Вадим Шелагуров
Кандидат геолого-минералогических наук,
ИАЦ «Минерал» ФГУНПП «Аэрогеология»

Т

антал — светло-серый с синеватым оттенком ковкий и тугоплавкий металл, обычно покрытый тончайшей, но весьма прочной оксидной пленкой. Он весьма устойчив к коррозии, хорошо обрабатывается давлением на холоде, легко поглощает газы: при 20 °С один объем этого металла ассимилирует 775 объемов водорода. Тантал исключительно устойчив к воздействию натрия, калия и их сплавов, лития, рубидия, цезия, сплавов урана и плутония с магнием. Карбид тантала химически весьма инертен, растворяется только в смеси плавиковой и азотной кислот. На воздухе устойчив до температур 1000—1100°С. По распоряжению правительства в 1996 году тантал включен в перечень основных видов стратегического минерального сырья.
    Прогнозные ресурсы тантала в мире в 2002 году оценивались в 733,5 тыс. т. На долю пяти стран — Саудовской Аравии, Дании (Гренландии), Австралии, Бразилии и Канады — приходится 64,5 % таких ресурсов.
    Общие запасы пентаоксида тантала в мире оцениваются в 232 тыс. т, более 70 % которых располагаются в Австралии, Бразилии и Китае. Подтвержденные же запасы составляют около 116 тыс. т, более 65 % их разведаны в Австралии, Франции, Египте и Китае. По оценке геологической службы США, общие запасы в мире составляют 123 тыс. т, подтвержденные — 39 тыс. т. Обеспеченность последними при современном потреблении (с учетом потерь при добыче и переработке) оценивается в 50 лет. В минувшее десятилетие в результате новых открытий в Бразилии, Австралии, Канаде и Гренландии ведущим типом промышленных месторождений тантала стал не пегматитовый, а редкометалльно-щелочногранитовый, для которого характерны более крупные запасы руд и достаточно высокое содержание пентаоксида тантала в рудах.
    В 2002 году производство танталовых концентратов увеличилось в мире более чем на 29 % по сравнению с 2001 годом и составило около 2070 т в пересчете на металл. Особенно большой рост достигнут в Бразилии, Канаде и Австралии. Эти страны выпустили более 76 % танталовых концентратов мира. Ведущим продуцентом остается австралийская компания Sons of Gwalia, на долю которой приходится около 32 % производимого в мире тантала. Ее добыча выросла в 2002 году на 15 % и составила более 660 т в пересчете на металл. В 2003 году эта компания может увеличить выпуск тантала на 30 %, а к 2006 году — вдвое увеличить производственные мощности своих предприятий по сравнению с 2003 годом. В Бразилии компания Paranapanema планировала начать разработку коренных руд месторождения Питинга, где предполагается годовое производство около 500 т пентаоксида тантала в концентрате.
    Крупнейшими производителями конечных танталовых продуктов в мире являются германская компания H.C.Starck и американская Cabot Corp., а также их дочерние фирмы в Японии.
    Значительную часть тантала в мире получают за счет переработки вторичного сырья. Эксперты полагают, что доля рециклированного тантала составляет в общем объеме производства не менее 25 %. В США, например, большая часть этого металла извлекается из отходов, получаемых на заводах по изготовлению электронных компонентов, карбидов и суперсплавов на основе тантала.
    Единственным крупным производителем конечной танталовой продукции в СНГ является Ульбинский металлургический завод (УМЗ) в Усть-Каменогорске (Казахстан). Здесь перерабатываются как концентраты, так и вторичное сырье. Предприятие выпускает слитки, прутки, проволоку, листы, пластины, ленту, фольгу и танталовые порошки разных сортов. Всего УМЗ производит более 8 % мирового объема танталовой продукции. Но в настоящее время он практически не имеет собственного сырья. Оно в основном поставляется по толлинговым контрактам через фирмы Nottington Trading Ltd. (Швейцария), Metallurg International Resources GMBH (США) и др., что создает риск сбоев в производстве и значительные потери в доходах.
