Одна из самых обсуждаем тем начала 2025 года — редкоземельные металлы. Они — предмет торгов на политической арене и ключевая тема для обсуждения в кулуарах. В чем их уникальные свойства и как происходит добыча редкоземельных металлов, расскажем в этой статье.
Редкоземельные металлы сегодня волнуют многих. Однако сам термин «редкоземельный» часто вводит простых обывателей в заблуждение. Ниже о том, как происходит добыча редкоземельных металлов, и в чем на самом деле состоит их уникальность.
Что такое редкоземельные металлы и для чего они нужны
Редкоземельные металлы — это группа химических элементов, обладающих уникальными магнитными, люминесцентными и каталитическими свойствами. Если говорить простым языком, это своеобразные «улучшатели вещей» или «витамины» высоких технологий. Даже в небольшом количестве они «прокачивают» то, где их используют, что делает их незаменимыми почти во всех высокотехнологичных отраслях: от смартфонов и электросамокатов до медицины и военной техники.
Всего же к редкоземам относятся 17 металлов из периодической системы. Все они распределены в рудах других металлов исключительно в качестве мелких примесей, переработка которых требует сложных технологий и значительных инвестиций. Из-за высокой реакционной способности их трудно отделять, что в конечном итоге влияет на их стоимость. Вот эти элементы:
* скандий
* иттрий
* лантан
* церий
* празеодим
* неодим
* прометий
* амарий
* европий
* гадолиний
* тербий
* диспрозий
* гольмий
* эрбий
* тулий
* иттербий
* лютеций
Термин закрепился за редкоземами в конце XVIII века. В то время ученые-химики называли «землями» любые тугоплавкие и плотные оксиды металлов, которые не растворялись в воде. Сегодня редкоземельные элементы не являются редкими в глобальном масштабе. По суммарной распространенности они превосходят, например, свинец (в 10 раз), молибден (в 50 раз) и вольфрам (в 165 раз). А отдельные металлы, например, церий, встречается в земной коре даже чаще, чем медь.
Основные месторождения редкоземельных металлов на карте мира
Редкоземельные металлы распределены по планете неравномерно. Основные запасы сосредоточены в Китае, России, США, Австралии, Таиланде, Индии и некоторых других странах.
В России
По данным Геологической службы США (USGS), Россия занимает второе место в мире по запасам редкоземельных металлов. В стране имеются 15 видов или 28,5 млн тонн этих элементов. Около 40% из них сконцентрированы в лопаритовых рудах Ловозерского месторождения. Это единственный объект, где ведется извлечение попутных РЗМ в концентраты для их дальнейшей переработки в индивидуальные оксиды и соединения РЗМ. Оттуда полученный концентрат отправляется на Соликамский магниевый завод.
Всего же по данным Роснедр, в 2024 году в России расположено 18 месторождений. Однако многие из них остаются без действующих предприятий по добыче — в эксплуатацию с целью добычи РЗМ вовлечено всего около 2% наших запасов.
Чтобы нарастить потенциал отечественной промышленности в сфере новых материалов, в этом году был запущен национальный проект технологического лидерства «Новые материалы и химия». Об этом на совещании по развитию отрасли редкоземельных металлов на днях сообщил Владимир Путин. Президент поручил наладить полный цикл индустрии редких и редкоземельных металлов, обеспечить их добычу и переработку вплоть до производства готовых высокотехнологичных товаров с высокой добавленной стоимостью.
На Украине
По сообщениям Министерства защиты окружающей среды и природных ресурсов, на территории Украины сегодня находится до 5% мировых запасов «критического сырья», включая 17 редкоземельных металлов. Основная их доля сосредоточена на юге Украинского кристаллического щита, преимущественно под Азовским морем, а также в Среднем Побужье, Киевской и Винницкой областях. Месторождения редкоземельных металлов в основном связаны с урановыми рудами в Житомирской области.
В Китае
Располагающий более 40% мировых запасов Китай — лидер по добыче и переработке редкоземельных металлов с общим объемом 44 миллиона тонн. Здесь сосредоточены основные производственные мощности по выпуску конечной редкоземельной продукции, включая индивидуальные соединения и металлы. Основные месторождения находятся в районе Баян-Обо (Внутренняя Монголия) и в Южном Китае. Около 90% мировых мощностей по выпуску индивидуальных (разделенных) соединений РЗМ также сосредоточены на китайских заводах.
