Редкоземельные элементы: состав, свойства и применение.

Редкоземельные элементы (REE): скандий, иттрий и лантаноиды. Применение в электронике, лазерах, магнитах. Свойства, добыча и мифы о редкости.

38 мин чтения

100%

Источник: Rare-earth element — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Любой из пятнадцати лантаноидов плюс скандий и иттрий. Редкоземельные элементы (REE), также называемые редкоземельными металлами или редкоземельными элементами или, в контексте, редкоземельными оксидами, а иногда и лантаноидами (хотя иттрий и скандий, которые не относятся к этой серии, обычно включаются в редкоземельные элементы), представляют собой набор из 17 почти неразличимых блестящих серебристо-белых мягких тяжелых металлов. Соединения, содержащие редкоземельные элементы, находят разнообразное применение в электрических и электронных компонентах, лазерах, стекле, магнитных материалах и промышленных процессах. Скандий и иттрий считаются редкоземельными элементами, поскольку они, как правило, встречаются в тех же рудных месторождениях, что и лантаноиды, и проявляют схожие химические свойства, но имеют различные электрические и магнитные свойства. Термин «редкоземельные элементы» является неточным, поскольку они на самом деле не редки, хотя исторически потребовалось много времени для их выделения. Эти металлы медленно тускнеют на воздухе при комнатной температуре и медленно реагируют с холодной водой, образуя гидроксиды с выделением водорода. Они реагируют с водяным паром, образуя оксиды, и могут самовоспламеняться при определенной температуре. Эти элементы и их соединения не имеют биологической функции, за исключением нескольких специализированных ферментов, таких как лантаноид-зависимые метанол-дегидрогеназы у бактерий. Водорастворимые соединения умеренно или слабо токсичны, а нерастворимые – нет. Все изотопы прометия радиоактивны и не встречаются в земной коре в природе, за исключением незначительного количества, образующегося в результате спонтанного деления урана-238. Они часто встречаются в минералах вместе с торием, и реже – с ураном. Хотя редкоземельные элементы технически относительно распространены в земной коре (церий является 25-м по распространенности элементом, составляя 68 частей на миллион, что больше, чем у меди), на практике они рассеяны в виде следовых примесей, поэтому для получения редкоземельных элементов требуемой чистоты необходимо обрабатывать огромные объемы сырой руды, что требует значительных затрат, отсюда и название «редкоземельные». Из-за своих геохимических свойств редкоземельные элементы обычно рассеяны и редко встречаются в концентрированном виде в редкоземельных минералах. Следовательно, экономически выгодные месторождения руды редки. Первым обнаруженным редкоземельным минералом (1787 год) был гадолинит – черный минерал, состоящий из церия, иттрия, железа, кремния и других элементов. Этот минерал был извлечен из шахты в деревне Иттерби в Швеции; четыре редкоземельных элемента получили названия, происходящие из этого единственного местонахождения.

Any of the fifteen lanthanides plus scandium and yttrium

The rare earth elements (REE), also called the rare earth metals or rare earths or, in context, rare earth oxides, and sometimes the lanthanides (although yttrium and scandium, which do not belong to this series, are usually included as rare earths), are a set of 17 nearly indistinguishable lustrous silvery white soft heavy metals. Compounds containing rare earths have diverse applications in electrical and electronic components, lasers, glass, magnetic materials, and industrial processes. Scandium and yttrium are considered rare earth elements because they tend to occur in the same ore deposits as the lanthanides and exhibit similar chemical properties, but have different electrical and magnetic properties. The term 'rare earth' is a misnomer because they are not actually scarce, although historically it took a long time to isolate these elements. These metals tarnish slowly in air at room temperature and react slowly with cold water to form hydroxides, liberating hydrogen. They react with steam to form oxides and ignite spontaneously at a temperature of These elements and their compounds have no biological function other than in several specialized enzymes, such as in lanthanide dependent methanol dehydrogenases in bacteria. The water soluble compounds are mildly to moderately toxic, but the insoluble ones are not. All isotopes of promethium are radioactive, and it does not occur naturally in the earth's crust, except for a trace amount generated by spontaneous fission of uranium 238. They are often found in minerals with thorium, and less commonly uranium. Though rare earth elements are technically relatively plentiful in the entire Earth's crust (cerium being the 25th most abundant element at 68 parts per million, more abundant than copper), in practice this is spread thin across trace impurities, so to obtain rare earths at usable purity requires processing enormous amounts of raw ore at great expense, thus the name "rare" earths. Because of their geochemical properties, rare earth elements are typically dispersed and not often found concentrated in rare earth minerals. Consequently, economically exploitable ore deposits are sparse. The first rare earth mineral discovered (1787) was gadolinite, a black mineral composed of cerium, yttrium, iron, silicon, and other elements. This mineral was extracted from a mine in the village of Ytterby in Sweden; four of the rare earth elements bear names derived from this single location.

Минералы

Здесь приведена таблица, в которой перечислены 17 редкоземельных элементов, их атомный номер и символ, этимология их названий и их основные применения (см. также Применение лантаноидов). Некоторые из редкоземельных элементов названы в честь ученых, которые их обнаружили или выяснили их элементарные свойства, а некоторые – в честь географических мест, где они были обнаружены. +Обзор свойств редкоземельных металлов

A table listing the 17 rare earth elements, their atomic number and symbol, the etymology of their names, and their main uses (see also Applications of lanthanides) is provided here. Some of the rare earth elements are named after the scientists who discovered them, or elucidated their elemental properties, and some after the geographical locations where discovered. +Overview of rare earth metal propertiesZSymbolNameEtymologySelected applicationsAbundance(ppm)21ScScandiumfrom Latin Scandia (Scandinavia). Light aluminium scandium alloys for aerospace components, additive in metal halide lamps and mercury vapor lamps, radioactive tracing agent in oil refineries 2239YYttriumafter the village of Ytterby, Sweden, where the first rare earth ore was discovered. Yttrium aluminium garnet (YAG) laser, yttrium vanadate (YVO) as host for europium in television red phosphor, YBCO high temperature superconductors, yttria stabilized zirconia (YSZ) (used in tooth crowns; as refractory material in metal alloys used in jet engines, and coatings of engines and industrial gas turbines; electroceramics for measuring oxygen and pH of hot water solutions, i. e. in fuel cells; ceramic electrolyte used in solid oxide fuel cell; jewelry for its hardness and optical properties; do it yourself high temperature ceramics and cements based on water), yttrium iron garnet (YIG) microwave filters, spark plugs, gas mantles, additive to steel, aluminium and magnesium alloys, cancer treatments, camera and refractive telescope lenses (due to high refractive index and very low thermal expansion), battery cathodes (LYP) 3357LaLanthanumfrom the Greek "lanthanein", meaning to be hidden. High refractive index and alkali resistant glass, flint, hydrogen storage, battery electrodes, camera and refractive telescope lenses, fluid catalytic cracking catalyst for oil refineries 3958CeCeriumafter the dwarf planet Ceres, named after the Roman goddess of agriculture. Chemical oxidizing agent, polishing powder, yellow colors in glass and ceramics, catalyst for self cleaning ovens, fluid catalytic cracking catalyst for oil refineries, ferrocerium flints for lighters, robust intrinsically hydrophobic coatings for turbine blades 66.559PrPraseodymiumfrom the Greek "prasios", meaning leek green, and "didymos", meaning twin. Rare earth magnets, lasers, core material for carbon arc lighting, colorant in glasses and enamels, additive in didymium glass used in welding goggles,62SmSamariumafter mine official, Vasili Samarsky Bykhovets. Rare earth magnets, lasers, neutron capture, masers, control rods of nuclear reactors 7.0563EuEuropiumafter the continent of Europe. Red and blue phosphors, lasers, mercury vapor lamps, fluorescent lamps, NMR relaxation agent 264GdGadoliniumafter Johan Gadolin (1760–1852), to honor his investigation of rare earths. High refractive index glass or garnets, lasers, X ray tubes, computer bubble memories, neutron capture, MRI contrast agent, NMR relaxation agent, steel and chromium alloys additive, magnetic refrigeration (using significant magnetocaloric effect), positron emission tomography scintillator detectors, a substrate for magneto optical films, high performance high temperature superconductors, ceramic electrolyte used in solid oxide fuel cells, oxygen detectors, possibly in catalytic conversion of automobile fumes. 6.265TbTerbiumafter the village of Ytterby, Sweden. Additive in Neodymium based magnets, green phosphors, lasers, fluorescent lamps (as part of the white triband phosphor coating), magnetostrictive alloys such as terfenol D, naval sonar systems, stabilizer of fuel cells 1.266DyDysprosiumfrom the Greek "dysprositos", meaning hard to get. Additive in Neodymium based magnets, lasers, magnetostrictive alloys such as terfenol D, hard disk drives 5.267HoHolmiumafter Stockholm (in Latin, "Holmia"), the native city of one of its discoverers. Lasers, wavelength calibration standards for optical spectrophotometers, magnets 1.368ErErbiumafter the village of Ytterby, Sweden. Infrared lasers, vanadium steel, fiber optic technology 3.569TmThuliumafter the mythological northern land of Thule. Portable X ray machines, metal halide lamps, lasers 0.5270YbYtterbiumafter the village of Ytterby, Sweden. Infrared lasers, chemical reducing agent, decoy flares, stainless steel, strain gauges, nuclear medicine, earthquake monitoring 3.271LuLutetiumafter Lutetia, the city that later became Paris. Positron emission tomography – PET scan detectors, high refractive index glass, lutetium tantalate hosts for phosphors, catalyst used in refineries, LED light bulb 0.8

A mnemonic for the names of the sixth row elements in order is "Lately college parties never produce sexy European girls that drink heavily even though you look".

