Геотермальные источники – центры здоровья. Тысячи отдыхающих приезжают на Кавказские Минеральные Воды (КМВ), в другие места Северного Кавказа, чтобы попить полезную водичку, принять минеральные ванны, окунуться в теплые источники. Но термальные воды не только дарят здоровье. В них содержится масса полезных веществ, в том числе и тех, без которых немыслимы передовые технологии XXI века, необходимые для обеспечения безопасности и суверенитета страны.

Фото предоставлено ИПГВЭ ОИВТ РАН.

Исходные данные

Самый востребованный – литий. Он и его соединения используются сегодня практически во всех отраслях – от атомной энергетики до электронной и оборонной промышленности. Основные производители лития в мире – Чили, Боливия и США. Быстрыми темпами отрасль активно развивается в КНР. В России литий не добывают, а могли бы…

В конце прошлого – начале нынешнего года после введения очередных санкций США и ЕС в отечественных СМИ замелькали тревожные сообщения о возможном сокращении, а то и прекращении поставок лития. Через некоторое время, правда, они утихли. Видимо, поставки из Латинской Америки продолжаются. Проблема, однако, никуда не делась. Континент находится в сфере жизненных интересов США, они могут однажды вновь поставить в том же Чили очередного генерала Пиночета, и что тогда будет с поставками? Потребность России в этом металле – по разным оценкам – порядка двух тысяч тонн в год, и она неуклонно растет. Ждать по русскому обычаю, когда жареный петух клюнет? Между тем решение есть. Непростое, требующее серьезных инвестиций, но оно дает реальный шанс в перспективе полностью избавиться от импорта лития даже с учетом возрастающих потребностей в нем. Решение это предлагают ученые дагестанского Института проблем геотермии и возобновляемой энергетики (ИПГВЭ), с 2019 года ставшего филиалом Объединенного института высоких температур РАН (ИПГВЭ ОИВТ РАН).

«Природные и техногенные редкометалльные воды и рассолы, к коим относятся высокотемпературные термальные источники, – очень перспективный объект получения многих ценных химических элементов, – говорит директор ИПГВЭ ОИВТ РАН доктор технических наук, профессор Алибек Алхасов. – В них сосредоточены 78 % мировых запасов лития, 40 % рубидия, 35 % цезия и 24 % стронция. В советское время на Северном Кавказе, в Восточно-Предкавказском артезианском бассейне (ВПАБ), в ходе поисковых работ на глубинах 3000–5500 м были обнаружены 92 площади с редкометалльными промышленными водами. Из них 55 находятся на территории Дагестана, 29 – в Ставропольском крае, 8 – в Чеченской Республике. Они могут стать источниками необходимого стране сырья».

Высокотемпературные геотермальные рассольные воды залегают в мезозойских отложениях. Относятся к хлоридно-натриевому и кальциевому типам с минерализацией 60–210 г/дм³ и пластовыми температурами 130–220 ^оС и выше. Эти рассолы кроме четырех уже упомянутых веществ также содержат йод, бром, бор, калий и магний. И концентрация их достаточна для того, чтобы начать промышленное освоение. В регионе на выработанных месторождениях бездействуют более 2000 нефтегазовых скважин. После соответствующей реконструкции, считают дагестанские ученые, они будут пригодны для добычи геотермальных вод. Капитальные затраты на реконструкцию значительно меньше, чем на бурение и обустройство новых.

Одно из главных препятствий к освоению природных богатств горячих источников Северного Кавказа, прежде всего Дагестана, – отсутствие не только в России, но и в мире технологии переработки таких рассолов. Известный галургический метод (растворение руды при температуре около 100оС с последующей кристаллизацией солей – Прим. автора.) в нашем случае неприемлем. Выход, считают в ИПГВЭ ОИВТ РАН, в использовании сорбционных методов.

Есть решения

Ученые провели широкий комплекс физико-химических исследований. В результате сформулированы научные основы технологии очистки и извлечения ценных химических компонентов из геотермальных минерализованных вод хлоридного типа. Разработан новый осадительно-экстракционный метод замкнутого цикла добычи из них солей лития. Предложены и способы переработки получаемого литий-алюминиевого концентрата, прежде всего карбоната лития. Впрочем, концентраты находят и самостоятельное применение в алюминиевой, стекольной, керамической и других отраслях промышленности. Разработанная технология позволяет кроме лития извлекать рубидий, цезий, а также йод, бром, бор, получать необходимые для нужд самого производства католитическую щелочь, хлор и водород.

Все свои научные выкладки исследователи проверили на практике в укрупненном масштабе. Получили представительные партии перечисленных выше продуктов. Разработали и уже опробовали пилотную установку.