    Отсутствие собственной сырьевой базы тантала активизирует введение в эксплуатацию новых месторождений. В Казахстане началась отработка оловянно-редкометалльного (олово, ниобий, тантал и др.) месторождения Сырымбет в Акмолинской области. Запасы месторождения оцениваются в 400 тыс. т в пересчете на металлы. Их стоимость в недрах оценена в 2 млрд долл. Мощность обогатительной фабрики по руде — 1 млн т в год. Гидрометаллургический передел будет осуществляться на Иртышском химико-металлургическом заводе. Предполагается, что это предприятие станет производить более 430 т редких металлов, в том числе тантал и ниобий.
    Тантал преимущественно используется в виде порошка, из которого формуются аноды танталовых электролитических конденсаторов (ТЭК) — важнейших компонентов интегральных схем микроэлектроники. Эти конденсаторы при минимальных габаритах имеют максимальную удельную емкость по сравнению с другими типами электролитических конденсаторов, отличаются необыкновенно высокой стабильностью и надежностью в работе в весьма широком диапазоне температур и давлений.
    Металлический тантал и сплавы на его основе применяются в авиакосмической промышленности как материал для ответственных деталей реактивных двигателей и ракет, форсажных камер и др. Обладая высокой коррозионной стойкостью, металлический тантал используется в химическом машиностроении для плакировки оборудования на заводах по производству серной кислоты, аммиака и других агрессивных соединений. Это единственный металл, практически не отторгаемый живыми тканями, поэтому он используется в восстановительной хирургии и изготовлении миниатюрных корпусов электростимуляторов сердечной деятельности. Важной сферой применения является металлообрабатывающая промышленность: карбид тантала — главный компонент сверхтвердых сплавов для изготовления металлорежущих инструментов. Всего в мире около 70 % производимого тантала используется для производства ТЭК, 10—15 % — в авиакосмической технике, 10—12 % — в химическом и нефтехимическом машиностроении, менее 10 % — в прочих отраслях промышленности, в медицине и др.
    Главными потребителями тантала являются США (более 600 т в 2002 г.), Япония (360 т), страны Западной Европы и Юго-Восточной Азии. Постоянно увеличивается спрос на этот металл в Китае. Особенно заметно растет потребление суперсплавов, в том числе в комбинациях с ниобием, титаном и вольфрамом.
    Экспорт танталовых концентратов в 2002 году вырос по сравнению с 2001 годом почти на 24 %. Основными поставщиками являются Австралия, Бразилия, Китай и африканские страны — Демократическая республика Конго, Конго, Эфиопия. Ведущими импортерами танталовых продуктов являются Великобритания и США. Постоянно наращивают ввоз Китай, Япония, Чехия.
    Мировой рынок тантала отличается благоприятной конъюнктурой. Производство и потребление танталовой продукции увеличивается из года в год. Предполагается, что рост этих показателей в предстоящее пятилетие составит 8—10 % в год, особенно в индустриально развитых странах. По прогнозу, цены на танталовое сырье в ближайшие 2—3 года возрастут не более, чем на 5—10 %.
    Благоприятные условия рынка стимулируют рост производства. Австралийская компания Sons of Gwalia готовит к освоению месторождение Болд Хилл (Bald Hill), на котором в год будет извлекаться около 40 т тантала в концентрате. В целом эта фирма предполагает довести выпуск концентратов до 1042 т в год. Американская электронная компания Kemet Corp., владеющая 50 % капиталов в танталовом производстве Австралии, условилась с компанией Sons of Gwalia о вложении 10 млн долл. в два достаточно рискованных проекта в австралийских районах Dalgaranga и Victoria, где, по экспертным оценкам, имеются около 130 тыс. т танталсодержащих руд при среднем содержании Та2О5 0,032 %. Кроме того, австралийская компания Gippsland организовала денежный фонд для изучения танталового месторождения Абу-Даббаб в Египте. Планируется, что его эксплуатация начнется примерно через 18 месяцев после начала работ.
    Вновь созданная английская компания Angus & Ross приобрела 8 смежных поисково-разведочных лицензий на площади в 300 км2 в Ирландии. Здесь выявлены участки с повышенным содержанием тантала. Эта же компания получила лицензию администрации Гренландии с правом разведки на площади 414 км2. Изучению подлежит щелочной кольцевой комплекс Моцфельд. Предварительные данные позволяют рассчитывать на ресурсы в 5 млн т руды с 0,03—0,1 % Та2О5 и 130 млн т с 0,4—1 % Nb2O5.