ZСимвол Название Этимология Выбранные применения Содержание (ppm)

21 Sc Скандий от латинской Scandia (Скандинавия). Легкие алюминиевые сплавы со скандием для аэрокосмических компонентов, добавка в галогенных лампах и лампах с ртутными парами, радиоактивный индикатор в нефтеперерабатывающих заводах.

22 39 Y Иттрий от деревни Ytterby, Швеция, где была обнаружена первая редкоземельная руда. Иттрий-алюминиевый гранат (YAG) лазер, ванадат иттрия (YVO) в качестве матрицы для европия в красном фосфоре для телевизоров, YBCO высокотемпературные сверхпроводники, цирконий, стабилизированный иттрием (YSZ) (используется в зубных коронках; как огнеупорный материал в металлических сплавах, используемых в реактивных двигателях, и покрытия двигателей и промышленных газовых турбин; электрокерамика для измерения кислорода и pH горячих водных растворов, т.е. в топливных элементах; керамический электролит, используемый в твердооксидных топливных элементах; ювелирные изделия благодаря своей твердости и оптическим свойствам; высокотемпературная керамика и цементы на основе воды), иттрий-железный гранат (YIG) микроволновые фильтры, свечи зажигания, газовые горелки, добавка к стальным, алюминиевым и магниевым сплавам, лечение рака, объективы камер и телескопов (благодаря высокому показателю преломления и очень низкому тепловому расширению), катоды аккумуляторов (LYP).

33 57 La Лантан от греческого "lanthanein", означающего "быть скрытым". Стекло с высоким показателем преломления и устойчивое к щелочам, кремень, хранение водорода, электроды аккумуляторов, объективы камер и телескопов, катализатор флюидизационного каталитического крекинга для нефтеперерабатывающих заводов.

39 58 Ce Церий назван в честь карликовой планеты Цереры, названной в честь римской богини земледелия. Химический окислитель, полировальный порошок, желтые красители в стекле и керамике, катализатор для самоочищающихся печей, катализатор флюидизационного каталитического крекинга для нефтеперерабатывающих заводов, ферроцериевые кремня для зажигалок, прочные гидрофобные покрытия для лопаток турбин.

66.5 59 Pr Празеодим от греческого "prasios", означающего "лук-порей зеленый", и "didymos", означающего "близнец". Редкоземельные магниты, лазеры, основной материал для углеродных дуговых ламп, краситель для стекла и эмалей, добавка в дидимиевое стекло, используемое в сварочных масках.

62 Sm Самарий назван в честь чиновника шахты Василия Самарского Быховца. Редкоземельные магниты, лазеры, захват нейтронов, мазеры, управляющие стержни ядерных реакторов.

7.0 56 Eu Европий назван в честь континента Европа. Красный и синий люминофоры, лазеры, ртутные лампы, люминесцентные лампы, агент релаксации ЯМР.

26 4 Gd Гадолиний назван в честь Йохана Гадолина (1760–1852) в честь его исследований редкоземельных элементов. Стекло или гранаты с высоким показателем преломления, лазеры, рентгеновские трубки, компьютерные пузырьковые памяти, захват нейтронов, контрастное вещество для МРТ, агент релаксации ЯМР, добавка к стальным и хромовым сплавам, магнитное охлаждение (с использованием значительного магнитокалорического эффекта), детекторы сцинтилляторов позитронно-эмиссионной томографии, подложка для магнитооптических пленок, высокоэффективные высокотемпературные сверхпроводники, керамический электролит, используемый в твердооксидных топливных элементах, датчики кислорода, возможно, в каталитическом нейтрализаторе автомобильных выхлопных газов.

6.2 65 Tb Тербий назван в честь деревни Ytterby, Швеция. Добавка в неодимовые магниты, зеленые люминофоры, лазеры, люминесцентные лампы (в составе белого трехполосного люминофорного покрытия), магнитострикционные сплавы, такие как терфенол D, военно-морские гидроакустические системы, стабилизатор топливных элементов.

1.2 66 Dy Диспрозий от греческого "dysprositos", означающего "труднодоступный". Добавка в неодимовые магниты, лазеры, магнитострикционные сплавы, такие как терфенол D, жесткие диски.

5.2 67 Ho Гольмий назван в честь Стокгольма (на латыни "Holmia"), родного города одного из его первооткрывателей. Лазеры, стандарты калибровки длин волн для оптических спектрофотометров, магниты.

1.3 68 Er Эрбий назван в честь деревни Ytterby, Швеция. Инфракрасные лазеры, ванадиевая сталь, волоконно-оптические технологии.

3.5 69 Tm Тулий назван в честь мифической северной земли Туле. Портативные рентгеновские аппараты, галогенные лампы, лазеры.

0.5 70 Yb Иттербий назван в честь деревни Ytterby, Швеция. Инфракрасные лазеры, химический восстановитель, ложные цели, нержавеющая сталь, тензодатчики, ядерная медицина, мониторинг землетрясений.

3.2 71 Lu Лютеций назван в честь Лютеции, города, который позже стал Парижем. Детекторы позитронно-эмиссионной томографии – ПЭТ-сканирования, стекло с высоким показателем преломления, лютетаниевые танталаты в качестве матриц для люминофоров, катализатор, используемый на нефтеперерабатывающих заводах, светодиодные лампы.

0.8

Мнемоническое правило для названий элементов шестого ряда в порядке: "Lately college parties never produce sexy European girls that drink heavily even though you look".

Открытие и ранняя история

Редкие земли были в основном обнаружены как компоненты минералов. Иттербий был найден в "иттербите" (переименованном в гадолинит в 1800 году), обнаруженном лейтенантом Карлом Акселем Аррениусом в 1787 году в карьере в деревне Иттерби, Швеция, и назван "редким", поскольку ранее он никогда не встречался. "Иттербит" Аррениуса попал к Йохану Гадолину, профессору Королевской академии Турку, и его анализ выявил неизвестный оксид ("земля" в геологической терминологии того времени), при этом некоторые исследователи утверждали, что общее число открытий превышало сотню.

Спектроскопическая идентификация

После этого в течение 30 лет не было сделано новых открытий, и элемент дидимий был включен в периодическую таблицу элементов с молекулярной массой 138. В 1879 году Делафонтен использовал новый физический метод – оптическую спектроскопию пламени – и обнаружил несколько новых спектральных линий в дидимии. Также в 1879 году Поль Эмиль Лекок де Буабодран выделил новый элемент, самарий, из минерала самарскита. Самарийская земля была далее отделена Лекоком де Буабодраном в 1886 году, и аналогичный результат был получен Жаном-Шарлем Галиссаром де Мариньяком путем прямой изоляции из самарскита. Они назвали элемент гадолинием в честь Йохана Гадолина, а его оксид – "гадолинией". Дальнейший спектроскопический анализ между 1886 и 1901 годами самария, иттрия и самарскита, проведенный Уильямом Круксом, Лекоком де Буабодраном и Эженом Анатолем Демарсе, выявил несколько новых спектральных линий, указывающих на существование неизвестного элемента. Фракционная кристаллизация оксидов в 1901 году позволила получить европий. В 1839 году появился третий источник редкоземельных элементов. Это минерал, похожий на гадолинит, под названием уранотантал (ныне называемый "самарскитом") – оксид смеси элементов, таких как иттрий, иттербий, железо, уран, торий, кальций, ниобий и тантал. Этот минерал из Миасса, в Южном Урале, был описан Густавом Роузом. Русский химик Р. Харманн предположил, что в этом минерале должен присутствовать новый элемент, который он назвал "илмением", но позже Кристиан Вильгельм Бломстранд, Галиссар де Мариньяк и Генрих Роуз обнаружили в нем только тантал и ниобий (колумбий). Точное количество существующих редкоземельных элементов оставалось неясным, и предполагалось, что их может быть не более 25. Использование рентгеновских спектров (полученных с помощью рентгеновской кристаллографии) Генри Гвином Джеффрисом Мозли позволило присвоить элементам атомные номера. Мозли установил, что точное число лантаноидов должно быть 15, но элемент с атомным номером 61 еще не был открыт. (Это прометий, радиоактивный элемент, наиболее стабильный изотоп которого имеет период полураспада всего 18 лет.) На основе этих данных об атомных номерах, полученных с помощью рентгеновской кристаллографии, Мозли также показал, что гафний (элемент 72) не является редкоземельным элементом. Мозли погиб в Первой мировой войне в 1915 году, за несколько лет до открытия гафния. Следовательно, заявление Жоржа Урбена о том, что он открыл элемент 72, было неверным. Гафний – это элемент, расположенный в периодической таблице непосредственно под цирконием, и гафний и цирконий обладают очень схожими химическими и физическими свойствами.

There were no further discoveries for 30 years, and the element didymium was listed in the periodic table of elements with a molecular mass of 138. In 1879, Delafontaine used the new physical process of optical flame spectroscopy and found several new spectral lines in didymia. Also in 1879, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran isolated the new element samarium from the mineral samarskite. The samaria earth was further separated by Lecoq de Boisbaudran in 1886, and a similar result was obtained by Jean Charles Galissard de Marignac by direct isolation from samarskite. They named the element gadolinium after Johan Gadolin, and its oxide was named "gadolinia". Further spectroscopic analysis between 1886 and 1901 of samaria, yttria, and samarskite by William Crookes, Lecoq de Boisbaudran and Eugène Anatole Demarçay yielded several new spectral lines that indicated the existence of an unknown element. The fractional crystallization of the oxides then yielded europium in 1901. In 1839 the third source for rare earths became available. This is a mineral similar to gadolinite called uranotantalum (now called "samarskite") an oxide of a mixture of elements such as yttrium, ytterbium, iron, uranium, thorium, calcium, niobium, and tantalum. This mineral from Miass in the southern Ural Mountains was documented by Gustav Rose. The Russian chemist R. Harmann proposed that a new element he called "ilmenium" should be present in this mineral, but later, Christian Wilhelm Blomstrand, Galissard de Marignac, and Heinrich Rose found only tantalum and niobium (columbium) in it. The exact number of rare earth elements that existed was highly unclear, and a maximum number of 25 was estimated. The use of X ray spectra (obtained by X ray crystallography) by Henry Gwyn Jeffreys Moseley made it possible to assign atomic numbers to the elements. Moseley found that the exact number of lanthanides had to be 15, but that element 61 had not yet been discovered. (This is promethium, a radioactive element whose most stable isotope has a half life of just 18 years.) Using these facts about atomic numbers from X ray crystallography, Moseley also showed that hafnium (element 72) would not be a rare earth element. Moseley was killed in World War I in 1915, years before hafnium was discovered. Hence, the claim of Georges Urbain that he had discovered element 72 was untrue. Hafnium is an element that lies in the periodic table immediately below zirconium, and hafnium and zirconium have very similar chemical and physical properties.

