Редкоземельные металлы: инвестиционная идея. Редкоземельные металлы где добывают.

Китайская экономика находится на переходном этапе. Она все больше переходит от экономики, ориентированной на экспорт, к экономике, ориентированной на потребление. И экспорт редкоземельных металлов будет продолжаться до тех пор, пока их производство будет превышать внутренние производственные мощности.

В 1794 году финский химик Юхан Гадолин, исследуя образцы руды вблизи шведского города Иттерби, обнаружил доселе неизвестную «редкую землю», которую он назвал гидрий в честь места, где она была найдена. Позже немецкий химик Мартин Клапрот разделил образцы на две «земли», одну из которых он назвал Гидриум, а другую Кериум (в честь недавно открытой малой планеты Деметра и древнеримской богини Деметры). Вскоре после этого шведскому ученому К. Мосандеру удалось выделить из того же образца еще несколько «земель». Все они оказались оксидами новых элементов, так называемых редкоземельных металлов. В общей сложности к 1907 году химики открыли и идентифицировали 14 таких элементов. На основании изучения рентгеновских свойств всем элементам, за исключением 61, были присвоены атомные номера от 57 (лантан) до 71 (лютеций). В порядке возрастания атомного веса они были классифицированы следующим образом:

Первоначально ячейка № 61 была пуста, но позже ее место занял прометий, который был выделен из продуктов деления урана и стал 15-м членом этого семейства.

Свойства и получение

Редкоземельные оксиды. По часовой стрелке от центра: празеодим, церий, лантан, неодим, самарий, гадолиний.

Редкоземельные элементы очень похожи по своим химическим и некоторым физическим свойствам, что обусловлено практически идентичной структурой внешних электронных уровней их атомов. Редкие земли — это металлы, получаемые восстановлением подходящих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими процессами.

Химические свойства

Особенно активны скандий, иттрий и лантаниды. Химическая активность этих элементов особенно ярко проявляется при высоких температурах. При нагревании до 300-400 °C металлы даже реагируют с водородом, образуя RH₃ и RH₂ (символ R обозначает атом редкоземельного элемента). Эти соединения довольно сильные и имеют соленый характер. При нагревании в кислороде металлы легко вступают в реакцию, образуя оксиды.₂O₃CeO₂, Pr₆O₁₁, Tb₄O₇ (Только Sc и Y стабильны на воздухе, даже при нагревании до 1000 °C, поскольку образуется защитный оксидный слой). При сгорании этих металлов в атмосфере кислорода выделяется большое количество тепла. При сгорании 1 г лантана выделяется 224,2 ккал тепла. Церий характеризуется пирофорным свойством, то есть способностью производить искры при разрезании металла на воздухе.

Лантан, церий и другие металлы уже реагируют с водой и неокисляющими кислотами при нормальной температуре, выделяя водород. Из-за высокой реакционной способности к атмосферному кислороду и воде лантан, церий, иттрий и т.д. следует хранить в парафине.

Химическая активность редкоземельных металлов различна. От скандия к лантану химическая активность увеличивается, а в ряду лантан-лютеций уменьшается. В результате получается, что лантан является самым активным металлом. Это связано с уменьшением радиусов атомов элементов от лантана к лютецию, с одной стороны, и от лантана к скандию — с другой.

Явление «сокращения лантанидов» приводит к тому, что элементы, следующие за лантанидами (гафний, тантал, вольфрам, рений, осмий, иридий, платина), имеют меньшие атомные радиусы на 0,2-0,3 Å, поэтому их свойства очень похожи на свойства их аналогов пятого периода.

У элементов скандия, иттрия и лантана d-коробка предпоследнего электронного слоя только начинает формироваться, поэтому атомные радиусы и активность металлов этой группы увеличиваются сверху вниз. Эта особенность отличает данную группу от других подгрупп металлов, в которых порядок изменения активности обратный.

