Интергласс
Белый Парус
Habr: Редкоземельные металлы: что это и почему они вдруг стали всем нужны
Автор - Админ    2-03-2025, 06:00

В последние несколько недель из каждого утюга мы слышим словосочетание "редкоземельные металлы" (rare-earth elements). Контекст применения этой фразы практически всегда находится в политической плоскости, тогда как экономическая и технологическая составляющая по абсолютно непонятным мне причинам остаются за бортом.

При этом в настоящее время редкоземельные металлы, они же редкоземельные химические элементы или лантаноиды, находят самое широкое применение в различных технологиях в области электронных устройств, производства инновационных материалов, промышленной химии и других. За последние 30 лет в мире произошел взрывообразный рост спроса на редкоземельные металлы и сегодня нет‏ такой‏ отрасли, где они бы‏ не использовались‏: от атомной‏ и авиационной‏ промышленности до производства‏ стекла.

Немного истории

В 1787 году тридцатилетний лейтенант шведской армии Карл Аррениус (Carl Axel Arrhenius) принял решение провести летний отпуск в небольшом поселении Иттербю (Ytterby), расположенном на одном из многочисленных островов вблизи столицы Швеции - Стокгольма. Этот выбор был обусловлен его глубоким увлечением минералогией: Аррениусу было известно, что в окрестностях Иттербю располагался старый, давно заброшенный карьер, который привлекал его как потенциальное место для пополнения личной коллекции минералов.

На протяжении нескольких дней молодой офицер скрупулезно исследовал различные участки карьера, однако долгое время его усилия оставались безрезультатными. Однако удача все же улыбнулась ему: он обнаружил черный, плотный камень, внешне напоминающий каменный уголь. Эта находка представляла значительный интерес, и Аррениус был чрезвычайно обрадован. В тот момент он вряд ли мог предположить, что этот, казалось бы, непримечательный минерал станет важной вехой в истории неорганической химии и увековечит имя своего первооткрывателя.

По окончании отпуска Аррениус вернулся к своим обязанностям, но перед этим составил подробное описание найденного минерала. Не долго думая, он назвал его "иттербит" - в честь места, где была сделана находка. После этого он продолжил службу в армии, изредка уделяя время минералогическим изысканиям, однако его главное открытие уже осталось в прошлом.

Спустя семь лет, в 1794 году, финский химик и профессор Юхан Гадолин (Johan Gadolin) провел анализ иттербита и выявил в его составе несколько металлов, включая соединения кремния, железа и магния. Кроме того, он обнаружил неизвестную примесь, которую назвал "иттриевой землей". В те времена термин "земля" использовался для обозначения тугоплавких и плотных оксидов металлов. Именно благодаря этому в химической науке позднее возникли понятия "редкоземельных" и "щелочноземельных" металлов.

Иттриевая земля вызвала значительный интерес среди ученых. Например, немецкий химик Мартин Клапрот (Martin Heinrich Klaproth) разделил образцы на две части: одну он оставил под названием "иттербит", а вторую назвал "цериевой землей", обнаружив таким образом новый элемент - церий. Немного позже шведский исследователь Карл Мосандер (Carl Gustaf Mosander) смог выделить из того же образца еще несколько ранее неизвестных элементов, что стало важным шагом в развитии химии.

К 1907 году благодаря совместным усилиям ученых-химиков было идентифицировано 16 редкоземельных металлов. Однако подтверждение существования последнего элемента этой группы - прометия - произошло только в 1947 году, то есть спустя 160 лет после начала исследований данной категории элементов. Этот факт ярко демонстрирует, насколько сложным и ресурсоемким является процесс выделения редкоземельных металлов.

Сегодня в состав группы из 17 редкоземельных элементов входят следующие металлы: скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Все они характеризуются серебристо-серым оттенком и обладают схожими химическими свойствами. Например, при контакте с кислородом они быстро покрываются оксидной пленкой, образуют тугоплавкие оксиды, которые не растворяются в воде, и проявляют высокую реакционную способность, особенно при воздействии повышенных температур.

