Редкоземельные металлы как фактор развития экономики и прогресса
В условиях растущей цифровизации редкоземельные металлы приобретают все большее значение.
Вопреки своему названию, эти элементы не являются редкими, напротив, они достаточно распространены в земной коре по всему миру. Однако, встречаются в природе не в чистом виде, а в составе минералов и руд вместе с другими элементами. Поиск крупных месторождений и процесс отделения достаточно трудоемкий. Для получения очищенного продукта необходимо переработать большие объемы породы. Эти факторы делают добычу РЗМ трудозатратой и дорогостоящей. Вторая часть названия произошла от слова «земли», потому что этим термином в 18-19 веках обозначали оксиды, в виде которых в 1794 году финский химик Юхан Гадолин обнаружил первые из РЗМ.
К редкоземельным металлам относят скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций.
Редкоземельные металлы играют важную роль в разработке новых технологий, использовании возобновляемых источников энергии и совершенствовании современных процессов индустриализации и производства. Магнитные, фосфоресцентные и каталитические свойства, а также высокая электропроводность и коррозионная стойкость делают их незаменимыми в использовании в различных отраслях производства. Компоненты из редкоземельных металлов задействованы при изготовлении широкого спектра продукции:
— Мощные постоянные магниты, которые применяются в электромобилях, ветряных генераторах, жёстких дисках, акустических системах, медицинском оборудовании и электроинструментах (неодим, празеодим, диспрозий и самарий);
— Катализаторы (церий используется в автомобильных каталитических нейтрализаторах для снижения выбросов вредных веществ, лантан входит в состав катализаторов крекинга нефти);
— Люминофоры (европий, тербий и иттрий используются для производства цветных дисплеев, энергосберегающих ламп и рентгеновских экранов);
— Стекло и керамика (неодим, эрбий и празеодим нужны для придания стеклу и керамике специальных оптических свойств и цветов);
— Ядерная энергетика (гадолиний и диспрозий используются в качестве поглотителей нейтронов в ядерных реакторах);
— Электроника (лантан используется в качестве диэлектрика в микроэлектронике);
— Медицина (гадолиний используется в качестве контрастного вещества для МРТ);
— Металлургия (скандий повышает усталостную долговечность алюминия, а иттрий повышает прочность ванадия и жаростойкость никеля и хрома);
Редкоземельные металлы обладают мощными магнитными свойствами и отлично проводят электричество и сопротивляются теплу, что делает их важнейшими компонентами полупроводников. По этой причине их задействуют при изготовлении графических процессоров (GPU), специализированных интегральных схем (ASIC) и программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA). REE также имеют решающее значение для устойчивого производства энергии, которое, как предполагается, компенсирует утечку электроэнергии из электросети ИИ – в частности, ветряными турбинами.
Помимо того, что развитие ИИ увеличивает спрос на редкоземельные металлы за счет необходимых для чипов материалов, есть также фактор возросшего спроса на электроэнергию, необходимую для питания ИИ и центров обработки данных.
Китай является центральным звеном в цепочке поставок РЗМ. От него зависят крупнейшие экономики мира, в том числе США, Австралия и страны Евросоюза. КНР устанавливает квоты на добычу, плавку и разделение, что позволяет диктовать цены мировому рынку.
Пекин и Вашингтон ведут торговую войну из-за редкоземельных металлов, поскольку каждая страна конкурирует за лидерство в глобальных секторах электромобилей и технологий. В конце 2023 года Китай ужесточил контроль над редкоземельными минералами с помощью новых правил экспорта и приобретения объектов. Этот шаг усиливает его монополию на эти ресурсы, создавая существенные препятствия для иностранных технологических компаний, зависящих от этих материалов и повышая их цены.
Доминирование Пекина в производстве редкоземельных металлов является существенным: именно КНР производит 60% редкоземельных минералов в мире, обеспечивает 90% их мировой переработки, поставляет 72% импорта редкоземельных металлов в США. В 2024 году Китай произвел 270 000 тонн РЗМ.
Nvidia, а также другие производители ии-чипов стали изготавливать конденсаторы из сверхчистого диспрозия, обладающего высокой термостойкостью, что делает его важным компонентом современных полупроводников. 99% его производства приходится на китайские нефтеперерабатывающие заводы.
Сильная зависимость от Китая создает уязвимости для промышленности США, поскольку внутренняя добыча и переработка остаются дорогостоящими и сложными. Ожидается, что эти запреты усугубят дефицит поставок в критических областях.
Россия является одним из мировых лидеров по запасам редкоземельных металлов, по данным Минприроды, разведанные запасы этого вида сырья, подготовленные к добыче, составляют 28,5 млн тонн.
Еще в 2022 г. редкие и редкоземельные металлы включены в перечень основных видов стратегического минерального сырья. К 2030 г. их выпуск планируется нарастить в 8 раз, доля импорта в их потреблении при этом сократится до 15%.
В 2025 году в России запущен национальный проект технологического лидерства «Новые материалы и химия», в рамках которого планируется наладить полный цикл индустрии редких и редкоземельных металлов, обеспечить их добычу и переработку вплоть до производства готовых высокотехнологичных товаров с высокой добавленной стоимостью. Предполагается, что по итогам нацпроекта объём выпуска такой продукции кратно возрастет.
В 2025 году компания «Русал» на Богословском алюминиевом заводе в Свердловской области начала экспериментальное производство оксида скандия, востребованного в производстве топливных элементов, алюминиевых сплавов и 3D-печати.
