Доля рф в мировой добыче лития и кобальта резко не вырастет. Литий — новый лакомый кусочек для инвестора

Что же такое литий и как его добывают? В чем разница между литий-ионными и литий-полимерными батареями? Батареи для ноутбуков (и многие другие) состоят из энергетических элементов, скомпонованных в связанные друг с другом ячейки. Ноутбуки, как и большая часть других мобильных устройств, работают на литий-ионных или литий-полимерных аккумуляторах. Широко распространённый литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катода из алюминиевой фольги и анода из медной), разделенных пористым сепаратором, пропитанным жидким электролитом. Литий-ионный аккумулятор обладает высокой энергоплотностью, но быстро разряжается при использовании на морозе и может быть взрывоопасен при перезаряде выше 4,2 В. Если вы проколете литий-ионную батарею и создадите короткое замыкание, она загорится и возникнет действительно сильный огонь, который нельзя легко потушить с помощью обычного огнетушителя. Именно поэтому многие такие аккумуляторы оснащают специальной защитой. Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор) представляет собой усовершенствованную конструкцию литий-ионного аккумулятора. В таком аккумуляторе в качестве электролита используется не жидкость, а сухой полимерный материал (синтетический пластик). В отличие от Li-ion, Li-po безопаснее, может отдавать сильные токи и, благодаря полимерному материалу, может быть какой угодно толщины и формы. Ноутбук, оснащенный литий-полимерным аккумулятором, поддерживает в 3 раза больше циклов зарядки (то есть служит в 3 раза дольше), чем ноутбук со стандартным литий-ионным аккумулятором. Положительные и отрицательные электроды Li-po и Li-ion имеют сходный химический состав. Основное различия между двумя видами батарей заключается в способе их компоновки. С литий-ионной технологией для оболочки можно выбрать только жесткий металлический корпус, в то время как литий-полимерная технология позволяет использовать мягкую оболочку для корпуса (пластиковая или алюминиевая фольга). При толщине до 3 мм Li-po имеет преимущество в емкости. При толщине более 3 мм Li-ion дает существенную выгоду в цене. Как же добывают литий, из которого производятся батареи обоих видов? Крупнейший источник лития находится в Боливии - это солончак Уюни, высохшее соленое озеро, расположенное на высоте около 3650 м над уровнем моря. Имеет площадь 10 588 км². Внутренняя часть покрыта слоем поваренной соли толщиной 2–8 м. Хлорид лития, находящийся здесь в огромных количествах, пригоден для добычи из него лития, а раньше использовался в качестве замены обычной соли. Употреблять в пищу его перестали после открытия токсических эффектов. Для извлечения лития соляные растворы сначала перекачивают на поверхность в специальные пруды, где под воздействием солнца в течение нескольких месяцев происходит медленное испарение. Когда хлорид лития в испарительных прудах достигает оптимальной концентрации, раствор перекачивают на восстановительную установку, где фильтрацией удаляют из смеси нежелательные примеси. Преобразование лития в металл производится в электролитической ячейке. Хлорид лития смешивается с хлоридом калия в соотношении 55% к 45% для того, чтобы произвести расплавленный эвтектический электролит. Далее электролизом расплава при температуре 600 °C получают расплавленный литий, который поднимается на поверхность электролита.

Резкий рост производства электромобилей означает столь же стремительное увеличение потребления лития, который является ключевым компонентом их аккумуляторов. Что это значит для нас?

Литий - третий элемент таблицы Менделеева. Серебристый металл, на вид слегка напоминающий алюминий, очень легок - он плавает даже в керосине. В воде тоже, но недолго. Как и положено щелочному металлу, литий бурно реагирует с водой с образованием гидроксида LiOH и водорода. Разумеется, столь химически активный металл не встречается в чистом виде в природе. По крайней мере, в земной.

По этой же причине металлический литий редко применяется человеком. На его долю приходится всего 5% мирового потребления. Во всех остальных сферах человеческой деятельности применяются его соединения, в первую очередь карбонат (Li2CO3), соль угольной кислоты, внешне напоминающая привычную нам поваренную, но гораздо хуже растворяющаяся в воде. Говоря далее о мировом производстве и потреблении, мы будем иметь в виду именно карбонат и (понемногу) другие соединения - гидроксид, хлорид и пр.


Чистый металлический литий. / cloudfront.net

В 2017 году мировое производство составит около 188 тыс. тонн. К 2035 году оно вырастет в несколько раз и, вероятно, будет находиться где-то в интервале от 1200 тыс. тонн до 600 тыс. тонн.

Так было раньше

Традиционная область применения лития, сложившаяся в XIX–XX веках, - производство стекла и керамики. Добавление щелочных металлов в состав шихты уменьшает ее термическое расширение и улучшает показатель преломления, а самое главное, понижает температуру плавления. Чистое кварцевое стекло начинает размягчаться при 1400 градусов, добавки позволяют снизить эту грань примерно на две-три сотни градусов, что означает очень неплохую экономию энергии. Речь идет об очень небольших количествах (лития там около 0,1–0,4%), но, с учетом общего объема, выходит немало. Стекольное и подобные производства - керамика, фарфор и другие - занимают суммарно чуть больше трети мирового потребления. Кроме этого, соединения лития используются в фармакологии, а чистый литий - в атомной энергетике в качестве теплоносителя.