Путь, предложенный дагестанскими учеными, привлекателен не только извлечением полезных веществ, но и получением электрической и тепловой энергии, а также опресненной воды на бинарных геотермальных электростанциях (ГеоЭС). Их широкое использование позволит еще и снять зависимость республики от внешних поставок электроэнергии. Опресненная же вода, получаемая на выходе из геотехнологического комплекса, нужна везде, но особенно аридному земледелию Северного Кавказа, где остро ощущается дефицит пресной воды, особенно в равнинной части региона.

Где же можно было бы начать добычу горячих «даров Плутона»? Наиболее подготовлены к комплексному промышленному освоению, по мнению руководителя ИПГВЭ ОИВТ РАН, геотермальные рассолы Берикейского и Тарумовского месторождений, а также попутные высокоминерализованные воды Южносухокумской группы газонефтяных скважин Северного Дагестана.

Берикейское геотермальное месторождение расположено в 100 километрах южнее Махачкалы и в трех километрах от береговой линии Каспийского моря. В 1954 году в результате аварии на скважине и ее провала образовалось проточное озеро редкометалльных гидротерм, в которое из нижних горизонтов изливается большой объем высокотемпературного рассола. В результате за 60 лет в акваторию Каспия вынесено около 10 миллионов тонн (!) минеральных солей и токсичных компонентов. Единственный способ оздоровить экологическую обстановку, убеждены дагестанские ученые, – прекратить сброс путем их комплексной переработки.

Для этого необходимо восстановить 17 ранее пробуренных скважин, оборудовать их глубинными насосами и обустроить водозабор. В институте посчитали, что на это потребуется около 350 миллионов рублей капитальных вложений. Общий же объем инвестиций, включая строительство завода, – примерно 1,5 миллиарда. Много? Немало. Выгодно? Да, говорят ученые. Окупаемость средств составит всего один – три года. Себестоимость одного килограмма карбоната лития с учетом реализации попутного продукта магнезии жженой не превысит 110 рублей.

Есть ли риск? Да. Ведь опыта создания промышленного производства на базе гидроминерального сырья нет ни у кого. В ходе строительства и эксплуатации придется устранять неизбежно возникающие проблемы. Есть резервы удешевления и самой технологии. Исходя из всех факторов, ученые ИПГВЭ ОИВТ РАН предлагают разделить создание комплекса на два этапа. На первом – организовать производство на базе самоизливающегося месторождения. После отработки технологии и ее удешевления перейти ко второму этапу – созданию завода полного цикла извлечения всех природных геотермальных ресурсов. Для осуществления первого этапа нужны, как уже упоминалось, реконструкция законсервированных скважин и создание опытно-промышленной установки.

Второе перспективное геотермальное месторождение – Тарумовское. Здесь в свое время были пробурены пять самых глубоких скважин в мире на термальные воды глубиной 5500 метров. Там, на глубине, температура доходит до 200 ^оС, минерализация – 200 г/л. Две скважины ликвидированы как аварийные, три законсервированы. Освоение этого месторождения полностью решит проблему импортозамещения России по карбонату лития и пищевой соли.

Перспективы туманны

«За последние годы личных встреч и телефонных разговоров было немало, – говорит Алибек Алхасов. – С представителями ведущих организаций и компаний, среди которых, например, «Росатом», ООО «К-Техно», ПАО «Русгидро» и др. В 2021 году в республику приезжала команда из ОАО «Красцветмет». На основе исследований мы предложили три месторождения как первоочередные для освоения. Выбрали Южносухокумскую площадь. Полную поддержку осуществлению подобного проекта выразили в правительстве Дагестана, но дальше намерений дело пока не пошло».

В прошлом году с АО «Аксион – Редкие и Драгоценные Металлы» (АО «АРДМ») дагестанский институт подписал соглашение о совместных исследованиях. Цель – сорбционное извлечение урана, рубидия и магния из каспийской морской воды и геотермальных рассолов с использованием перспективных сорбентов компании. Намечено также совместное представление новых материалов, аналитических приборов и технологического оборудования.

Наконец, в январе нынешнего года после научного семинара в ОИВТ РАН, на котором были доложены результаты исследований по извлечению лития из геотермальных рассолов, состоялась встреча с представителями группы компаний «ИнЭнерджи», лидера в области электрохимических решений для новой энергетики. Подписан меморандум о взаимопонимании между ОИВТ РАН и компанией в отношении реализации проекта по извлечению лития из геотермальных рассолов Берикейского месторождения. Что получится в итоге, покажет время.

Станислав Фиолетов.
Источник: мультимедийный портал «Поиск».