Поскольку радиус атома иттрия (0,89 Å) близок к радиусу атома гольмия (0,894 Å), этот металл должен быть предпоследним по активности. Скандий, с другой стороны, должен следовать за лютецием из-за своей активности. В таком порядке активность металлов ослабевает в воде.

Редкие земли обычно имеют степень окисления +3. По этой причине наиболее характерными оксидами являются R₂O₃ — твердые, жесткие и тугоплавкие соединения. Как основные оксиды, они могут соединяться с водой, образуя основания — R(OH)₃. Гидроксиды редкоземельных металлов плохо растворимы в воде. Способность R₂O₃ соединяться с водой, основная функция, т.е. растворимость R(OH)₃ уменьшается в том же порядке, что и активность металлов: Lu(OH)₃и особенно Sc(OH)₃проявляют определенные амфотерные свойства. Таким образом, в дополнение к раствору Sc(OH)₃ в концентрированном NaOH, соль: Na₃Sc(OH)₆-2H₂O.

В 2007-2008 годах в мире было добыто 124 тысячи тонн редкоземельных металлов. Ведущими странами были Китай (120,00 тыс. тонн), Индия (2,70 тыс. тонн) и Бразилия (0,65 тыс. тонн). Данные по СНГ, США и Австралии за 2008 год неизвестны. На конец 2008 года запасы выглядят следующим образом: Китай (89 000 тыс. тонн), СНГ (21 000 тыс. тонн), США (14 000 тыс. тонн), Австралия (5 800 тыс. тонн), Индия (1 300 тыс. тонн), Бразилия (84 тыс. тонн). 1

В июле 2011 года японская исследовательская группа обнаружила обширные залежи редкоземельных металлов на дне Тихого океана. Выводы были подтверждены пробами грунта, взятыми с морского дна в 78 местах на глубине от 3 500 до 6 000 метров. Месторождения расположены в международных водах, простирающихся к западу и востоку от Гавайских островов и к востоку от Таити и Французской Полинезии. По оценкам, найденные месторождения содержат от 80 до 100 миллиардов тонн редкоземельных металлов, что значительно превышает текущие мировые запасы в 100 миллионов тонн2 .

Редкие земли используются в различных отраслях техники: Радиоэлектроника, приборы, ядерные технологии, машиностроение, химическая промышленность, металлургия и т.д. La, Ce, Nd, Pr используются в стекольной промышленности в виде оксидов и других соединений. Эти элементы повышают прозрачность стекла. Редкие земли входят в состав специальных стекол, поглощающих инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, а также кислото- и термостойких стекол. Редкие земли и их соединения имеют большое значение в химической промышленности, например, в производстве пигментов, лаков и красок, а также в нефтяной промышленности в качестве катализаторов. Редкие земли используются в качестве поглотителей газов при производстве некоторых взрывчатых веществ, специальных сталей и сплавов. Монокристаллические редкоземельные соединения (а также стекла) используются в производстве лазеров и других оптически активных и нелинейных компонентов в оптоэлектронике. Nd, Y, Sm, Er, Eu с Fe-B используются для получения сплавов с рекордными магнитными свойствами (высокие магнитные и коэрцитивные силы) для создания постоянных магнитов с огромной производительностью по сравнению с простыми ферросплавами.

Считается, что подобные месторождения существуют на западе США, где, как говорят, во время золотой лихорадки было поглощено большое количество редких земель, поскольку в то время они ничего не стоили.

Что такое редкоземельные металлы

Термин «редкоземельные металлы» охватывает 17 элементов с аналогичными химическими свойствами: Иттрий, церий, скандий, иттербий, лютеций, неодим и другие.

Редкоземельные металлы встречаются в природе в виде оксидов в земной коре. Из-за их общего присутствия на планете их нельзя отнести к редким, но их большая рассеянность на поверхности планеты и низкая концентрация в одном районе делают их труднодоступными для промышленного использования.