Источники и очистка

В 1940-х годах Фрэнк Спэддинг и другие ученые в Соединенных Штатах (в рамках Манхэттенского проекта) разработали химические методы ионного обмена для разделения и очистки редкоземельных элементов. Этот метод был впервые применен к актиноидам для выделения плутония-239 и нептуния из урана, тория, актиния и других актиноидов, содержащихся в материалах, полученных в ядерных реакторах. Плутоний-239 был особенно востребован, поскольку является делящимся материалом. Основными источниками редкоземельных элементов служат минералы бастназит (RCO3F, где R – смесь редкоземельных элементов), моназит (XPO4, где X – смесь редкоземельных элементов и иногда тория), лопарит ((Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O3) и латеритные ионно-адсорбционные глины. Несмотря на их относительно высокую распространенность, добыча и извлечение редкоземельных минералов сложнее, чем аналогичных источников переходных металлов (отчасти из-за сходства их химических свойств), что делает редкоземельные элементы относительно дорогими. Их промышленное применение было весьма ограничено до разработки эффективных методов разделения, таких как ионный обмен, фракционная кристаллизация и жидкостно-жидкостная экстракция, в конце 1950-х – начале 1960-х годов. Некоторые концентраты ильменита содержат небольшие количества скандия и других редкоземельных элементов, которые можно анализировать с помощью рентгенофлуоресцентного анализа (XRF).

Классификация

До того, как стали доступны методы ионного обмена и элюирования, разделение редкоземельных элементов в основном достигалось путем повторных осаждений или кристаллизаций. В те времена первое разделение осуществлялось на две основные группы: цериевые земли (лантан, церий, празеодим, неодим и самарий) и иттриевые земли (скандий, иттрий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций). Европий, гадолиний и тербий либо рассматривались как отдельная группа редкоземельных элементов (тербиева группа), либо европий включался в цериевую группу, а гадолиний и тербий – в иттриевую группу. В последнем случае элементы f-блока разделялись на две части: первая половина (La–Eu) формировала цериевую группу, а вторая половина (Gd–Yb) вместе с группой 3 (Sc, Y, Lu) формировала иттриевую группу. Причина такого разделения заключалась в разнице в растворимости двойных сульфатов редкоземельных элементов с натрием и калием. Двойные сульфаты натрия цериевой группы малорастворимы, тербиевой группы – умеренно растворимы, а иттриевой группы – хорошо растворимы. Иногда иттриевая группа дополнительно разделялась на эрбиевую группу (диспрозий, гольмий, эрбий и тулий) и иттербиевую группу (иттербий и лютеций), но сегодня основное разделение проводится между цериевой и иттриевой группами. В настоящее время редкоземельные элементы классифицируются как легкие или тяжелые, а не по цериевым и иттриевым группам.

Классификация легких и тяжелых

Классификация редкоземельных элементов непоследовательна у разных авторов. Наиболее распространенным критерием разделения редкоземельных элементов являются атомные номера: элементы с низкими атомными номерами относят к легким редкоземельным элементам (LREE), с высокими – к тяжелым редкоземельным элементам (HREE), а промежуточные – к средним редкоземельным элементам (MREE). Как правило, редкоземельные элементы с атомными номерами от 57 до 61 (лантан до прометия) классифицируются как легкие, а с атомными номерами 62 и выше – как тяжелые. Изменение атомного номера от легких к тяжелым редкоземельным элементам и уменьшение атомного радиуса по мере увеличения атомного номера обуславливают химические различия. Фактические металлические плотности этих двух групп частично совпадают: плотность легких элементов варьируется от 6,145 (лантан) до 7,26 (прометий) или 7,52 (самарий) г/см³, а плотность тяжелых – от 6,965 (иттербий) до 9,32 (тулий), включая иттрий с плотностью 4,47. Плотность европия составляет 5,24.

Происхождение

Редкие земные элементы, за исключением скандия, тяжелее железа и поэтому образуются в результате нуклеосинтеза сверхновых или s-процесса в асимптотических гигантских ветвях звезд. В природе спонтанное деление урана-238 производит незначительное количество радиоактивного прометия, но основная часть прометия производится искусственно в ядерных реакторах. Благодаря их химическому сходству, концентрации редкоземельных элементов в горных породах изменяются геохимическими процессами медленно, что делает их соотношения полезными для геохронологии и датировки ископаемых.

Соединения

Редкоземельные элементы в природе встречаются в сочетании с фосфатами (моназитом), карбонатными фторидами (бастназитом) и кислородными анионами. В своих оксидах большинство редкоземельных элементов имеют валентность 3 и образуют сесквиоксиды (церий образует CeO2). Известно пять различных кристаллических структур, зависящих от элемента и температуры. Х-фаза и H-фаза стабильны только при температурах выше 2000 К. При более низких температурах существуют гексагональная А-фаза, моноклинная В-фаза и кубическая С-фаза, которая является стабильной формой при комнатной температуре для большинства элементов. Ранее считалось, что С-фаза принадлежит пространственной группе I23 (№ 199), но теперь известно, что она относится к пространственной группе Ia (№ 206). Структура аналогична структуре фторита или диоксида церия (в которых катионы образуют гранецентрированную кубическую решетку, а анионы располагаются внутри тетраэдров, образованных катионами), за исключением того, что отсутствует четверть анионов (кислорода). Элементарная ячейка этих сесквиоксидов соответствует восьми элементарным ячейкам фторита или диоксида церия, содержащим 32 катиона вместо 4. Эта структура называется биксбитовой, поскольку она встречается в минерале с таким названием (Mn,Fe)2O3.

Геологическое распространение

Как видно из графика, редкоземельные элементы встречаются на Земле в концентрациях, сопоставимых со многими распространенными переходными металлами. Самым распространенным редкоземельным элементом является церий, который фактически является 25-м по распространенности элементом в земной коре, содержащим 68 частей на миллион (примерно как медь). Исключением является высоконестабильный и радиоактивный прометий – этот "редкоземельный" элемент встречается довольно редко. Самый долгоживущий изотоп прометия имеет период полураспада 17,7 лет, поэтому элемент существует в природе лишь в незначительных количествах (около 572 г во всей земной коре). Прометий – один из двух элементов, не имеющих стабильных (нерадиоактивных) изотопов, за которыми следуют (то есть с большим атомным номером) стабильные элементы (другой – технеций). Редкоземельные элементы часто встречаются вместе. В процессе последовательной аккреции Земли плотные редкоземельные элементы включались в более глубокие части планеты. Ранняя дифференциация расплавленного вещества в значительной степени привела к включению редкоземельных элементов в породы мантии. Высокая поляризуемость и большие ионные радиусы редкоземельных элементов делают их несовместимыми с кристаллической решеткой большинства минералов, образующих горные породы, поэтому РЗЭ сильно переходят в расплав, если он присутствует. В результате вся магма, образованная при частичном плавлении, всегда будет содержать более высокую концентрацию легких редкоземельных элементов (LREE), чем тяжелых (HREE), а отдельные минералы могут быть обогащены либо HREE, либо LREE, в зависимости от того, какой диапазон ионных радиусов лучше соответствует кристаллической решетке. Ожидается, что к 2030 году мировой спрос на редкоземельные элементы (РЗЭ) увеличится более чем в пять раз.

Геохимия

Геохимическая классификация РЭЭ обычно выполняется на основе их атомного веса. Одна из наиболее распространенных классификаций разделяет РЭЭ на 3 группы: легкие редкоземельные элементы (LREE от 57La до 60Nd), промежуточные (MREE от 62Sm до 67Ho) и тяжелые (HREE от 68Er до 71Lu). РЭЭ обычно проявляются в виде трехвалентных ионов, за исключением Ce и Eu, которые могут принимать форму Ce4+ и Eu2+ в зависимости от окислительно-восстановительных условий системы. Вследствие этого, РЭЭ характеризуются значительной схожестью в их химической реакционной способности, что приводит к последовательному поведению в ходе геохимических процессов, а не к специфическим свойствам отдельного элемента ряда. Sc, Y и Lu можно отличить от других редкоземельных элементов по электронным характеристикам, поскольку они не имеют f-валентных электронов, в то время как остальные ими обладают, однако химическое поведение почти одинаковое. Важный фактор, определяющий геохимическое поведение РЭЭ, связан с так называемым "лантаноидным сжатием", которое представляет собой более значительное, чем ожидалось, уменьшение атомного/ионного радиуса элементов вдоль ряда. Это обусловлено изменением экранирующего эффекта по отношению к ядерному заряду из-за прогрессивного заполнения 4f-орбитали, что оказывает влияние на электроны 6s и 5d-орбиталей. Лантаноидное сжатие оказывает непосредственное влияние на геохимию лантаноидов, которые демонстрируют различное поведение в зависимости от систем и процессов, в которых они участвуют. Эффект лантаноидного сжатия можно наблюдать в поведении РЭЭ как в геохимических системах типа CHARAC (CHArge и RAdius Controlled), где элементы с аналогичным зарядом и радиусом должны проявлять согласованное геохимическое поведение, так и в системах, не относящихся к CHARAC, таких как водные растворы, где структура электронов также является важным параметром, поскольку лантаноидное сжатие влияет на ионный потенциал. Прямым следствием этого является то, что в процессе формирования координационных связей поведение РЭЭ постепенно изменяется вдоль ряда. Кроме того, лантаноидное сжатие приводит к тому, что ионный радиус Ho3+ (0,901 Å) практически идентичен радиусу Y3+ (0,9 Å), что оправдывает включение последнего в число РЭЭ.