Название "редкоземельные металлы" может ввести в заблуждение, поскольку оно связано не с их редкостью в природе, а с особенностями их распространения. Эти элементы достаточно широко представлены в земной коре, однако их концентрация в месторождениях крайне низка. Чаще всего они встречаются в рассеянном состоянии, то есть в виде примесей в составе различных минералов, где они смешаны с другими элементами. Именно эта особенность делает процесс их выделения и очистки чрезвычайно сложным и трудоемким.

Применение

Редкоземельные металлы играют ключевую роль в производстве множества современных электронных устройств. Их часто называют "витаминами промышленности", поскольку даже минимальные добавки этих элементов в сплавы или соединения значительно улучшают их физико-химические характеристики. Однако их использование сопряжено с серьезными трудностями: добыча и обогащение редкоземельных металлов представляют собой сложный и затратный процесс. Как уже отмечалось, эти элементы крайне редко встречаются в чистом виде, а основная их масса содержится в рудах. Кроме того, они обладают высокой реакционной способностью, особенно по отношению к кислороду, с которым мгновенно образуют плотные, тугоплавкие оксиды. Это делает их выделение и очистку от примесей чрезвычайно трудоемкими.

Помимо традиционных методов добычи из руд, существуют и инновационные подходы к получению редкоземельных металлов. Одним из таких способов является их извлечение из отходов производства фосфорных удобрений. Эти отходы, представляющие собой гипс, содержат оксиды таких элементов, как неодим, церий, диспрозий, тербий, лантан и празеодим. С помощью методов сепарации и химической обработки можно выделить эти ценные компоненты, что открывает новые возможности для их использования.

Однако здесь возникает еще одна проблема: даже незначительное количество редкоземельных металлов, необходимое для производства, существенно увеличивает стоимость конечной продукции. При этом в самом продукте эти элементы могут отсутствовать. Например, в нефтеперерабатывающей промышленности катализаторы на основе церия и лантана используются для преобразования нефти в бензин, но сами металлы в составе топлива не сохраняются.

С другой стороны, применение редкоземельных металлов свидетельствует о высоком уровне технологического развития производства. Ученые полагают, что эти элементы станут незаменимыми в процессе перехода к более совершенным технологиям, включая био- и нанотехнологии, атомную и космическую промышленность, а также "зеленую энергетику". Именно по этой причине редкоземельные металлы считаются стратегически важными ресурсами, а их наличие в стране является критически важным для обеспечения национальной безопасности и технологической независимости.

Неодим занимает важное место в производстве оборудования для ветровой энергетики. Для конструирования одной ветряной турбины, способной генерировать до одного мегаватта электроэнергии, требуется приблизительно 200 килограммов этого элемента. Следовательно, для пяти таких установок потребуется уже одна тонна неодима. В свете глобальной тенденции перехода к возобновляемым источникам энергии, спрос на редкоземельные металлы, включая неодим, будет только увеличиваться. Помимо этого, неодим используется для создания сверхмощных магнитов, которые превосходят обычные по своим характеристикам в десять раз. Эти магниты, известные как неодимовые, являются неотъемлемой частью электродвигателей, используемых в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), что делает данный металл незаменимым для развития этой технологии.

Европий отвечает за создание красного цвета в современных дисплеях. Каждый пиксель экрана телевизора, ноутбука или смартфона содержит микроскопическое количество этого элемента, который можно сравнить с "красным светлячком", обеспечивающим яркость и насыщенность изображения.

Гадолиний, в свою очередь, широко применяется в медицинской диагностике, особенно в магнитно-резонансной томографии (МРТ). Этот элемент используется в качестве контрастного вещества, которое помогает визуализировать опухоли и другие патологические изменения в организме человека, что значительно повышает точность диагностики.