Китай – лидер производства РЗМ

На Земле всего несколько стран обладают значительными запасами редкоземельных металлов. К ним относятся Китай, Бразилия, Вьетнам, Россия, Индия, Австралия и США. Китай является абсолютным лидером по объему добычи и запасов, с общей долей добычи РЗМ, составляющей ~80%-95% в зависимости от компонента.

Страны с запасами РЗМ, млн тонн

Годовое внутреннее производство редкоземельных металлов, тонн

Редкоземельные металлы важны в высоких технологиях и других горячих трендах

17 элементов REM очень важны в современной промышленности. Они используются в различных областях: Ядерная, солнечная и ветровая энергетика, медицина, электромобили, высокоточные измерительные приборы и т.д.

В силу характера глобального баланса в РЭМ существует большая зависимость от Китая. Поэтому спрос за пределами Китая во многом зависит от объема экспорта Поднебесной.

Редкоземельные металлы — это группа из 17 химических элементов в таблице Менделеева. Они имеют одинаковую атомную структуру и схожие химические и физические свойства. Редкие земли используются в различных отраслях промышленности: Радиоэлектроника, технология атомной энергии, машиностроение, химическая промышленность и металлургия.

Что такое редкоземельные металлы и их использование

Редкоземельные металлы — это группа из 17 химически схожих элементов, которые необходимы для производства многих высокотехнологичных продуктов. Несмотря на свое название, большинство из них многочисленны, но опасны и трудны для добычи.

Редкоземельные металлы — это 17 химических элементов с необычными названиями и необычными свойствами. Их атомные номера 57-71, 21 и 39.

Несмотря на свое название, геологически они не являются редкими, а рассеяны по всей земной коре. Редкие земли добываются в нескольких местах и несколькими компаниями, обычно не в высококонцентрированной форме. Мировой рынок этих элементов скромен (несколько миллиардов долларов в год), изменчив, сложен и на нем доминирует Китай, где не вся добыча и экспорт легальны и прозрачны. Один из экспертов пришел к выводу, что около половины мирового производства в 2018 году было неофициальным.

С увеличением атомного веса редкоземельные металлы классифицируются следующим образом:

• 21 Sc — скандий
• 39 Y — иттрий
• 57 La — лантан
• 58 Ce — церий
• 59 Pr — празеодим
• 60 Nd — неодим
• 61 Пм — прометий
• 62 Sm — самарий
• 63 Eu — европий
• 64 Gd — гадолиний
• 65 Tb — тербий
• 66 Dy — диспрозий
• 67 Ho — гольмий
• 68 Er — эрбий
• 69 Tm — тулий
• 70 Yb — итербий
• 71 Lu — лютеций.

Большинство этих элементов используются во многих различных областях.

Использование и добыча

Области применения редкоземельных металлов очень специфичны, но разнообразны. Эти элементы используются в мобильных телефонах, в сверхсильных магнитах и, соответственно, в двигателях и генераторах, в некоторых катализаторах для нефтеперерабатывающих заводов, в лазерах и флуоресцентных трубках или плоских экранах, в некоторых батареях и сверхпроводниках и в других технологиях, важных для современной жизни. Некоторые редкоземельные металлы особенно полезны для применения в энергетике.

Ученые предупреждают, что нехватка редкоземельных металлов или почти монополия Китая на них может помешать переходу к возобновляемым источникам энергии и другим чистым технологиям.

В середине 1990-х годов Китай укрепил свой контроль над большей частью мирового рынка редкоземельных металлов и их добычи, а последний американский рудник и завод, который когда-то доминировал в мире, закрылся в 2002 году из-за нерентабельности. В 2006 году Китай начал вводить экспортные квоты и ограничивать экспорт в Японию (крупного покупателя высокотехнологичных миниатюрных двигателей), что привело к резкому росту мировых цен. Правительственные агентства США выпустили срочные отчеты о кризисе редкоземельных металлов и его угрозе национальной безопасности.