The REE geochemical classification is usually done on the basis of their atomic weight. One of the most common classifications divides REE into 3 groups: light rare earths (LREE from 57La to 60Nd), intermediate (MREE from 62Sm to 67Ho) and heavy (HREE from 68Er to 71Lu). REE usually appear as trivalent ions, except for Ce and Eu which can take the form of Ce4+ and Eu2+ depending on the redox conditions of the system. Consequentially, REE are characterized by a substantial identity in their chemical reactivity, which results in a serial behaviour during geochemical processes rather than being characteristic of a single element of the series. Sc, Y, and Lu can be electronically distinguished from the other rare earths because they do not have f valence electrons, whereas the others do, but the chemical behaviour is almost the same. A distinguishing factor in the geochemical behaviour of the REE is linked to the so called "lanthanide contraction" which represents a higher than expected decrease in the atomic/ionic radius of the elements along the series. This is determined by the variation of the shielding effect towards the nuclear charge due to the progressive filling of the 4f orbital which acts against the electrons of the 6s and 5d orbitals. The lanthanide contraction has a direct effect on the geochemistry of the lanthanides, which show a different behaviour depending on the systems and processes in which they are involved. The effect of the lanthanide contraction can be observed in the REE behaviour both in a CHARAC type geochemical system (CHArge and RAdius Controlled) where elements with similar charge and radius should show coherent geochemical behaviour, and in non CHARAC systems, such as aqueous solutions, where the electron structure is also an important parameter to consider as the lanthanide contraction affects the ionic potential. A direct consequence is that, during the formation of coordination bonds, the REE behaviour gradually changes along the series. Furthermore, the lanthanide contraction causes the ionic radius of Ho3+ (0.901 Å) to be almost identical to that of Y3+ (0.9 Å), justifying the inclusion of the latter among the REE.

Приложения

Применение редкоземельных элементов в геологии важно для понимания петрологических процессов образования магматических, осадочных и метаморфических пород. В геохимии редкоземельные элементы могут использоваться для вывода о петрологических механизмах, которые повлияли на породу, благодаря незначительным различиям в атомном размере между элементами, что вызывает избирательное фракционирование одних редкоземельных элементов по отношению к другим в зависимости от протекающих процессов. Геохимическое исследование РЗЭ проводится не на основе абсолютных концентраций – как это обычно делается с другими химическими элементами – а на основе нормализованных концентраций для наблюдения их систематического поведения. В геохимии редкоземельные элементы обычно представляются в нормализованных «паучьих» диаграммах, где концентрации редкоземельных элементов нормализуются к эталонному стандарту и затем выражаются в виде десятичного логарифма значения. Чаще всего редкоземельные элементы нормализуются к хондритовым метеоритам, поскольку считается, что они наиболее точно отражают нефракционированный состав Солнечной системы. Однако, в зависимости от цели исследования, могут применяться и другие стандарты нормализации. Нормализация к стандартному значению, особенно к материалу, считающемуся нефракционированным, позволяет сравнивать наблюдаемые концентрации с исходными концентрациями элемента. Нормализация также устраняет ярко выраженную «зигзагообразную» закономерность, вызванную различиями в концентрациях элементов с четными и нечетными атомными номерами. Нормализация выполняется путем деления аналитических концентраций каждого элемента ряда на концентрацию того же элемента в заданном стандарте, согласно уравнению:

где n – нормализованная концентрация, – аналитическая концентрация элемента, измеренного в образце, а – концентрация того же элемента в эталонном материале. Систематическую зависимость РЗЭ можно наблюдать, представляя их нормализованные концентрации в зависимости от атомного номера. Закономерности, наблюдаемые на «паучьих» диаграммах, обычно называют «паттернами», которые могут быть индикаторами петрологических процессов, повлиявших на исследуемый материал. Редкоземельные элементы также полезны для датирования пород, поскольку некоторые радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада. Особый интерес представляют системы La–Ce, Sm–Nd и Lu–Hf. С 1960-х по 1980-е годы рудник Маунтин-Пасс в Калифорнии сделал Соединенные Штаты ведущим производителем редкоземельных элементов. Сегодня индийские и южноафриканские месторождения все еще производят некоторые концентраты редкоземельных элементов, но их объемы значительно уступают китайскому производству. В 2017 году Китай произвел 81% мирового объема редкоземельных элементов, в основном во Внутренней Монголии, хотя запасы оцениваются лишь в 36,7%. Австралия была вторым и единственным крупным производителем с 15% мирового производства. Все тяжелые редкоземельные элементы (такие как диспрозий) поступают из китайских источников, таких как полиметаллический рудник Баян-Обо. Разработка рудника Browns Range, расположенного в 160 км к юго-востоку от Холлс-Крик в северной части Западной Австралии, велась в 2018 году, и он может стать первым крупным производителем диспрозия за пределами Китая. Возросший спрос привел к напряженности в поставках, и растет обеспокоенность по поводу возможной нехватки редкоземельных элементов в мире. По оценкам, в течение нескольких лет после 2009 года мировой спрос на редкоземельные элементы превысит предложение на 40 000 тонн в год, если не будут разработаны новые крупные источники. В 2013 году было заявлено, что спрос на РЗЭ будет расти из-за зависимости ЕС от этих элементов, невозможности замены редкоземельных элементов другими элементами и низкого уровня их переработки. Кроме того, из-за увеличения спроса и ограниченного предложения ожидается рост будущих цен, и существует вероятность, что страны, отличные от Китая, откроют рудники по добыче РЗЭ. Спрос на РЗЭ растет, поскольку они необходимы для создания новых и инновационных технологий. Эти новые продукты, для производства которых требуются РЗЭ, – это высокотехнологичное оборудование, такое как смартфоны, цифровые камеры, компьютерные компоненты, полупроводники и т.д. Кроме того, эти элементы широко используются в следующих отраслях: технологии возобновляемой энергетики, военная техника, производство стекла и металлургия.

where n indicates the normalized concentration, the analytical concentration of the element measured in the sample, and the concentration of the same element in the reference material. It is possible to observe the serial trend of the REE by reporting their normalized concentrations against the atomic number. The trends that are observed in "spider" diagrams are typically referred to as "patterns", which may be diagnostic of petrological processes that have affected the material of interest. Rare earth elements are also useful for dating rocks, as some radioactive isotopes display long half lives. Of particular interest are the La Ce, Sm Nd, and Lu Hf systems. Through the 1960s until the 1980s, the Mountain Pass rare earth mine in California made the United States the leading producer. Today, the Indian and South African deposits still produce some rare earth concentrates, but they were dwarfed by the scale of Chinese production. In 2017, China produced 81% of the world's rare earth supply, mostly in Inner Mongolia, although it had only 36.7% of reserves. Australia was the second and only other major producer with 15% of world production. All of the world's heavy rare earths (such as dysprosium) come from Chinese rare earth sources such as the polymetallic Bayan Obo deposit. The Browns Range mine, located 160 km south east of Halls Creek in northern Western Australia, was under development in 2018 and is positioned to become the first significant dysprosium producer outside of China. Increased demand has strained supply, and there is growing concern that the world may soon face a shortage of the rare earths. In several years from 2009 worldwide demand for rare earth elements is expected to exceed supply by 40,000 tonnes annually unless major new sources are developed. In 2013, it was stated that the demand for REEs would increase due to the dependence of the EU on these elements, the fact that rare earth elements cannot be substituted by other elements and that REEs have a low recycling rate. Furthermore, due to the increased demand and low supply, future prices are expected to increase and there is a chance that countries other than China will open REE mines. REE is increasing in demand due to the fact that they are essential for new and innovative technology that is being created. These new products that need REEs to be produced are high technology equipment such as smart phones, digital cameras, computer parts, semiconductors, etc. In addition, these elements are more prevalent in the following industries: renewable energy technology, military equipment, glass making, and metallurgy.