Редкоземельные элементы также играют важную роль в производстве современных электронных устройств, таких как компьютеры, планшеты и смартфоны. Без их использования невозможно создание аккумуляторных батарей для продукции Tesla и Apple, а также производство постоянных магнитов и сверхпроводников, работающих при высоких температурах. В металлургии добавки редкоземельных элементов, таких как лантан, празеодим и церий, применяются для улучшения свойств металлических сплавов, что продлевает срок службы конструкций в автомобильной и оборонной промышленности. Кроме того, редкоземельные элементы используются в производстве ракетных двигателей, а также в создании стекол, устойчивых к воздействию кислот и высоких температур.

Редкоземы в России и мире

До начала 1990-х годов Соединенные Штаты Америки являлись ведущим производителем редкоземельных металлов, основным источником которых было месторождение Маунтин-Пасс в Калифорнии. Однако в этот же период Китай начал активную модернизацию своей горнодобывающей отрасли, получившую значительную государственную поддержку. Одним из приоритетных направлений этой модернизации стала добыча редкоземельных элементов. Важным событием стало открытие одного из крупнейших в мире месторождений редкоземельных металлов в районе Байн-Обо. К концу XX века Китай практически монополизировал глобальный рынок, обеспечивая до 95% мирового производства этих ценных ресурсов.

В настоящее время доля Китая на рынке редкоземельных металлов несколько снизилась, однако страна продолжает оставаться крупнейшим производителем, контролируя около 60% мирового объема добычи. Кроме того, Китай играет ключевую роль в глобальной цепочке поставок. Крупнейшие экономики мира, включая США, Австралию и страны Европейского Союза, находятся в значительной зависимости от китайского экспорта. Даже гипотетическое прекращение поставок может привести к резкому росту цен на редкоземельные металлы и серьезным сбоям в промышленных планах крупных корпораций.

В 2011 году японские исследователи обнаружили значительные залежи редкоземельных руд на дне Тихого океана. Анализ образцов грунта, взятых с глубины от 3,5 до 6 километров в 80 различных точках, показал, что эти залежи могут содержать от 80 до 100 миллиардов тонн редкоземельных материалов. Хотя добыча полезных ископаемых с океанского дна сопряжена с техническими сложностями, это открытие подтверждает, что запасы редкоземельных металлов на Земле практически неисчерпаемы. Рано или поздно развитие технологий сделает возможной их добычу даже в таких сложных условиях.

Согласно экспертным оценкам, за последние четыре десятилетия объем производства редкоземельных металлов увеличился более чем в 11 раз. Это связано с бурным развитием технологий: если в 1980 году мировая добыча составляла около 25 тысяч тонн, то к 2021 году этот показатель достиг 280 тысяч тонн.

Согласно данным исследования, проведенного компанией Verified Market Research (VMR), к 2030 году объем мирового рынка редкоземельных металлов может увеличиться более чем в два раза, достигнув отметки в 10,78 миллиардов долларов США. Аналитики Research and Markets также прогнозируют устойчивый рост рынка: с 7,62 миллиардов долларов в 2024 году до 9,38 миллиардов долларов к 2028 году.

По данным Роснедр, запасы редкоземельных металлов на территории Российской Федерации на 2024 год оцениваются в 28,7 миллионов тонн, сосредоточенных на 18 разведанных месторождениях. Это составляет около 20% от общемировых запасов. Однако, несмотря на значительные ресурсы, доля России в мировой добыче редкоземельных металлов не превышает 1%, а переработка таких металлов внутри страны практически отсутствует. Основными причинами такой ситуации являются высокие капитальные затраты, необходимые уже на начальных этапах реализации проектов, отсутствие промышленно апробированных технологий переработки сырья, а также значительная удаленность месторождений от объектов инфраструктуры.

Большинство крупных проектов, связанных с добычей редкоземельных металлов, в настоящее время находятся в замороженном состоянии. Среди них выделяется Томторское месторождение в Якутии, где сосредоточены значительные запасы ниобия и редкоземельных металлов. Предварительные оценки указывают на наличие 11,4 миллионов тонн руды, содержащей 0,7 миллионов тонн оксида ниобия и 1,7 миллионов тонн редкоземельных оксидов. Еще одним перспективным объектом является Ак-Сугский участок недр в Туве, балансовые запасы которого оцениваются в 78 тысяч тонн молибдена и 83,3 тонны рения.


