Редкие металлы и редкие земли

Обновлено: 22.01.2025

Редкоземы — важные и самые дорогие компоненты магнитных, оптических и электронных устройств, которые производят в оборонной и аэрокосмической промышленности: беспилотников, управляемых ракет, приборов лазерного наведения спутниковой связи и т.д.. Их называют «витаминами промышленности». Ведь эти металлы, хоть и в небольшом количестве, используются в важнейших материалах и процессах.

Редкоземельные элементы: что это такое

В Зеленой книге ИЮПАК (Международного союза прикладной и теоретической химии), представлен перечень из 17 редкоземельных металлов. Это:

скандий,
иттрий,
15 лантаноидов.

В промышленности используют общепринятые аббревиатуры для обозначения редкоземов:

Сокращение

Расшифровка

Где находятся в периодической системе

Обозначение оксидов

Rare earth elements, в переводе редкоземельные элементы

№57-71: от лантана до лютеция, плюс иттрий, №39, скандий, №21

Light rare earth elements, в переводе легкие редкоземельные элементы

№57-62, начиная лантаном и заканчивая самарием

Heavy rare earth elements, в переводе тяжелые редкоземельные элементы

№63-71:, начиная европием и заканчивая лютецием, плюс иттрий

В одну группу эти элементы объединили из-за похожих признаков. Они образуют простые вещества со следующими свойствами

серебристые или серые, с сильным металлическим блеском;
пластичные и мягкие;
активные, особенно при повышенной температуре или тонком измельчении.

Редкоземельные металлы обладают определенными различиями, поэтому и применяются для разных целей. Вот их краткое описание.

Наименование

Цвет

Ценные свойства металла и его соединений

Тугоплавкий, повышает прочность материалов, усиливает свечение

Повышает жаропрочность и долговечность материалов, улучшает качество свечения

Серебристо-белый, похож на кальций

Ускоряет крекинг нефти, повышает пластичность, жаропрочность и химическую устойчивость материалов

Повышает электропроводность и пластичность металлов, придает розоватый оттенок стеклу, катализатор

Улучшает свойства сверхпроводников и сплавов, придает бледно-зеленый оттенок стеклу, используется в лазерах и для получения пигментов

Улучшает качество стекла и сплавов, растворяет плутоний, повышает контрастность изображения, используется в магнитах, лазерах и излучателях

Способен к люменесценции, используется в атомных батарейках, стержнях реакторов, для ионизации воздуха

Улучшает свойства стержней для ядерных реакторов, магнитов, поглощающего инфракрасные лучи стекла, огнеупорность материалов

Повышает качество микрочипов, карт памяти, сверхпроводников, сплавов и керамики

Сильные парамагнитные свойства для получения сверхнизких температур, используется в полупроводниках и рентгеновских аппаратах

Необходим для сверхмощных магнитов и излучателей ультразвука, катализатор реакций окисления

Повышает пластичность и магнитные свойства материалов, катализатор в нефтехимии, для получения красных люминофоров

Придает сверхпроводящие свойства магнитам, применяется в лазерах, активирует люминофоры

Улучшает качество оптоволокна, магнитных сплавов, стекла, специальной керамики

Применяется в лазерах, магнитных носителях, для дефектоскопии, в диагностических приборах

Улучшает термоэлектрические и магнитные свойства материалов, обеспечивает легкость полупроводников

Повышает мощность магнитов, сверхпроводимость, жаропрочность

Но с точки зрения добычи полезных ископаемых они действительно редкоземельные. Потому что не часто встречаются в концентрированной и экономически выгодной форме.

Чем редкие металлы отличаются от редкоземов

Кроме редкоземельных, выделяют еще группу редких металлов. Их всего 18, в том числе 4 таких металла, которые можно после обогащения получать в виде концентратов: бериллий, ниобий, литий, тантал. Остальные 14 называют попутными микрокомпонентами, или рассеянными редкими металлами.

Редкие металлы значительно различаются между собой по объемам производства и областям применения.

Сколько примерно тонн производится в мире в год

Где используется

Добавка к стали и другим сплавам

В виде карбида для строительства, изготовления абразивов, сплавы в ядерных реакторах

Стекло, литье, керамика, батареи для электромобилей, лекарства

Сплавы со свинцом и другими металлами, для производства лекарств

Стекло, пигменты, фотокопировальные устройства, лекарства, удобрения, солнечные батареи

Пиротехника, сверхпроводники, протезы, зубные имплантаты, посуда, фианиты

конденсаторы для электроники, сплавы для турбин самолетов, медицинские импланты

Жидкокристаллические дисплеи, сенсорные и плоские экраны, смартфоны, компьютеры

Атомные реакторы, системы наведения, спутниковое оборудование, рентгеновские аппараты, формы для выдувания

Сплавы, солнечные батареи, полупроводники

Инфракрасная и волоконная оптика, солнечные батареи, японские ПЭТ-бутылки

Полупроводники, лазеры, светодиоды, микросхемы, безопасный заменитель ртути

Теплоносители, электролиты, измерительная техника

Электромобили и гибридные авто, металлогалогенные лампы

Ядерные реакторы, микропроцессоры

Двигатели для самолетов, ракеты, высокооктановый бензин без свинца, рентгеновские снимки, фотовспышки, лечение опухолей

Батарейки, аккумуляторы, антикоррозионные покрытия

Также к редким металлам относится таллий.

Полезные ископаемые с достаточным для добычи содержанием содержанием редкоземов называют редкоземельными минералами. Первый такой минерал обнаружили в шахте возле шведской деревни Иттерби, Это гадолинит. Он состоит из смеси редкоземельных иттербия, церия, других менее ценных веществ.

Лидирующие по мировой добыче источники РЗЭ - следующих минералы:

бастнезит — из него получают лантан, иттрий и церий, местность Маунтин-Пасс в Калифорнии, Байян-Обо в Китае;
монацит — источник церия, празеодима, гадолиния, добыча в Австралии, США, Китае, Бразилии, Красноуфимске (Свердловская область);
лопарит — в основном цериево-лантановый, в меньшей степени неодим и прометий, найден в Карелии, село Ловозеро, в Прибайкалье, Туве;
латеритные ионно-адсорбционные глины — получают иттрий, диспрозий, гадолиний, неодим, месторождения в Китае, на Мадагаскаре, небольшое в Приморье.