Китай

Эти опасения усилились из-за действий Китая, являющегося основным поставщиком. В частности, Китай объявил о регулировании экспорта и борьбе с контрабандой. 1 сентября 2009 года Китай объявил о планах сократить свою экспортную квоту до 35 000 тонн в год в 2010–2015 годах для сохранения дефицитных ресурсов и защиты окружающей среды. 19 октября 2010 года газета China Daily со ссылкой на неназванного чиновника из Министерства торговли сообщила, что Китай "в следующем году еще больше сократит квоты на экспорт редкоземельных металлов, максимум на 30 процентов, чтобы защитить драгоценные металлы от чрезмерной эксплуатации". Правительство в Пекине еще больше усилило свой контроль, заставляя небольших, независимых горняков объединяться в государственные корпорации или закрываться. В конце 2010 года Китай объявил, что первый раунд экспортных квот в 2011 году для редкоземельных металлов составит 14 446 тонн, что на 35% меньше, чем в предыдущем первом раунде квот в 2010 году. Китай объявил о дополнительных экспортных квотах 14 июля 2011 года на второе полугодие с общим объемом в 30 184 тонны, при этом общий объем производства был ограничен 93 800 тоннами. В сентябре 2011 года Китай объявил о приостановке добычи на трех из восьми крупных рудников редкоземельных металлов, которые обеспечивали почти 40% от общего объема добычи редкоземельных металлов в Китае. Соединенные Штаты, Япония и Европейский Союз подали совместный иск в Всемирную торговую организацию в 2012 году против Китая, утверждая, что Китай не должен иметь права отказывать в экспорте столь важных материалов. Цена оксида диспрозия в 2011 году составляла 994 доллара США за килограмм, но к 2014 году снизилась до 265 долларов США за килограмм. 29 августа 2014 года ВТО постановила, что Китай нарушил соглашения о свободной торговле, и ВТО заявила в сводке ключевых выводов, что "общий эффект иностранных и внутренних ограничений заключается в стимулировании внутренней добычи и обеспечении приоритетного использования этих материалов китайскими производителями". Китай заявил, что 26 сентября 2014 года он выполнит решение, но для этого потребуется некоторое время. К 5 января 2015 года Китай отменил все квоты на экспорт редкоземельных металлов, однако экспортные лицензии по-прежнему необходимы. В 2019 году Китай обеспечивал от 85% до 95% мирового спроса на 17 порошков редкоземельных металлов, половина из которых поступала из Мьянмы. После военного переворота 2021 года в этой стране будущие поставки важнейших руд могли быть ограничены. Кроме того, высказывались предположения, что КНР может вновь сократить экспорт редкоземельных металлов в ответ на экономические санкции, введенные США и странами ЕС. Редкоземельные металлы служат важнейшими материалами для производства электромобилей и высокотехнологичной военной продукции.

These concerns have intensified due to the actions of China, the predominant supplier. Specifically, China has announced regulations on exports and a crackdown on smuggling. On September 1, 2009, China announced plans to reduce its export quota to 35,000 tons per year in 2010–2015 to conserve scarce resources and protect the environment. On October 19, 2010, China Daily, citing an unnamed Ministry of Commerce official, reported that China will "further reduce quotas for rare earth exports by 30 percent at most next year to protect the precious metals from over exploitation." The government in Beijing further increased its control by forcing smaller, independent miners to merge into state owned corporations or face closure. At the end of 2010, China announced that the first round of export quotas in 2011 for rare earths would be 14,446 tons, which was a 35% decrease from the previous first round of quotas in 2010. China announced further export quotas on 14 July 2011 for the second half of the year with total allocation at 30,184 tons with total production capped at 93,800 tonnes. In September 2011, China announced the halt in production of three of its eight major rare earth mines, responsible for almost 40% of China's total rare earth production. The United States, Japan, and the European Union filed a joint lawsuit with the World Trade Organization in 2012 against China, arguing that China should not be able to deny such important exports. The price of dysprosium oxide was US$994/kg in 2011, but dropped to US$265/kg by 2014. On August 29, 2014, the WTO ruled that China had broken free trade agreements, and the WTO said in the summary of key findings that "the overall effect of the foreign and domestic restrictions is to encourage domestic extraction and secure preferential use of those materials by Chinese manufacturers." China declared that it would implement the ruling on September 26, 2014, but would need some time to do so. By January 5, 2015, China had lifted all quotas from the export of rare earths, but export licenses will still be required. In 2019, China supplied between 85% and 95% of the global demand for the 17 rare earth powders, half of them sourced from Myanmar. After the 2021 military coup in that country, future supplies of critical ores were possibly constrained. Additionally, it was speculated that the PRC could again reduce rare earth exports to counter act economic sanctions imposed by the US and EU countries. Rare earth metals serve as crucial materials for electric vehicle manufacturing and high tech military applications.

Мьянма (Бирма)

Штат Качин в Мьянме является крупнейшим в мире источником редкоземельных элементов. В декабре 2021 года Китай импортировал из Мьянмы редкоземельные элементы, превысив 20 000 тонн. Редкие земли были обнаружены вблизи Пангва в районе Чипви вдоль границы между Китаем и Мьянмой в конце 2010-х годов. Поскольку Китай закрыл внутренние шахты из-за негативного воздействия на окружающую среду, он в значительной степени перенес добычу редкоземельных металлов в штат Качин. По состоянию на 2022 год в штате Качин было обнаружено 2700 пунктов сбора полезных ископаемых, разбросанных по 300 отдельным участкам, охватывающих территорию, сопоставимую с Сингапуром, что является экспоненциальным ростом по сравнению с 2016 годом. Поиски альтернативных источников продолжаются в Австралии, Бразилии, Канаде, Южной Африке, Танзании, Гренландии и Соединенных Штатах. Шахты в этих странах были закрыты, когда Китай демпинговал мировые цены в 1990-х годах, и потребуется несколько лет, чтобы возобновить производство из-за множества входных барьеров. К значительным объектам, находящимся в разработке за пределами Китая, относятся Steenkampskraal в Южной Африке – рудник редкоземельных металлов и тория с самым высоким содержанием в мире, закрытый в 1963 году, но готовящийся к возобновлению производства, где уже завершено более 80% инфраструктуры. Другие шахты включают проект "Ноланс" в Центральной Австралии, проект "Бокан-Маунтин" на Аляске, проект "Озеро Хойдас" на севере Канады и проект "Маунт-Уэлд" в Австралии. Проект озера Хойдас потенциально может обеспечить около 10% от годового потребления REE в Северной Америке, составляющего 1 миллиард долларов. В октябре 2010 года Вьетнам подписал соглашение о поставке Японии редкоземельных элементов из северо-западной провинции Лай Чау, однако сделка не была реализована из-за разногласий. Крупнейшее месторождение редкоземельных элементов в США находится в Маунтин-Пасс, Калифорния, в 60 милях к югу от Лас-Вегаса. Месторождение, первоначально открытое компанией Molycorp, разрабатывалось с 1951 года. Второй крупный депозит REE в Эльк-Крик, юго-восточная Небраска, рассматривается компанией NioCorp Development Ltd, которая надеется открыть там рудник по добыче ниобия, скандия и титана. Этот рудник может производить до 7200 тонн феррониобия и 95 тонн триоксида скандия в год, однако по состоянию на 2022 год финансирование все еще находится в стадии разработки. Компания планирует начать производство в конце 2023 года, а затем нарастить мощность до полного объема в 2024 году. Pensana планирует произвести 12 500 метрических тонн разделенных редкоземельных элементов, включая 4500 тонн редкоземельных металлов, используемых в магнитах. Также рассматриваются такие объекты, как озеро Тор на Северо-Западных территориях и различные местоположения во Вьетнаме. Кроме того, в 2010 году в Кванефьельде на юге Гренландии было обнаружено крупное месторождение редкоземельных минералов. Предварительное бурение на этом участке подтвердило значительное количество черного луяврита, содержащего около 1% оксидов редкоземельных элементов (REO). Европейский Союз призвал Гренландию ограничить китайскую разработку проектов в области редкоземельных элементов, но в начале 2013 года правительство Гренландии заявило, что не планирует вводить такие ограничения. Многие датские политики выразили обеспокоенность тем, что другие страны, включая Китай, могут получить влияние в малонаселенной Гренландии, учитывая количество иностранных рабочих и инвестиций, которые могут прийти от китайских компаний в ближайшем будущем в связи с законом, принятым в декабре 2012 года. В центральной Испании, провинции Сьюдад-Реал, предлагаемый проект по добыче редкоземельных металлов "Matamulas", по словам его разработчиков, может обеспечить до 2100 тонн в год (33% годового спроса ЕС). Однако региональные власти приостановили реализацию этого проекта из-за социальных и экологических проблем. В феврале 2012 года компания Peak Resources, зарегистрированная на бирже ASX, объявила, что ее танзанийский проект Ngualla содержит не только шестое по величине месторождение по тоннажу за пределами Китая, но и самое высокое содержание редкоземельных элементов среди этих шести. Сообщается, что Северная Корея экспортировала в Китай редкоземельную руду на сумму около 1,88 миллиона долларов США в мае и июне 2014 года. В мае 2012 года исследователи из двух университетов Японии объявили об обнаружении редкоземельных элементов в префектуре Эхиме, Япония. 12 января 2023 года шведская государственная горнодобывающая компания LKAB объявила об обнаружении месторождения редкоземельных элементов объемом более 1 миллиона тонн в районе Кируна, что сделает его крупнейшим таким месторождением в Европе. Китай перерабатывает около 90% мирового объема REE и 60% мирового объема лития. В результате Европейский Союз импортирует практически все свои редкоземельные элементы из Китая. Закон ЕС о критически важных сырьевых материалах 2023 года запустил необходимые политические корректировки для того, чтобы Европа начала производить две трети литий-ионных аккумуляторов, необходимых для электромобилей и хранения энергии. В 2024 году American Rare Earths Inc. сообщила, что ее запасы вблизи Уитленда, Вайоминг, составляют 2,34 миллиарда метрических тонн, возможно, самые большие в мире, и превышают отдельный депозит в 1,2 миллиона метрических тонн на северо-востоке Вайоминга.