Производство стеклотары. / borfi.ru

Первое же место по скорости роста с большим отрывом держит производство элементов питания - сейчас это почти треть.

Надо сказать, что так было не всегда. Первые литий-ионные аккумуляторы были выпущены компанией SONY в 1991 году. Конструкция быстро полюбилась производителям и потребителям за высокую энергоемкость и неприхотливость, что привело к быстрому росту спроса и, соответственно, производства. Следствием этого стал быстрый рост добычи лития.


Мировое потребление лития. / tesla-club.ru

Обратим внимание на эти данные, они важны. До 1991 года, т. е. всего четверть века назад, рынка литийсодержащих элементов питания не было. Сейчас его доля в мировом потреблении превышает тридцать процентов. Иными словами, потребление лития за это время выросло почти в полтора раза только за счет нового применения. И то ли еще будет.

Пророчество Маска

«Чтобы производить 500 000 автомобилей в год, нам придется закупать весь литий в мире», - заявил Илон Маск на презентации Model 3 в конце марта 2016 года.

В аккумуляторной батарее современного электромобиля содержится примерно в сто раз больше лития, чем в среднем ноутбуке, и в десять тысяч раз больше, чем в смартфоне. А выпуск электромобилей растет. Одна только Tesla в 2018 году намерена продать полмиллиона машин, а в 2020 г. – уже 1 млн. Это больше, чем в приведенной выше цитате, что заставляет предполагать, что Маск эпатировал публику, но даже в этом случае проблема налицо.


Tesla Model 3. / motoringresearch.com

Tesla - не единственный претендент на большой куш. Электромобили начинают производить самые разные компании по всему миру, вовремя уловившие аромат больших перемен. В ногу с ними идут правительства развитых стран мира. В 2025 году продажа автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будет запрещена в Норвегии, в 2030 году - в Германии. В 2040 году около 35% «самобеглых повозок», проданных землянам, будет электромобилями.

Чистая атмосфера означает, что производство электромобилей будет расти. А значит, будет расти и потребление лития. Современные технологии пока не обещают нам хороших аккумуляторов на базе других элементов таблицы Менделеева.

Источники

В земной коре литий встречается во множестве разновидностей и, соответственно, добывать его можно множеством разных способов. Из руд наиболее значимым является сподумен - силикат с алюминием, LiAl(Si2O6), наиболее применимый в стеклянном производстве, а также в изготовлении металлического лития. Еще одной, несколько неожиданной, сферой его применения является ювелирное дело. Минерал иногда образует кристаллы, цвет которых (от абсолютно прозрачного до густо-зеленого или пурпурного) зависит от содержания примесей других (отличных от алюминия и лития) металлов. Эти кристаллы могут иногда достигать метровой и даже большей величины.


Кристалл сподумена. / free-photos.biz

Кроме этого, литий можно добывать из слюды, гранитов, руд других металлов и отвалов их производства, пластовых вод и даже просто из морской воды - его содержание в ней составляет 0,17 мг/л. Разумеется, его можно добывать из бытового мусора - в нем немало литиевых батареек. Вопрос лишь в цене этого процесса, да и всех остальных тоже.

Наиболее экономически выгодной на сегодняшний день является добыча карбоната лития из пересохших соленых озер.

Как на тарелке

Много километров сухой соли под ногами, безоблачное небо над головой и горы где-то далеко впереди. Так сегодня выглядит озеро Уюни на востоке Боливии. Когда-то здесь был настоящий большой водоем, который потихоньку высыхал и дробился на части. Сейчас здесь ничего не растет и никто не живет. Пустыня. В год здесь выпадает несколько миллиметров осадков.


Панорама солончака Уюни. / awayfarers.files.wordpress.com

Поверхность солончака хорошо отражает свет, она абсолютно горизонтальна, над ней почти всегда чистое небо, а ее местонахождение известно с точностью до миллиметра. Поэтому немудрено, что Уюни - одна из излюбленных мишеней, помогающих специалистам поверять приборы спутников.

А еще это - самое большое в мире месторождение лития. Концентрированный рассол, в котором много полезных для человека элементов и литий в том числе, залегает прямо под ногами, под коркой засохшей соли. Практически его местонахождение описывается словами «на поверхности». Концентрация солей лития в рассоле доходит до 0,3%, а всего здесь покоится около 10 миллиардов тонн. Боливия - мировой чемпион по запасам лития.


Выпаривание рассола (рапы). / fthmb.tqn.com

Сегодня из этого богатства добывается около 25 тыс. тонн. Боливийское правительство не торопится привечать иностранных инвесторов, полагая, что добыча столь ценного ресурса должна находиться в государственных руках. Время покажет, правилен ли такой подход, а пока нам следует иметь в виду, что Уюни - не единственный солончак на планете.