Источник - habr.com


: 0

Оставить комментарий

ПРАВИЛА КОММЕНТИРОВАНИЯ:

1) Не употребляйте ненормативную лексику.
2) Не оскорбляйте автора статьи или авторов комментариев.
3) Не размещайте в поле комментария статьи других авторов или ссылки на них.
4) Комментируя статью, не отклоняйтесь от ее тематики, не вступайте в перепалку с собеседниками.
5) Не размещайте в комментариях политический или личностный пиар, а так же рекламную информацию.
6) Не допускайте в комментариях разжигания межнациональной и межрегиональной розни.
7) Не оскорбляйте высших должностных лиц государства.
8) Не размещайте призывов к свержению строя или к иным противоправным действиям.

ПРИМЕЧАНИЯ:
- Авторы публикаций не вступают в переписку с комментаторами и не обсуждают собственные с материалы.
- Редакция не несет ответственности за содержание комментариев.

АДМИНИСТРАЦИЯ САЙТА ПРЕДУПРЕЖДАЕТ – категорически запрещено обсуждать в комментариях политику редакции или действия модератора, а так же распространять личные сведения о сотрудниках редакции и владельцах сайта.

В случае нарушения какого-либо правила комментарий удаляется.
При злостных и повторяющихся, намеренных нарушениях доступ к размещению комментариев блокируется.