Kachin State in Myanmar is the world's largest source of rare earths. In 2021, China imported of rare earths from Myanmar in December 2021, exceeding 20,000 tonnes. Rare earths were discovered near Pangwa in Chipwi Township along the China–Myanmar border in the late 2010s. As China has shut down domestic mines due to the detrimental environmental impact, it has largely outsourced rare earth mining to Kachin State. as of 2022, 2,700 mining collection pools scattered across 300 separate locations were found in Kachin State, encompassing the area of Singapore, and an exponential increase from 2016. Searches for alternative sources in Australia, Brazil, Canada, South Africa, Tanzania, Greenland, and the United States are ongoing. Mines in these countries were closed when China undercut world prices in the 1990s, and it will take a few years to restart production as there are many barriers to entry. Significant sites under development outside China include Steenkampskraal in South Africa, the world's highest grade rare earths and thorium mine, closed in 1963, but has been gearing to go back into production. Over 80% of the infrastructure is already complete. Other mines include the Nolans Project in Central Australia, the Bokan Mountain project in Alaska, the remote Hoidas Lake project in northern Canada, and the Mount Weld project in Australia. The Hoidas Lake project has the potential to supply about 10% of the $1 billion of REE consumption that occurs in North America every year. Vietnam signed an agreement in October 2010 to supply Japan with rare earths from its northwestern Lai Châu Province, however the deal was never realized due to disagreements. The largest rare earth deposit in the U. S. is at Mountain Pass, California, sixty miles south of Las Vegas. Originally opened by Molycorp, the deposit has been mined, off and on, since 1951. A second large deposit of REEs at Elk Creek in southeast Nebraska is under consideration by NioCorp Development Ltd who hopes to open a niobium, scandium, and titanium mine there. That mine may be able to produce as much as 7200 tonnes of ferro niobium and 95 tonnes of scandium trioxide annually, although, as of 2022, financing is still in the works. The company are targeting production in late 2023, before ramping up to full capacity in 2024. Pensana aim to produce 12,500 metric tons of separated rare earths, including 4,500 tons of magnet metal rare earths. Also under consideration for mining are sites such as Thor Lake in the Northwest Territories, and various locations in Vietnam. Additionally, in 2010, a large deposit of rare earth minerals was discovered in Kvanefjeld in southern Greenland. Pre feasibility drilling at this site has confirmed significant quantities of black lujavrite, which contains about 1% rare earth oxides (REO). The European Union has urged Greenland to restrict Chinese development of rare earth projects there, but as of early 2013, the government of Greenland has said that it has no plans to impose such restrictions. Many Danish politicians have expressed concerns that other nations, including China, could gain influence in thinly populated Greenland, given the number of foreign workers and investment that could come from Chinese companies in the near future because of the law passed December 2012. In central Spain, Ciudad Real Province, the proposed rare earth mining project 'Matamulas' may provide, according to its developers, up to 2,100 Tn/year (33% of the annual UE demand). However, this project has been suspended by regional authorities due to social and environmental concerns. Adding to potential mine sites, ASX listed Peak Resources announced in February 2012, that their Tanzanian based Ngualla project contained not only the 6th largest deposit by tonnage outside of China but also the highest grade of rare earth elements of the 6. North Korea has been reported to have exported rare earth ore to China, about US$1.88 million worth during May and June 2014. In May 2012, researchers from two universities in Japan announced that they had discovered rare earths in Ehime Prefecture, Japan. On 12 January 2023, Swedish state owned mining company LKAB announced that it had discovered a deposit of over 1 million tonnes of rare earths in the country's Kiruna area, which would make it the largest such deposit in Europe. China processes about 90% of the world's REEs and 60% of the world's lithium. As a result, the European Union imports practically all of its rare earth elements from China. The EU Critical Raw Materials Act of 2023 has set in action the required policy adjustments for Europe to start producing two thirds of the lithium ion batteries required for electric vehicles and energy storage. In 2024 American Rare Earths Inc. disclosed that its reserves near Wheatland Wyoming totaled 2.34 billion metric tons, possibly the world's largest and larger than a separate 1.2 million metric ton deposit in northeastern Wyoming.

Планы Малайзии по переработке нефти

В начале 2011 года сообщалось, что австралийская горнодобывающая компания Lynas "стремилась завершить" строительство редкоземельного перерабатывающего завода стоимостью 230 миллионов долларов США на восточном побережье промышленного порта Куантан на полуострове Малайзия. Завод должен был перерабатывать руду – концентрат лантаноидов из рудника Mount Weld в Австралии. Руда должна была быть доставлена грузовиками в Фримантл и транспортирована контейнерным судном в Куантан. В течение двух лет, как утверждалось, Lynas рассчитывала, что завод сможет удовлетворить почти треть мирового спроса на редкоземельные материалы, не считая Китая. Развитие ситуации в Куантане вновь привлекло внимание к малазийскому городу Букит-Мерах в Пераке, где в 1994 году был закрыт рудник редкоземельных металлов, принадлежавший дочерней компании Mitsubishi Chemical, Asian Rare Earth, что повлекло за собой продолжающиеся проблемы в области охраны окружающей среды и здоровья населения. В середине 2011 года, после протестов, правительство Малайзии объявило об ограничениях для завода Lynas. В то время, ссылаясь на отчеты Dow Jones Newswire по подписке, в отчете Barrons говорилось, что инвестиции Lynas составили 730 миллионов долларов, а прогнозируемая доля на мировом рынке оценивалась "примерно в одну шестую". Независимая экспертиза, инициированная правительством Малайзии и проведенная Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 2011 году для решения вопросов, связанных с радиоактивной опасностью, не выявила нарушений международных стандартов радиационной безопасности. Однако малазийские власти подтвердили, что по состоянию на октябрь 2011 года Lynas не получила разрешения на импорт какой-либо редкоземельной руды в Малайзию. 2 февраля 2012 года малазийский AELB (Совет по лицензированию атомной энергии) рекомендовал выдать Lynas временную лицензию на эксплуатацию при условии выполнения ряда требований. 2 сентября 2014 года AELB выдала Lynas двухлетнюю лицензию на полную эксплуатацию.

Отходы шахт

Значительные количества оксидов редкоземельных элементов обнаружены в хвостохранилищах, накопленных за 50 лет добычи урановой руды, сланца и лопарита в Силламяэ, Эстония. В связи с ростом цен на редкоземельные элементы извлечение этих оксидов стало экономически целесообразным. В настоящее время страна экспортирует около 3000 тонн в год, что составляет около 2% мирового производства. Подобные ресурсы предположительно имеются в западной части Соединенных Штатов, где шахты эпохи золотой лихорадки, как считается, отбрасывали большие объемы редкоземельных элементов, поскольку в то время они не представляли ценности.

Добыча полезных ископаемых в океане

В январе 2013 года японское глубоководное исследовательское судно получило семь образцов керна глубоководного ила с морского дна Тихого океана на глубине от 5600 до 5800 метров, приблизительно к югу от острова Минами Тори Шима. Исследовательская группа обнаружила слой ила на глубине от 2 до 4 метров под дном моря с содержанием до 0,66% оксидов редкоземельных элементов. Потенциальное месторождение может быть сопоставимо по содержанию с ионно-абсорбционными месторождениями южного Китая, которые обеспечивают основную часть добычи редкоземельных элементов в Китае, содержание в которых варьируется от 0,05% до 0,5% РЗЭ.

Отходы и переработка

Еще один недавно разработанный источник редкоземельных элементов — электронные отходы и другие отходы, содержащие значительное количество редкоземельных компонентов. Достижения в технологиях переработки сделали извлечение редкоземельных элементов из этих материалов менее затратным. В Японии функционируют перерабатывающие предприятия, в неиспользуемой электронике которых содержится, по оценкам, 300 000 тонн редкоземельных элементов. Во Франции группа Rhodia строит два завода в Ла-Рошели и Сен-Фоне, которые будут производить 200 тонн редкоземельных элементов в год из отработанных люминесцентных ламп, магнитов и аккумуляторов. Уголь и побочные продукты угольной промышленности, такие как зола и шлам, являются потенциальным источником критически важных элементов, включая редкоземельные элементы (РЗЭ), общие запасы которых оцениваются в 50 миллионов метрических тонн.

Методы

В одном исследовании летучую золу смешивали с углеродной сажей, а затем пропускали через смесь односекундный импульс тока, нагревая ее до [температуры]. Летучая зола содержит микроскопические фрагменты стекла, которые заключают в себе металлы. Нагрев разрушает стекло, высвобождая редкоземельные элементы. Быстрый нагрев также превращает фосфаты в оксиды, которые легче растворяются и извлекаются. Используя соляную кислоту в концентрациях, составляющих менее 1% от концентраций, используемых в традиционных методах, процесс позволил извлечь вдвое больше материала.

Экологические соображения

Редкоземельные элементы (РЗЭ) в природе встречаются в очень низких концентрациях. Месторождения часто располагаются в странах с низкими экологическими и социальными стандартами, что приводит к нарушениям прав человека, вырубке лесов и загрязнению земли и воды. В целом, по оценкам, добыча 1 тонны редкоземельного элемента производит около 2000 тонн отходов, частично токсичных, включая 1 тонну радиоактивных отходов. Крупнейшее месторождение РЗЭ, Баян-Обо в Китае, произвело более 70 000 тонн радиоактивных отходов, которые загрязнили подземные воды. Вблизи горнодобывающих и промышленных объектов концентрация РЗЭ может возрастать в несколько раз по сравнению с естественным фоновым уровнем. Попадая в окружающую среду, РЗЭ могут вымываться в почву, где их перенос определяется множеством факторов, таких как эрозия, выветривание, pH, осадки, грунтовые воды и т.д. Подобно металлам, они могут образовывать различные соединения в зависимости от состояния почвы, будучи либо подвижными, либо адсорбированными на частицах почвы. В зависимости от их биодоступности, РЗЭ могут поглощаться растениями, а затем попадать в организм людей и животных. Добыча РЗЭ, использование удобрений, обогащенных РЗЭ, и производство фосфорных удобрений вносят вклад в загрязнение РЗЭ. Кроме того, в процессе добычи РЗЭ используются сильные кислоты, которые могут вымываться в окружающую среду и переноситься по водным путям, приводя к закислению водных сред. Еще одним фактором, способствующим загрязнению окружающей среды РЗЭ при их добыче, является оксид церия (CeO2), который образуется при сгорании дизельного топлива и выбрасывается в виде выхлопных газов, значительно загрязняя почву и воду. Добыча, переработка и переработка РЗЭ имеют серьезные экологические последствия, если не осуществляются должным образом. Низкоуровневые радиоактивные хвосты, образующиеся в результате содержания тория и урана в рудах РЗЭ, представляют потенциальную опасность, а неправильное обращение с этими веществами может привести к значительному ущербу окружающей среде. В мае 2010 года Китай объявил о масштабной пятимесячной кампании по борьбе с незаконной добычей полезных ископаемых с целью защиты окружающей среды и своих ресурсов. Ожидается, что эта кампания будет сосредоточена на юге страны, где шахты – как правило, небольшие, сельские и нелегальные предприятия – особенно склонны к выбросу токсичных отходов в общие источники водоснабжения. Однако даже крупное предприятие в Баотоу (Внутренняя Монголия), где перерабатывается значительная часть мирового объема РЗЭ, нанесло серьезный ущерб окружающей среде. Министерство промышленности и информационных технологий Китая оценило затраты на очистку в провинции Цзянси в 5,5 миллиарда долларов.

