С) — сопоставим с вольфрамом и рением. В чистом виде эти металлы очень устойчивы к различного рода воздействиям. Почти 70% тантала идет на изготовление конденсаторов, для легирования стали, на космические реактивные технологии. Ниобий используется для легирования стали с высокой коррозионной устойчивостью и высокой пластичностью (трубы для нефти и газа).

Общие мировые запасы ниобия (Nb₂O₅) — 12,9 млн. тонн, разведанные — 4,7 млн. тонн. Из общих запасов более 5 млн. тонн сосредоточены в Бразилии и почти столько же в России. Также ниобием обладают Канада, Китай, Австралия. Мировая добыча ниобия — 30 тыс. тонн в год в пересчете на металл. Годовое потребление — более 30 тыс. тонн. Цена ниобиевого концентрата — 18$/кг.

Общие мировые запасы тантала (Ta₂O₅) — 274 тыс. тонн, разведанные — 86,6 тыс. тонн. Они сосредоточены в Бразилии, Австралии и России. Мировая добыча ниобия — 415-425 тонн в год в пересчете на металл. Годовое потребление — 1,5 тыс. тонн. Цена танталового концентрата — 78,8$/кг.

Тантал и ниобий — родственный элементы, всегда встречаются вместе.

Минералогия — чаще всего минералы образуют непрерывные изоморфные ряды:

Колумбит	Танталит
(Fe, Mo)Nb2O6	(Fe, Mo)Ta2O6
Пирохлор	Микролит
(Na, Ca)NbTi2O6(F, OH)	(Na, Ca)TaTi2O6(F, OH)

Другие рудные минералы: лопарит, воджинит и др.

· Крупные — более 500 тыс. тонн ниобия, 10-15 тыс. тонн тантала.

· Мелкие — меньше 100 тыс. тонн ниобия, менее 5 тыс. тонн тантала.

Богатые руды: 4,5% ниобия, 0,025% тантала.

Бедные руды: 0,1-0,15% ниобия, 0,012-0,015% тантала.

Основные промышленные типы месторождений тантала и ниобия:

1. Если Nb/Ta 2 . С плато стекают реки и ручьи, разносящие россыпи на 8000 км 2 . Есть несколько таких плато, общей площадью 28 тыс. км 2 . Изначально там извлекали касситерит, затем нашли колумбит и начали отрабатывать старые отвалы. В 90-х годах Нигерия давала 95% добычи ниобия в мире. Возраст гранитоидов — мезозой, в местах активизации платформ. Колумбит здесь — акцессорный минерал гранитов, к акцессорным относятся и касситерит, циркон, монацит. В ряде участков есть грейзенизация, где помимо касситерита есть и вольфрамит. Здесь также есть кора выветривания, перекрытая мезозойскими осадками — россыпи коры выветривания, мощность коры выветривания 30 м. Есть и аллювиальные россыпи с касситеритом и колубмитом. Завпасы тантала – 5,5 тыс. тонн. Питинга (Бразилия) – россыпи колумбита и др. минералов.

b. Редкометалльные щелочные граниты — Улуг-Танзекское месторождение (Тува). Древние толщи прорываются мезозойскими гранитоидами в виде малых интрузий субщелочных биотитовых гранитов, представляющих собой почти полностью рудные тела. Есть метасоматические зоны кварц-альбит-микроклинового состава, с литий-содержащими слюдами, цирконом, минералами РЗЭ, урана. Размер массива 2х1,5 км. Наибольшее количество рудных минералов обнаруживается на его контакте с мраморами и амфиболитами. В краевых частях — пирохлор, в центральных — колумбит. Попутные: РЗЭ, цирконий, гафний, уран, литий, рубидий.

c. Лопаритоносные нефелиновые сиениты — Ловозерский плутон. Это магматическое щелочное месторождение. Это каледонский плутон чашеобразной формы среди архейских гранитоидов, площадь 650 км 2 . Стадии внедрения массива:

i. Сиениты — нижняя часть.

ii. Расслоенные луявриты, уртиты, фойяиты — занимают большую часть массива. Расслоенность достаточно тонкая, образует достаточно больше количество фаз. Лопарит — акцессорный минерал, образует скопления, выделяющиеся в виде рудных тел. Больше всего лопарита в нижних частях фаз. Здесь выделено 12 продуктивных лопаритовых горизонтов. Запасы – десятки тыс. тонн.

iii. Эвдиалитовые луявриты — крутопадающие тела, расширяющиеся кверху.