Редкоземы есть в ряде ниже перечисленных полезных ископаемых

Минерал

Какие РЗЭ содержит

Месторождения

Празеодим, церий, лантан, неодим, иттрий,

Хибины, Кольский полуостров

Северное Прибайкалье, Монголия

Церий, диспрозий, гольмий

Хабаровский край, Малмыжское месторождение

лютеций, диспрозий, эрбий, гольмий, иттрий, туллий, иттербий

Бразилия, Норвегия, Швеция, Северная Карелия, Южный и Северный Урал, Хабаровский край

Колумбия, Норвегия, Китай, Урал, Северные Саяны

Иттрий, европий, тербий

Южный Урал, Миасс

Кольский полуостров, Тува, Швеция, Норвегия

Эрбий, туллий, иттрий, иттербий

Норвегия, Гренландия, Швеция, Урал, Украина, Зимбабве, США

Дальний Восток, Казахстан

Челябинская область, Монголия, Китай, Кения

Диспризий, гольмий, эрбий

Россия, США, Норвегия, Бразилия, Мадагаскар

Минералы-концентраты с набором разных РЗЭ получают рядом с месторождениями из первичной руды путем ее обогащения. В Мурманской области это лопаритовый концентрат. В мировых масштабах большое всего производится следующих концентрата:

насыщенного раствора сорбционно-ионных руд - до 90% РЗЭ в оксидной форме;
ксенотимового – 25% оксида иттрия;
моноцитового – 55% смеси оксидов РЗЭ;
бастнезитового – 60-85% комплекса редкоземельных оксидов.

Чем определяется стоимость редкоземов

Всего по расчетам 2014 года мировые запасы РЗЭ составляют 147 млн тонн:

Китай 38% всех разведанных редкоземов,
Монголия 21%,
Бразилия 15%,
США 9%,
Япония 5%,
Индия 2%,
Австралия 1%.

Оставшиеся 9% - все остальные страны.

Но далеко не все обладатели запасов РЗЭ готовы к разработке найденных месторождений. Во-первых, получение редкоземельных металлов связано с сильным загрязнением окружающей среды. При производстве 1 тонны РЗЭ из руды по стандартной китайской технологии образуется:

1 тонна радиоактивных отходов;
12000 кубометров газовой смеси с пылью, фтороводородной и серной кислотой, диоксидом серы;
75 кубометров кислотного раствора.

Это приводит к загрязнению сточных вод, а следом за ними пахотных земель и рек. В том числе Хуанхэ, из которой берут питьевую воду полторы сотни миллионов людей. В нее попадает торий, элемент с высокой радиоактивностью.

Во-вторых, для запуска проектов по добыче редкоземов нужны большие стартовые капиталы. В результате расчетная себестоимость очищенных металлов окажется намного больше, чем у китайских конкурентов.

Например, австралийская компания Nothern Minerals собирается получать окись диспрозия и продавать килограмм по 720$. Китай сейчас продает это же сырье по 400$. Похожие проекты есть у канадских компаний Great Vestern Minerals и Tastan Metals. Последняя предполагает продавать все ту же окись диспрозия за 580$. В США Rare Element Resourse планирует цены на оксид этого же редкозема 655$/кг, а на окись европия 950$/кг.

В ближайшие годы другим странам, желающим производить РЗЭ, будет трудно конкурировать с Китаем. Ведь там дешевая рабочая сила и пренебрежение к требованиям экологии позволяют держать цены на достаточно низком уровне.

Редкоземельные элементы и производство гаджетов
Рост потребности в редкоземах растет параллельно тому, как высокотехнологичная техника становится необходимой для всех и каждого, определяет уровень и качество жизни. Часто цена гаджета в значительной доле определяется наличием и количеством редкоземельных и редких металлов в его электронной начинке.

Почему смартфоны Apple такие дорогие? На это есть ряд причин, и одна из них — использование РЗЭ. Причем не одного-двух, а как минимум девяти:

гадолиния — в дисплеях, динамиках и электронных схемах,
диспрозия — добавка в магниты электросхем для для сохранения свойств при нагреве и температурных перепадах,
европия — для красного светящегося вещества дисплея,
иттрия — для дисплеев, светодиодов,
лантана — в электронных схемах, дисплее, шлифованном стекле, для оптических линз,
неодима — магниты в схемах и динамиках из сплава с железом и бором,
празеодима — добавка в неодимовые магниты, дисплей, динамик,
тербия — для зеленого люминесцирующего вещества на дисплее, в динамиках, схемах и вибрационном механизме для защиты мини-магнитов от высоких температур,
церия — для шлифованного стекла.

Из этих редкоземельных элементов только четыре – церий, лантан, празеодим и неодим –поставляются для Apple американской компанией Molycorp и австралийской Lynas Corp. Остальные пять добывают преимущественно в Китае. Если Китай запретит экспортировать свои РЗЭ, то у Apple могут появиться серьезные проблемы.

В каждом из пяти важнейших узлов iPhone — дисплее, микросхеме, динамиках, механизме вибрации и шлифованном стекле — есть как минимум один редкоземельный металл, который на данный момент можно получить только из Китая.

Можно производить iPhone без европия, неодима, диспрозия и тербия, если заменить их более дешевыми и доступными металлами. Но это ухудшит цветовое отображение на дисплее , увеличит вес гаджета, снизит скорость работы и устойчивость к высоким температурам. То есть качество продукции Apple серьезно пострадает.

Если Apple и другие богатые компании, нуждающиеся в редкоземах, такие как Tesla , Intel , HP , материально поддержат американские проекты по добыче РЗЭ, то это поможет снизить зависимость от Китая. Но пока что цена вопроса слишком большая.

На редкоземельной игле

Потребление редкоземельных металлов, или, как их называют специалисты, редких земель растёт достаточно бурно. В 1980 году в мире добывалось 25 тыс. т. К 2010 году эта цифра выросла в пять раз — 125 тыс. т в пересчёте на оксиды (принятая мера учёта). Годовой оборот рынка сегодня оценивается в 10 млрд. долларов и к 2015 году, по прогнозам экспертов, может вырасти вдвое. При современных темпах развития технологий через пять лет нам понадобится не менее 200–225 тыс. т РЗМ.

Так сложилось, что за последние 15–20 лет 95–97% всей редкоземельной продукции на глобальный рынок поставлял Китай. Осенью 2006 года Пекин поднял налоги на её экспорт. В августе 2010 года урезал экспортные квоты на 72%. А в течение 2011 года обещал сократить их ещё на 30%. В 2012–2014 году КНР планирует полностью прекратить вывоз РЗМ за рубеж, объясняя свои намерения истощением ресурсов, нарушением экологии и возрастанием внутренних потребностей. Решение китайских властей вызвало ажиотаж, если не сказать панику, на мировом рынке. Соответственно и цены на РЗМ подскочили на порядок.