    Канадская фирма Columbia River Resources, базирующаяся в Ванкувере, приобрела у компании Bakuwa Mining Works права на поиски, разведку и эксплуатацию месторождений тантала в Нигерии. Площадь концессии в штате Nawarawa составляет приблизительно 150 км2. В настоящее время ведутся буровые работы на пяти минерализованных зонах, каждая из которых прослеживается по простиранию на 1,5 км при мощности 1,5—5 м. Среднее содержание пентаоксида тантала по данным опробования поверхности — 0,035 %.
    Другая канадская компания Strategic Metals Ltd. ведет работы на пегматитовом месторождении Мак, расположенном вблизи рудника Кан-Танг в горах Маккензи (Северо-Западные территории). Содержание пентаоксида тантала и олова в отдельных пробах достигает соответственно 0,08 % и 2,93 %. В 2002 году были начаты буровые работы. Кроме того, в штатах Онтарио и Манитоба на участке Lilypad выявлены пегматитовые тела с содержанием Ta2O5 до 0,076 %. Компания Avalon планировала начать здесь буровые работы. На участке Raleigh пробурены первые 5 скважин, содержание пентаоксида тантала варьируется от 0,011 % до 0,037 %.
    Еще одна канадская компания — Golden Dynasty Resources приобрела концессию на проведение геологоразведочных работ на северо-западе Испании, где буровыми скважинами были подсечены две пегматитовые зоны протяженностью 2 км и мощностью 10 м с танталовой минерализацией. А канадская корпорация Commerce Resources Corp. проводила буровые работы на участке Verity в Британской Колумбии: на глубинах 55—200 м подсечены зоны минерализации мощностью 38—86 м со средним содержанием Ta2O5 — 0,02 %.
    В Бразилии компания Paranapanema предполагает вложить 130 млн долл. в освоение рудника на севере страны. В Нигерии государственная компания Nigerian Mining Corp. финансирует поисковые работы на тантал в штатах Адамава, Осун и Коджи. Работы ведутся на площади более 600 км2.
    Международный исследовательский центр по танталу и ниобию (Tantalum-Niobium International Study Center) прогнозирует на ближайшие 5—7 лет значительный рост потребления тантала и дальнейшее увеличение его первичного производства. Вырастет и выпуск этого металла из вторичного сырья: его доля в общем объеме производства достигнет, по прогнозам, 30 %.
    Потребление танталовых продуктов в мире за последний год выросло более чем на 15 %. По данным компании Roskil, cпрос на тантал превышает 2600 т (в пересчете на Ta2О5). В основном это вызвано расширением использования танталовых конденсаторов в миниатюрных портативных электронных устройствах — компьютерах типа laptop, видеокамерах, игровых приставках и др. По прогнозам этой же компании, спрос на тантал для их производства будет расти на 9—10 % в год. Кроме того, развиваются новые рынки сбыта. В частности, оксиды тантала находят применение в производстве процессоров и компонентов памяти компьютеров.
    В России потребление тантала сегодня в 6 раз ниже, чем в 1990 году. Балансовые запасы пентаоксида тантала учтены в РФ в 28 месторождениях. Они составляют около половины мировых, хотя многие из них считаются низкокачественными. Основная часть запасов сконцентрирована в северном и восточно-сибирском регионах (табл.1).
    Для отечественной сырьевой базы характерны руды с более низким содержанием тантала и более тонкой вкрапленностью его минералов по сравнению с рудами зарубежных месторождений. Запасы растут (рис.1), но они, утвержденные в ГКЗ как промышленные, по многим параметрам — размерам рудных минералов, содержанию металла, технологии обогащения руд, качеству получаемых концентратов — не соответствуют сегодняшним требованиям и не могут конкурировать с зарубежными. А месторождения, представляющие практический интерес, располагаются в отдаленных, неосвоенных регионах. Их промышленное освоение связано с большими организационными трудностями и весьма крупными затратами.
    Потенциально перспективными источниками получения танталовых концентратов в России являются Вишняковское, Катугинское и Улуг-Танзекское месторождения (табл.2). Одно из первых мест по содержанию и запасам тантала занимает Катугинское комплексное месторождение на севере Читинской области. Помимо тантала, оно содержит ниобий, цирконий, редкоземельные элементы, уран, криолит.