3. Если Nb/Ta>20, то это ниобиевое месторождение. Это карбонатитовые месторождение. 25% запасов ниобия — в карбонатитах, 75% — в корах выветривания этих карбонатитов. С карбонатитовыми месторождениями связаны железо, медь (Палабора), апатит, радиоактивные и редкие металлы. Все карбонатиты приурочены к периферическим частям древних платформ.

a. Боррейру-ди-Араша (Бразилия) — 40% нероссийских запасов ниобия, 65% добычи. Это изометричный массив (27 км 2 ) карбонатитов, сложенный пироксенитами, якупирангитами, нефелиновыми сиенитами, карбонатитами. Вмещающие породы — раннепротерозойские кварциты, известняки, филлиты. В самом массиве — полосчатые породы, сложенные магнетитом, флогопитом, пирохлором. Типы руды: магнетит-апатит, магнетит-пирохлор. Содержание ниобия в коренных рудах — 0,1%, в корах выветривания — до 0,4% (мощность коры до 120 м). Общие запасы — 11 млн. тонн, подтвержденные — 4,3 млн. тонн. Мощность коры выветривания 70-120 м. Попутные: торий, уран, РЗЭ.

b. Якупиранга (Бразилия) — карбонатитовый массив овальной формы (7х7,5 км). Внешняя зона — якупирангиты, пироксениты, ядро — карбонатиты. Вмещающие породы – докембрийские сланцы и гранодиориты. Развита зона выветривания и ее делювий (1,5 м). Добывают апатит, титаномагнетит, пирохлор. Месторождение крупное, разрабатывается уже 60 лет.

c. Тапира (Бразилия) — карбонатитовый массив среди докембрийских сланцев, кварцитов. Запасы руды — 200 млн. тонн руды, ниобия — 192 тыс. тонн. В депрессионной структуре развита кора выветривания мощностью до 100 м. Состав: апатит, пирохлор, магнетит, минералы тантала, анатаз — месторождение титана.

В ряде случаев рудные минералы тантала и ниобия образуют россыпи. Т.е. часто это комплекс коренных месторождений, кор выветривания и россыпей.

Источник

Тантал ниобий запасы страны

* данные US Geological Survey

Руды, содержащие пирохлор, добываются с использованием двух основных методов — в изоляции или как комбинация. Открытые разработки — распространенный метод в Бразилии, в то время как подземные горные разработки используются в шахте Niobec в Канаде. Вместе с тем, на шахте Niobec в Канаде планируется использовать два метода массовой разработки недр — открытый и подземный, поскольку у них есть потенциал, чтобы значительно увеличить мощность предприятия и объемы добычи, одновременно понижая эксплуатационные расходы.
После того, как руда добыта, ее дробят на мелкие частицы и обогащают методом флотации и магнитного разделения для того, чтобы удалить железо. В Канаде для того, чтобы удалить апатит, используется азотная кислота, а в Бразилии используется специальный процесс, чтобы удалить барий, фосфор и серу. Результат этой физической обработки — концентрат пирохлора с содержанием Nb2O5 на уровне 55-60%. Большая часть концентрата пирохлора перерабатывается в феррониобий стандартного сорта для использования в областях промышленности, где допускаются примеси. Для областей применения, требующих более высоких уровней чистоты, требуется последующая обработка, чтобы привести ниобий к уровню чистоты

99%, таким, например, как уровни чистоты окиси ниобия или феррониобия вакуумного сорта.

Добыча ниобия в мире, тыс.тонн*

* данные US Geological Survey

Мировой спрос на ниобий рос в среднем ежегодно на 10% в период с 2000 по 2010 год. Рост стимулировали два ключевых фактора:
1. Стабильный спрос на сталь, особенно среди производителей стали из стран БРИКС. Спрос в этих странах вырос на 14% в 2010 году до 1,414 млн тонн и, согласно оценкам, повысился еще на 4% в 2011 году.
Следует отметить, что автомобильная промышленность, строительство и нефтегазовый сектор, которые являются крупнейшими потребителями феррониобия, имеют тенденцию быть чрезвычайно коррелированными к экономическому росту, и состояние мировой экономики оказывает самое большое влияние на спрос на ниобий.