ИСТОРИЯ КИТАЙСКОГО УСПЕХА

Экспансия Китая на рынок редких земель 30 лет назад, ещё в 1981 году, когда было открыто и освоено гигантское коренное бастнезитовое месторождение Баян-Обо, потенциал которого оценивался в 36 млн. т оксидов РЗМ. Для сравнения — все мировые запасы исчисляются 88 млн. т.

— Не знаю, миф это или правда, — рассказывает нашей газете начальник лаборатории отделения «Редкие металлы» ВНИИХТ, один из теперь уже немногих в нашей стране экспертов по редкоземельной продукции Андрей Селивановский, — но Ден Сяопину приписывают такие слова: «У нас нет нефти, зато у нас есть редкие земли».

И действительно, в КНР со всей серьёзностью подошли к добыче востребованного сырья. Это стало истинно народным делом.
— Однажды, в 1990‑х, наш институт посетил гость из Китая, — продолжает Андрей Селивановский, — и мы спросили, как у них обстоят дела с редкими землями. Он ответил: в нашей деревне неплохо. Оказалось, это была не шутка.

Некоторая доля суммарных редкоземельных концентратов была выведена из-под государственного контроля. Причина в том, что часть редкоземельных руд Китая — это, по сути, глины. Содержание целевого сырья в них очень мало, а сами глины рассредоточены по обширной территории. Промышленная переработка в этом случае нерентабельна. И вот что было придумано: в крестьянские дворы по всей стране завозились глина и необходимые реактивы, к примеру сульфат натрия и щавелевая кислота. Люди помещали глину в бочки, разводили водой, размешивали палкой или мотором, добавляли сульфат натрия, затем фильтровали раствор, засыпали в него щавелевую кислоту и собирали осадок солей РЗМ с чистотой около 75%. Эти соли сдавали на частные предприятия, естественно, за деньги. Там соли очищали от примесей и получали чистый суммарный редкоземельный концентрат в виде оксидов. Продукт сбывали государству. Разделение же суммарных концентратов на элементы полностью находилось в руках государства. Со временем заводы тоже перешли к частным владельцам, но контроль производства и жёсткое наблюдение за распределением по-прежнему осуществлялись сверху. Страна постоянно наращивала разделительные мощности, чтобы продавать за рубеж как можно больше дорогих отдельных элементов и как можно меньше дешёвого суммарного концентрата. Разница в цене между ними весьма значительная. Суммарные концентраты сегодня стоят в районе 40 долларов за килограмм, а раздельные редкоземельные элементы — от 30 долларов за килограмм самария до 10 тыс. долларов за килограмм лютеция.

С конца 80‑х годов прошлого века Китай регулярно поставлял всему миру редкие земли на самых выгодных условиях. В 90‑х благодаря демпингу Китая цены на сырьё упали в два-четыре раза. Дело и в том, что выделение редкоземельных металлов из породы — процесс не только дорогой, но и экологически «грязный», а в КНР про экологию и экологические законы тогда ещё никто толком не слышал. В результате из-за китайского демпинга большинство рудников со сравнительно высокой себестоимостью добычи повсеместно стали закрываться. В том числе, месторождение «Маунтин Пасс» (Калифорния, США), где запасы полезных компонентов составляли несколько миллионов тонн и которое с середины 60‑х до середины 80‑х оставалось основным источником редкоземельного сырья в мире. СССР, добывавший до 1986 года 8 тыс. т редких земель в год, не стал исключением. Прекратили деятельность разделительные заводы во Франции и Штатах. Китай превратился в почти полного монополиста — по добыче, обогащению, первичной переработке, сепарации с получением индивидуальных элементов и конечных соединений. А в последние годы страна ощутимо увеличила использование редких земель в собственных высокотехнологичных производствах.

— Если посмотреть на графики по добыче и использованию РЗМ в Китае, — подытоживает Андрей Селивановский, — можно увидеть, что к 2012–2014 году обе кривые должны сравняться. Экспорт сойдёт на нет.

Все эти годы и у нас, и на Западе некоторые специалисты продолжали настаивать на том, что редкие земли — стратегическое сырьё и что необходимо их производить самим. Однако данная сфера долгое время оставалась вне поля зрения большинства государств.

ЗАЧЕМ ОНИ НУЖНЫ

Редкие земли — это действительно стратегическое сырьё для любой крупной экономики. Например, выделение плутония из очень похожего по атомным свойствам урана происходит с помощью фторида лантана. В производстве монокристаллов для твердотельных лазеров (алюмоиттриевый, алюмогадолиниевый гранат) используется почти весь спектр редкоземельных элементов, и в первую очередь неодим, иттрий, церий, гадолиний и эрбий. Гадолиний, эрбий, диспрозий и европий благодаря уникальной способности поглощать нейтроны (высокому сечению захвата) добавляют в регулирующие стержни и в топливо для ядерных реакторов (уран-гадолиниевое и уран-эрбиевое). Например, доли процента эрбия могут продлить топливную кампанию на АЭС с трёх до пяти лет. Из этих же металлов делают специальные покрытия для защиты от радиации, используют в нейтронозахватной терапии для лечения запущенных раковых образований в головном мозге.

Редкие земли незаменимы в металлургии. Их смесь, так называемый мишметалл (сплав РЗМ, содержащий 45–50% Се, 20–25% La, 15–17% Nd и 8–10% других элементов), добавляется в сталь и абсорбирует паразитные элементы, такие как кислород, сера, фосфор. В результате сталь становится хладостойкой, жаропрочной, гибкой, улучшается её устойчивость к коррозии и вязкость. Также РЗМ используются для легирования титана, алюминия и других цветных металлов. Например, с помощью ввода иттриевой крошки на наноуровне в нержавеющую сталь во ВНИИНМ им. Бочвара в 2010 году сделали оболочки твэлов для БН‑1200, которые будут выдерживать немыслимые ранее нагрузки — температуру до 1,2 тыс. градусов и мощное облучение.

Из самария-кобальта и ниодима-железа-бора сегодня изготавливают постоянные магниты, значительно превосходящие старые бариевые и стронциевые магнитотвёрдые ферриты. Без редкоземельных магнитов сегодня немыслимо почти ни одно электронное устройство.

Полирит, то есть оксид церия, служит как для полировки обычных зеркал, так и для производства жидкокристаллических дисплеев и светочувствительных стёкол, полировки оптических линз и драгоценных камней. Что же касается добавки РЗМ в состав оптических линз, то именно за счёт них появляются уникальные свойства селективного пропускания и высокого коэффициента преломления. РЗМ востребованы как катализаторы для оптимизации выделения из нефти светлых нефтепродуктов.