REEs are naturally found in very low concentrations in the environment. Mines are often in countries where environmental and social standards are very low, leading to human rights violations, deforestation, and contamination of land and water. Generally, it is estimated that extracting 1 tonne of rare earth element creates around 2,000 tonnes of waste, partly toxic, including 1 ton of radioactive waste. The largest mining site of REEs, Bayan Obo in China produced more than 70,000 tons of radioactive waste, that contaminated ground water. Near mining and industrial sites, the concentrations of REEs can rise to many times the normal background levels. Once in the environment, REEs can leach into the soil where their transport is determined by numerous factors such as erosion, weathering, pH, precipitation, groundwater, etc. Acting much like metals, they can speciate depending on the soil condition being either motile or adsorbed to soil particles. Depending on their bio availability, REEs can be absorbed into plants and later consumed by humans and animals. The mining of REEs, use of REE enriched fertilizers, and the production of phosphorus fertilizers all contribute to REE contamination. Furthermore, strong acids are used during the extraction process of REEs, which can then leach out into the environment and be transported through water bodies and result in the acidification of aquatic environments. Another additive of REE mining that contributes to REE environmental contamination is cerium oxide (CeO2), which is produced during the combustion of diesel and released as exhaust, contributing heavily to soil and water contamination. Mining, refining, and recycling of rare earths have serious environmental consequences if not properly managed. Low level radioactive tailings resulting from the occurrence of thorium and uranium in rare earth ores present a potential hazard and improper handling of these substances can result in extensive environmental damage. In May 2010, China announced a major, five month crackdown on illegal mining in order to protect the environment and its resources. This campaign is expected to be concentrated in the South, where mines – commonly small, rural, and illegal operations – are particularly prone to releasing toxic waste into the general water supply. However, even the major operation in Baotou, in Inner Mongolia, where much of the world's rare earth supply is refined, has caused major environmental damage. China's Ministry of Industry and Information Technology estimated that cleanup costs in Jiangxi province at $5.5 billion.

Потенциальные методы

Редкие земли (РЗ) имеют жизненно важное значение для современных технологий и общества и являются одними из наиболее критически важных элементов. Несмотря на это, как правило, перерабатывается лишь около 1% РЗ из конечной продукции, а остальное попадает в отходы и исключается из материального цикла. Переработка и повторное использование РЗ играют важную роль в высокотехнологичных отраслях и производстве экологически чистых продуктов по всему миру. В последние годы все больше внимания уделяется переработке и повторному использованию РЗ. Основные проблемы включают загрязнение окружающей среды при переработке РЗ и повышение эффективности переработки. Литература, опубликованная в 2004 году, предполагает, что наряду с ранее установленными мерами по смягчению загрязнения, более замкнутая цепочка поставок поможет снизить загрязнение в точке добычи. Это означает переработку и повторное использование РЗ, которые уже находятся в эксплуатации или приближаются к концу своего жизненного цикла. Исследование, опубликованное в 2014 году, предлагает метод переработки РЗ из отходов никель-металлгидридных аккумуляторов, демонстрируя коэффициент извлечения 95,16%. РЗ также могут быть извлечены из промышленных отходов, что имеет практический потенциал для снижения воздействия на окружающую среду и здоровье от добычи полезных ископаемых, образования отходов и импорта, при условии масштабирования известных и экспериментальных процессов. Исследование показывает, что "внедрение подхода циркулярной экономики может снизить воздействие в категории изменения климата до 200 раз и затраты на добычу РЗ до 70 раз". В большинстве рассмотренных в научном обзоре исследований "вторичные отходы подвергаются химическому и/или биовыщелачиванию с последующей экстракцией растворителем для чистого разделения РЗ". В настоящее время для обеспечения надежных поставок РЗ рассматриваются два основных источника: один – добыча РЗ из первичных ресурсов, таких как рудники, содержащие руды с РЗ, глинистые отложения, обогащенные реголитом, осадочные отложения на дне океана, угольная пыль и т.д. Была разработана экологически чистая система извлечения РЗ из угольной пыли с использованием цитратов и оксалатов, являющихся сильными органическими лигандами, способными комплексообразовать или осаждать РЗ. Другой – вторичные ресурсы, такие как электронные, промышленные и бытовые отходы. Электронные отходы содержат значительную концентрацию РЗ и поэтому в настоящее время являются основным вариантом для их переработки. Согласно одному исследованию, ежегодно во всем мире на полигонах захоранивается около 50 миллионов тонн электронных отходов. Несмотря на то, что электронные отходы содержат значительное количество РЗ, в настоящее время перерабатывается лишь 12,5% электронных отходов в целом по всем металлам. В этой связи Институт критических материалов (CMI) при Министерстве энергетики разработал технологию, использующую бактерии Gluconobacter для метаболизма сахаров, производящих кислоты, которые могут растворять и отделять РЗ из измельченных электронных отходов.

The rare earth elements (REEs) are vital to modern technologies and society and are amongst the most critical elements. Despite this, typically only around 1% of REEs are recycled from end products, with the rest deporting to waste and being removed from the materials cycle. Recycling and reusing REEs play an important role in high technology fields and manufacturing environmentally friendly products all around the world. REE recycling and reuse have been increasingly focused on in recent years. The main concerns include environmental pollution during REE recycling and increasing recycling efficiency. Literature published in 2004 suggests that, along with previously established pollution mitigation, a more circular supply chain would help mitigate some of the pollution at the extraction point. This means recycling and reusing REEs that are already in use or reaching the end of their life cycle. A study published in 2014 suggests a method to recycle REEs from waste nickel metal hydride batteries, demonstrating a recovery rate of 95.16%. Rare earth elements could also be recovered from industrial wastes with practical potential to reduce environmental and health impacts from mining, waste generation, and imports if known and experimental processes are scaled up. A study suggests that "fulfillment of the circular economy approach could reduce up to 200 times the impact in the climate change category and up to 70 times the cost due to the REE mining." In most of the reported studies reviewed by a scientific review, "secondary waste is subjected to chemical and or bioleaching followed by solvent extraction processes for clean separation of REEs." Currently, people take two essential resources into consideration for the secure supply of REEs: one is to extract REEs from primary resources like mines harboring REE bearing ores, regolith hosted clay deposits, ocean bed sediments, coal fly ash, etc. A work developed a green system for recovery of REEs from coal fly ash by using citrate and oxalate who are strong organic ligand and capable of complexing or precipItating with REE. The other one is from secondary resources such as electronic, industrial waste and municipal waste. E waste contains a significant concentration of REEs, and thus is the primary option for REE recycling now. According to a study, approximately 50 million metric tons of electronic waste are dumped in landfills worldwide each year. Despite the fact that e waste contains a significant amount of rare earth elements (REE), only 12.5% of e waste is currently being recycled for all metals. In this condition, the Critical Materials Institute (CMI) under the Department of Energy has devised a technique that involves utilizing Gluconobacter bacteria to metabolize sugars, producing acids that can dissolve and separate rare earth elements (REE) from shredded electronic waste.

На растительности

Добыча РЗЭ привела к загрязнению почвы и воды вблизи производственных площадок, что негативно сказалось на растительности этих районов, снизив выработку хлорофилла, что влияет на фотосинтез и замедляет рост растений. Сельскохозяйственные растения являются основной группой растительности, подверженной загрязнению РЗЭ в окружающей среде, при этом яблоки и свекла имеют наибольшую вероятность поглощения и накопления РЗЭ. Ряд исследований был посвящен оценке рисков, основанной на путях воздействия и отклонениях от фоновых уровней, связанных с близлежащим сельским хозяйством, горнодобывающей и перерабатывающей промышленностью. Было продемонстрировано, что многие РЗЭ обладают токсичными свойствами и присутствуют в окружающей среде или на рабочих местах. Воздействие этих веществ может привести к широкому спектру негативных последствий для здоровья, таких как рак, респираторные заболевания, потеря зубов и даже смерть. Процесс добычи и переработки РЗЭ может приводить к выбросу фторидов в атмосферу, которые, соединяясь с общими взвешенными частицами (TSP), образуют аэрозоли, способные проникать в дыхательную систему человека и вызывать повреждения и респираторные заболевания. Исследования, проведенные в Баотоу (Китай), показывают, что концентрация фторидов в воздухе вблизи месторождений РЗЭ превышает предельно допустимые значения, установленные ВОЗ, что может негативно повлиять на окружающую среду и представлять опасность для жителей и работников в этом районе. Местные жители обвинили завод по переработке РЗЭ в Букит-Мерахе в возникновении врожденных дефектов и восьми случаев лейкемии в течение пяти лет в поселении численностью 11 000 человек, после многих лет отсутствия случаев лейкемии. Семь пациентов с лейкемией скончались. Осаму Шимидзу, директор Asian Rare Earth, заявил, что "компания могла продать несколько мешков фосфата кальция в качестве пробной партии, стремясь реализовать побочные продукты; фосфат кальция не является радиоактивным или опасным", отвечая на слова бывшего жителя Букит-Мераха, который утверждал, что "коровы, которые ели траву [выращенную с использованием этого удобрения], все погибли".