Может ли контроль Китая над этими важнейшими элементами (около 97%) помешать способности Вашингтона производить ракеты «Томагавк», самолеты F-35 и очки ночного видения, как предупреждают некоторые ученые, не говоря уже об электромобилях и ветряных турбинах?

Неодим

Он используется для изготовления мощных магнитов, которые применяются в динамиках и жестких дисках компьютеров, чтобы сделать их меньше и эффективнее. Неодимсодержащие магниты также используются в экологически чистых технологиях, таких как ветряные турбины и гибридные автомобили.

Лантан

Этот элемент используется в фотоаппаратах и телескопических объективах. Лантансодержащие соединения широко используются в углеродном освещении, например, в студийном освещении и кинопроекции.

Церий

Он используется в автокатализаторах, которые могут работать при высоких температурах и играют решающую роль в химических реакциях в катализаторе. Лидан и керий также используются при переработке сырой нефти.

Иттрий

Иттрий используется при производстве цветных экранов в таких устройствах, как телевизионные мониторы.

Празеодим

Используется для получения прочных металлов для использования в авиационных двигателях. Празеодим также является компонентом специального типа стекла, используемого для изготовления ограждений для защиты сварщиков и стекольщиков.

Гадолиний

Он используется в системах рентгеновского и магнитно-резонансного сканирования, а также в телевизионных экранах. Также ведутся исследования по разработке более эффективных систем охлаждения.

Иттрий, тербий, европий

Он применяется в телевизионных экранах, компьютерах и других устройствах с оптическими дисплеями, поскольку используется для производства материалов, излучающих различные цвета. Европий также используется для изготовления стержней управления в ядерных реакторах.

Рынок редкоземельных металлов

В настоящее время рынок редкоземельных металлов находится в упадке, и Китай планирует ограничить годовое производство до 140 000 тонн к 2020 году, чтобы попытаться снова поднять цены.

Причины падения цен на редкоземельные металлы

Давайте начнем с супермагнитов.

Неодим — это редкоземельный элемент, который распространен в земной коре примерно так же, как свинец и хром, но концентрируется в высокосортных рудах. В 1982 году General Motors и японская компания Sumitomo обнаружили, что, смешав одну четверть веса неодима с тремя четвертями железа и бора, они могут создать самое мощное семейство супермагнитов, известных на тот момент: Nd- магниты.₂Fe₁₄B и что свойства этих магнитов могут быть еще более улучшены путем добавления следов других редкоземельных металлов — осадка плюс диспрозий или более дорогой тербий.

Китай, обладающий большим количеством всех этих элементов и предпочитающий добавочную стоимость экспорту сырья, создал супермагнитную промышленность, низкие цены которой захватывают большую часть мирового рынка и устраняют конкуренцию. Китай также стимулирует исследования и разработки, чтобы найти новые области применения редкоземельных металлов.

Еще в 2015 году на долю Китая приходилось более 80 % мирового производства редкоземельных металлов, сегодня — 70 %, что является абсурдным рекордом.

Технологические решения по уменьшению спроса

С 2010 года промышленники предупреждали, что покупка редких земель с монополией Китая на ультрамагнитные элементы может сделать невозможным растущий в мире переход на электромобили и ветряные турбины — потому что их двигатели и генераторы, как утверждается, требуют ультрамагнитов и, следовательно, этих элементов. В 2017 году даже было несколько таких сообщений. Но все это спорно. Все, что делают такие вращающиеся двигатели с постоянными магнитами, также может быть сделано, или сделано лучше, двумя другими типами двигателей, которые не имеют магнитов.

В этих двигателях теперь используется современное программное обеспечение управления и силовая электроника, изготовленная из кремния, самого распространенного твердого элемента на Земле.

Первый тип — это асинхронный двигатель, изобретенный 130 лет назад Николой Тесла и используемый сегодня в каждом электромобиле Prius и Tesla. Бесмагнитные двигатели используются не только в электромобилях, но и в ветряных турбинах, которые выделяют тонны неодима. Тот факт, что некоторые ветрогенераторы и производители используют генераторы с постоянными магнитами, не означает, что другие должны их делать.