По другую сторону границы, в Чили, сходных по устройству бывших водоемов около десятка. Ни один из них не дотягивает по запасам до Уюни, но зато здесь рады возможности добывать и продавать ресурсы уже сейчас. Под это ищут инвесторов и расширяют производство. Да и морские порты здесь поближе. Время покажет, насколько правилен такой подход, а сегодня Чили - мировой чемпион по добыче лития. Около 43% от мирового объема. Похожие солончаки есть и в Аргентине, и там тоже добывают литий.

Примерно такие же озера есть и Китае, точнее, в высокогорьях Тибета. Наиболее известно озеро Чабьер-Цака. Соленый водоем площадью немногим более 240 км2 пока еще не высох, его глубина местами достигает двух метров, но концентрация солей в нем уже вполне достаточна для их промышленного извлечения, которое и происходит, давая Китаю почетное второе место в списке производителей лития.

Наверное, если хорошо поискать, то на Земле найдутся и другие пересыхающие соленые водоемы. Нам сейчас важно, что добыча редких элементов, включая литий, из них на сегодня гораздо дешевле, чем более традиционные способы, связанные с различными рудами. Рассол не надо копать, а затем обогащать, вполне достаточно зачерпнуть его и перелить в небольшой бассейн. Солнце и сухой воздух сделают все остальное. Это, конечно, лишь начало пути. Карбонат лития, используемый в аккумуляторе вашего смартфона, имеет не больше 0.5% примесей, скорее - меньше, но и на этом участке можно сэкономить.

Перспективы

За последние годы цена на карбонат лития выросла вдвое, достигнув $10 тыс. за тонну. По прогнозам экспертов, исчерпание столь дорогого металла нам не грозит, он слишком распространен на Земле. Это, очевидно, означает, что рост цен повлечет за собой вложение денег в добычу и ее наращивание.

По прогнозу британской консалтинговой компании CRU, нынешний дефицит уже в 2018 г. сойдет на нет, а в дальнейшем поставки будут опережать спрос. Избыток предложения достигнет пика в 2022 г, когда его размер составит порядка 25% от мирового потребления.


Динамика цен на карбонат лития. / smedata.sk

В частности, крупные литиевые проекты к концу текущего десятилетия будут реализованы на западе и в центральной части Китая. Примерно тогда же ожидается ввод в строй новых мощностей в других странах. После этого, то есть к 2020 году, предложение лития на мировом рынке может достичь 500 тыс. тонн, что примерно в 2,5 раза больше, чем в 2016 г. Средняя себестоимость соединений лития в 2020 году скорее всего составит около $6,5–7 тыс. за тонну.

Литий (лат. Lithium; обозначается символом Li) - элемент главной подгруппы первой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 3. Простое вещество литий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л. Основные минералы лития - слюда лепидолит - KLi1,5Al1,5 (F, OH)2 и пироксен сподумен - LiAl . Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах.
Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Специфические породы онгониты - граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития. Другой тип месторождений лития - рассолы некоторых сильносоленых озёр.
Месторождения лития известны в России (более 50% запасов страны сосредоточено в редкометальных месторождениях Мурманской области), Боливии (Солончак Уюни - крупнейшее в мире), Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве, Конго.

Запасы на месторождениях лития в 2012 году, тыс.тонн *

* данные US Geological Survey

Чили и Аргентина производят самую большую часть мирового лития из солей озер, в совокупности примерно 46% всего производства лития (компании FMC, Rockwood и S.Q.M.). Компания Talison Lithium поставляет ~34% мирового лития и около 65% литиевого минерала сподумен. Что касается мирового спроса, то запасы лития представлены в изобилии, и действующие производители, как ожидают, планируют расширять производство для удовлетворения растущих потребностей.

FMC и Rockwood используют большую часть произведенного ими лития для выпуска товаров с добавочной стоимостью, в частности литиевые химикаты, оставляя S.Q.M. производство литиевого карбоната, потребляемого непосредственно конечными пользователями. Talison Lithium осуществляет поставки литиевых полезных ископаемых (сподумена) предприятиям стекольной и керамической промышленности, а также поставляет карбонат лития на китайский рынок посредством продаж китайским литиевым конверсионным предприятиям.
Разработчики электромобилей ищут более разнообразные и специализированные источники карбоната лития. Конечные пользователи заключили соглашения с другими добывающими компаниями, чтобы избежать зависимости только от двух основных источников: китайские литиевые конверсионные рынки (Talison) и S.Q.M. Литиевые батареи требуют очень высокой чистоты литиевого карбоната (более чем 99,5%) очень последовательного качества и определенного уровня примесей. Поскольку литий составляет относительно небольшой процент общей стоимости производства литиевой батареи, конечные пользователи стремятся установить долгосрочные отношения с поставщиками. Разработчики электромобиля вкладывают капитал в большой степени в новые технологии и им нужна уверенность в поставках, которые не должны зависить от политических факторов или приостановки отдельных проектов.
Toyota Tsusho, Мицубиси, LG International, Mitsui, Magna, GS Caltex, и KORES - все эти компании образовали совместные предприятия или имеют производственных партнеров для обеспечения надежности поставок лития, чтобы соответствовать планам развития электромобиля.
В то время как разработчики электромобиля стремятся увеличить и разносторонне развить литиевое производство, число новых необходимых литиевых проектов ограничено. Мировые запасы лития в изобилии относительно текущего уровня потребления и прогнозов. Поэтому у действующих производителей есть достаточные возможности встретить рыночный спрос в следующие пять лет.
Компании S.Q.M., Rockwood и FMC произвели примерно 46% мирового лития в 2010 году, но обладают производственными мощностями примерно 54% глобальной производительности. Более дешевое производство у Talison и широкая клиентская база помещают эту компанию в лучшее положение среди производителей сподумена. Кроме того, с учетом географических границ, которые имеют действующие производители, Talison, поставляющая большую часть лития на китайские рынки, имеет влияние в наиболее быстро растущей части рынка.
С учетом строящихся, запускаемых и находящихся на стадии исследования литиевых проектов и их производительности компании предсказывают возможность образования переизбытка лития на мировом рынке относительно спроса на металл. Если слишком многие из этих новых проектов достигнут в ближайшем будущем стадии производства, это, наиболее вероятно, приведет к падающим ценам и/или к тому, что предприятия с большими издержками прекратят производство. Из-за значительных капитальных затрат для организации новых мощностей и их развития, эксперты прогнозируют, что стадии коммерческого производства в следующие несколько лет достигнут немногие новые проекты, и в результате цены, вероятно, останутся на текущем уровне. Препятствием для выхода на рынок для новых проектов станут растущие издержки, производственные проблемы и нехватка совместных предприятий с покупателями, чтобы препятствовать тому, чтобы другие разработчики достигли стадии коммерческого производства.
С учетом ежегодного роста рынка на 7-12% между 2016 и 2020 годами, как ожидается, литиевый рынок может испытать нехватку производственных мощностей, и могут потребоваться дополнительные новые производственные источники.

