Издание Innovation News Network, которое позиционирует себя как общеевропейское, без привязки к какой-то конкретной стране, публикует материал о том, что Аргентина способна превратиться в важного поставщика ванадия на мировой рынок.
Напомним, что элемент назвали в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис. Может, отсюда столько страстей по нему — металл-то уникальный.
Ванадий относится к чёрным металлам, при этом он вдвое легче железа. Используется при производстве марочных сталей и чугунов. Его добавки повышают характеристики титановых сплавов, что делает ванадий значимым для авиационной и космической промышленности.
Интересно, что элемент этот есть и в каждом из нас, в основном в зубах и костях. В человеческий организм ванадий попадает с рисом, грибами, редисом, фасолью и даже петрушкой. Вот такой любопытный и крайне ценный металл.
Предлагаем перевод этого материала.
Вот так выглядит ванадиевая руда.
Ванадий в Южной Америке
Большой и разнообразный геологический потенциал Южной Америки, а также то, что она является четвёртым по величине континентом, делают её очень привлекательным регионом для разведки месторождений аккумуляторных металлов.
Исторически самыми известными ванадиевыми рудниками здесь являлись Minas Ragra в центральной части Перу (разрабатывался American Vanadium Corporation в 1906–1956 годах) и находящийся в бразильском штате Баия Maracás Menchen, который был открыт в 1981 году и сегодня эксплуатируется компанией Largo Inc. Что касается Аргентины, то, несмотря на повсеместное присутствие ванадия в бассейне Неукен в центральной части этой южноамериканской страны, геологоразведка не проводилась здесь с 1940-х годов.
В то время как этот металл по-прежнему используется прежде всего для упрочнения стали, ожидается, что использование его в производстве аккумуляторов, а именно батарей ванадиевого окислительно-восстановительного потока (VRFB), окажет наибольшее влияние на будущий спрос. По прогнозам Всемирного банка, к середине XXI века годовой спрос на ванадий увеличится на 189% по сравнению с 2018 годом.
Ванадиевые батареи
Две электрические клеммы батарей, а именно анод и катод, разделены химическим материалом, называемым электролитом. Независимо от функции батареи, такой как генерация или хранение энергии, для этих трёх компонентов требуются металлы, выбор которых может повлиять на производительность и безопасность батареи. VRFB, тип перезаряжаемой батареи, использует способность ванадия существовать в растворе в четырёх различных степенях окисления, чтобы создать батарею с одним электроактивным элементом вместо двух.
Батарея ванадиевого окислительно-восстановительного потока состоит из набора силовых элементов (положительных и отрицательных полуэлементов), в которых два электролита на основе ванадия разделены протонообменной мембраной. В конструкции VRFB на долю ванадия приходится примерно 80%. По ряду причин, в том числе из-за их относительной громоздкости, ванадиевые батареи обычно используются в качестве накопителей энергии и подключаются к электростанциям и электрическим сетям.
В бассейне Неукен располагается большое количество ванадия.
В истории относительно недавнего появления VRFB важную роль играет не только Южная Америка, но и битум, вмещающая порода для минерализации ванадия на месторождениях в Аргентине.
С 1930-х множество исследователей, в том числе из NASA, работали над созданием VRFB, но в 1986 году университет Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее запатентовал конструкцию, созданную австралийским инженером-химиком профессором Марией Скиллас-Казакос.
В Японии дочерняя компания Mitsubishi использовала на своих электростанциях оримульсию, изготовленную из венесуэльского пека (остаток от перегонки каменноугольного, торфяного, древесного дёгтя, а также нефтяной смолы после пиролиза. — Прим. ред.). Orimulsion — торговая марка битумного топлива, разработанного компанией Petroleos de Venezuela S.A. (PDVSA) в Венесуэле.
Оримульсия очень богата ванадием, и поэтому Mitsubishi искала способы извлечь выгоду из большого количества отходов с высокой концентрацией ванадия на своих электростанциях. UNSW передала Mitsubishi лицензию на свою технологию, и та в 1995 году установила первую промышленную ванадиевую батарею на своих электростанциях в Японии.
Срок действия патента истёк в 2006 году, что позволило другим работать на этом рынке и искать финансирование для исследований в области ванадиевых окислительно-восстановительных батарей. Сегодня множество компаний и организаций по всему миру участвуют в финансировании и разработке VRFB.
Ванадиевый рудник в Аргентине.