Аналогичным образом, в красных люминофорах компактных люминесцентных ламп традиционно используется европий. Однако в настоящее время эти лампы в значительной степени заменены белыми светодиодами, которые используют примерно на 96% меньше европия. Кроме того, в новых красных люминофорах не используются редкие земли, а в новейшем зеленом люминофоре использование тербия снижено более чем на 90 процентов.

Шинковка стекловолоконных ретрансляторов — еще один редкоземельный элемент. Балласт необходим для увеличения пропускной способности волока. В настоящее время пропускная способность увеличивается за счет передачи данных с использованием многовольтовой и беспроводной рационализации.

В некоторых гибридных автомобилях, таких как Honda Insight 2001 года, использовались никель-металлгидридные батареи, содержащие лантан, но сейчас они в основном заменены более легкими литиевыми батареями, которые, как правило, не содержат лантан. Кроме того, электромобили с литиевыми батареями требуют в два-три раза меньше батарей по массе и габаритам.

Редкоземельные металлы (РЗМ) сегодня на повестке дня. В условиях, когда железная руда взлетает в космос, а золото консолидируется в районе отметки $1 800 за унцию, мы решили сосредоточиться на этих активах.

Редкие и редкоземельные металлы. Крупные инвестпроекты России

Россия обладает огромными запасами редкоземельных металлов, но находится в нижней части мирового рейтинга по объему производства. По данным Геологической службы США (USGS), на нашу страну приходится менее 2% мирового производства РЗМ.

В Советском Союзе все было наоборот. Высокоразвитая промышленность была практически ликвидирована после распада СССР, и с тех пор мы импортируем стратегически важное сырье. Для восстановления прежнего положения была разработана стратегия развития отрасли РМ и РЭМ до 2035 года. Сюда вошли крупные инвестиционные проекты по добыче «редких земель» — в этой статье мы представим наиболее впечатляющие бизнес-инициативы.

Зашихинское месторождение тантал-ниобиевых руд расположено в Нижнеудинском районе Иркутской области. В настоящее время оператором проекта является ЗАО «Техноинвест Альянс» (30% принадлежит ЧТПЗ).

Балансовые и забалансовые запасы участка составляют 34,5 млн тонн руды, которые включают около 105 тыс. тонн пентоксида ниобия и 8,5 тыс. тонн пентоксида тантала. Ожидается, что промышленное освоение Зашихинского месторождения позволит на 100% удовлетворить потребности отечественной промышленности в танталовом сырье и значительную часть потребности в ниобии.

«Техноинвест Альянс» намерен построить на месторождении редких металлов крупный горно-металлургический комбинат. Предлагаемый горнодобывающий комплекс будет включать открытый карьер, дробильную площадку, обогатительную фабрику, хвостохранилище и отстойник. Ожидается, что карьер будет производить чуть более 1 миллиона тонн руды в год.

Технология переработки руды уже опробована в опытно-промышленном масштабе. ЗАО «Техноинвест Альянс» планирует достичь производства 6,8 тыс. тонн колумбитового концентрата и 7 тыс. тонн цирконового концентрата.

Колумбитовый концентрат будет перерабатываться на химико-металлургическом заводе в Краснокаменске, Забайкалье. Ожидается, что здесь также будут производиться оксиды тантала и ниобия. В будущем компания надеется расширить площадку для производства диоксидов циркония из циркониевого концентрата и для выделения общих оксидов SEM из обоих концентратов.

Сегодня на всех уровнях обсуждаются возможные варианты создания оптимальной логистической инфраструктуры для доставки конденсата из Иркутской области в Забайкалье. План ЗАО «Техноинвест Альянс» включает строительство двухсекционной транспортной подъездной дороги, которая соединит Зашихинское месторождение с региональной и федеральной сетью автомобильных дорог. В Тулуне компания создаст перевалочный пункт для концентратов, производимых на руднике, которые будут перевозиться по железной дороге на Забайкальский химико-металлургический комбинат.