О здоровье животных

Эксперименты, в ходе которых крысы подвергались воздействию различных соединений церия, выявили их накопление преимущественно в легких и печени. Это привело к различным неблагоприятным последствиям для здоровья, связанным с этими органами. Редкоземельные элементы добавляют в корм скоту для увеличения массы тела и повышения надоев молока.

Реабилитация после загрязнения

После радиоактивного загрязнения Букит-Мераха в 1982 году, шахта в Малайзии стала объектом очистки стоимостью 100 миллионов долларов США, которая продолжается в 2011 году. После завершения захоронения 11 000 грузовиков с радиоактивно загрязненным материалом на вершине холма, ожидается, что летом 2011 года проект будет включать в себя вывоз "более 80 000 стальных бочек радиоактивных отходов в хранилище на вершине холма". Строительство объекта приостановлено до завершения независимого расследования комиссии МАГАТЭ ООН, которое ожидается к концу июня 2011 года. В конце июня правительство Малайзии объявило о новых ограничениях. При соблюдении надлежащих норм безопасности, добыча РЭЗ относительно мало влияет на окружающую среду. Molycorp (до банкротства) часто превышала экологические нормы, чтобы улучшить свой имидж. В Гренландии идут острые споры о целесообразности открытия новой шахты по добыче редкоземельных металлов в Кванефьелде из-за опасений за состояние окружающей среды.

Геополитические соображения

Китай официально заявил об истощении ресурсов и экологических проблемах в качестве причин общенациональной кампании по ограничению сектора производства редкоземельных минералов. Однако, к политике Китая в отношении редкоземельных элементов приписываются и иные, неэкологические мотивы. Кроме того, Китай в настоящее время обладает эффективной монополией на мировую цепочку создания стоимости РЗЭ (все предприятия по переработке и обогащению, преобразующие сырую руду в ценные элементы). По словам Дэн Сяопина, китайского политика конца 1970-х – конца 1980-х годов: "На Ближнем Востоке есть нефть, а у нас – редкоземельные элементы. Это имеет чрезвычайно важное стратегическое значение, поэтому мы должны тщательно решать вопрос о редкоземельных элементах и в полной мере использовать преимущество нашей страны в ресурсах редкоземельных элементов". Одним из возможных примеров контроля рынка является подразделение General Motors, занимающееся исследованиями миниатюрных магнитов, которое в 2006 году закрыло свой офис в США и перевело весь персонал в Китай (китайская экспортная квота распространяется только на металл, но не на продукцию, изготовленную из этих металлов, такую как магниты). Сообщалось, но официально не подтверждалось, что 22 сентября 2010 года Китай ввел запрет на экспорт оксидов редкоземельных металлов (но не сплавов) в Японию в ответ на задержание японской береговой охраной капитана китайского рыболовного судна. В отчете Министерства энергетики США за 2010 год о стратегии критически важных материалов диспрозий был определен как элемент, в отношении которого существует наибольшая зависимость от импорта. В отчете за 2011 год "Индустрия редкоземельных металлов Китая", опубликованном Геологической службой США и Министерством внутренних дел США, рассматриваются тенденции в отрасли в Китае и анализируются национальные политики, которые могут определять будущее производства страны. В отчете отмечается, что лидерство Китая в производстве редкоземельных минералов ускорилось за последние два десятилетия. В 1990 году на долю Китая приходилось всего 27% таких минералов. В 2009 году мировое производство составило 132 000 метрических тонн, из которых 129 000 тонн пришлось на Китай. Согласно отчету, недавние тенденции указывают на то, что Китай будет замедлять экспорт этих материалов: "В связи с ростом внутреннего спроса правительство постепенно сокращает экспортные квоты в течение последних нескольких лет". В 2006 году Китай разрешил 47 отечественным производителям и трейдерам редкоземельных металлов и 12 китайско-иностранным предприятиям экспортировать продукцию. Контроль с тех пор ежегодно ужесточался; к 2011 году были авторизованы только 22 отечественных производителя и трейдера и 9 китайско-иностранных предприятий. Будущая политика правительства, вероятно, сохранит строгий контроль: "Согласно проекту плана развития редкоземельной промышленности Китая, годовое производство редкоземельных элементов может быть ограничено от 130 000 до 140 000 [метрических тонн] в период с 2009 по 2015 год. Экспортная квота на продукцию из редкоземельных элементов может составить около 35 000 [тонн], и правительство может разрешить 20 отечественным производителям и трейдерам экспортировать редкоземельные элементы". Геологическая служба США активно проводит исследования южного Афганистана на предмет наличия месторождений редкоземельных элементов под защитой вооруженных сил США. С 2009 года USGS проводит дистанционное зондирование и полевые работы для подтверждения советских утверждений о том, что вулканические породы, содержащие редкоземельные металлы, существуют в провинции Гельманд вблизи деревни Ханашин. Исследовательская группа USGS обнаружила значительную площадь скал в центре потухшего вулкана, содержащую легкие редкоземельные элементы, включая церий и неодим. Было составлено картографическое описание 1,3 миллиона метрических тонн перспективной породы, что соответствует примерно десятилетнему объему поставок при текущем уровне спроса. Пентагон оценил ее стоимость примерно в 7,4 миллиарда долларов. Утверждается, что геополитическое значение редкоземельных элементов преувеличено в литературе о геополитике возобновляемой энергетики, недооценивая силу экономических стимулов для расширения производства. Это особенно касается неодима. В связи с его ролью в постоянных магнитах, используемых для ветряных турбин, утверждается, что неодим станет одним из основных объектов геополитической конкуренции в мире, работающем на возобновляемых источниках энергии. Однако эту точку зрения критикуют за то, что она не учитывает тот факт, что большинство ветряных турбин оснащены редукторами и не используют постоянные магниты.

China has officially cited resource depletion and environmental concerns as the reasons for a nationwide crackdown on its rare earth mineral production sector. However, non environmental motives have also been imputed to China's rare earth policy. Furthermore, China currently has an effective monopoly on the world's REE Value Chain. (All of the refineries and processing plants that transform the raw ore into valuable elements.) In the words of Deng Xiaoping, a Chinese politician from the late 1970s to the late 1980s, "The Middle East has oil; we have rare earths it is of extremely important strategic significance; we must be sure to handle the rare earth issue properly and make the fullest use of our country's advantage in rare earth resources." One possible example of market control is the division of General Motors that deals with miniaturized magnet research, which shut down its US office and moved its entire staff to China in 2006 (China's export quota only applies to the metal but not products made from these metals such as magnets). It was reported, but officially denied, that China instituted an export ban on shipments of rare earth oxides (but not alloys) to Japan on 22 September 2010, in response to the detainment of a Chinese fishing boat captain by the Japanese Coast Guard. The United States Department of Energy in its 2010 Critical Materials Strategy report identified dysprosium as the element that was most critical in terms of import reliance. A 2011 report "China's Rare Earth Industry", issued by the US Geological Survey and US Department of the Interior, outlines industry trends within China and examines national policies that may guide the future of the country's production. The report notes that China's lead in the production of rare earth minerals has accelerated over the past two decades. In 1990, China accounted for only 27% of such minerals. In 2009, world production was 132,000 metric tons; China produced 129,000 of those tons. According to the report, recent patterns suggest that China will slow the export of such materials to the world: "Owing to the increase in domestic demand, the Government has gradually reduced the export quota during the past several years." In 2006, China allowed 47 domestic rare earth producers and traders and 12 Sino foreign rare earth producers to export. Controls have since tightened annually; by 2011, only 22 domestic rare earth producers and traders and 9 Sino foreign rare earth producers were authorized. The government's future policies will likely keep in place strict controls: "According to China's draft rare earth development plan, annual rare earth production may be limited to between 130,000 and 140,000 [metric tons] during the period from 2009 to 2015. The export quota for rare earth products may be about 35,000 [metric tons] and the Government may allow 20 domestic rare earth producers and traders to export rare earths." The United States Geological Survey is actively surveying southern Afghanistan for rare earth deposits under the protection of United States military forces. Since 2009 the USGS has conducted remote sensing surveys as well as fieldwork to verify Soviet claims that volcanic rocks containing rare earth metals exist in Helmand Province near the village of Khanashin. The USGS study team has located a sizable area of rocks in the center of an extinct volcano containing light rare earth elements including cerium and neodymium. It has mapped 1.3 million metric tons of desirable rock, or about ten years of supply at current demand levels. The Pentagon has estimated its value at about $7.4 billion. It has been argued that the geopolitical importance of rare earths has been exaggerated in the literature on the geopolitics of renewable energy, underestimating the power of economic incentives for expanded production. This especially concerns neodymium. Due to its role in permanent magnets used for wind turbines, it has been argued that neodymium will be one of the main objects of geopolitical competition in a world running on renewable energy. But this perspective has been criticized for failing to recognize that most wind turbines have gears and do not use permanent magnets.

Цены

Институт редкоземельных элементов и стратегических металлов – это неформальная сеть на международном рынке сырья. Главный интерес клиентов института – база данных, доступная по подписке с ежедневным обновлением цен. Помимо собственно редкоземельных элементов, в ней содержится информация о 900 чистых металлах и 4500 других металлических изделиях. Головной офис компании расположен в Люцерне, Швейцария.