Сильный рост ВВП стран БРИКС требует больше стали и, соответственно, определяет более высокий спрос на ниобий в производстве стали. Мировой ВВП увеличился на 5,1% в 2010 году, в основном из-за высоких показателей развития экономик стран БРИК, которые выросли на 8,8% в 2010 году, особенно Китай, который вырос на 10,3%. Рост ВВП в странах БРИКС в 2011 и 2012 годах также был высоким: 4-10% на фоне мирового экономического роста

3-4%. В прошедшее десятилетие страны БРИКС определяли глобальный экономический пейзаж, составляя более чем одну треть роста мирового ВВП и, в пересчете на покупательную способность, экономики данных стран выросли от одной шестой мировой экономики до почти четверти.
Голдман Сакс прогнозирует, что объем экономики стран БРИКС, как совокупность, превысит объем американской экономики уже к 2018 году. К 2020, на страны БРИКС, как ожидают, будет приходится приблизительно 49,0% роста мирового ВВП и эти страны будут составлять одну треть мировой экономики, основанной на покупательной способности.
Положительные глобальные экономические перспективы — подтверждение сильного мирового промышленного спроса, который служит хорошим предзнаменованием для стального сектора. Полный глобальный рост в производстве стали продолжит значительно влиять на спрос на ниобий.
2. Рост количества ниобия, используемого для производства стали.
Когда требования конечных потребителей стали в части обеспечения более высокого качества продуктов растут, сталелитейные заводы должны увеличивать использование ниобия, чтобы произвести сталь, соответствующую более высоким стандартам и техническим требованиям. В 2000 году на 1 тонну стали добавлялось 40 граммов феррониобия. В 2008 году это были уже 63 грамма на тонну. Учитывая, что ниобий представляет очень небольшой процент в стали в плане стоимости, но добавляет существенную ценность, улучшая ее особенности, особенно прочность, долговечность, легкость и гибкость, ожидается, что использование данного металла продолжит увеличиваться во всех сегментах конечного потребления.
Устойчивый рост спроса на ниобий, как ожидают, сохранится в кратко- и долгосрочной перспективе, в то время как возникающие рынки продолжают расти, и приложения на более высокие качественные стали уже разработаны.
С учетом растущего производства стали и увеличивающегося процента содержания в ней ниобия, согласно оценкам, мировое потребление феррониобия увеличилось на

78 100 т в 2010 году до

86 000 т в 2011 году.
Крупнейшие потребители ниобия — Китай, Северная Америка и Европа. Китай — наиболее быстро растущий рынок в мире для ниобия, составлял 25% полного потребления в 2010 году. Это отражает размер его сталелитейной промышленности и быстрый темп роста производства в последние годы. Китай — ведущий в мире производитель нержавеющей стали, с долей мирового производства, вросшей от 1-2% в 1990-ых годах до 36,7% в 2010 году. Китай — также крупнейший и быстро растущий производитель легированных сталей, включая стали HSLA.

Производство и потребление ниобия в мире, тыс.тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Всего производство	67.9	40.6	59.4	65.7	62.9
Всего потребление	58.1	40.6	48.9	61.5	62.9
Баланс рынка	9.8	—	9.4	-0.4	-0.4

* данные Tantalum-Niobium International Study Center

В начале 2000-ых годов цены на ниобий оставались относительно стабильными в диапазоне от 12,00 US$ до US$13,50 за киллограм. Существенный экономический рост развивающихся рынков, особенно экономических систем БРИК и увеличение использования ниобия в производстве стали дали толчок к росту цен на металл до US$32,63 за кг в 2007 году и к дальнейшему росту цен до US$60,00 за килограмм в 2012 году. Только в 2008 и 2009 годах цены на ниобий на фоне мирового экономического кризиса немного снизились. Однако данное снижение было намного меньшим, нежели у металлов — заменителей.
С потребительской точки зрения устойчивая цена на ниобий — желательная особенность, поскольку это позволяет лучше предсказывать и соответственно планировать стоимость. Кроме того, конечные потребители подчеркивают важность сорсинга ниобия от многократных поставщиков, чтобы минимизировать разрушения системы поставок и избежать сверхуверенности в одном производителе.
Ключевая замена для ниобия — феррованадий, рынок которого в основном пришел в себя после краха, испытанного во время финансового кризиса. Однако, сравнительно более высокая цена феррованадия и значительно более высокая изменчивость способствовали его замене феррониобий, у которого есть более предсказуемая ценовая история.
Учитывая высокую ценность, добавленную от использования ниобия в процессе изготовления стали (то есть дополнительная прочность, долговечность, коррозионностойкость, тепловое сопротивление, уменьшение веса) и относительно небольшой доле в общей стоимости, со стороны покупателей металла спрос довольно неэлатичный. Как пример, считается, что ниобий составляет