Редкие земли используются в люминофорах, компонентах аудиосистем, в качестве маркеров в медицине. Ими легируют кремний для полупроводников. Кроме того, установлена закономерность — чем «выше» технология, тем больше для её применения нужно РЗМ. Так, для одного гибридного автомобиля, соответствующего последним европейским экологическим стандартам, требуется уже около 10 кг редкоземельных металлов — в основном в моторе и в аккумуляторной батарее. В общем, современное мировое сообщество, учитывая его страсть к инновациям, крепко сидит на редкоземельной игле.

СТАРЫЕ НОВЫЕ КОПИ

Теоретически выхода два: слезть с иглы либо уничтожить монополию Китая. Отказываться от достижений современной науки — солнечных батарей, мобильных телефонов и компьютеров, никто не собирается. Так что практически выход один: возродить добычу и производство РЗМ во всём мире. И хотя процесс обещает быть длительным и очень дорогим (по экспертным оценкам возрождение редкоземельной индустрии потребует 10 лет и десятков миллиардов долларов вложений), именно этим сегодня в экстренном режиме занимаются многие государства. Американцы в прошлом году создали специальный консорциум, среди задач которого лоббирование в Конгрессе и правительстве необходимости срочной реанимации промышленного комплекса РЗМ. США не только восстанавливают месторождения на территории страны, но и вне её. Так, компания Less Common Metals планирует запустить работы на законсервированном в 1963 году руднике Стинкапмскраль (ЮАР), бывшем в своё время мировым лидером по добыче тория.

Добавим, что в основном возрождение собственной редкоземельной промышленности в развитых странах сегодня поддерживается государственными инвестициями.

ШАНС ДЛЯ РОСАТОМА

— 20 лет назад редкоземельный комплекс СССР занимал третье место в мире по производству и второе место по запасам, — сказал в конце декабря директор ОАО «ВНИИХТ» Геннадий Сарычев, выступая на одном из совещаний в Росатоме, — полностью обеспечивая потребности внутреннего рынка и экспорта. В 1990 году было произведено 8,5 тыс. т РЗМ, при этом 5,5 тыс. т выдали предприятия Минсредмаша. Внутри страны потреблялось порядка 5 тыс. т. В настоящее время указанное производство отсутствует, а все потребности страны удовлетворяются за счёт импорта. Однако ОАО «ВНИИХТ» сохранило все необходимые компетенции, технологии и кадры и способно взять на себя технологическое лидерство по вскрытию руд, выщелачиванию и разделению суммарных концентратов РЗМ с получением групповых и индивидуальных элементов.

Добавим, что в 2010 году вышло распоряжение Росатома по подготовке тематической федеральной целевой программы. ВНИИХТ, как ведущий НИИ в области РЗМ, активно работает этом направлении. В результате, если у всех всё получится, Россия вообще и Росатом в частности могут превратиться в одного из крупнейших поставщиков редкоземельной продукции в мире. Не было бы, как говорится, счастья…

— Доля редкоземельных металлов в промышленной продукции, — говорит Андрей Селивановский, — мала. Вторичная переработка и извлечение РЗМ из отходов производства в основном низкорентабельно. Остаются руды.

В мире для добычи редких земель используются специальные руды. Особенность минерально-сырьевой базы России в том, что чисто редкоземельных руд у нас нет. Есть комплексные, в которых, в том числе, содержатся РЗМ.

Единственным источником сырья в настоящее время является месторождение «Ловозеро» на Кольском полуострове, где добываетсяч минерал лопарит, который затем отправляется на переработку в Соликамск. Там из лопарита извлекают тантал, титан и ниобий. Затем редкоземельный остаток дезактивируется и направляется в Эстонию для получения индивидуальных редкоземельных элементов. И только небольшая часть попадает на наш Чепецкий механический завод, в город Глазов. Если построить новое разделительное производство (его в России нет), то весь цикл можно восстановить.

Правда, остаётся ещё один очень важный вопрос — кадровое обеспечение этой деятельности. Специалисты по редким землям в России есть, но их крайне мало. Впрочем, тема кадрового дефицита сегодня актуальна практически для всех отраслей отечественной промышленности.

РЕСУРСЫ ЕСТЬ

Что же касается потенциального сырья, его в России достаточно: запасы РЗМ составляют 30% от мировых, то есть второе место по разведанным запасам и первое по прогнозным. РЗМ учтены в рудах 14 месторождений, причём преобладающая часть (60,2%) находится в апатит-нефелиновых рудах Кольского полуострова, при переработке которых РЗМ не извлекаются. Остальные запасы относятся к лопаритовым рудам Ловозёрского месторождения (14,2%), редкоземельно-апатитовым рудам Селигдарского месторождения в Якутии (22,8%) и, как попутные компоненты, редкометалльным рудам Улуг-Танзекского и нефтеносным песчаникам Ярегского месторождения.

— Месторождения в республике Саха очень перспективные, — говорит Андрей Селивановский, — но расположены они за полярным кругом, и строительство там комбината обойдётся в гигантскую сумму.

Месторождение на территории Якутии уникальное. Содержание редких земель в его рудах достигает феноменальных показателей в 12%. При этом разведанные запасы руды составляют 150 млн. т, а прогнозные едва ли не больше всех мировых. Более того, эти руды в значительных количествах содержат редкие металлы, в частности большие концентрации (около 5%) ниобия.

— А вот апатиты Кольского полуострова близко, и они вовсю используются, — продолжает мой собеседник, — из них делается лучшее в мире удобрение. По одной из технологий для получения из апатитов удобрений используется азотная кислота. При растворении в ней апатитов, процентов 80 редких земель переходят в раствор вместе с фосфором. И пропадают в полях. Но есть метод, мы принимали участие в его разработке, при котором после небольших изменений процесса переработки апатитов в удобрения можно организовать извлечение редких земель.

По другой технологии удобрение из апатитов делается посредством растворения в серной кислоте. При этом редкие земли в раствор не переходят, а остаются в отвале, который называется фосфогипсом и образует целые горы. На одном Воскресенском заводе фосфогипса 10–12 млн. т. Однако извлечь редкие земли из него куда сложнее, чем из раствора апатита в азотной кислоте. Это можно сделать, только если государство начнёт финансировать уничтожение отвалов фосфогипса. Заметим, что в апатите элементов среднетяжёлой подгруппы уже 8–9%, что совсем неплохо по мировым стандартам.

Ресурс редкоземельных металлов у России есть, находится он недалеко и уже разрабатывается. Осталось построить разделительное производство, войти в цепочку по переработке апатитов и можно восстановить своё третье место в мире по производству РЗМ.