В США
До начала 1990-х годов основным производителем РЗМ были США: в 1986 году при общем объеме рынка в 36,5 тыс. тонн РЗО на них приходилось свыше 17 тыс. тонн. Сегодня запасы страны эксперты оценивают в 2,4 млн тонн. Это чуть более 5% от запасов Китая. Ключевое месторождение расположено в Маунтин-Пасс в Калифорнии.
В Австралии
Австралия занимает шестое место в мире по запасам редкоземельных металлов с общим объемом 4,2 млн тонн. Редкоземельными металлами преимущественно занимаются компании Lynas и Northern Minerals. Основное месторождение Маунт-Уэлд находится в Западной Австралии.
Норвегия
Летом 2024 года норвежская горнорудная компания Rare Earths Norway заявила об открытии на востоке Норвегии крупнейшего в Европе месторождения с содержанием РЗМ 8,8 млн тонн. Ранее сообщалось об открытии крупных месторождений редкоземельных элементов на шельфе Норвегии и вблизи острова Шпицберген.
Как добывают и перерабатывают редкоземельные металлы
Добыча редкоземельных металлов — это сложный многоэтапный процесс, который включает разведку, добычу руды и ее переработку. Расскажем, как происходит добыча редкоземов по шагам.
1. Разведка месторождений
Перед началом добычи проводятся геологоразведочные работы. Для этого инженеры-геологи используют спутниковые снимки местности, геофизические методы и бурение для определения запасов руды.
2. Добыча руды
В зависимости от глубины залегания руды используют открытый метод или подземную добычу. К открытому способу добычи прибегают в том случае, если геология показала, что РЗМ залегают на небольшой глубине. Подземный метод требует значительно меньших территорий под горный отвод по сравнению с открытыми горными работами, не вызывает столь масштабных нарушений и изменений ландшафтов и инфраструктуры.
3. Дробление и измельчение
Из рудного сырья в большинстве случаев получают редкоземельный концентрат, который необходимо отделить от пустых минералов. Для этого материал дробят с помощью щековых дробилок до размера около 20 мм, а затем дополнительно просеивают в шаровых мельницах.
4. Обогащение руды
На этом этапе руда проходит процесс обогащения, который включает:
* Флотацию. Разделение минералов с помощью пузырьков воздуха.
* Магнитную сепарацию. Отделение магнитных минералов от немагнитных.
* Гравитационное разделение. Использование разницы в плотности минералов.
5. Химическая переработка
Обогащенная руда подвергается химической обработке для извлечения редкоземельных металлов. Среди способов наиболее распространен электролиз безводных хлоридов в расплавах хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. Этим способом в производственных масштабах получают преимущественно миш-металл — естественную смесь РЗМ с атомными номерами от 57 до 71.
6. Очистка и производство
На последнем этапе металлы очищаются от примесей и превращаются в готовую продукцию: порошки, сплавы или магниты.
Применение редкоземельных металлов в различных отраслях
Редкоземельные металлы часто называют «витаминами» высоких технологий. Они значительно улучшают свойства других металлов и сплавов, поэтому в том или ином количестве сегодня они есть в каждом смартфоне, автомобиле и даже Led-лампочке.
Яркий пример — неодимовые магниты, которые используются почти во всей современной электронике. При одинаковых линейных габаритах неодимовые магниты во много раз превосходят возможности своих ферритовых аналогов. Неодим значительно снижает размер и вес динамиков и микрофонов, при этом улучшая качество звука.
В других сферах редкоземельные металлы также нашли широкое применение:
* В нефтепереработке — повышают скорость превращения нефти в бензин.
* В оптике — применяются при производстве полировальных составов.
* В атомной энергетике — используется в реакторах в качестве выгорающего поглотителя.
* В медицине — используются при производстве лазеров и контрастирующих составов для магнитно-резонансной томографии.
Немаловажную роль РЗМ играют в «зеленых» технологиях. Их используют при производстве солнечных батарей и ветрогенераторов, электрооборудования и двигателей для электромобилей и гибридных машин.
Экологические последствия добычи редкоземельных металлов
Проблема отходов и загрязнений при добыче редкоземельных элементов остается актуальной во всем мире. При добыче и переработке образуются порядка 2 тысяч тонн отходов на каждую тонну добытых РЗМ, включая отходы обогащения руды («хвосты»), содержащие токсичные вещества и химические реагенты.
Пыль, которая образуется в процессе добычи, также содержит токсичные частицы и может вызывать заболевания дыхательной системы, включая астму и хронические бронхиты. Эти частицы могут сохраняться в окружающей среде десятилетиями, создавая долгосрочные риски для экосистем и здоровья будущих поколений. Во многих регионах добычи местные жители в той или иной степени страдают от последствий загрязнения окружающей среды.