    Технология обогащения таких руд и гидрометаллургического передела концентратов разрабатывалась Гиредметом совместно с ВИМС и ИМГРЭ. Полупромышленные испытания дали положительные результаты.
    Как и во всем мире, в России также активизируется танталовая промышленность. Ведущим производителем тантала в концентрате является АО «Севредмет». Началась добыча руд на Этыкинском месторождении в Забайкалье. На обогатительной фабрике получают черновой танталовый концентрат (1 % Та2О5) по технологии, разработанной ВНИИХТ. Черновой концентрат доводится на фабрике Забайкальского ГОКа до 5—7 % Та2О5. Идет возрождение Ново-Орловского ГОКа в Читинской области: пущена обогатительная фабрика № 1, заканчивается восстановление танталовой секции фабрики № 2. Намечается более совершенное получение танталовых концентратов за счет внедрения магнитогравитационной технологии. Планируется также внедрение флотационного извлечения лепидолита из хвостов гравитационного обогащения. Еще в 2000 году началось создание комплекса по добыче, переработке и реализации тантала на базе опытного химического завода «Редкино» (Тверская область).
    Благоприятные прогнозы развития мирового рынка тантала на долгосрочную перспективу требуют совершенствовать российскую минерально-сырьевую базу, развивать танталовую промышленность. Это позволит не только обеспечить внутренние потребности, но и осуществлять экспортные поставки (рис. 2). Но в этом направлении, как видим, сделаны лишь первые шаги. Прежде всего необходимо восстановить нормальное производство лопаритовых концентратов на Ловозерском ГОКе, устранив при этом недостатки существующей технологии. Перспективно для повышения эффективности работы этого комбината вовлечение в промышленную отработку нового типа лопаритовых руд — ювинитов, отличающихся повышенным содержанием тантала и ниобия. Другой задачей является довести Этыкинский и Ново-Орловский ГОКи до проектной мощности. В ближайшей перспективе возможна отработка россыпей, кор выветривания и богатых участков коренных руд Катугинского месторождения.
    В России рассматриваются два варианта развития производства и потребления тантала (табл.1). Первый предполагает, что к 2020 году в стране будет выпускаться и использоваться такое количество тантала, которое соответствует половине его нынешнего потребления в США. Это возможно при увеличении мощностей добывающих предприятий, введении в эксплуатацию новых, а также прекращения экспорта этого металла. Второй вариант допускает незначительное увеличение потребления тантала к 2020 году по сравнению с нынешним уровнем.
    Реальные темпы роста производства и потребления тантала в России зависят от того, насколько интенсивно будет развиваться экономика страны. Важно сравнительно быстро модернизировать промышленность технически и технологически. При таком подходе потребности в тантале будут сопоставимы с уровнем его использования в высокоиндустриальных странах.
    Подведем итоги. Низкое качество отечественной минерально-сырьевой базы тантала и соответственно ее низкая конкурентоспособность на мировом рынке диктуют необходимость качественного совершенствования МСБ. Это предполагает:
    — выявление новых высокорентабельных месторождений в экономически освоенных районах;
    — промышленную оценку перспективных, но недостаточно изученных месторождений;
    — совершенствование добычи, обогащения и химико-металлургической переработки руд и модернизацию технологического оборудования;
    — геолого-экономическую переоценку известных месторождений с учетом новейших достижений в технологии добычи, обогащения и переработки сырья.
    Непременным условием развития конкурентоспособной отечественной танталовой отрасли является расширение существующих мощностей и создание новых предприятий по химико-металлургической переработке концентратов и получению всех необходимых видов конечной танталовой продукции. Первый шаг в этом направлении сделан. В 2003 году в России открыто первое и пока единственное предприятие по гидрометаллургическому переделу редкометалльной продукции. Мощности нового предприятия — структуры Забайкальского горно-обогатительного комбината, входящего в корпорацию «ТВЭЛ», позволят получать ежегодно до 40 т тантала.
    Рис.1. Динамика разведанных запасов тантала России в 1991—2002 гг., %
    104
    103
    102
    101
    100
    99
    98
    97
    96
    1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
    Рис.2. Прогноз производства, потребления, потребности и экспорта тантала в России, т
    350
    300
    250
    200
    150
    100
    50