Уникальные свойства редкоземельных металлов и их значение для отечественной промышленности в условиях неопределенности

Основной спрос на РЗМ генерируется технологически развитыми странами: Китай (54%), Япония и Южная Корея (24%), Европейские страны (13%) и США (8%). Тем временем предложение РЗМ на мировом рынке ограничено: 97% рынка приходится на поставки из Китая. Благодаря своим сырьевым запасам, низким экологическим требованиям и дешевой рабочей силе, Китай на протяжении 15 лет поставлял РЗМ на мировой рынок по демпинговым ценам, что приводило к нерентабельности производства РЗМ где-либо за пределами Китая. Поэтому цены на данном рынке подвержены значительным колебаниям и определяются в зависимости от экспортных квот Китая.

Так, в 2010 г. Китай резко сократил экспорт РЗМ и заявил о намерении полностью прекратить экспорт РЗМ к 2015-2016 г, в связи с ростом их внутреннего потребления. В результате, в 2011 г. цены на мировом рынке РЗМ выросли в 5-10 раз. В 2012 г. под угрозой принятия санкций ВТО, Китай частичного восстановил экспортные поставки РЗМ, что отразилось на снижении цен до привычного уровня. Дальнейшее развитие ситуации на рынке прогнозируется в таком же неблагоприятном ключе в силу физической нехватки РЗМ на мировом рынке. Перед странами мира встала серьезная проблема обеспечения своих национальных экономик редкоземельными металлами. В странах-потребителях РЗМ, таких как США и Австралия, были приняты экстренные меры по развитию научно-технологической базы для получения РЗМ, в результате чего к 2020 г. доля Китая на рынке РЗМ должна сократиться в два раза.

С целью «удовлетворения потребностей отечественного оборонно-промышленного комплекса, гражданских отраслей экономики и выхода на зарубежные рынки», как отметил в своем выступлении заместитель Министра промышленности и торговли Российской Федерации Глеб Никитин, в России была разработана программа «Технологии редких и редкоземельных металлов», также на данный момент разработана программа «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности на период до 2020 года», в которую входит подпрограмма «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов».

На сегодняшний день Россия занимает второе место после Китая по балансовым запасам РЗМ, которые оцениваются в 28 млн. тонн оксидов, что делает нас серьезным игроком на мировом рынке в перспективе. Прогнозные ресурсы России составляют 5,2 млн. тонн и являются крупнейшими в мире. Российские запасы РЗМ сосредоточены в 16 месторождениях. Из них наибольший интерес вызывают: Ловозерское лопаритовое месторождение, Томторское месторождение и Хибинская группа месторождений апатитовых руд.

Однако, вследствие низкого содержания РЗМ в рудах, их извлечение чаще всего признается нерентабельным. К тому же на внутреннем российском рынке спрос на РЗМ до настоящего времени был не высок, всего около 2 тыс. тонн/год (2-3% от мирового потребления) и генерируется лишь двумя потребителями: госкорпорацией «Ростехнологии» и предприятиями оборонно-промышленного комплекса. Это лишний раз свидетельствует о техническом отставании ряда отраслей промышленности России от мирового уровня развития. В результате, на сегодняшний день РЗМ в России практически не добываются. В незначительных объемах (менее 2 тыс. тонн) добыча идет на Ловоозерском месторождении, вся продукция которого идет на экспорт в силу отсутствия в России предприятий промежуточного передела. Существующий внутренний спрос полностью удовлетворяется за счет импортных поставок РЗМ из Китая. В свете сложившейся ситуации на мировом рынке РЗМ, такая зависимость от китайского импорта является фактором риска для национальной безопасности и развития отечественной промышленности.

Поэтому поставленная задача обеспечения российской экономики РЗМ является стратегической. В рамках разработанной Госпрограммы предполагается освоение месторождения РЗМ Томтор в Якутии уже с 2015 г., что стало возможным в результате развития отечественных технологий и инноваций (руды Томтора радиоактивны). В программе предполагается участие двух крупных государственных корпораций – «Ростехнологии» и «Росатом».

Томторское комплексное редкометальное месторождение находится на северо-западе Республики Саха (Якутия) Российской Федерации, в пределах Оленекского улуса, в 400 км к югу от побережья моря Лаптевых, на водоразделе рек Уджа и Чима-ра. Практическая значимость нового типа руд Томтора определяется набором, колоссальными запасами и уникальными концентрациями ниобия (Nb), иттрия (Y), скандия (Sc) и тербия (Tr). Руды участка первоочередной отработки при планировавшихся незначительных объёмах добычи хватит более чем на 100 лет эксплуатации при окупаемости основных фондов предприятия от 4 до 7 лет. Объём кондиционных руд участка Буранный, подсчитанный по бортовому содержанию Nb2O5 1%, составляет колоссальную цифру 42,7 млн. т. На государственный баланс поставлены запасы нового геолого-промышленного типа по категориям В+С, предназначенные для открытой отработки по бортовому содержанию Nb2O5 3,5% и предельном коэффициенте вскрыши 3,5 м/м3 в объёме около 1,2 млн. т. Таким образом, на сегодняшний день Томторское месторождение по праву является лидером среди редкометалльных гигантов. По запасам и концентрациям Nb2O5 и TR2O3 , оно превышает все известные мировые аналоги и является уникальным. Так, месторождение Араша (Бразилия), дающее более 80% мировой добычи ниобия, содержит руды с концентрациями 2,5% Nb2O5, а в крупнейшем редкоземельном месторождении Bayan Obo (Китай) содержатся руды с концентрациями TR2O3 около 10%.

Содержания в балансовых рудах Томторского меторождения составляют следующие элементы: Ниобий: Nb2O5 - 6,71%; Иттрий: Y2O3 - 0,595%; Скандий: Sc2O3 - 0,048%; Тербий: Tr2O3 9,53%.

В настоящее время свойства и возможности этих элементов по достоинству оценены авиастроением, машиностроением, радиотехникой, химической промышленностью, ядерной энергетикой.

В свою очередь Ниобий нашел свое применение в производстве контейнеров для хранения радиоактивных отходов или установок по их использованию. Легированная ниобием сталь приобретает высокие антикоррозионные свойства и не теряет своей пластичности. Он увеличивает прочность таких металлов, как титан, молибден, цирконий, и одновременно повышает их жаростойкость и жаропрочность. Из ниобийсодержащих сплавов и реже из листового ниобия иногда делают аппаратуру для производства высокочистых кислот. Способность ниобия влиять на скорость некоторых химических реакций используется, например, при синтезе спирта из бутадиена. Из ниобийсодержащих сплавов и чистого ниобия сделаны некоторые детали ракет и бортовой аппаратуры искусственных спутников Земли.