Еще один серьезный ущерб экологии добыча РЗМ наносит вследствие эффекта кислотного шахтного дренажа. Это явление естественным образом возникает при окислении сульфидов в процессе выемки и перекачивания горных пород. Низкие значения рН в шахтных водах способствуют дальнейшему растворению минералов и выделению из них тяжелых металлов, которые проникают в почву и грунтовые воды, вызывая их заражение. Шахтные воды достаточно сильно загрязняют грунтовые воды и поверхность и не позволяют использовать почву в других целях.
Многие страны, такие, как Китай, США и страны ЕС, вводят жесткие экологические стандарты для добывающих предприятий. Это включает ограничения на выбросы вредных веществ, требования к утилизации отходов и восстановлению земель после завершения добычи.
Как добыча редкоземельных металлов влияет на мировую экономику
Редкоземельные металлы — это не просто сырье, а ключевой элемент технологического прогресса и экономической безопасности. Их добыча и распределение оказывает глубокие последствия для мировой экономики, геополитики и устойчивого развития стран-производителей.
Яркий пример — ограничения на экспорт редкоземов, которые Китай вводил в прошлом. Создавшийся дефицит на рынке почти незамедлительно подтолкнул зависящие от этих ресурсов страны на поиск альтернативных источников или развитие собственных производственных мощностей.
С большой вероятностью, редкоземельные металлы будут оставаться критически важным ресурсом для мировой экономики как минимум в ближайшее десятилетие. По мере ускорения цифровизации и энергетического перехода, редкоземы имеют все шансы стать стратегическим ресурсом для любой страны, стремящейся к технологическому лидерству.
По мнению экспертов, нашей стране добыча редкоземов позволит сохранять статус ключевого игрока в глобальных цепочках поставок, даже в условиях геополитических сложностей, мирового перехода к зеленой энергетике и растущей тенденции к сокращению использования ископаемых ресурсов.
Главное о добыче редкоземельных металлов
В карьерах, лабораториях и на заводах высоких технологий по всему миру скрывается ресурс, который успел стать ключом к мировой экономике. Это не нефть, не золото и не алмазы, а редкоземельные металлы — группа элементов, включающая скандий, иттрий и еще 15 лантаноидов, без которых невозможно представить современный мир технологий. Еще раз перечислим ключевые особенности этих материалов.
* Термин закрепился за редкоземами к конце XVIII века. В то время ученые-химики называли «землями» любые тугоплавкие и плотные оксиды металлов, которые не растворялись в воде. Сегодня редкоземельные элементы не являются редкими в глобальном масштабе. Например, церий, лантан и неодим встречаются в земной коре чаще, чем многие другие металлы, такие, как свинец, вольфрам или золото.
* Основные месторождения редкоземельных металлов распределены по всему миру, но их разработка и эксплуатация остаются сосредоточенными в руках ограниченного числа стран, что создает как возможности, так и риски для глобальной экономики.
Добыча редкоземельных металлов — это сложный и многоэтапный процесс, который начинается с поиска месторождений и заканчивается получением чистых элементов, готовых для использования в высокотехнологичных отраслях.
* Редкоземельные металлы часто называют «витаминами» высоких технологий. Они значительно улучшают свойства других металлов и сплавов, поэтому в том или ином количестве сегодня они используются во всех сферах.
* В процессе добычи и переработки руды могут выделяться вредные вещества, включая тяжелые металлы, кислотные стоки и радиоактивные материалы, которые наносят непоправимый вред экосистемам. В последние годы страны объединяют усилия для разработки общих стандартов и обмена опытом в области экологически устойчивой добычи. Например, в рамках ООН и других международных организаций обсуждаются меры по снижению экологического ущерба.
* С большой вероятностью, редкоземельные металлы будут оставаться критически важным ресурсом для мировой экономики как минимум на ближайшее десятилетие. По мере ускорения цифровизации и энергетического перехода, редкоземы имеют все шансы стать стратегическим ресурсом для любой страны, стремящейся к технологическому лидерству.
#КуZбасс #ZаРодину #ZаПобеду #ЗаРоссию #ZаМир #kuZinfoZaПобеду #куZинфоZаПобеду #куZинфоЗАпобеду #ZаПрезидента #ZаПутина #ZaPutina
Официальные аккаунты КузИнфо.ру в соцсетях: Одноклассники, ВКонтакте, X - KuzInfo, Яндекс Дзен, Rutube