* данные US Geological Survey

Литий используется в большом количестве отраслей промышленности из-за его уникального высоко электрохимический потенциал, низкого коэффициент теплового расширения и каталитических свойств.
Мировое потребление лития увеличилось с 12,800 т в 2000 году до 22,600 т в 2008 году, 6% в среднем в год. Спрос снизился приблизительно на 13% в 2009 году, ввиду мирового экономического кризиса, однако полностью восстановился в 2010 году, в приблизительно до 24,500 т. Стекольная и керамическая отрасли промышленности - крупнейшие потребители лития, приблизительно 31% полного потребления, далее следуют аккумуляторные батареи - 23% (по сравнению с 6% в 2000 году). Крупные автомобилестроители предсказывают, что сектор гибридных и полных электромобилей будет устойчиво расти и достигнет доли на рынке автомобилей в 10-30% к 2020 году. В результате спрос на литий врастет на 100-200% за этот же период времени. В дополнение к устойчивому росту в секторе батарей и электрических транспортных средств, все другие области применения лития, как ожидают, также будут расширятся в соответствии с экономическим ростом в мире в целом.
Литиевое потребление может быть разделено на литиевые полезные ископаемые (24% потребления) и литиевые химикаты (76% потребления). Литиевые полезные ископаемые поставляются из сподуменовых месторождений, и используются непосредственно в конечных продуктах, таких как стекло, керамика и литье. Литиевые химикаты производятся из осадка, выпадающего из раствора, или через преобразование литиевых полезных ископаемых до химических продуктов, и используются в батареях, фармацевтических препаратах, воздушной обработке, жирах и других областях.
Стекольная и керамическая отрасли промышленности составляют самую большую часть всего потребления лития (~31%). Небольшие добавки лития при производстве стекла облегчает его обработку и уменьшает на 5-10% потребление энергии. Использование лития в стеклянном производстве оценивается в 25% от полного потребления или более 6 000 т. Возрастающие энергетические затраты и производственные методы модернизации ведут к тому, чтобы увеличить использование металла в данном секторе, в результате ежегодный рост потребления лития в стекольной промышленности ожидается выше среднего. Точно так же энергосбережение достигается в производстве алюминия, пластмасс и резиновых изделий, что представляет потенциал для более высоких ежегодных темпов роста и в данных сферах.
Сектор литиевых батарей вырос с 6% доли на рынке в 2000 году (около 800 т) до 23% доли на рынке в 2008 году (примерно 5 000 т), при среднем ежегодном темпе роста 25%. В то время как батареи и электромобили, как ожидают, будут самыми сильными стимуляторами роста потребления лития, другие области использования металла будут расти в соответствии с мировой экономикой.
Электрификация транспортного средства представляет самую большую возможность для роста спроса на литий. Гибридные автомобили и в меньшей степени полные электромобили, получают долю на рынке каждый год. У развивающихся стран есть возможность начать производить электромобили намного быстрее с учетом большого количества первичных покупателей (испытывающих недостаток в транспортных средствах), недавно начавшей развиваться сети инфраструктуры и правительством сосредотачивающимся на растущих проблемах загрязнения окружающей среды.