Ценность Скандия заключается в сочетании легкости и высокой теплостойкости, а также прекрасных прочностных характеристиках, значительной химической и коррозионной стойкостью. Некоторые части самолета МИГ-29 сделаны из сплава алюминия со скандием. Иодид скандия используется для производства осветительных элементов, а именно добавляется в ртутно-газовые лампы, производящие очень правдоподобные источники искусственного света, близкого к солнечному, которые обеспечивают хорошую цветопередачу при съёмке на телекамеру. Оксид скандия используется в производстве супер-ЭВМ (ферриты с малой индукцией). Радиоактивный изотоп Sc-46 (период полураспада 83,83 сут.) используется в качестве «метки» в нефтеперерабатывающей промышленности, для контроля металлургических процессов, и лечения раковых опухолей. Изотоп скандий-47 (период полураспада 3,35 сут.) один из лучших источников позитронов.

Другой элемент - Иттрий и его некоторые сплавы не взаимодействуют с расплавленным ураном и плутонием, что позволяет применять их в ядерном газофазном ракетном двигателе. Напыление (детонационное и плазменное) иттрия на детали двигателей внутреннего сгорания позволяет увеличить износостойкость деталей в 400-500 раз по сравнению с хромированием. Хромит иттрия – это материал для лучших высокотемпературных нагревателей сопротивления способных эксплуатироватся в окислительной среде (воздух, кислород). «Иттрий-локс» – твердый раствор двуокиси тория в окиси иттрия. Для видимого света этот материал прозрачен, как стекло, но также он очень хорошо пропускает инфракрасное излучение, поэтому его используют для изготовления инфракрасных «окон» специальной аппаратуры и ракет, а также используют в качестве смотровых «глазков» высокотемпературных печей.

Тербий используется в основном в виде оксидов в люминофорах, частично во флуоресцентных лампах, а также как высокоинтенсивный излучатель зеленого света в проекционных телевизорах. Оксид тербия эффективнее реагирует с рентгеновским возбуждением, и кроме того используется как рентгеновский люминофор. Соединения Тербия также используют в магнитооптической записи фильмов, для производства керамики и стекла и в качестве легирующей добавки в полупроводниковых приборах.

Таким образом, Госпрограмма позволит сформировать и создать целую отрасль, которая обеспечит поставку необходимых материалов для авиации, космоса, атомной промышленности и радиоэлектроники, которая на сегодняшний день практически на 100% зависит от импортных материалов. Необходимость и значимость данной программы заключается, прежде всего, в обеспечении стабильности именно этих отраслей промышленности, что повысит инновационность производства и позволило бы России представить на мировой рынок отечественную наукоемкую продукцию самого высокого качества с высокой добавленной стоимостью. В условиях складывающейся на сегодняшний день ситуации и ввода экономических санкций первостепенным является снижение уровня импортзависимости и решение задачи перевода на внутреннее обеспечений передовых отраслей промышленности и военной отрасли отечественной продукцией.

Информационный бюллетень ISE 2019

За последние четыре десятилетия применение редкоземельных элементов в области высоких технологий и окружающей среды значительно увеличилось в разнообразии и значимости. Многие из этих применений очень специфичны, так как редкоземельные заменители уступают или неизвестны, редкоземельные элементы приобрели технологическую значимость, которая намного выше, чем ожидалось, из-за их относительной незнакомости. На самом деле, хотя они и являются более распространенными, чем многие известные промышленные металлы, редкоземельные элементы имеют тенденцию концентрироваться на месторождениях несырьевой руды. В результате большая часть мировых поставок поступает из очень немногих источников. Соединенные Штаты и Европа ранее были в основном самодостаточными с точки зрения редкоземельных элементов, но за последнее десятилетие стали зависеть от импорта из Китая.

Редкоземельные элементы (редкоземельные элементы) образуют самую большую химически связную группу в периодической таблице. Хотя это не общеизвестно, редкие земли необходимы для многих сотен применений. Многогранность и специфика редких земель придают им уровень технологической, экологической и экономической значимости, который значительно выше, чем можно было бы ожидать от их относительной незнакомости. В 1999 и 2000 более 90% редких земель, востребованных американской промышленностью, были получены из месторождений в Китае.

Рисунок 1. Глобальное производство редкоземельных элементов (1 kt = 106 кг) от 1950 до 2000 в четырех категориях: США, почти исключительно из Горного перевала, Калифорния; Китай, из нескольких месторождений; все остальные страны вместе, в основном из монацитосодержащих россыпей; и глобальная сумма. Можно выделить четыре производственных периода: эпоха Monazit Placer, конец 19. Век начался, и 1964 внезапно закончился; эра горного перевала 1965 началась и закончилась около 1984; переходный период от 1984 до 1991; и китайская эра, которая началась около 1991. Источник: USGS

Хотя редкоземельные элементы природного происхождения 15 (таблица 1, рис. 2) в целом схожи по своим геохимическим свойствам, их индивидуальное содержание на Земле далеко не одинаково. В континентальной коре и ее месторождениях редкоземельных руд концентрация наиболее распространенных и наименее распространенных редкоземельных элементов обычно различается на два-пять порядков (рис. 3). Поскольку технологическое применение редкоземельных элементов в последние десятилетия возросло, спрос на некоторые из менее распространенных (и ранее довольно редких редкоземельных элементов) резко возрос.

Разнообразные ядерные, металлургические, химические, каталитические, электрические, магнитные и оптические свойства редкоземельных элементов привели к постоянно расширяющемуся применению. Эти приложения варьируются от банальных (зажигалки, полировка стекла) до высокотехнологичных (люминофоры, лазеры, магниты, батареи, магнитное охлаждение) до футуристических (высокотемпературная сверхпроводимость, безопасное хранение и транспортировка водорода для экономии углеводородов).

Некоторые применения редкоземельных элементов

Многие применения редкоземельных элементов характеризуются высокой специфичностью и высокой удельной стоимостью. Например, цветные электронно-лучевые трубки и жидкокристаллические дисплеи, используемые в компьютерных мониторах и телевизорах, используют европий в качестве красного люминофора; Замена не известна. Из-за относительно низкого предложения и высокого спроса ЕС весьма ценен - от 250 до 1.700 долларов за кг (для Eu2O3) за последнее десятилетие.

Волоконно-оптические телекоммуникационные кабели предлагают гораздо большую полосу пропускания, чем медные провода и кабели, которые в значительной степени заменили их. Волоконно-оптические кабели могут передавать сигналы на большие расстояния, потому что они содержат периодически разнесенные длины волокон, легированных эрбием, которые действуют как лазерные усилители. Он используется в этих лазерных повторителях, несмотря на его высокую стоимость (~ 700 USD / кг), поскольку он сам по себе обладает необходимыми оптическими свойствами.