Ожидается, что Зашихинский горно-обогатительный комбинат будет введен в эксплуатацию к концу 2024 года. Ожидается, что эта комбинация будет объединена в единый комплекс с пограничным переходом в Забайкальске, что позволит осуществлять поставки в Китай.

Район добычи Баян-Обо является одним из наиболее промышленно загрязненных районов в мире. В этом районе на протяжении веков находились месторождения редкоземельных металлов, и здесь находятся одни из самых крупных известных месторождений.

Где находятся запасы РЗЭ?

По оценкам Геологической службы США, общие запасы редких земель на Земле составляют не менее 120 миллионов тонн. Они относительно широко распространены в земной коре, но минимальная концентрация месторождений для экономически выгодной добычи ниже, чем для других руд.

Китай обладает крупнейшими доказанными запасами РЗЭ (44 млн. тонн) и крупнейшим производством (132 000 тонн в год). Он буквально доминирует на рынке, учитывая, что мировое производство в 2019 году составило 210 000 тонн, а мировые запасы — 120 миллионов тонн.

Ближайшими конкурентами Китая являются США (26 000 тонн в год), Мьянма (22 000 тонн) и Австралия (21 000 тонн). Существует также группа очень мелких добытчиков, включая Россию и Индию, которые произвели менее 3 000 тонн в 2019 году.

Однако уровень добычи не всегда связан с уровнем запасов. Бразилия и Вьетнам, например, имеют запасы по 22 миллиона тонн РЗЭ. Однако производство в этих странах не превышает 1 000 тонн в год. Китай обладает самыми большими запасами — 44 млн тонн, еще 12 млн тонн находятся в России и 6,9 млн тонн — в Индии. Запасы Гренландии, Австралии и США исчисляются миллионами тонн.

Объем рынка редкоземельных металлов оценивается в $13,2 млрд в 2019 году. При постепенном росте почти на 11% в год ожидается, что к 2026 году этот рынок вырастет до $19,8 млрд.

Ценовой кризис из-за монополии

Широкая общественность впервые узнала о редкоземельных металлах в 2011 году, когда цены на них достигли невероятных высот. Килограмм неодима, используемого в наушниках и гибридных электромобилях, стоил 42 доллара в начале десятилетия и 283 доллара годом позже. Цена выросла почти в пять раз. Цена килограмма самария, который необходим, в частности, для ракет, выросла с 18,5 долларов до 146 долларов.

В то время ПЭА привлекли огромное внимание и стали известны широкой общественности. Это было время, когда Китай ввел ограничения на экспорт, и было опасение, что на рынке высоких технологий возникнет дефицит предложения.

Кризис был тяжелым, но непродолжительным. Вскоре цены так же резко упали. Но недостаток оставался. Мир был потрясен тем, насколько он зависим от китайского производства и экспорта. Да, рост цен был экстремальным. Но потребители вряд ли обратили на это внимание, поскольку многие продукты содержат РЗЭ лишь в следовых количествах. За редким исключением, таким как гибридный автомобиль Toyota Prius, для которого производителю необходим один килограмм неодима.

В этом контексте американская компания Molycorp возобновила работу единственного в США рудника по добыче РЗЭ в Маунтин-Пасс. Однако после обвала цен в 2015 году компания обанкротилась. Во время этого ценового кризиса во всем мире открылось более 400 потенциальных проектов, и начался настоящий бум поисков и разведки сокровищ. Спекулянты и неопытные инвесторы покупали акции небольших горнодобывающих компаний.

Китай решил расширить свое монопольное положение и практически в одиночку создал конкурентов, переоценив свой долгосрочный стратегический план развития отрасли РЗЭ. В конце концов, мировое потребление этого ресурса не так уж велико. А один или два альтернативных места добычи и переработки в мире могут недооценить всю отрасль, пусть даже небольшую, но стратегически важную.