Цены на ниобий, долл./кг

Строительство, автомобильные и нефтегазовые сектора, как ожидают, продолжат составлять самый большой процент потребления ниобия. На эти сектора оказал негативное воздействие финансовый кризис 2008 года, но в последующие годы они пришли в себя и, как предсказывают, будут расти с устойчивой скоростью.

Источник

Тантал и ниобий

Тантал и ниобий — близки по свойствам и всегда встречаются совместно.

Ниобий используется для легирования сталей, производства суперсплавов для нефтяных и газовых трубопроводов, авиадвигателей, в судостроении, автомобильной промышленности и т. д.

Тантал используется в электронике, для изготовления суперсплавов ядерных реакторов, космической техники.

Подтвержденные запасы Nb2O5 составляют 8,7 млн т; из них 4,3 млн т (49 %) находятся в Бразилии; 4,1 млн т (46,8 %) — в России; далее следуют Канада, Австралия, Уганда. Мировое потребление ниобия — 26,5 тыс. т. Основные производители— Бразилия (22 тыс. т), Канада (3,2 тыс. т). Главные потребители— США, Япония, Зап. Европа. Обеспеченность запасами — от 100 до 500 лет.

Подтвержденные запасы Ta2O5 оцениваются в 105 тыс. т; наибольшее их количество сосредоточено в Австралии, Бразилии, Китае, Канаде, Египте, Франции. Общий объем производства тантала в мире превышает 1800 т, из них 800 т получают из руд, 270 — из оловянных шлаков, остальное — вторичное производство. Основными поставщиками (из руд) являются: Австралия (50%), Бразилия (18%), Китай (7%). Обеспеченность запасами — 200 лет.

Из 108 минералов ниобия практическое значение имеют пирохлор, в меньшей степени — колумбит и лопарит. Из 47 минералов тантала промышленное значение имеют танталит, микролит, воджинит.

Крупными считаются месторождения ниобия с запасами более 500 тыс. т Nb2О5, мелкими — с запасами менее 100 тыс. т. Для тантала порядок цифр иной: крупными являются месторождения с запасами 10 — 15 тыс. т Та2О5, мелкими — 1—2 тыс. т. Богатые месторождения содержат более 0,4 — 0,5% Nb2O5 и 0,025 Ta2O5; бедные — 0,1-0,15% Nb2O5 и 0,012-0,015% Та2О5. Тантал значительно дороже, поэтому все месторождения условно разделяются на собственно ниобиевые (Nb:Ta > 20:1), тантало-ниобиевые (Nb:Ta от 20:1 до 5:1) и танталовые (Nb:Ta от 5:1 до 1:3).

• магматический;
• пегматитовый;
• полевошпатовых метасоматитов;
• карбонатитовый;
• выветривания;
• россыпной.

Среди магматических месторождений выделяются:

• массивы лейкогранитового состава с вкрапленными оловянно-танталовыми рудами;
• лопоритоносные стратифицированные массивы агпаитовых сиенитов;
• так называемые колумбитоносные граниты.

Во всех этих типах редкие элементы концентрируются в акцессорных минералах, и, таким образом, рудными телами являются участки (или дифференциаты) пород, обогащенные акцессориями.

Пегматитовый геолого-промышленный тип представляют в основном месторождения тантала, на его долю приходится около 45 % мировых запасов тантала. Это те же месторождения, в которых содержатся активные запасы лития, цезия, рубидия ( табл. 1.2.5 ).

Тип полевошпатовых метасоматитов с тантало-ниобиевой минерализацией, в общем, близок кварц-альбит-микроклиновым метасоматитам с бериллием.

Карбонатитовый тип комплексных месторождений представляет собственно ниобиевые месторождения. Месторождения выветривания формируются в виде площадных и линейных кор на щелочных колумбитоносных гранитах (плато Джое), на танталоносных пегматитах и, наиболее богатые, на редкометально-карбонатитовых массивах. Размыв кор выветривания сопровождается иногда формированием делювиально-аллювиальных россыпей с колумбитом.

Источник