Специфика не ограничивается более экзотическими редкими землями, такими как Eu или Er. Церий, самый распространенный и наименее дорогой редкоземельный элемент, имеет множество применений, некоторые из которых весьма специфичны. Например, оксид Ce уникально подходит в качестве полирующего агента для стекла. Эффект полировки CeO2 зависит как от его физических, так и от химических свойств, включая две доступные степени окисления церия, Ce, 3 + и Ce4 +, в водном растворе. Практически все изделия из полированного стекла, от обычных зеркал и очков до прецизионных линз, оснащены CeO2.

Редкоземельные элементы и их
порядковые номера

свет (Engl. LREE)	Z	серьезный (Engl. HREE)	Z
Скандий	21	Иттрий	39
лантан	57	гадолиний	64
Церий (гер:. Церий)	58	тербий	65
празеодимий	59	диспрозий	66
неодим	60	Holmium	67
прометий	61	эрбий	68
Самарий	62	Тулий	69
европий	63	Иттербий	70
Лютеций	71

Технология постоянных магнитов была революционизирована сплавами, содержащими Nd, Sm, Gd, Dy или Pr. Небольшие, легкие и высокопрочные редкоземельные магниты позволили миниатюризировать многочисленные электрические и электронные компоненты, используемые в бытовой технике, аудио- и видеоаппаратуре, компьютерах, автомобилях, системах связи и военной технике. Многие из последних технологических инноваций (такие как миниатюрные портативные мультигигабайтные приводы и DVD-дисководы) были бы невозможны без редкоземельных магнитов.

За последние три десятилетия применение редких земель в окружающей среде значительно возросло. Эта тенденция, несомненно, будет продолжаться, учитывая растущую обеспокоенность по поводу глобального потепления и энергоэффективности. Некоторые редкоземельные элементы являются важными компонентами как катализаторов жидкого крекинга нефти, так и катализаторов контроля загрязнения автомобилей. Использование редкоземельных магнитов снижает вес автомобилей. Широкое внедрение новых энергосберегающих люминесцентных ламп (использующих Y, La, Ce, Eu, Gd и Tb) для освещения помещений может потенциально привести к сокращению выбросов углекислого газа в США, что эквивалентно одной трети автомобилей, находящихся в настоящее время в пути. Широкомасштабное применение технологии магнитного охлаждения (описанной ниже) также может значительно снизить потребление энергии и выбросы CO2.

Расположение в периодической таблице

Во многих применениях редкие земли полезны из-за их относительно низкой токсичности. Например, наиболее распространенные типы аккумуляторов включают в себя либо кадмий (Cd), либо свинец. Перезаряжаемые никель-гидридные батареи лантана (La-Ni-H) постепенно заменяют никель-кадмиевые батареи в компьютерных и коммуникационных приложениях и могут в конечном итоге заменить свинцово-кислотные батареи в автомобилях. Аккумуляторы La-Ni-H более дорогие, обладают более высокой удельной энергией, лучшими характеристиками заряда и разряда и меньшими затратами на утилизацию или переработку. В качестве другого примера, красные и красно-оранжевые пигменты, полученные с La или Ce, заменяют обычные коммерческие пигменты, содержащие Cd или другие токсичные тяжелые металлы.

Следующим высокотехнологичным применением редкоземельных элементов для достижения зрелости может быть магнитное охлаждение. Шесть редкоземельных ионов от Gd3 + до Tm3 + имеют необычно большие магнитные моменты из-за их множества неспаренных электронов. Сообщается, что недавно разработанный сплав Gd5 (Si2Ge2) с «гигантским магнитокалорическим эффектом» вблизи комнатной температуры позволяет магнитному охлаждению конкурировать с обычным газовым компрессионным охлаждением. Эта новая технология может быть использована в холодильниках, морозильных камерах и бытовых, коммерческих и автомобильных кондиционерах. Магнитное охлаждение гораздо более эффективно, чем газовое компрессионное охлаждение, и для него не требуются хладагенты, которые являются легковоспламеняющимися или токсичными, которые разрушают озоновый слой Земли или способствуют глобальному потеплению.

Редкость земли

«Редкие» земные элементы - историческое неправильное название. Постоянство этого термина скорее отражает мрак, чем истинную редкость. Наиболее распространенные редкоземельные элементы схожи по концентрации в корке с обычными промышленными металлами, такими как хром, никель, медь, цинк, молибден, олово, вольфрам или свинец (рис. 4). Даже два наименее распространенных редкоземельных элемента (Tm, Lu) почти в 200 раз более распространены, чем золото. Однако, в отличие от обычных цветных и драгоценных металлов, редкоземельные элементы почти не концентрируются на полезных рудных месторождениях. В результате большая часть редкоземельных элементов в мире поступает всего из нескольких источников.

Различия в встречаемости отдельных редкоземельных элементов в верхней континентальной коре Земли (рис. 3, 4) представляют собой суперпозицию двух эффектов, одного ядерного и одного геохимического. Во-первых, редкоземельные элементы с четными порядковыми номерами (58Ce, 60Nd, . ) имеют большее космическое и наземное распространение, чем соседние редкоземельные элементы с нечетными порядковыми номерами (57La, 59Pr, . ). Во-вторых, более легкие редкоземельные элементы более несовместимы (потому что они имеют больший ионный радиус) и, следовательно, более сконцентрированы в континентальной коре, чем более тяжелые редкоземельные элементы. В большинстве месторождений редкоземельных элементов первые четыре редкоземельных элемента - La, Ce, Pr и Nd - составляют от 80 до 99% от общего количества. Поэтому месторождения, содержащие относительно высокие уровни более редких и более ценных тяжелых редких земель (тяжелые редкоземельные элементы: Gd через Lu, Y) и Eu, особенно желательны.

Редкие ресурсы редкоземельных

От открытия редкой земли (в период 1794-1907) до середины 1950, некоторые из редких земель были произведены в небольших количествах из монацитсодержащих россыпей и жил, из пегматитов и карбонатитов, а также побочных продуктов извлечения урана и ниобия. В течение этого времени средние и тяжелые редкие земли, как правило, были доступны в чистом виде только в количествах менее килограмма и представляли собой в основном химические раритеты.