Производство и потребление лития в мире, тыс.тонн*

год 2008 2009 2010 2011 2012
Всего производство 25.2 18.8 24.0 24.7 26.0
США 2.3 1.3 1.0 2.0 2.0
Всего потребление 22.6 19.2 24.5 25.9 26.5
Баланс рынка 2.6 -0.4 -0.5 -1.2 -0.5

* данные Roskill

Литиевые химикаты и спондумен не биржевые товары; цены являются договорными между производителями и конечными пользователями с промышленными группами, а также правительствами. В начале 1990-ых годов средние цены на карбонат лития были примерно $4,000/т, но ввиду появления S.Q.M. рыночные цены упали до $1,600/т в течение нескольких лет.
Литиевые цены постепенно увеличивались ввиду роста спроса до пика 2008 года ~ $6,500/т. В 2009 году цены на литий понизились, в соответствии с мировой экономикой, и с тех пор оставались относительно низкими - $5,000/т. Данная ценовая оценка $5,000/т относится к более низкокачественному товару (чистота менее чем 99,5%), карбонат лития сорта продукта или для батарей (чистота более 99,5%) продается с премией в размере $500-1,000/т. Новые производители с совместными предприятиями и партнерами, как ожидают, сосредоточатся на рынке карбоната лития сорта батарей и получат устойчивую надбавку в следующие несколько лет. В целом, ожидается относительно плоское ценовое движение на рынке карбоната лития сорта батарей, а средняя цена в долгосрочном периоде составит около $6,000/т. Поскольку рынок уйдет от избыточных мощностей в 2016 – 2020 годах, существует потенциал для роста цен в течение этого периода. Сподумин продается в диапазоне цен, зависящих от чистоты, частей размера, и уровня примесей. Продукты могут колебаться от Li2O на 4,8% (60%-ая чистота) до Li2O на 7,5% (95%-ая чистота).
Сподумен продается двух сортов: технический и химический сорт. Категория технических продуктов используется в качестве сырья для промышленности стекла и керамики из-за очень низкого содержания железа, которое может вызвать обесцвечивание. Компания Talison поставляет большую часть технического лития. С учетом ситуации близкой к монополии на производство со стороны Talison, цены, вероятно, будут увеличиваться в связи с растущим спросом.
Химический сорт литиевого концентрата, в основном, представляет собой высокочистый Li2O, без ограничения на содержание железа. Стоимость для рынка литиевого карбоната из спондумена составляет $4,300-5,300/т, что соответствует эталонным ценам карбоната лития. Эксперты не ожидают сильного повышения цен на химический сорт из-за косвенного его отношения с ценами на карбонат лития.

В 2012 году на рынке лития появился один новый производитель, а еще два проекта были профинансированы, находятся в стадии строительства, и должны быть запущены в 2013 и 2014 годах. Всего, эти три проекта могут добавить к мировому производству до 10,000 т лития в год к 2015 году. Тем временем, расширение на существующих производствах продолжается: компания Talison в 2012 году удвоила мощности по добыче, а новые мощности по плучению лития из морской воды, которые создаются компаниями FMC и Rockwood, начнут функционировать в 2013-2014 годах. Другие компании также расширяются, и ожидается, что они увеличат мощности в 2013 году.
Потребление лития продолжает устойчиво расти, несмотря на мировой экономический кризис, кризис задолженности в Еврозоне и замедление темпов роста в Китае. Перезаряжающиеся литиевые батареи продолжают поддерживать этот рост на высоком уровне, чему способствует увеличение производства портативной бытовой электроники так же как и увеличение мощности батарей. Уникальные свойства лития также подкрепляют рост на других рынках, которые испытывали спад, включая производство жиров, стеклокерамику, и металлургические порошки. Потребление лития уже превзошло уровни 2008 года и составило 26,500 т в 2012 году. Спрос на литий будет расти в пределах 8% в год при базовом варианте развития событий с рынком электромобилей, становящимся все более и более важным для роста по мере приближения к 2017 году.
Множество литиевых продуктов удовлетворяет разнообразие конечного использования, в котором литий потребляется, усложняя глобальный баланс поставки/спрос и оценку. На цены на главные литиевые продукты, потребляемые рынком, такие как карбонат и гидроокись, воздействуют более широкие факторы мирового рынка и поставка/спрос, другие продукты в тандеме с этими исходными материалами и некоторыми абсолютно независимыми от них, такими как металлический литий и органолитий. Цены за литиевый карбонат повысились в 2010 году, но остаются ниже максимумов 2007 года. Перспектива новых поставок, выходящих на рынок компаний, действует как барьер для повышения цен, несмотря на возрастающий спрос.

В 2012 году один новый производитель вышел на рынок, хотя и ненадолго, и финансируются еще два проекта, находящиеся в стадии строительства, которые должны быть введены в эксплуатацию в 2013 и 2014 годах. В общей сложности, эти три проекта могут добавить 50,000 тыс. тонн в год LCE (карбоната лития эквивалент) к глобальным мощностям к 2015 году.

Между тем, расширение у существующих производителей продолжается, Talison удвоил мощности по добыче лития из минералов в 2012 году, а новые мощности по получению лития из солей озер от FMC и Rockwood будут введены в эксплуатацию в 2013/14 годах. Количество компаний в Китае также растет, и два новых больших предприятия по переработке руды, как ожидается, вступят в строй в 2013 году.

