Добыча тантала: Что, где и как

Тантал - дефицитный, прочный металл, обладающий высокой температурой плавления, устойчивый к коррозии и являющийся хорошим проводником - качества, которые делают его незаменимым для использования в конденсаторах, полупроводниках и аэрокосмических сплавах. Но откуда он берется и как его получают? В этой статье вы найдете ответы на четыре фундаментальных вопроса: Что такое тантал? Где его добывают? Как его добывают и обрабатывают? И каковы экологические и этические последствия добычи тантала?

Что такое тантал?

Тантал (Ta, атомный номер 73) - это переходный металл с высокой устойчивостью к тепловой и химической коррозии и высокой температурой плавления (3 017°C). Тантал используется в виде порошка или проволоки, а около 60-70 % мирового производства приходится на танталовые конденсаторы - важнейшие компоненты смартфонов, ноутбуков и автомобильной электроники.

Тантал химически схож с ниобием и всегда присутствует вместе с ним в природе. Хотя оба они используются в высокопроизводительных сплавах и электронике, тантал более ценен и встречается реже.

Сколько типов танталовых руд существует?

Тантал не встречается в природе в чистом металлическом виде. Вместо этого он присутствует в различных минералах, в первую очередь:

• Колтан - сокращенная форма колумбита-танталита, наиболее экономически ценная руда.
• Танталит - тантал, преобладающий конечный член группы колтана.
• Микролит, воджинит и другие - менее распространенные источники, добываемые в локальных регионах.

[1]

Где добывают тантал?

Мировое производство тантала сосредоточено в нескольких странах. Исторически и согласно тенденциям развития отрасли, Руанда, Демократическая Республика Конго (ДРК), Бразилия, Нигерия и Австралия обычно лидируют в мировом предложении, будь то кустарная добыча, промышленное производство или побочный продукт производства олова.

1. Руанда - ~950 метрических тонн

В последние годы Руанда была ведущим мировым производителем тантала, на долю которого приходилось около 50 % мирового предложения. Большая часть продукции поступает из кустарных и мелких шахт, однако страна добилась высокой степени отслеживаемости и ответственного подхода к выбору поставщиков в рамках таких программ, как Международная инициатива по цепочке поставок олова (ITSCI). В 2023 году Руанда экспортировала около 950 метрических тонн танталового концентрата, по-прежнему занимая лидирующие позиции на международном рынке.

2. Демократическая Республика Конго (ДРК) - ~400 метрических тонн

ДРК остается основным источником колтана - минерала, из которого производят тантал. В 2023 году в стране будет добыто около 400 метрических тонн тантала, в основном за счет кустарной добычи в восточных провинциях. Из-за богатства ресурсов горнодобывающий сектор ДРК по-прежнему страдает от проблем финансирования конфликтов, контрабанды и злоупотреблений в сфере труда. Тем не менее, начали появляться сертифицированные цепочки поставок, предлагающие тантал из сертифицированных зон, свободных от конфликтов.

3. Бразилия - ~300 метрических тонн

Бразилия является давним производителем тантала, причем большая часть продукции поступает с промышленных предприятий в штатах Минас-Жерайс и Параиба. В 2023 году в Бразилии будет произведено примерно 300 метрических тонн танталового концентрата. Тантал в Бразилии часто добывается в качестве побочного продукта при производстве олова и ниобия, что является преимуществом развитой инфраструктуры переработки минералов в стране.

4. Нигерия - ~250 метрических тонн

О Нигерии обычно не думают, но на самом деле она является одним из ведущих производителей тантала, добывая в последние годы в среднем 250 метрических тонн. Нигерия может похвастаться обширными пегматитовыми поясами, особенно в таких штатах, как Коги и Насарава. Производство в основном кустарное и неофициальное, но правительство находится в процессе формализации и упорядочения сектора, что позволит увеличить объемы производства и повысить прозрачность.

5. Австралия - ~100-150 метрических тонн

Когда-то Австралия была крупнейшим в мире производителем тантала с крупными предприятиями в Гринбуше и Уодгине. Хотя в конце 2010-х годов производство резко упало из-за переизбытка предложения на рынке и закрытия проектов, в последние годы оно возобновилось. По оценкам, в 2023 году объем производства составит от 100 до 150 метрических тонн, а по мере роста мирового спроса на тантал, полученный из этических источников, он может быть увеличен. Австралия может похвастаться стабильным управлением, высококачественной рудой и развитой горнодобывающей инфраструктурой.

[2]

Как добывают и перерабатывают тантал?

--Артизанальная и мелкомасштабная добыча (ASM)

Значительная часть тантала в Центральной Африке добывается кустарным способом. Шахтеры используют физический труд и простое оборудование для добычи колтансодержащей руды в руслах рек или на поверхности земли. Кустарная добыча дает средства к существованию тысячам людей, но часто является неформальной, с ограниченными мерами безопасности и экологического контроля.

--Промышленная добыча

В Австралии и Бразилии тантал добывается крупномасштабными подземными или открытыми горными работами. В этих шахтах используется современное оборудование, бурение и контролируемое взрывание для эффективного удаления руды. Промышленная добыча обеспечивает более высокую чистоту и однородность продукта, а также больший контроль над условиями труда и окружающей среды.

После добычи танталовые руды проходят ряд этапов переработки:

1. Дробление и измельчение для уменьшения размера руды.
2. Гравитационная сепарация для концентрации танталоносных минералов.
3. Флотация или магнитные методы для удаления примесей.
4. Химическая обработка (например, выщелачивание HF) для отделения тантала от ниобия.
5. Аффинаж для получения танталового порошка, оксида или слитков, которые используются в электронике, сверхпрочных сплавах и медицинских имплантатах.

Каковы последствия добычи тантала?

--Конфликтные минералы

Большая часть мирового колтана добывается в регионах, охваченных вооруженными конфликтами, в частности в ДРК. Доходы от добычи тантала исторически финансировали насилие. В ответ на это закон Додда-Франка (раздел 1502) требует от американских компаний сообщать об источниках тантала (и других конфликтных минералов).

--Права человека и труд

Шахтеры-кустари обычно работают в небезопасных условиях, сообщается о детском труде, эксплуатации и плохом оборудовании.

--Экологические проблемы

Добыча и переработка руды может привести к вырубке лесов, загрязнению воды и опасному удалению хвостов, если не обеспечить надлежащее управление.

--Этические программы поиска поставщиков

Такие организации, как ОЭСР, и такие инициативы, как ITSCI (Международная инициатива по цепочке поставок олова) и RMI (Инициатива по ответственному использованию минералов), способствуют ответственному подбору поставщиков и прозрачности путем проведения аудитов и сертификации.

Заключение

Тантал - небольшой, но жизненно важный компонент, обеспечивающий современную электронику и высокотехнологичное производство. Однако добыча тантала сопряжена с этическими, экологическими и геополитическими рисками. По мере роста спроса усилия по ответственной добыче тантала - на крупных промышленных предприятиях, в сертифицированных кустарных шахтах и при переработке - будут играть ключевую роль в построении безопасного и устойчивого будущего. Для получения дополнительной продукции из тантала и технической поддержки, пожалуйста, обратитесь к Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] Zhenyu YANG, Jiangqi ZHU, Xingchen YAN. 3D-печать медицинских металлических материалов из тантала[J]. Metal World, 2023(6): 16-23. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2023.10.0885

[2] Тантал. (2025, 15 июня). В Википедии. https://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum