Что такое редкоземельные металлы


Редкоземельные металлы: список названий, запасы, свойства

Редкоземельные металлы – группа из 17 химических элементов таблицы Менделеева. Они обладают одинаковым строением атомов, а также имеют схожие химические и физические свойства. Редкоземельные элементы применяются в различных промышленных сферах: в радиоэлектронике, атомной энергетике, машиностроении, химической промышленности и металлургии.

Металлы, составляющие группу редкоземельных

По состоянию на 2019 г., в список редкоземельных металлов входят следующие химические элементы:

  1. Скандий: назван в честь Скандинавии.
  2. Иттрий: получил наименование в честь населенного пункта Иттербю, расположенного на территории современной Швеции.
  3. Лантан: в переводе с греческого языка наименование этого элемента означает «таинственный, скрытный».
  4. Церий: назван в честь римской богини Цереры и одноименной карликовой планеты в солнечной системе.
  5. Празеодим: в переводе с греческого языка наименование этого элемента обозначает «зеленый близнец».
  6. Прометий: назван в честь древнегреческого мифического персонажа Прометея.
  7. Неодим: в переводе с греческого языка означает «новый близнец».
  8. Самарий: получил наименование в честь минерала самарскит.
  9. Европий: назван в честь одноименной части света.
  10. Гадолиний: получил наименование в честь финского химика Юхана Гадолина.
  11. Диспрозий: в переводе с греческого языка наименование этого элемента означает «труднодоступный».
  12. Гольмий: назван в честь столицы Швеции – Стокгольма.
  13. Эрбий: получил наименование в честь шведской деревни Иттербю.
  14. Лютеций: назван в честь старинного названия столицы Франции, используемого древними римлянами.
  15. Иттербий: получил наименование в честь населенного пункта Иттербю.
  16. Тулий: получил наименование в честь сказочного острова Туле, описанного в скандинавской мифологии.
  17. Тербий: назван в честь деревни Иттербю.

Термин «редкоземельные» образован от словосочетания «редкие земли». Он объединяет химические элементы по следующим признакам:

  1. Вещества редко встречаются в естественной среде. В нынешнее время только 2% редкоземельных металлов добываются в земной коре. Извлечение металлов в большинстве случаев осуществляется из отходов производства минеральных удобрений. Добыча осуществляется с применением инновационных технологий.
  2. При взаимодействии с кислородом элементы образуют тугоплавкие, нерастворимые оксиды, называемые «землями».
  3. Представляют собой серебристо-белые металлы, тускнеющие при взаимодействии с воздухом в результате образования оксидной пленки.

Редкоземельный металл лантан является одним из самых дорогих химических элементов. При взаимодействии с алюминием он образует вещества с повышенной интенсивностью поглощения углерода и азота. Благодаря низкой активности по отношению к h3, его можно применять для изоляции водорода от окружающих газов.

Редкоземельные соединения отличаются между собой по химической активности. Этот параметр возрастает от скандия до лантана. До лютеция химическая активность снижается до минимальных значений. Это явления обусловлено постепенным снижением расстояния между атомами и энергетическими уровнями.

В научной литературе редкоземельные металлы имеют следующие обозначения:

  1. TR: аббревиатура, обозначающая “редкие земли” (Terrae rarae).
  2. REE: сокращение английского словосочетания Rare-earth elements (редкоземельные элементы).
  3. REM: сокращение английского словосочетания Rare-earth metals (редкоземельные металлы).

В российских учебниках редкоземельные элементы обозначаются аббревиатурами РЗЭ или РЗМ.

История открытия редкоземельных металлов

Впервые редкоземельные металлы были изучены финским химиком Юханом Гадолином в конце XVIII столетия. В 1794 г. ученый во время изучения рудных образцов, найденных вблизи деревни Иттербю, открыл “редкую землю”, названную иттриевой. В начале XIX в. немецкий химик Мартин Клапрот создал первую классификацию редкоземельных соединений. Он раздел эти элементы 2 группы: иттриевые и цериевые.

Спустя несколько десятилетий шведский химик Мосандер выявил наличие новых редкоземельных металлов. В 1840-х г. ученый выделил из образцов “редких земель” окись церия, тербиевую и эрбиевую земли. К концу XIX столетия в мире было открыто 16 редкоземельных элементов. В XX в. был открыт последний редкоземельный металл — прометий. Ее исследованием занимались русские химики Маринский и Гленделин. На основе их экспериментов были проведены опыты по использованию осколков деления атомов урана в ядерном реакторе. По состоянию на 2019 г. группа редкоземельных металлов состоит из 17 химических соединений. В таблице Менделеева они расположены в ячейках 21, 39 – 57, 57 – 61.

Запасы редкоземельных элементов

Общее количество по массе редкоземельных металлов в природе составляет не более 0,02%. Чаще всего в недрах Земли находятся церий, лантан и неодим. Наименее распространенным соединением является Европий. Ее процентное содержание в недрах Земли составляет не более 0,0013% от его общей массе.

В мире редкоземельные металлы находятся в 240 минеральных веществах: фторидах, силикатах и фосфатах. 62 минерала используются в качестве промышленного сырья: монацит, апатит, бастнезит и эвксенит. Процентное соотношение РЗЭ в составе минеральных веществ неодинаково. В бастнезитах содержатся преимущественно представители цериевой подгруппы, в апатитах – иттриевой.

Редкоземельные элементы содержаться в естественной среде совместно, образуя сульфиды или галоидные соединения. Валентность веществ составляет не более 3+. В природе церий может образовывать четырехвалентные соединения, что обусловлено особенностями строения его электронной оболочки.

Основные запасы редкоземельных металлов содержатся в следующих странах:

  • США: 13000000 т;
  • Австралия: 1600000 т;
  • Бразилия: 36000 т;
  • Китай: 55000000 т;
  • Индия: 3100000 т;
  • Малайзия: 30000 т.

В России 90% редкоземельных элементов импортируется из других стран. Это обусловлено тем, что на российском рынке наблюдается низкий спрос на данные соединения. Из-за развития научно-технического прогресса наибольшее количество редкоземельных ресурсов потребляется развитыми странами Европы и Северной Америки.

Добыча

Добыча редкоземельных металлов из отходов фосфорных удобрений является одной из самых инновационных технологий. Наличие в породном отвале большого количества гипса обуславливает высокую водостойкость и механическую прочность сырья. Эта технология извлечения РЗМ позволяет добыть до 800 000 ценных химических элементов и утилизировать отходы при производстве фосфорных удобрений. Она представляет собой замкнутый цикл. В результате переработки минеральных удобрений выделяются строительный гипс и оксиды редкоземельных металлов: неодима, тербия, церия, диспрозия, празеодима и лантана.

Существуют 3 метода переработки отходов от производства удобрений:

  1. Разложение материала с помощью плавиковых или серных кислот: позволяет удалять из веществ оксиды азота в процессе реакции обмена.
  2. Хлорирование: атомы неметаллов сменяются на хлор в результате химической реакции замещения.
  3. Сплавление гидроксидами, растворимыми в воде: в результате реакции гидролиза из РЗМ удаляются сульфированные поверхностно-активные вещества.
  4. Химическое восстановление кальцием: осуществляется в бескислородной среде или в атмосфере аргона. Эта процедура позволяет избавиться от самых прочных химических окислов.

В результате образуется хлориды, сульфаты и оксиды, из которых извлекаются редкоземельные соединения. Для очистки РЗЭ от примесей используются технологии вакуумного переплава или дистилляции.

Наибольшее количество РЗМ добывается на территории США, Канады, Австралии и КНР. С 2010 г. спрос на эти химические соединения растет во многих индустриальных отраслях: машиностроении, электронике, ядерной энергетике и химической промышленности. Одним из крупнейших месторождений редкоземельных металлов является Bayan Obo, расположенное в Китае. Здесь содержится 44 млн. оксидов. Китай экспортирует сырье во многие страны Европы, Азии, Северной Америки и Африки. С 2010 г. КНР сокращает экспорт РЗМ, что связано с ростом потребления на внутреннем рынке. В результате во многих странах возникла физическая нехватка редкоземельных ресурсов.

В Российской Федерации добыча РЗМ из горных пород является нерентабельным занятием, что обусловлено низким потреблением этих металлов. Наибольшее количество редкоземельных элементов используют государственная корпорация “Ростехнологии” и предприятия оборонной промышленности. В России РЗМ добываются на территории Мурманской области и Республики Саха (Якутии). В данных регионах находятся крупнейшие месторождения редкоземельных металлов: Ловозерское и Томторское. С 2016 г. в РФ действует госпрограмма по созданию отраслевых предприятий, обеспечивающих российскую промышленность редкоземельными элементами. Она позволила улучшить методы добычи РЗМ и ликвидировала зависимости экономики России от импортных материалов.

Свойства редкоземельных металлов

Редкоземельные металлы имеют серебристый или желтый окрас. Они поддаются механической обработке и проводят электрический ток. Свойства РЗМ могут изменяться при переходе веществ из металлического состояния в парообразное. При высоком давлении и большой разнице в энергии атомные радиусы уменьшаются, что приводит к увеличению плотности простых веществ.

Физические свойства

Плотность РЗЭ составляет 6000–7000 кг/м3. Температура плавления вещества равняется 900 °С. Переход веществ в газообразное состояние осуществляется при температуре от 3500 °С. Наибольшим захватом тепловых нейтронов обладают гадолиний, самарий и европий. При нагревании до высоких температур элементы становятся пластичными и легко поддаются прокатке или ковке.

РЗМ обладают магнитными свойствами. Они относятся к классу парамагнетиков. Магнитная восприимчивость соединений зависит от их температуры. Гадолиний, Диспрозий и Гольмий располагают ферромагнитными свойствами. Они могут увеличить свое магнитное поле в несколько раз при нагреве до критических температур. В естественной среде большая часть редкоземельных металлов являются сверхпроводниками. Переход сверхпроводящее состояние осуществляется при охлаждении веществ до температуры -268,15 °С. Величина данного показателя зависит от избыточного давления.

Механические свойства

Механические свойства РЗЭ находятся в зависимости от количества примесей, содержащихся в веществе: кислорода, серы, азота и углерода. Ими обладают большинство представителей иттриевой и цериевой подгрупп. Чистые металлы, в которых содержится меньше 1% примесей, имеют твердость 500 Мпа. Этот показатель зависит от температуры химического соединения. При охлаждении вещества до 800 °С твердость элемента составляет 30 МПа. Если понизить температуру вещества до 550 °С, то оно полностью размягчится, что обусловлено полиморфным превращением.

При температурах 20-800 °С повышается пластичность редкоземельных металлов. Во время нагревания внутренняя структура элементов переходит на кубическую модификацию. Во время растяжения РЗМ полностью разрушаются при давлении в 150 Мпа. При более низких значениях этого показателя соединения деформируются. Удельное растяжения металлов составляет не менее 12%.

Химические свойства

При взаимодействии с молекулами кислорода РЗЭ покрываются тонкой оксидной пленкой, защищающей металлы от физических деформаций и воздействия иных химических элементов. При высокой влажности вещества начинаются окисляться с большей интенсивностью и превращаются в щелочи. Данный химический процесс осуществляется при температурах до 250 °С. При дальнейшем нагревании в кислородной среде металлы начнут окисляться с выделением большого количества тепловой энергии.

Наибольшей реакционной способностью располагают скандий и иттрий. При нагревании до 400 °С они вступают в реакции с водородом, образуя гидриды. Полученные вещества имеют высокую плотность и могут взаимодействовать с солями.  Церий обладает свойством пирофорности. При разрезании этого элемента на воздухе образуется множество искр. В этом случае выделяется до 220 ккал тепла.

Степень окисления редкоземельных соединений равняется +3. Поэтому эти способы образовывать тугоплавкие, твердые и крепкие оксиды. При взаимодействии с водой РЗМ образуют малорастворимые гидроксиды. Растворимость элементов зависит от ряда активности и свойств амфотерности. Из-за высокой активности металлов, соли редкоземельных соединений быстро растворяются в сильных кислотах, относящихся к минеральной группе химических веществ. При взаимодействии РЗМ с неметаллами VI – VII групп получаются галогены. РЗЭ могут вступать в реакцию с селеном, бромом, йодом при нагревании. Они инертны к большинству растворимых гидроксидов.

Применение редкоземельных металлов

Редкоземельные металлы нашли применение в следующих областях:

  1. Производство винчестеров и звуковых динамиков.
  2. Изготовление фотокамер, телескопических объективов, проекторов, приспособлений для студийного освещения и аккумуляторов.
  3. Переработка сырой нефти.
  4. Разработка усиленных металлов и стекол, применяющихся в авиационных моторах и защитных масках для строителей.
  5. Создание жидкокристаллических дисплеев, аппаратов для МРТ, рентгеновских систем, энергосберегающих ламп и ядерных реакторов.

Также РЗЭ используются для изготовления добавок и эмалей, необходимых для модификации материалов. Они улучшают пластичность и прочность сырья, что увеличивает срок службы различных аппаратов и металлических устройств. Благодаря повышенной скорости поглощения окисей углерода и азота, РЗМ могут применяться в водородных тиратронах в качестве изолирующего материала.

Применение редкоземельных элементов оказывает негативное влияние на экологию планеты. В результате добычи и производства РЗЭ в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ и токсинов, включая углерод. В настоящее время разрабатываются технология определения токсичности РЗМ при помощи биотестирования. Ученые создают биосенсоры, определяющие влияние металлов на организм человека при помощи специальных биосенсоров. При изготовлении тестовых приспособлений используются экологически чистые материалы: Paramecium Bursaria и водоросли Chlorella.

Что такое редкоземельные металлы? Для чего они используются?

Изучая технологические металлы, вы наверняка встретите редкоземельные металлы, редкоземельные элементы, оксиды редкоземельных элементов и редкие металлы.

Что они означают?

Какие они и зачем они нужны важный?

Как мы их используем?

Как термин «технологические металлы» предполагает, что они являются стратегическими полезными ископаемыми, которые имеют решающее значение для современного общества и продвижение технологий.Они важные элементы во всем, что касается обороны, авиации, космоса и военного дела. Кроме того, их использование расширяется до чистой энергии. технологии и даже бытовая и персональная электроника.

В этом руководстве мы рассмотрим важные редкоземельные металлы, как они добываются и почему они находятся в центре внимания 21 st технологии века.

Что такое редкоземельные металлы?

Редкоземельные металлы (РЗМ), редкоземельные элементы элементы (REE) и оксиды редкоземельных элементов (REO) являются терминами для 17 элементов на периодическая таблица.

  • Церий
  • Диспрозий
  • Эрбий
  • Европий
  • Гадолиний
  • Гольмий
  • Лантан
  • Лютеций
  • Неодим
  • Празеодим
  • Прометий
  • Самарий Терий
  • Скандий
  • Терий
  • Скандий
  • Иттрий

Эти элементы известны как лантаноиды. Несмотря на их «редкость» обозначение, они не так редки, как предполагает их название.Их в изобилии по всему миру. с наибольшей концентрацией в Китае, который является ведущим производителем REMs. Миллионы лет назад они образовали в мантии земли и были вытеснены в земную кору из-за тектонических активность, при которой выветривание продолжало широко рассеивать эти металлы.

REM подразделяются на тяжелые и легкие категории, где тяжелые редкоземельные элементы (HREE) считаются более ценнее легких редкоземельных элементов (LREE). Оба типа лантаноидов нерадиоактивны, и они очень желательно для многих экологически чистых энергетических, инженерных и производственных технологий.

Почему редкоземельные металлы редки?

Хотя их можно найти в концентрации выше, чем у других металлов, даже золота и серебра, их дисперсия локации делают добычу и добычу неэкономичной, за исключением нескольких жизнеспособных и области переработки в мире. Некоторые Страны также ограничивают добычу РЗМ из-за экологических стандартов.Большинство скоплений REM находятся вместе или в непосредственной близости. Они химически связывают друг к другу и к неметаллическим элементам. Таким образом, помимо трудности поиска жизнеспособных источников РЗМ, это также очень дорогостоящий и химически сложный процесс для отделения отдельные быстрые мысли.

Добыча редкоземельных металлов

Вы должны успешно найти REM, чтобы определить его жизнеспособность в качестве источника, достойного добычи. В отличие от других металлов, которые часто встречаются в рудных месторождениях и жилах, которые можно экономично добывать, земные элементы обычно находятся в щелочных и магматических породах и не обнаруживаются с помощью металлодетекторов.РЗМ, такие как европий, тербий и иттрий, можно найти на дне океана. Новый сенсор на основе белка может связываться с REM и изменять свою флуоресценцию при положительном обнаружении. Эта технология часто используется для поиска и связывания кальция, но исследователи обнаружили, что она чрезвычайно эффективна для связывания с лантаноидами, когда вместо этого часть сенсора заменяется белком. Это может быть ключом к обнаружению концентрированных источников РЗМ в ближайшем будущем.

Когда-то экономически жизнеспособный и высокий источник концентрации найден, первый шаг - создание концентрированных блоков из необработанной формы с использованием стандартных процедур добычи, включая дробление и чистка.Когда концентрат был сформирован химически сложный процесс, чтобы попытаться отдельные отдельные быстрые мысли. Этот процесс может включать выщелачивание, осаждение, растворение и различные другие виды очистки методы, специально разработанные для отдельных элементов земли.

В зависимости от типа элемента, могут быть включены различные материалы, такие как кислоты и радиоактивные химические вещества в процессе экстракции и может повторяться от нескольких до сотен раз. Эти процессы производят токсичные отходы и является частью проблемы при производстве РЗМ.

Использование редкоземельного металла

В отличие от второстепенных металлов, которые пережили стремительный подъем после Второй мировой войны, REM не играли такой важной роли до 1965 года, хотя небольшие количества были произведены. Ты можешь вспомните, когда на рынке появились первые цветные телевизоры, и вы могу поблагодарить Европиум за это. Эта Открытие вывело Соединенные Штаты на первое место по производству РЗМ. В 80-х годах Китай завоевал популярность и начал производила огромное количество РЗМ и стала крупнейшим производителем в мире.

С тех пор многие страны и правительственные учреждения осознали важность элементов земли и начали накапливать запасы и включать их почти во все аспекты обороны, промышленности, авиации, бытовой электроники и многого другого.

В Китае были самые низкие цены на РЗМ, что вынудило конкурирующие шахты по всему миру прекратить производство. В то время это в конечном итоге привело к тому, что Китай ограничил экспорт РЗМ, что привело к значительному удорожанию материалов.Это вынудило Соединенные Штаты выяснить, как потреблять меньше РЗМ, искать альтернативные заменители и производить продукты, в которых они не нужны.

В то время как Штаты, возможно, сократили потребление РЗМ, Китай и Австралия продолжили наращивать производство продуктов, изготовленных с РЗМ, что привело к увеличению потребления и, следовательно, спроса на них.

Итак, какие технологии сейчас используют земные металлы?

Редкоземельные элементы в военной и национальной обороне

Редкоземельные элементы необходимы для многих секторов обороны.Лантан способствует развитию технологий ночного видения в очках и соответствующем оборудовании. Неодим используется в лазерных дальномерах, используемых в таких видах спорта, как охота и гольф, а также в военных высокоточных боеприпасах, в которых важен празеодим. Те же редкоземельные элементы используются также в системах связи и наведения. Самарий также входит в состав высокоточного оружия.

химических комбинаций РЗМ можно использовать в качестве термостойкие магниты, играющие огромную роль в авиации.Примеры, такие как самарий-кобальт и Магниты из неодима, железа и бора используются в приводах плавников для полета ракет систем наведения и управления, а также в качестве компонентов военных компьютерных систем. инновации.

РЗМ также используются для изготовления брони, бронебойные снаряды, умные бомбы, истребители, радиоэлектронная борьба, спутниковая связь, радар, гидролокатор, оптика и многое другое.

Использование РЗМ в Соединенных Штатах в национальной обороне в последние годы приобрело больший интерес, поскольку в 2019 году США официально финансируют производство редкоземельных элементов в промышленных масштабах.С. Военный. Собственные ресурсы страны и партнерские отношения со странами-союзниками помогут удовлетворить спрос военных на РЗМ.

Редкие земли в автомобильной промышленности

РЗМ и их сплавы используются в несколько областей автомобильной промышленности, а именно катализаторы, аккумуляторы и приводные двигатели.

Кредит изображения: Molycorp

Как видите, REM используются в автомобильных компонентах по-разному. Церий используется для полировки стекла и зеркал, а неодим изменяет светопропускающие свойства стекла фар.В гибридных батареях используется церий и лантан, в то время как электродвигатели и генераторы могут включать в себя множество REM, таких как неодим, празеодим, диспрозий и тербий. Редкие земли также используются в качестве рафинера в газе, используемом для топлива двигателей внутреннего сгорания.

Редкоземельные магниты, такие как Неодим-железо-бор, используются в датчиках, и даже ферритовые магниты содержат небольшое количество редкоземельных элементов и второстепенных металлов, таких как лантан и кобальт, чтобы улучшить характеристики магнита на 25%. GPS-навигация, сенсорные экраны, электрические стеклоподъемники и все хай-тек гаджеты в новых транспортных средствах будут иметь, по крайней мере, некоторый вклад REM в их изготовление.

В то время как некоторые люксовые бренды переходят на редкоземельные постоянные магниты, такие как Tesla, Toyota «разработала технологию, которая поможет сохранить запасы неодима». Отказавшись от неодима, они потребляют более дешевые и более доступные материалы с церием и лантаном.

Редкие земли в альтернативной энергетике

Редкие земли играют прогрессивную роль в движение за чистую и возобновляемую энергию, поскольку правительства ищут пути продвижения вдали от ископаемого топлива.Однако основной и законное беспокойство вызывают очень низкие показатели утилизации REM, в то время как некоторые из них вообще не перерабатывается. Параллели использование REM в качестве возобновляемой энергии тесно связано с сокращением поставки и проблемы добычи и переработки.

На диаграмме ниже мы можем увидеть, как спрос на РЗМ в технологиях солнечных и ветряных турбин будет расти с 2020-2050, и в этой таблице не учитываются потребности REM во всех других критических такие технологии, как военные, автомобильные и потребительские.

Кредит изображения: Metabolic.nl

Те же неодим-железо-борные магниты, что мы видим, что в электромобилях и военном деле тоже одни и те же магниты которые используются в генераторах для ветряных турбин. Хотя неодим в основном используется в морских и наземных ветряных турбинах, дополнительные редкоземельные элементы, такие как диспрозий, празеодим, тербий и другие критические металлы, такие как серебро, индий и теллур; Бор, Селен и Кадмий также необходим для питания солнечных батарей.

Редкие земли в бытовой электронике

Почти каждый контактировал с Быстро, возможно, даже не подозревая об этом. Сектор электроники продолжает потреблять РЗМ для множества продуктов, но средний человек, вероятно, будет связывать его использование с современной электронной устройств.

Самым подходящим электронным устройством, вероятно, является мобильный телефон. По оценкам, мобильными устройствами владеют более пяти миллиардов человек, а какие редкоземельные элементы содержатся в смартфоне? Неодим, диспрозий, гадолиний, лантан, празеодим и тербий. Их можно найти в экранах, батареях и других компонентах миниатюрных персональных устройств, таких как планшеты и ноутбуки.Они также используются для GPS, усиления сигнала и оптоволоконных кабелей.

REM используются в жестких дисках, в кино кинотеатры, объективы фотоаппаратов, звукоусиление, плоские экраны и магнитооптические технологии записи.

Редкие земли в других областях

Производство, здоровье и продвинутый Отрасли связи также зависят от РЗМ. Они предоставляют множество преимуществ для космические спутники, системы связи и медицинские приложения, которые включает МРТ, рентген, лазеры, нейтронную лучевую терапию и различные лекарственные препараты. лечения.

Закончатся ли в мире редкоземельные металлы?

В то время как мировые поставки и производство REMs во многом зависят от политической практики, всех правительств и всего мира. державы согласны с тем, что увеличение предложения имеет решающее значение. Задача состоит в том, чтобы обеспечить поставку на скорость, которая соответствует растущим темпам глобального спроса.

С неизведанными ресурсами и глобальным запасов, сырье существует в запасе, который может удовлетворить растущий спрос, но добыча и вовлеченная экономика - главные факторы медленного производства, не говоря уже о местонахождении РЗМ, что более важно стратегическое значение для одних стран, чем для других.

Что теперь делать? Есть много мнений, которые варьируются от поиск заменителей рециркуляции и повторного использования редкоземельных элементов и улучшение технологии, которые в настоящее время используют REM.

Гонка продолжается

С растущим ожиданием и осознанием эти ценные и важные элементы, будущие организации могут рассчитывать на достижения в области технологий, которые, несомненно, изменят способ защиты наших страны, переходите к чистой энергии и взаимодействуйте с персональными устройствами на ежедневной основе.

Между США, Австралией и недавно обнаруженные месторождения недалеко от Японии, что помещает их на карту (основные страны, которые имеют наибольшие или потенциальные резервы РЗМ) шанс, наконец, разработать эти ресурсы таким образом, чтобы конкурировать с Китай. Гонка продолжается.

.

Что такое редкоземельные металлы и почему они являются «ядерным вариантом» Китая в торговой войне с США - RT Business News

Эскалация торгового конфликта между США и Китаем вызывает обеспокоенность по поводу мер, которые каждая сторона может использовать в своей борьбе, включая вариант Пекина по ограничению экспорта редкоземельных металлов.

Эту экономическую меру называют одним из ядерных вариантов Пекина в его битве с Вашингтоном из-за того, что Китай является крупнейшим производителем редкоземельных металлов и имеет самые большие запасы.

Редкие земли - это , «безусловно, оружие, которое Китай может использовать в своем арсенале торговых переговоров против президента США Дональда Трампа», - сказал RT независимый политический аналитик Алессандро Бруно.

Также на rt.com Китай «серьезно рассматривает» ограничение экспорта редкоземельных элементов в США - глава Global Times

«Чтобы продемонстрировать свою стратегическую важность, редкоземельные элементы являются одними из немногих китайских товаров, которые Трамп (или его должностные лица) исключил из списка предметов, подлежащих дополнительным тарифам / пошлинам», - сказал эксперт , добавив, что «Китай понимает стратегическое значение редких земель и устанавливает экспортные квоты.

Около 80 процентов редкоземельных элементов США зависят от Китая, ведущего мирового поставщика.

Но что такое редкие земли, для чего они используются и почему они важны для всех нас?

Редкие земли или редкие металлы - это группа из 17 химических элементов с особыми характеристиками. Эти материалы на самом деле не редкость, несмотря на их название, но их трудно найти в желаемых концентрациях, и их трудно обрабатывать, поскольку руды часто содержат радиоактивные материалы природного происхождения, такие как уран и торий.

Группа состоит из иттрия и 15 элементов лантаноидов (лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций). Скандий содержится в месторождениях редчайших земных элементов, а также классифицируется как редкоземельный элемент.

ПОДРОБНЕЕ: США столкнутся с «смертельным ударом» от «мастера кунг-фу» Китая в ответ на уловки торговой войны - экс-чиновник

Элементы часто называют «оксидами редкоземельных элементов» , потому что многие из них они обычно продаются как оксидные соединения.

Китай контролирует около 85-95 процентов производства и поставок всех редкоземельных элементов. В прошлом году в стране было произведено около 78 процентов мирового объема редкоземельных элементов.

Также на rt.com Ядерный вариант Китая по демпингу облигаций США вызовет полный хаос на мировых рынках - эксперт

Металлы и сплавы, которые их содержат, используются во многих устройствах, которые люди используют каждый день, таких как компьютерная память, DVD, аккумуляторные батареи, сотовые телефоны, каталитические преобразователи, магниты, люминесцентное освещение и так далее.

За последние 20 лет спрос на многие изделия, требующие редкоземельных металлов, резко вырос. В то время использовалось очень мало сотовых телефонов, но сегодня их число превысило семь миллиардов. Использование редкоземельных элементов в компьютерах растет почти так же быстро, как и количество сотовых телефонов.

Многие аккумуляторные батареи сделаны из редкоземельных элементов. Спрос на аккумуляторы обусловлен спросом на портативные электронные устройства, такие как сотовые телефоны, считывающие устройства, портативные компьютеры и фотоаппараты.

Редкоземельные элементы также используются в качестве катализаторов, люминофоров и полирующих составов для борьбы с загрязнением воздуха, для подсветки экранов электронных устройств и многого другого. Ожидается, что на все эти продукты будет расти спрос.

Также на rt.com Другой ядерный вариант Китая в торговой войне с США - редкоземельные материалы

Военные используют редкоземельные элементы в очках ночного видения, высокоточном оружии, коммуникационном оборудовании, оборудовании GPS, батареях и другой оборонной электронике.

«Затем есть вопросы аэрокосмической и оборонной промышленности. Министерство обороны США обеспокоено отсутствием в США достаточных запасов редкоземельных элементов, отмечая, что это ставит под угрозу возможности производства оружия », - сказал Бруно.

Он объяснил, что Китай может нанести вред мировой промышленности, особенно новым технологиям, если запретит экспорт редкоземельных материалов. По словам аналитика, вариантов получения этих важнейших технологических металлов из других источников очень мало. «Конечно, Китай не обязательно этого хочет, потому что он играет в долгую игру - и не хочет, чтобы Запад разрабатывал альтернативы».

Чтобы узнать больше об экономике и финансах, посетите бизнес-раздел RT

.

10 ведущих стран по производству редкоземельных металлов

Китай - самая большая страна по производству редкоземельных металлов, но каковы другие ведущие страны? Узнай здесь.

Производство редкоземельных металлов в 2019 году росло, увеличившись до 210 000 метрических тонн (МТ) во всем мире с 190 000 МТ в предыдущем году.

Спрос на металлы растет, поскольку возобновляемые источники энергии становятся все более важными во всем мире.Редкоземельные элементы, такие как неодим и празеодим, которые важны для применения в экологически чистых источниках энергии и в высокотехнологичных отраслях промышленности, находятся в центре внимания, особенно по мере того, как становятся популярными электромобили и гибридные автомобили.

Другие факторы, такие как продолжающаяся напряженность между США и Китаем, также привлекают внимание к редкоземельным элементам. Поскольку Китай на сегодняшний день является крупнейшим в мире производителем материалов, напряженные отношения между странами привлекают внимание к вопросам цепочки поставок редкоземельных элементов.

Имея это в виду, стоит знать цифры производства редкоземельных металлов. Вот 10 стран, которые добывали самые редкие земли в 2019 году, согласно последним данным Геологической службы США.

1. Китай

Добыча на руднике: 132 000 тонн

Как уже упоминалось, Китай в течение ряда лет доминировал в производстве редкоземельных элементов. В 2019 году объем производства на внутреннем рынке составил 132000 тонн по сравнению со 120000 тонн в предыдущем году.

Китайские производители должны соблюдать систему квот на производство редкоземельных элементов.Годовая квота на добычу в 2019 году была установлена ​​на рекордно высоком уровне, а квота на плавку и сепарацию составила 127 тысяч тонн. Интересно, что эта система привела к тому, что Китай стал крупнейшим в мире импортером редкоземельных элементов в 2018 году.

Система квот является ответом на давние проблемы Китая с незаконной добычей редких земель. За последнее десятилетие страна предприняла шаги по очистке своего закона, включая закрытие незаконных или экологически несовместимых рудников по добыче редкоземельных металлов, а также ограничение производства и экспорта.

В настоящее время шесть государственных горнодобывающих предприятий отвечают за добычу редкоземельных элементов, что теоретически позволяет Китаю сохранять надежный контроль над производством. Однако незаконная добыча остается проблемой, и китайское правительство продолжает принимать меры по пресечению этой деятельности.

2. США

Добыча на руднике: 26000 тонн

В 2019 году в США было произведено 26000 тонн редкоземельных элементов по сравнению с 18000 тонн в предыдущем году.

Редкоземельные элементы в США в настоящее время поступают только с рудника Mountain Pass в Калифорнии, производство которого возобновилось в первом квартале 2018 года после ввода в эксплуатацию и технического обслуживания в четвертом квартале 2015 года.До банкротства им управляла Molycorp, а затем была куплена MP Mine Operation.

Критические металлы - важнейший компонент новых технологий

Получите бесплатный прогноз по инвестициям в критические металлы на 2020 год!

США - крупный импортер редкоземельных материалов, спрос на соединения и металлы в 2019 году составил 170 миллионов долларов США; это по сравнению со 160 миллионами долларов США в 2018 году. Страна классифицирует редкие земли как важнейшие минералы, и это различие стало очевидным из-за торговых проблем между США и Китаем.

3. Мьянма

Добыча на руднике: 22000 тонн

В 2019 году в Мьянме было добыто 22000 тонн редкоземельных элементов по сравнению с 19000 тонн в предыдущем году.

Мало информации доступно о месторождениях редкоземельных минералов в стране и проектах по их добыче, но страна поддерживает тесные отношения с Китаем: в 2018 году Мьянма предоставила 50 процентов средне- и тяжелого сырья для производства редкоземельных элементов в Китае. Это кажется маловероятным; В конце 2019 года Мьянма закрыла свои границы с Китаем, руководствуясь заявленной целью защиты окружающей среды и восстановления окружающей среды.

4. Австралия

Добыча на руднике: 21000 тонн

Производство редкоземельных элементов в Австралии неуклонно растет в течение последних нескольких лет. В 2019 году объем производства составил 21 000 тонн, что на уровне 2018 года.

Страна занимает шестое место в мире по запасам редкоземельных элементов и намерена увеличить добычу. Австралийская компания Lynas (ASX: LYC, OTC Pink: LYSCF) управляет рудником Mount Weld и обогатительным заводом в стране и недавно объявила о планах увеличения производства до 10 500 тонн продукции неодима-празеодима в год к 2025 году.

В 2018 году компания

Northern Minerals (ASX: NTU) открыла первый в Австралии рудник по добыче тяжелых редкоземельных элементов. Его основными продуктами являются тербий и диспрозий, последний из которых используется в таких технологиях, как постоянные магниты.

5. Индия

Добыча на руднике: 3000 тонн

Осенью 2014 года Indian Rare Earths и Toyota Tsusho Exploration заключили соглашение о разведке и производстве редкоземельных элементов с помощью глубоководной добычи.

Несмотря на эту сделку, нынешняя промышленность Индии по производству редкоземельных элементов намного ниже своего потенциала.В стране находится почти 35 процентов мировых запасов полезных ископаемых пляжного песка, которые являются значительными источниками редкоземельных элементов, но производство редкоземельных элементов в Индии в 2019 году составило всего 3000 тонн.

6. Россия

Добыча на руднике: 2700 тонн

Россия произвела 2700 тонн редкоземельных элементов в 2019 году, на уровне 2018 года. Правительство страны якобы «недовольно» поставками редкоземельных элементов, а компании IST Group и Ростех несколько лет назад вложили в производство 1 миллиард долларов США.

Ожидается, что производство в России со временем будет увеличиваться за счет разработки уже существующих месторождений редкоземельных элементов. Сейчас на страну приходится примерно 1 процент мирового производства.

7. Мадагаскар

Добыча на руднике: 2,000 тонн

Мадагаскар зарегистрировал добычу редкоземельных элементов в размере 2000 тонн в 2019 году, столько же, сколько и годом ранее. В стране действует проект по разработке редкоземельных элементов Tantalus, который, как говорят, содержит 562 000 тонн оксидов редкоземельных элементов.

8. Таиланд

Добыча на руднике: 1,800 тонн

Производство редкоземельных элементов в Таиланде увеличилось до 1800 тонн в 2019 году с 1000 тонн в 2018 году. Его запасы редкоземельных элементов в настоящее время неизвестны, но страна остается в десятке крупнейших производителей за пределами Китая.

9. Бразилия

Добыча на руднике: 1 000 тонн

Еще в 2012 году в Бразилии было обнаружено месторождение редких земель стоимостью 8,4 миллиарда долларов США. Пока кажется, что на открытие было вложено мало энергии - в прошлом году объем добычи редкоземельных элементов в стране немного уменьшился с 1100 тонн в 2018 году до 1000 тонн в 2019 году.

10. Вьетнам

Добыча на руднике: 900 тонн

Производство редкоземельных элементов во Вьетнаме оставалось почти нейтральным с 2018 по 2019 год и составило 900 тонн.

Сообщается, что в стране находится несколько месторождений редкоземельных материалов, концентрация которых находится у северо-западной границы с Китаем и вдоль восточного побережья. Вьетнам заинтересован в создании своих мощностей по производству чистой энергии, включая солнечные батареи, и, как говорят, по этой причине стремится производить больше редкоземельных элементов для своей цепочки поставок.

Не забудьте подписаться на нас @INN_Resource, чтобы получать новости в режиме реального времени!

Раскрытие информации о ценных бумагах: Я, Присцила Баррера, не имею доли прямых инвестиций ни в одной компании, упомянутой в этой статье.

.

редкоземельных элементов | Использование, свойства и факты

Редкоземельный элемент , любой член группы химических элементов, состоящий из трех элементов Группы 3 (скандий [Sc], иттрий [Y] и лантан [La]) и первый расширенный ряд элементов ниже основного тело периодической таблицы (церий [Ce] через лютеций [Lu]). Элементы от церия до лютеция называют лантаноидами, но многие ученые также, хотя и неправильно, называют эти элементы редкоземельными элементами.

Британская викторина

Периодическая таблица элементов

Какой химический элемент обозначается символом Rn?

Редкоземельные элементы обычно представляют собой трехвалентные элементы, но некоторые из них имеют другие валентности. Церий, празеодим и тербий могут быть четырехвалентными; самарий, европий и иттербий, с другой стороны, могут быть двухвалентными.Многие вводные научные книги рассматривают редкоземельные элементы как настолько химически похожие друг на друга, что в совокупности их можно рассматривать как один элемент. В определенной степени это верно - около 25 процентов их использования основаны на этом близком сходстве, но остальные 75 процентов использования редкоземельных элементов основаны на уникальных свойствах отдельных элементов. Более того, тщательное изучение этих элементов показывает огромные различия в их поведении и свойствах; например, температура плавления лантана, элемента-прототипа ряда лантанидов (918 ° C, или 1684 ° F), намного ниже, чем температура плавления лютеция, последнего элемента в ряду (1663 ° C, или 3025 ° F). F).Эта разница намного больше, чем во многих группах таблицы Менделеева; например, точки плавления меди, серебра и золота различаются всего на 100 ° C (180 ° F).