От монополии придется уйти

Китайская экономика находится на переходном этапе. Она все больше переходит от экономики, ориентированной на экспорт, к экономике, ориентированной на потребление. И экспорт редкоземельных металлов будет продолжаться до тех пор, пока их производство будет превышать внутренние производственные мощности.

В 2018 году 80% РЗЭ, поставленных в США, поступило из Китая. На фоне торговой войны между этими странами, разжигаемой администрацией Трампа, зависимость экономики США от единственной точки отказа в этом секторе вышла на первый план.

В США есть только один рудник, который производит редкоземельные металлы. Он расположен в Калифорнии, в городе Маунтин-Пасс. Перерабатывающий завод здесь был построен в 1950-х годах. После того как Molycorp обанкротилась, в 2017 году ее приобрела компания MP Materials. В настоящее время проводится модернизация, и вся добытая там руда будет отправляться на переработку в Китай.

В 2020 году администрация Трампа выделила $209 млн на поддержку горнодобывающей промышленности. Министерство обороны США инвестировало средства в частные компании, добывающие редкоземельные металлы в Техасе и Калифорнии, а Пентагон вложил почти 30 миллионов долларов в компанию, которая перерабатывает электронные отходы и извлекает из них РЗЭ. Однако до сих пор ни одна из этих компаний не начала переработку металлов в значительных объемах.

По мнению аналитиков, создание отрасли в условиях свободного рынка и без значительной государственной поддержки на ранних стадиях практически невозможно. Порог входа на рынок чрезвычайно высок, и Китай доминирует на всех этапах — от добычи полезных ископаемых до производства конечной продукции с высокой добавленной стоимостью.

Китай начал развивать эту отрасль 30 лет назад и обладает богатым опытом и знаниями, а также командой высококвалифицированных специалистов, которых трудно найти в других странах.

Да, редкие земли — это ценный товар. Однако сырая руда и рудные концентраты являются наименее ценными формами их существования. Оксиды и сырье ничего не стоят для производителей оригинального оборудования. Они не знают, как превратить их в металлы, сплавы и соединения.

Чтобы повторить успех Китая, необходимо создать целую цепочку жизненного цикла SRM, ведущую к получению ценных компонентов или конечных продуктов. Если стоимость рынка руды исчисляется миллиардами, то стоимость рынка продукции РЗЭ исчисляется триллионами долларов.

В 1970-х годах Китай экспортировал только концентраты РЗЭ. Через 20 лет страна уже производила магниты, люминофоры и полировальные порошки из редкоземельных металлов. Ни у кого в мире нет такой полной производственной цепочки. И его нельзя создать по щелчку пальцев.

Поэтому для создания собственной цепочки от добычи до конечного продукта потребуются многие годы и большие инвестиции. И нет уверенности, что результат будет успешным.

— Мы считаем, что для того, чтобы редкоземельный проект прошел путь от первоначальной идентификации минералов до производства, требуется почти десять лет», — говорит Дэвид Мерриман из компании Roskill, занимающейся анализом сырьевых товаров. Он подробно остановился на амбициозной цели США — полностью удовлетворить свои потребности в РЗЭ за счет собственных ресурсов.

Поскольку металлы этой подгруппы активны и их соли растворимы в сильных кислотах, они легко растворяются как в неокисляющих, так и в окисляющих кислотах.

Применение редкоземельных металлов

Редкоземельные металлы используются в следующих областях:

1. Производство жестких дисков и акустических систем.
2. Производство фотоаппаратов, телескопических объективов, проекторов, студийного освещения и аккумуляторов.
3. Переработка сырой нефти.
4. Разработка армированных металлов и стекла для использования в авиационных двигателях и защитных масок для строителей.
5. Разработка жидкокристаллических дисплеев, оборудования МРТ, рентгеновских систем, энергосберегающих ламп и ядерных реакторов.