Последние новости
,Налоговая и Таможенная службы будут подчиняться напрямую кабмину - Касымалиев
Сегодня, 11:57
Задержаны мэр Кара-Балты и должностные лица мэрии
Сегодня, 11:55
В Кыргызстане введен мораторий на прием абитуриентов на заочные программы
Сегодня, 11:52
Банки Казахстана начнут передавать государству все данные о счетах граждан
Сегодня, 11:50
Каждый шестой житель Земли страдает от одиночества
Сегодня, 10:07
На границе РФ и Казахстана транспортный коллапс, в котором застряли авто и из КР
Сегодня, 10:06
Кабмин ликвидирует государственное предприятие «Кыргызское взморье»
Сегодня, 10:04
Откуда пришло название второго по величине города в Кыргызстане?
Сегодня, 08:03
На всей протяженности ж/д Китай — Кыргызстан — Узбекистан начаты строительные работы, - Кабмин
Сегодня, 05:59
Задержаны члены ОПГ, завладевшие имуществом строительной компании, - ГКНБ
Вчера, 17:38
Во Франции прошёл первый фестиваль кочевников, посвящённый Кыргызстану
Вчера, 17:37
Устаревшие пестициды угрожают здоровью жителей Кыргызстана
Вчера, 15:47
Ледник Адыгене в Чуйской области начал таять раньше обычного — гидролог
Вчера, 15:46
Камчыбек Ташиев приказал главе Минтранса ходить до ноября в камуфляжной форме
Вчера, 15:44
Президент Садыр Жапаров в последние три дня спит в самолете — Камчыбек Ташиев
Вчера, 12:59
Вымогательство взятки. Задержан вице-мэр Бишкека
Вчера, 12:58
Нацбанк создает равные условия для банков с исламским принципом финансирования
Вчера, 12:56
Каджи-Сай, Барскоон и Каракол официально признаны высокогорными — что это значит
Вчера, 12:54
Прорыв озера Такыр-Тор: опасность миновала
Вчера, 12:53
Садыр Жапаров принял министров иностранных дел государств — членов ОДКБ
Вчера, 12:51
Китай берет "под крыло"аэропорты Кыргызстана
Вчера, 06:00
Президент Садыр Жапаров принял министра иностранных дел России Сергея Лаврова
29-06-2025, 20:20
МВД опровергло информацию о похищении детей в Балыкчы
29-06-2025, 11:28
Министр иностранных дел России Сергей Лавров прилетел в Чолпон-Ату
29-06-2025, 11:26
Платная парковка в аэропорту «Манас» закрыта на ремонт
29-06-2025, 11:25
Борт S7, летевший из Бишкека, совершил жесткую посадку в аэропорту Новосибирска
28-06-2025, 17:01
Прорыв дамбы высокогорного озера Такыр-Төр: разрушен мост между сёлами Чуйской области
28-06-2025, 09:32
В Бишкеке закрывают часть улицы Московской и меняют маршруты автобусов
28-06-2025, 09:31
Прорыв озера в Иссык-Ате: эвакуируют постояльцев дома-интерната Нижней Серафимовки
28-06-2025, 06:42
Почему КР при богатых запасах нефти зависит от импорта топлива?
28-06-2025, 05:21
У соседей
В Узбекистане появится собственный искусственный интеллект
Сегодня, 08:02
Откуда ждать прилета? Казахстанское направление таит для российской ПВО новую угрозу
Сегодня, 05:54
Туркменистан: фортели администрации Трампа
Сегодня, 05:53
Что мешает Центральной Азии стать туристическим регионом?
Сегодня, 05:53
Бывший топ-менеджер обвинил компанию «КАЗ Минералз Бозымчак» в вывозе золота
Сегодня, 05:53
Евразийский экономический форум в Минске как демонстрация успешности ЕАЭС
Вчера, 16:52
Конституционный суд Казахстана разъяснил как отличить коммерческую организацию от преступной группы
Вчера, 16:48
В Евразийском союзе с нетерпением ждут Узбекистан
Вчера, 16:17
США и Россия. Двойные стандарты казахских СМИ
Вчера, 07:57
Как США из за событий в Ираке усиливают давление на Туркменистан
Вчера, 06:00
Прозападные информресурсы пытаются рассорить Узбекистан с Россией
Вчера, 06:00
США создают центральноазиатскую военную коалицию и осваивают советский военный аэродром в Джебеле
Вчера, 06:00
Мировые новости
Екатеринбург. Удар по Ельцин-центру и азербайджанской ОПГ
Сегодня, 10:22
Почему нам так нравятся кошки: ответ учёных
Сегодня, 08:06
Пояс хаоса вокруг России и Китая. Какие регионы станут новыми точками конфликтов
Сегодня, 07:44
Психолог объяснила, почему деньги не приносят счастья
Сегодня, 07:28
Национальная катастрофа или чудесное спасение. Россия поставлена перед выбором
Сегодня, 05:52
Достоевского запретили, потому что поддерживает Путина. Реальный разговор в Европе
Сегодня, 05:52
Гламурный замминистра Иванов воровал даже на консервированных помидорах
Сегодня, 05:52
ЦРУ. Проект "Пересмешник"
Сегодня, 05:52
О некоторых новых тенденциях и технологиях войны Запада
Сегодня, 05:51
Финляндия возродила рабство на клубничных плантациях
Сегодня, 05:51
Эстония ждет прилета ядерного оружия
Сегодня, 05:51
Отсутствие эмпатии и будущего у Азербайджана
Сегодня, 05:51
Францию ждет тотальная водная экономия
Сегодня, 05:51
По одесскому телевидению показали невероятное...
Сегодня, 05:50
Что известно о пропаже 400 кг обогащенного урана в Иране
Вчера, 17:29
В этом году на Земле может наступить самый короткий день в истории
Вчера, 10:20
Соцсети
Белый Парус в Telegram
Белый Парус на Facebook
Интергласс-Строй
Гороскоп

Гороскоп с 30 июня по 6 июля 2025 года. Какие события наиболее вероятны в ближайшие дни? К чему вам стоит подготовиться? Чего избегать, к чему стремиться? Ответы на эти вопросы вы найдете в еженедельном гороскопе.

Подробнее »


Tehnoinvest
Курс валют НБКР
На 01.07.2025
USD 87,4292
EUR 102,5370
CNY 12,2023
KZT 0,1683
RUB 1,1113