Проекты по разведке и разработке продолжат реализовываться в последующие годы, хотя некоторые компании переключили свое внимание на другие сырьевые товары, и бум в разведке лития стихает. Объемы добычи лития из минералов и объемы производства лития из солей озер были приблизительно равными с 2011 года, и эта тенденция, как ожидается, сохранится, учитывая тип проектов, и, по-прежнему, поддержит рост предложения.

Потребление лития продолжало следовать модели сильного роста, несмотря на глобальный экономический спад, европейский суверенный долговой кризис и ослабление китайского отечественного производства с 2008 года. Перезаряжаемые литиевые батареи и впредь поддержат этот рост выше среднего, за счет роста производства портативной бытовой электроники, а также увеличенная емкости аккумуляторов (и, следовательно, требуемого количества лития в них).

Уникальные свойства лития также поддерживают рост потребления металла на других рынках, которые в противном случае пострадали бы от замедления мировой экономики, в том числе в области производства жиров, стеклокерамики, первичных батарей и металлургических порошков. Потребление лития уже превысило уровни 2008 года и, согласно оценкам, достигло 150 тыс. тонн LCE в 2012 году. Спрос будет продолжаться расти примерно на 8% в год в базовом сценарии, при этом рынок электрических транспортных средств станет более важным для роста ближе к 2017 году.

Большой ассортимент литиевой продукции удовлетворяет спрос в разнообразных сферах конечного использования, в которых потребляется литий, что затрудняет оценку баланса спроса и предложения и прогноз цен. Цены на основные литиевые продукты, потребляемые на рынке, такие как карбонат и гидроокись, зависят от воздействия более широких факторов глобального рынка и спроса /предложения, при этом цены на некоторые продукты изменяются в соответствии с изменением цен на эти исходные материалы, а некоторые в плане цен полностью независимы, такие как металл и органический литий. Цены на карбонат лития подскочили с 2010 года, но остаются ниже максимумов 2007 года. Перспективы увеличения предложения на рынке за счет ввода новых мощностей выступают в качестве буфера для повышения цен, несмотря на рост спроса, поскольку борьба за долю рынка разрастается.

На аккумуляторы приходилось около 27% мирового потребления лития в 2012 году по сравнению с 15% в 2007 году и 8% в 2002 году, говорится в исследовании Roskill. Это конечное использование несет ответственность за 44% чистого прироста потребления лития в течение последних десяти лет, и 70% за последние пять лет. В базовом сценарии роста оно будет способствовать 75% роста до 2017 года, когда общий спрос на литий, как ожидается, достигнет чуть более 238 тысяч тонн карбоната лития эквивалента (LCE).

(3C – компьютеры, коммуникации, потребительские товары; Power - электроинструмент; Heavy Duty – мощные аккумуляторные батареи (12В); Transportation – электрические транспортные средства)

Другие отрасли-потребители, в том числе стеклокерамика, смазки и полимеры, также показали, высокие темпы роста, но, по прогнозам, их рост будет умеренным в ближайшие годы, так как рост мировой экономики замедляется.

Хотя производство стали будет оставаться крупнейшим сектором конечного использования для марганца, рост в других областях также представляет интерес.

Промышленность лития поэтому становится все более зависимой от аккумуляторов для поддержания высоких темпов будущего роста спроса. Кроме того, Roskill прогнозирует, что в период до 2017 года основным драйвером рынка для литий-ионных аккумуляторов будут вместо портативной потребительской электроники постепенно становиться электрические транспортные средства, особенно гибридные варианты.

Отражающий концентрацию производителей литий-ионных аккумуляторов и связанных с ними производителей катодных материалов в Китае, Японии и Южной Кореи, регион Восточная Азия становится все более важным потребителем литиевой продукции в последнее десятилетие. В 2012 году на Восточную Азию приходилось 60% от общего мирового потребления, при этом доля Европы составила 24%, а Северной Америки - 9%.

Анализ Roskill предполагает, что цены на технического качества карбонат лития, основной продукт производства и потребления на рынке лития, восстановились после минимумов, достигнутых на фоне экономического спада, и в 2012 году составили в среднем 5300 долл./т CIF, что на 15% выше, чем в 2010 году. Это ниже пика 6500 долл./т в 2007 году, но значительно выше уровней 2000-3000 долл./т, наблюдаемых в начале 2000-х годов.

Экстракция лития, объемы которой составили более 168 тыс. тонн LCE в 2012 году, осуществляется в основном в Австралии, Чили, Аргентине и Китае, при этом примерно половина продукции производится из добываемых минералов, а половина извлекается из солей озер.

Ведущими производителями являются Talison Lithium в Австралии, SQM и Rockwood Lithium в Чили и FMC в Аргентине. Чуть более двух третей лития, добытого из минералов в Австралии в дальнейшем перерабатываются в химические продукты в Китае, где производители, такие как Tianqi Lithium (который недавно приобрел Talison, чтобы обеспечить поставки минерального сырья) управляют заводами по переработке минерального сырья.

Galaxy Resources в 2012 году ввела в эксплуатацию новый завод по переработке минерального сырья в Китае, мощностью 17 тыс. тонн LCE. Canada Lithium находится в процессе ввода в эксплуатацию завода, мощностью 20 тыс. тонн LCE в Квебеке, а несколько существующих в Китае заводов по переработке минерального сырья также расширили мощности. FMC увеличила мощности по получению лития из солей озер в Аргентине, а рядом Orocobre осуществляет строительство нового предприятия по получению лития по той же технологии, которое планировалось завершить в 2014 году. В дополнение, Rockwood Lithium планировал завершить расширение мощностей на 20 тыс. тонн в год LCE в Чили в 2014 году. В совокупности, это приведет к увеличению глобальных мощностей на 100 тыс. тонн в год LCE, что будет достаточно, чтобы удовлетворить прогнозируемый спрос до 2017 года.

Поскольку открытие новых и расширение существующих мощностей уже происходит или будет происходить в течение ближайшего времени, Roskill прогнозирует, что на рынке лития может наблюдаться повышенная конкуренция и давление на цены со стороны предложения. В результате цены на технической чистоты карбонат лития возможно снова снизятся до 5000 долл./т CIF.

Резкий рост производства электромобилей означает столь же стремительное увеличение потребления лития, который является ключевым компонентом их аккумуляторов. Что это значит для нас?

Литий - третий элемент таблицы Менделеева. Серебристый металл, на вид слегка напоминающий алюминий, очень легок - он плавает даже в керосине. В воде тоже, но недолго. Как и положено щелочному металлу, литий бурно реагирует с водой с образованием гидроксида LiOH и водорода. Разумеется, столь химически активный металл не встречается в чистом виде в природе. По крайней мере, в земной.

По этой же причине металлический литий редко применяется человеком. На его долю приходится всего 5% мирового потребления. Во всех остальных сферах человеческой деятельности применяются его соединения, в первую очередь карбонат (Li2CO3), соль угольной кислоты, внешне напоминающая привычную нам поваренную, но гораздо хуже растворяющаяся в воде. Говоря далее о мировом производстве и потреблении, мы будем иметь в виду именно карбонат и (понемногу) другие соединения - гидроксид, хлорид и пр.


Чистый металлический литий. / cloudfront.net

В 2017 году мировое производство составит около 188 тыс. тонн. К 2035 году оно вырастет в несколько раз и, вероятно, будет находиться где-то в интервале от 1200 тыс. тонн до 600 тыс. тонн.

Так было раньше

Традиционная область применения лития, сложившаяся в XIX–XX веках, - производство стекла и керамики. Добавление щелочных металлов в состав шихты уменьшает ее термическое расширение и улучшает показатель преломления, а самое главное, понижает температуру плавления. Чистое кварцевое стекло начинает размягчаться при 1400 градусов, добавки позволяют снизить эту грань примерно на две-три сотни градусов, что означает очень неплохую экономию энергии. Речь идет об очень небольших количествах (лития там около 0,1–0,4%), но, с учетом общего объема, выходит немало. Стекольное и подобные производства - керамика, фарфор и другие - занимают суммарно чуть больше трети мирового потребления. Кроме этого, соединения лития используются в фармакологии, а чистый литий - в атомной энергетике в качестве теплоносителя.


Производство стеклотары. / borfi.ru

Первое же место по скорости роста с большим отрывом держит производство элементов питания - сейчас это почти треть.

Надо сказать, что так было не всегда. Первые литий-ионные аккумуляторы были выпущены компанией SONY в 1991 году. Конструкция быстро полюбилась производителям и потребителям за высокую энергоемкость и неприхотливость, что привело к быстрому росту спроса и, соответственно, производства. Следствием этого стал быстрый рост добычи лития.


Мировое потребление лития. / tesla-club.ru

Обратим внимание на эти данные, они важны. До 1991 года, т. е. всего четверть века назад, рынка литийсодержащих элементов питания не было. Сейчас его доля в мировом потреблении превышает тридцать процентов. Иными словами, потребление лития за это время выросло почти в полтора раза только за счет нового применения. И то ли еще будет.

Пророчество Маска

«Чтобы производить 500 000 автомобилей в год, нам придется закупать весь литий в мире», - заявил Илон Маск на презентации Model 3 в конце марта 2016 года.

В аккумуляторной батарее современного электромобиля содержится примерно в сто раз больше лития, чем в среднем ноутбуке, и в десять тысяч раз больше, чем в смартфоне. А выпуск электромобилей растет. Одна только Tesla в 2018 году намерена продать полмиллиона машин, а в 2020 г. – уже 1 млн. Это больше, чем в приведенной выше цитате, что заставляет предполагать, что Маск эпатировал публику, но даже в этом случае проблема налицо.


Tesla Model 3. / motoringresearch.com

Tesla - не единственный претендент на большой куш. Электромобили начинают производить самые разные компании по всему миру, вовремя уловившие аромат больших перемен. В ногу с ними идут правительства развитых стран мира. В 2025 году продажа автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будет запрещена в Норвегии, в 2030 году - в Германии. В 2040 году около 35% «самобеглых повозок», проданных землянам, будет электромобилями.

Чистая атмосфера означает, что производство электромобилей будет расти. А значит, будет расти и потребление лития. Современные технологии пока не обещают нам хороших аккумуляторов на базе других элементов таблицы Менделеева.