РЗЭ также используются для производства добавок и эмалей, необходимых для модификации материалов. Они улучшают пластичность и прочность сырья, что увеличивает срок службы различных устройств и металлических деталей. Благодаря повышенной скорости поглощения оксидов углерода и азота, РЗМ можно использовать в качестве изоляционного материала в гидрогенираторах.

Использование редкоземельных металлов оказывает негативное влияние на экологию планеты. При добыче и производстве РЗМ в атмосферу выбрасывается большое количество загрязняющих веществ и токсинов, включая углерод. В настоящее время разрабатывается технология определения токсичности РЗМ с помощью биопроб. Ученые разрабатывают биосенсоры, которые определяют воздействие металлов на организм человека с помощью специальных биосенсоров. В тестовых устройствах используются экологически чистые материалы, такие как водоросли Paramecium bursaria и Chlorella.

На сайте «Обучонок» можно найти исследовательские проекты и планы работы учащихся, творческие проекты по темам и способам их обработки, а также образовательные проекты для детей.

Загрязнение окружающей среды

Литература, опубликованная в 2004 году, показывает, что в дополнение к уже принятым мерам по предотвращению загрязнения, более круговая цепочка поставок поможет уменьшить часть загрязнения на месте добычи.

Это означает переработку и повторное использование редкоземельных элементов, которые уже израсходованы или достигли конца своего жизненного цикла. Исследование 2014 года показывает способ переработки редких земель из отработанных никель-гидридных аккумуляторов.

Влияние редкоземельных элементов на растительность

Добыча редкоземельных металлов привела к загрязнению почвы и воды в районах произрастания, что повлияло на растительность в этих районах, так как снизилась выработка хлорофилла. Однако существуют растения, способные накапливать и поглощать редкие земли, поэтому воздействие загрязнения зависит от растений, присутствующих в загрязненной среде.

Сельскохозяйственные растения — это вид растительности, наиболее подверженный загрязнению. А растениями, наиболее способными поглощать и накапливать элементы, являются яблоки и свекла.

Существует также возможность попадания редкоземельных элементов в водную среду и поглощения их водной растительностью, которая затем может попасть в пищевую цепочку человека.

Влияние редкоземельных элементов на здоровье человека

Редкие земли представляют собой большую группу с множеством различных свойств и концентраций в окружающей среде. По этой причине, а также из-за ограниченности исследований, трудно установить безопасные уровни воздействия для человека.

Многие исследования показали, что многие элементы обладают токсичными свойствами и присутствуют в окружающей среде или на рабочем месте. Воздействие этих веществ может привести к различным проблемам со здоровьем, таким как рак, респираторные заболевания, потеря зубов и даже смерть.

Было доказано, что токсичность возникает в результате приема загрязненной пищи и воды, вдыхания частиц пыли и паров, в качестве профессионального риска, а также вблизи загрязненных мест, таких как шахты и города. Было установлено, что у людей, живущих вблизи шахт в Китае, уровень содержания редких земель в крови, моче, костях и волосах во много раз выше, чем у людей, живущих вдали от шахт.

Хотя уровни содержания редкоземов различались у мужчин и женщин, наибольшему риску подвергались дети, поскольку эти вещества могут влиять на неврологическое развитие детей. Это может повлиять на их IQ и привести к потере памяти.

При добыче и выплавке редкоземельных металлов в воздух может выделяться фторид, который связывается со взвешенными частицами и образует аэрозоли, которые могут попасть в дыхательные пути человека и вызвать повреждения и респираторные заболевания.

Заключение

Несмотря на вредное воздействие редких земель на окружающую среду и здоровье человека, они имеют огромное значение для нашего будущего. Эти металлы уже используются в различных промышленных приложениях и могут играть еще большую роль в будущем.

Ученые продолжают исследовать такую необычную группу, как редкие земли. Время покажет, какими еще интересными свойствами обладают эти уникальные металлы.