Название редкоземельных элементов само по себе неправильное. Во время их открытия в 18 веке было обнаружено, что они являются компонентом сложных оксидов, которые в то время назывались «землями». Более того, эти минералы казались редкими, и поэтому эти недавно открытые элементы были названы «редкоземельными элементами».На самом деле, этих элементов довольно много, и они присутствуют во многих пригодных для работы месторождениях по всему миру. 16 встречающихся в природе редкоземельных элементов попадают в 50-й процентиль содержания элементов. К началу 21 века Китай стал крупнейшим в мире производителем редкоземельных элементов. Австралия, Бразилия, Индия, Казахстан, Малайзия, Россия, Южная Африка и США также добывают и очищают значительные количества этих материалов.

Многие люди не осознают, какое огромное влияние редкоземельные элементы оказывают на их повседневную жизнь, но практически невозможно избежать использования современной технологии, которая не содержит их.Даже такой простой продукт, как более легкий кремний, содержит редкоземельные элементы. Примером их широкого распространения является современный автомобиль, один из крупнейших потребителей редкоземельных продуктов. Десятки электродвигателей типичного автомобиля, а также динамики его звуковой системы используют постоянные магниты из неодима, железа и бора. В электрических датчиках используется оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, для измерения и контроля содержания кислорода в топливе. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор использует оксиды церия для восстановления оксидов азота до газообразного азота и окисления моноксида углерода до диоксида углерода и несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды в продуктах выхлопа.Люминофоры в оптических дисплеях содержат оксиды иттрия, европия и тербия. Лобовое стекло, зеркала и линзы полируются оксидами церия. Даже бензин или дизельное топливо, которое используется в автомобиле, было очищено с использованием редкоземельных катализаторов крекинга, содержащих оксиды лантана, церия или смешанных редкоземельных элементов. Гибридные автомобили питаются от никель-лантановой металлогидридной аккумуляторной батареи и электрического тягового двигателя с постоянными магнитами, содержащими редкоземельные элементы. Кроме того, в современных мультимедийных и коммуникационных устройствах - сотовых телефонах, телевизорах и компьютерах - редкоземельные элементы используются в качестве магнитов для динамиков, жестких дисков и люминофоров для оптических дисплеев.Используемые количества редкоземельных элементов довольно малы (0,1–5 процентов по весу, за исключением постоянных магнитов, которые содержат около 25 процентов неодима), но они критически важны, и любое из этих устройств не будет работать так же хорошо или будет значительно тяжелее, если бы не редкоземельные элементы.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Открытие и история

Хотя редкие земли существуют с момента образования Земли, их существование не обнаруживалось до конца 18 века.В 1787 году лейтенант шведской армии Карл Аксель Аррениус обнаружил уникальный черный минерал в небольшом карьере в Иттерби (городок недалеко от Стокгольма). Этот минерал представлял собой смесь редкоземельных элементов, и первым отдельным элементом, который был выделен в 1803 году, был церий.

История отдельных редкоземельных элементов сложна и запутана, главным образом из-за их химического сходства. Многие «недавно открытые элементы» были не одним элементом, а смесью целых шести различных редкоземельных элементов.Кроме того, были заявления об открытии большого количества других «элементов», которые должны были быть членами редкоземельного ряда, но не были.

Последний встречающийся в природе редкоземельный элемент (лютеций) был открыт в 1907 году, но исследование химии этих элементов было трудным, потому что никто не знал, сколько действительно редкоземельных элементов существует. К счастью, исследования датского физика Нильса Бора и английского физика Генри Гвина Джеффриса Мозли в 1913–1914 годах разрешили эту ситуацию.Теория атома водорода Бора позволила теоретикам показать, что существует только 14 лантаноидов. Экспериментальные исследования Мозли подтвердили существование 13 из этих элементов и показали, что 14-й лантаноид должен быть 61-м элементом и находиться между неодимом и самарием.

В 1920-е годы поиск 61-го элемента был интенсивным. В 1926 году группы ученых из Университета Флоренции, Италия, и Университета Иллинойса заявили, что открыли элемент 61, и назвали этот элемент флорентием и иллинием, соответственно, но их утверждения не могли быть независимо проверены.Шум от этих претензий и встречных исков в конце концов утих к 1930 году. Только в 1947 году, после расщепления урана, 61-й элемент был определенно изолирован и назван прометием учеными из Окриджской национальной лаборатории Комиссии США по атомной энергии в Теннесси. (Более подробную информацию об обнаружении отдельных элементов можно найти в статьях об этих элементах.)

За 160 лет открытий (1787–1947) разделение и очистка редкоземельных элементов было сложным и трудоемким процессом.Многие ученые всю свою жизнь пытались получить редкоземельный элемент с чистотой 99%, обычно путем фракционной кристаллизации, которая использует небольшие различия в растворимости соли редкоземельного элемента в водном растворе по сравнению с растворимостью соседнего элемента лантаноида.

Поскольку было обнаружено, что редкоземельные элементы являются продуктами деления атома урана, Комиссия по атомной энергии США приложила большие усилия для разработки новых методов разделения редкоземельных элементов.Однако в 1947 году Джеральд Э. Бойд и его коллеги из Окриджской национальной лаборатории и Фрэнк Гарольд Спеддинг и его коллеги из лаборатории Эймса в Айове одновременно опубликовали результаты, которые показали, что процессы ионного обмена предлагают гораздо лучший способ разделения редкоземельных элементов.

.

Смотрите также