Источники

В земной коре литий встречается во множестве разновидностей и, соответственно, добывать его можно множеством разных способов. Из руд наиболее значимым является сподумен - силикат с алюминием, LiAl(Si2O6), наиболее применимый в стеклянном производстве, а также в изготовлении металлического лития. Еще одной, несколько неожиданной, сферой его применения является ювелирное дело. Минерал иногда образует кристаллы, цвет которых (от абсолютно прозрачного до густо-зеленого или пурпурного) зависит от содержания примесей других (отличных от алюминия и лития) металлов. Эти кристаллы могут иногда достигать метровой и даже большей величины.


Кристалл сподумена. / free-photos.biz

Кроме этого, литий можно добывать из слюды, гранитов, руд других металлов и отвалов их производства, пластовых вод и даже просто из морской воды - его содержание в ней составляет 0,17 мг/л. Разумеется, его можно добывать из бытового мусора - в нем немало литиевых батареек. Вопрос лишь в цене этого процесса, да и всех остальных тоже.

Наиболее экономически выгодной на сегодняшний день является добыча карбоната лития из пересохших соленых озер.

Как на тарелке

Много километров сухой соли под ногами, безоблачное небо над головой и горы где-то далеко впереди. Так сегодня выглядит озеро Уюни на востоке Боливии. Когда-то здесь был настоящий большой водоем, который потихоньку высыхал и дробился на части. Сейчас здесь ничего не растет и никто не живет. Пустыня. В год здесь выпадает несколько миллиметров осадков.


Панорама солончака Уюни. / awayfarers.files.wordpress.com

Поверхность солончака хорошо отражает свет, она абсолютно горизонтальна, над ней почти всегда чистое небо, а ее местонахождение известно с точностью до миллиметра. Поэтому немудрено, что Уюни - одна из излюбленных мишеней, помогающих специалистам поверять приборы спутников.

А еще это - самое большое в мире месторождение лития. Концентрированный рассол, в котором много полезных для человека элементов и литий в том числе, залегает прямо под ногами, под коркой засохшей соли. Практически его местонахождение описывается словами «на поверхности». Концентрация солей лития в рассоле доходит до 0,3%, а всего здесь покоится около 10 миллиардов тонн. Боливия - мировой чемпион по запасам лития.


Выпаривание рассола (рапы). / fthmb.tqn.com

Сегодня из этого богатства добывается около 25 тыс. тонн. Боливийское правительство не торопится привечать иностранных инвесторов, полагая, что добыча столь ценного ресурса должна находиться в государственных руках. Время покажет, правилен ли такой подход, а пока нам следует иметь в виду, что Уюни - не единственный солончак на планете.

По другую сторону границы, в Чили, сходных по устройству бывших водоемов около десятка. Ни один из них не дотягивает по запасам до Уюни, но зато здесь рады возможности добывать и продавать ресурсы уже сейчас. Под это ищут инвесторов и расширяют производство. Да и морские порты здесь поближе. Время покажет, насколько правилен такой подход, а сегодня Чили - мировой чемпион по добыче лития. Около 43% от мирового объема. Похожие солончаки есть и в Аргентине, и там тоже добывают литий.

Примерно такие же озера есть и Китае, точнее, в высокогорьях Тибета. Наиболее известно озеро Чабьер-Цака. Соленый водоем площадью немногим более 240 км2 пока еще не высох, его глубина местами достигает двух метров, но концентрация солей в нем уже вполне достаточна для их промышленного извлечения, которое и происходит, давая Китаю почетное второе место в списке производителей лития.

Наверное, если хорошо поискать, то на Земле найдутся и другие пересыхающие соленые водоемы. Нам сейчас важно, что добыча редких элементов, включая литий, из них на сегодня гораздо дешевле, чем более традиционные способы, связанные с различными рудами. Рассол не надо копать, а затем обогащать, вполне достаточно зачерпнуть его и перелить в небольшой бассейн. Солнце и сухой воздух сделают все остальное. Это, конечно, лишь начало пути. Карбонат лития, используемый в аккумуляторе вашего смартфона, имеет не больше 0.5% примесей, скорее - меньше, но и на этом участке можно сэкономить.

Перспективы

За последние годы цена на карбонат лития выросла вдвое, достигнув $10 тыс. за тонну. По прогнозам экспертов, исчерпание столь дорогого металла нам не грозит, он слишком распространен на Земле. Это, очевидно, означает, что рост цен повлечет за собой вложение денег в добычу и ее наращивание.

По прогнозу британской консалтинговой компании CRU, нынешний дефицит уже в 2018 г. сойдет на нет, а в дальнейшем поставки будут опережать спрос. Избыток предложения достигнет пика в 2022 г, когда его размер составит порядка 25% от мирового потребления.


Динамика цен на карбонат лития. / smedata.sk

В частности, крупные литиевые проекты к концу текущего десятилетия будут реализованы на западе и в центральной части Китая. Примерно тогда же ожидается ввод в строй новых мощностей в других странах. После этого, то есть к 2020 году, предложение лития на мировом рынке может достичь 500 тыс. тонн, что примерно в 2,5 раза больше, чем в 2016 г. Средняя себестоимость соединений лития в 2020 году скорее всего составит около $6,5–7 тыс. за тонну.

Похожие публикации