Ванадий в Аргентине
В тяжёлых нефтях, таких как южноамериканские, содержащиеся в асфальтенах металлы примерно на 40–90% представлены ванадием и на 25–75% никелем. Суммарное содержание ванадия и никеля в асфальтенах тяжёлой нефти может достигать 1 wt%, массового процента. Нефти и нефтематеринские породы из бассейнов Южной Америки характеризуются высоким содержанием ванадия и никеля. Битум генетически связан с нефтью, что объясняет высокую концентрацию ванадия в битуме бассейна Неукен.
Ванадиевый рудник Minas Ragra в департаменте Хунин в центральной части Перу был открыт Геологической службой США (USGS) в 1905 году и управлялся American Vanadium Corporation (AVC) с 1906 по 1956 год. К 1914 году 75% мировой добычи ванадиевой руды приходилось на Minas Ragra, остающееся самым богатым в мире месторождением ванадия из когда-либо известных.
Именно очень успешная эксплуатация битумного ванадиевого рудника компанией AVC привела их к бассейну Неукен в Аргентине в поисках аналогичных месторождений ванадия. Исследование, проведённое AVC в 1946 году совместно с La Direccion General de Fabricaciones Militares (объединение предприятий ВПК Аргентины. — Прим. ред.), позволило открыть более 100 месторождений битума с высоким содержанием ванадия вдоль 500-километрового пояса с севера на юг через провинции Мендоса и Неукен. На этой территории были выделены различные подрайоны, в том числе подрайон Маларгуэ.
Добыча битума в Маларгуэ, например, на рудниках La Valenciana и Minacar, достигла пика в 1940-х годах, когда в результате эмбарго военного времени прекратились поставки британского угля в Аргентину. Битум стал использоваться в качестве топлива для железнодорожных локомотивов или сталелитейных заводов. Геохимический анализ золы после сжигания показал, что она богата ванадием. С тех пор в Маларгуэ не велась эксплуатация имевшихся месторождений и геологоразведка.
А вот так выглядят промышленные ванадиевые батареи.
Новая эра для месторождений ванадия в Аргентине
NewEra Metal Resources Limited, зарегистрированная в Великобритании частная компания по добыче полезных ископаемых, — ведущая компания в Аргентине по разведке ванадия, который является важным сопутствующим металлом в трёх урановых проектах NewEra в этой южноамериканской стране.
Геологоразведочные работы NewEra Metal Resources с 2018 года включали анализ данных AVC и независимое спутниковое и структурное исследование более 8000 км2 подрайона Маларгуэ в провинции Мендоса на юге Аргентины. Это привело к подаче заявок на получение 30 лицензий на геологоразведку на территории общей площадью около 37 000 га в десяти приоритетных проектных зонах, включая районы исторической добычи. По трём проектам подготовлены экологические отчёты. Компания нашла экологически безопасное решение для переработки и известного международного покупателя своего ванадия.
Проекты NewEra расположены в департаменте Маларгуэ с развитой транспортной инфраструктурой. Здесь же предполагается строительство перерабатывающего комбината. С точки зрения геологии регион очень перспективен. Битумные жилы распространены в осадочных бассейнах по всему миру, и считается, что бассейн Неукен содержит битумные жилы рекордной протяжённости.
В период термического оседания бассейна (около 150 миллионов лет назад) в ряде депоцентров произошло отложение тёмных органических морских сланцев формации Vaca Muerta, являющихся важнейшими нефтематеринскими породами. Примерно 70 миллионов лет назад сжатие привело к инверсии бассейна, образованию складчато-надвигового пояса Маларгуэ, а материнские породы и битумные жилы Vaca Muerta были надвинуты на поверхность или близко к ней.
Предполагается, что некоторые битумные жилы распространяются вверх через вскрышные породы с глубины до 8000 м вплоть до отложений на поверхности. Такой способ залегания повышает экономическую привлекательность проекта горнодобычи.
При этом битумные жилы бассейна Неукен богаты металлами, например дискретными включениями ванадий содержащих минеральных фаз, таких как ванадий, содержащий оксид железа (до 0,8 % V) в битуме на проекте NewEra Mallin Largo, и ванадий, содержащий алюмосиликат (до 1,0 мас. % V) в битуме Buta Ranquil (провинция Неукен). Приповерхностная ванадиевая руда обеспечивает сценарий разработки с низкими затратами.
Переработанная руда может использоваться для получения энергии — электричества и/или низкоуглеродистого водорода. Реализация проектов внесёт значительный вклад в устойчивое социально-экономическое развитие департамента Маларгуэ.
Перевод Виктора Симионова