1949 обнаружил атаку карбонатита с исключительным содержанием легкого редкоземельного элемента (от 8 до 12% редкоземельных оксидов [REO]) на горном перевале в пустыне Верхней Мохаве в Калифорнии (Рисунок 5). Редкие земли на горном перевале в основном представлены бастназитом, (Ce, La, Nd, . ) CO3F и родственными минералами. До 1966 это единственное первичное месторождение (принадлежавшее Molycorp, Inc.) было крупнейшим редкоземельным ресурсом в США. Раннее развитие было в значительной степени поддержано внезапным спросом на ЕС, созданным коммерциализацией цветного телевидения. Горный перевал со средним содержанием 9,3% и запасами 20 млн. Тонн REO (с пределом 5%) является единственным крупным рудным месторождением, которое было добыто исключительно за его редкоземельное содержание. В горном массиве преобладают легкие редкие земли (рис. 3, 6). Тем не менее, большое количество переработанной руды и разработка методов экстракции растворителем для крупномасштабного разделения отдельных редкоземельных элементов позволили извлечь несколько промежуточных редкоземельных элементов. Повышенная доступность, в свою очередь, привела к применению этих экзотически экзотических элементов.

От 1965 до середины 1980 горный перевал был доминирующим источником редкоземельных элементов, а Соединенные Штаты и Европа были в значительной степени самодостаточны в редких землях. После 1985 производство редкоземельных элементов в Китае резко возросло (рис. 1). Китайское производство редкоземельных элементов в основном происходит из двух источников. Наиболее важным является железо-ниобиево-редкоземельное месторождение Баян Обо во Внутренней Монголии. Это месторождение имеет геологическое сходство как для карбонатитовых редкоземельных месторождений, так и для гидротермальных оксидов железа (Cu-Au-редкоземельные), таких как олимпийская плотина, Австралия, и Кируна, Швеция. Баллы по Баяну Обо составляют от 3% до 6% REO; Запасы составляют как минимум 40 Mt, возможно, значительно больше. Вторым основным источником редких земель в Китае являются руды, адсорбированные ионами, в латеритовых корках выветривания, образованных на гранитных и сиенитовых породах в тропическом южном Китае. Эти оксиды характеризуются относительно высоким содержанием тяжелых редкоземельных элементов (рис. 6) и, в частности, простым извлечением редкоземельных элементов.

В последние годы на количество обрабатываемых месторождений редкоземельных элементов, которые уже серьезно ограничены геохимическими свойствами редкоземельных элементов, также влияли факторы окружающей среды и нормативные факторы. Монацит, самый распространенный редкоземельный минерал, обычно содержит повышенный уровень тория. Сам по себе он слабо радиоактивен, но сопровождается высокорадиоактивными дочерними интермедиатами, особенно радием, который может накапливаться во время обработки. Обеспокоенность по поводу проблем с радиоактивностью в значительной степени устранила монацит как значительный источник редкоземельных элементов и сконцентрировалась на редких проявлениях редкоземельных элементов, обнаруженных в других минералах с низким содержанием тина, особенно в бастназите.

Проблемы с поставкой редкоземельных элементов

В последние годы единственный отечественный источник редкоземельных элементов, шахта в Маунтин-Пасс, штат Калифорния, была время от времени занята. Из-за экологических и нормативных проблем с основной канализационной трубой, установка для отделения редкоземельных элементов (экстракция растворителем) была остановлена. В настоящее время Mountain Pass производит только бастназитовые концентраты и продает отдельные редкоземельные элементы только из запасов, которые были произведены до закрытия. Даже после урегулирования регулирующей ситуации долгосрочная жизнеспособность Mountain Pass как поставщика отдельных редкоземельных элементов для высокотехнологичных применений находится под угрозой рыночных факторов.

Фото с редкоземельной шахты Горный перевал

Molycorp Mine, Кларк Маунтин

В годы 1999 и 2000 почти все (более 90%) отдельных редкоземельных элементов, используемых в Соединенных Штатах и Европе, были импортированы напрямую из Китая или из стран, которые импортировали свои растительные корма из Китая. Удивительно быстрый переход от самообеспечения до 1990 к почти полной зависимости от импорта из одной страны сегодня связан с рядом причинных факторов. Это включает в себя гораздо более низкие затраты на рабочую силу и нормативные требования в Китае, чем в Соединенных Штатах и Европе. Продолжая расширять электронику и другие обрабатывающие отрасли в Азии; благоприятное количество, размер и благоприятное содержание тяжелых редкоземельных элементов в китайских отложениях; и текущие экологические и нормативные вопросы на горном перевале. В настоящее время Китай доминирует на мировых рынках редкоземельных элементов (рис. 1) и поднимает некоторые важные проблемы с поставками редкоземельных элементов в США, Европе и ЕС:

(1) Соединенные Штаты и Европа рискуют потерять свое долгосрочное лидерство во многих областях редкоземельных технологий. Передавая опыт в области технологий обработки редкоземельных элементов и применения редкоземельных элементов из США и Европы в Азию, Китай смог создать значительную индустрию редкоземельных элементов, которая превосходит все другие страны в производстве руды и продуктов ее переработки. , Министерство науки и технологий Китая недавно объявило о новой национальной программе фундаментальных исследований. Среди первоочередных проектов, которые будут финансироваться 15, были «Фундаментальные исследования для редкоземельных материалов» (Science, 18, декабрь 1998, стр. 2171).

(2) Зависимость США от импорта из Китая складывается в то время, когда редкие земли все чаще используются в оборонных целях, включая реактивные истребители и другие компоненты самолетов, системы наведения ракет, электронные контрмеры, подводное обнаружение мин, противоракетную оборону, дальность, космические спутниковые системы питания и системы связи. приобрели значение.

(3) Доступность китайских редкоземельных элементов для рынков США зависит от сохраняющейся стабильности во внутренних и экономических делах Китая и от его отношений с другими странами.

(4) Несмотря на то, что текущие низкие цены на редкоземельные элементы, вызванные обильными поставками из Китая, оказывают давление на производителей, особенно горный перевал Molycorp, низкие цены также стимулируют разработку новых приложений. Например, в недавнем химическом тексте говорится, что «В течение многих лет основным использованием лютеция было изучение поведения лютеция . » Известно несколько многообещающих приложений для Lu, но большинство из них связаны с высокими затратами. Если цена Lu упадет со многих тысяч до нескольких тысяч долларов за килограмм (рисунок 3), несомненно, последуют дополнительные высокотехнологичные приложения, даже для этих наименее распространенных редких земель. Размер роли Соединенных Штатов и Европы в будущем расширении технологий и рынков редкоземельных элементов остается важным, но открытым вопросом.

Редкоземельные элементы необходимы для разнообразного и растущего спектра высокотехнологичных применений, которые составляют важную часть индустриальной экономики США и Европы. Долгосрочная нехватка или недоступность редкоземельных элементов приведет к значительным изменениям во многих технологических аспектах западного общества. Поэтому известные и потенциальные отечественные редкоземельные источники могут стать все более важной темой для ученых и политиков в государственном и частном секторах.

Читайте также: