Редкоземни метали | dLambow

(Rare earth metals) -

Редкоземните метали, тема, която е много актуална в днешно време 

Какво представляват редкоземните метали (или материали)?

Редкоземните метали (РЗМ), понякога наричани и редкоземни елементи, не са метали в традиционния смисъл, а група от 17 химични елемента в периодичната таблица.  Те са класифицирани като „редкоземни“ исторически, защото първоначално са били изолирани от рядко срещани минерали и са били считани за редки, въпреки че всъщност не са чак толкова редки в земната кора, колкото името им предполага. Проблемът е, че те рядко се срещат в концентрирани и икономически изгодни находища.

Редкоземни метали (Rare earth metals)

Групата на редкоземните метали се състои от:

• - Скандий (Sc) и Итрий (Y) - Те често се включват в групата на РЗМ, защото имат сходни химични свойства и се срещат в същите руди като лантанидите.
• - Лантаниди - Това са 15 елемента с атомни номера от 57 до 71:
•    = Лантан (La)
•    = Церий (Ce)
•    = Празеодим (Pr)
•    = Неодим (Nd)
•    = Прометий (Pm) - Радиоактивен елемент, обикновено не се включва в търговските РЗМ.
•    = Самарий (Sm)
•    = Европий (Eu)
•    = Гадолиний (Gd)
•    = Тербий (Tb)
•    = Диспрозий (Dy)
•    = Холмий (Ho)
•    = Ербий (Er)
•    = Тулий (Tm)
•    = Итербий (Yb)
•    = Лутеций (Lu)

Важно е да се отбележи, че въпреки името си, някои от РЗМ са по-разпространени в земната кора от добре познати метали като мед, олово или злато.  „Рядкостта“ им произтича от това, че те са разпръснати и рядко се концентрират в големи, икономически изгодни находища.

За какво се използват редкоземните метали?

Редкоземните метали са изключително важни за много съвременни технологии и индустрии, поради техните уникални магнитни, луминесцентни и каталитични свойства.  Тяхното приложение е много широко и обхваща:

• - Магнити: Неодим, празеодим, диспрозий и тербий са ключови за производството на мощни постоянни магнити, които са от съществено значение за:
•    = Вятърни турбини: За производството на електроенергия от вятър, особено за турбини без редуктори, които са по-ефективни.
•    = Електрически превозни средства (EVs) и хибридни автомобили: За електромотори, осигуряващи висока ефективност и мощност.
•    = Твърди дискове и говорители: За запис на данни и висококачествен звук.
•    = Медицинска техника: Ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), за томография и диагностика.
• - Катализатори: Церий, лантан и празеодим се използват в каталитични преобразуватели на автомобили за намаляване на вредните емисии. Те също се използват в нефтената рафинерия и химическата промишленост.
• - Полиране: Цериевият оксид е широко използван за полиране на стъкло, лещи, огледала и полупроводникови пластини.
• - Сплави: Редкоземните метали се добавят към сплави, за да подобрят техните свойства, като здравина, устойчивост на топлина и корозия. Например, самарий-кобалтови магнити се използват в условия на висока температура.
• - Лазери: Неодим, ербий и тулий се използват в лазери за медицина, индустрия и телекомуникации.
• - Луминофори: Европий, тербий и диспрозий са важни за производството на луминофори, които се използват в:
•    = LED осветление: За енергоефективно осветление.
•    = Телевизионни екрани и дисплеи на смартфони: За ярки и цветни изображения.
• - Ядрена енергетика: Гадолиний и европий се използват като контролиращи пръти в ядрени реактори, защото абсорбират неутрони.
• - Стъкло и керамика: Редкоземните метали се добавят към стъкло и керамика, за да променят техните оптични и термични свойства, като цвят и здравина. Например, празеодим и неодим се използват за оцветяване на стъкло.
• - Селско стопанство: Лантан и церий се използват в торове за подобряване на растежа на растенията и устойчивостта им към болести.

Списъкът не е изчерпателен, но дава добра представа за разнообразието от приложения и защо РЗМ са толкова стратегически важни.

В какъв вид могат да се добиват и обработват редкоземните метали?

Редкоземните метали не се срещат в природата като чисти метали, а винаги в съединения, най-често в минерали. Някои от основните руди, от които се добиват РЗМ, са:

• - Бастназит: Основен източник на леки редкоземни метали (лантан, церий, празеодим, неодим).
• - Монацит: Съдържа както леки, така и тежки редкоземни метали, както и торий и уран (които са радиоактивни и трябва да се управляват внимателно).
• - Ксенотим: Основен източник на тежки редкоземни метали (диспрозий, тербий, итрий, ербий).
• - Йонно-адсорбционни глини: Тези глини са богати на тежки редкоземни метали и са по-лесни за обработка, но концентрацията на РЗМ в тях е по-ниска.

Добив и обработка на РЗМ

Процесът на добив и обработка на РЗМ е сложен и обикновено включва няколко етапа:

• - Добив: Рудата се извлича от земята чрез открит рудодобив или подземен рудодобив, в зависимост от типа находище.
• - Дробене и смилане: Рудата се троши и се смила на ситен прах, за да се освободят минералите.
• - Обогатяване: Чрез физически методи като флотация (пенене) или магнитно разделяне, се концентрират минералите, съдържащи РЗМ, и се отделят от по-голямата част от отпадъчната скала.
• - Химическа обработка: Концентратите се подлагат на химическа обработка, която може да включва:
•    = Киселинно или алкално излугване: Минералите се третират със силни киселини или основи, за да се разтворят редкоземните елементи в разтвор.
•    = Разтворителна екстракция: Разтворът, съдържащ РЗМ, се третира с органични разтворители, за да се селективно извлекат различни групи РЗМ и да се разделят едни от други. Това е ключов и много сложен етап.
•    = Йонен обмен: Използва се за по-нататъшно пречистване и разделяне на РЗМ.
• - Метализация: След като РЗМ са разделени и пречистени под формата на съединения (обикновено оксиди или соли), те се превръщат в чисти метали чрез процеси като:
•    = Редукция с калций или литий: Оксидите или флуориди се редуцират с калций или литий при висока температура.
•    = Електролиза: Разтопени соли на РЗМ се електролизират, за да се получат чисти метали.

Процесът е енергоемък, генерира много отпадъци и може да има значително въздействие върху околната среда, особено химическата обработка и управлението на радиоактивни елементи, ако присъстват в рудата.

Защо това е перспективен бизнес?

Бизнесът с редкоземни метали е перспективен поради няколко ключови фактора:

• - Нарастващо търсене: Търсенето на РЗМ се увеличава експоненциално поради глобалния преход към зелена енергия, технологичния прогрес и нарастващото потребление на електронни устройства. Преходът към електрически превозни средства, вятърна енергия и други чисти технологии директно зависи от наличието на РЗМ.
• - Стратегическо значение: РЗМ са от стратегическо значение за много индустрии, включително отбраната, автомобилостроенето, възобновяемата енергия и електрониката. Надеждното снабдяване с РЗМ е от национален интерес за много държави.
• - Ограничени източници и концентрация на производство: В момента, производството на РЗМ е силно концентрирано в няколко държави, най-вече Китай, който контролира по-голямата част от добива и преработката. Това създава риск от нарушаване на веригите на доставки и ценови колебания, което прави търсенето на нови източници и диверсификация на производството много важно.
• - Високи цени: Поради нарастващото търсене и ограничените източници, цените на РЗМ са обикновено високи и могат да бъдат волатилни, което прави бизнеса потенциално много доходен. Цените зависят от вида на РЗМ, като тежките РЗМ обикновено са по-скъпи от леките.
• - Инвестиции в нови технологии и устойчивост: Има значителни инвестиции в изследвания и разработки за подобряване на ефективността и устойчивостта на добива и преработката на РЗМ, както и в рециклирането на РЗМ от отпадъци. Това отваря нови възможности за иновации и бизнес в този сектор.
• - Геополитически фактор: Контролът върху ресурсите на РЗМ има геополитическо значение. Държавите, които имат достъп до тези ресурси и технологии за обработка, имат стратегическо предимство. Това води до засилена конкуренция и инвестиции в този сектор от страна на различни държави и компании.

Други, свързани с темата обстоятелства:

• - Екологични проблеми: Добивът и преработката на РЗМ са свързани със значителни екологични проблеми. Те включват:
•    = замърсяване на вода и почва с токсични химикали,
•    = изпускане на вредни газове,
•    = генериране на радиоактивни отпадъци (от руди като монацит), и
•    = унищожаване на местообитания.
• - Разработването на по-екологични методи за добив и преработка е от ключово значение.
• - Рециклиране: Рециклирането на РЗМ е все още в начален етап, но има голям потенциал. РЗМ могат да се рециклират от електронни отпадъци, магнити и други продукти. Увеличаването на рециклирането би могло да намали зависимостта от първичен добив и да облекчи екологичния натиск.
• - Вериги на доставки: Веригите на доставки на РЗМ са сложни и уязвими. Диверсификацията на източниците на РЗМ и укрепването на веригите на доставки е приоритет за много държави, за да се гарантира сигурност на доставките.
• - Заместване: Има изследвания за намиране на заместители на РЗМ в някои приложения или за намаляване на тяхното използване, но за много ключови приложения (като мощни магнити) РЗМ остават незаменими.

Заключение

Редкоземните метали са група от изключително важни елементи, които играят ключова роля в съвременните технологии и зелената икономика.  Бизнесът с РЗМ е перспективен, но е свързан и със значителни предизвикателства, особено по отношение на устойчивостта и околната среда.  Разбирането на тези обстоятелства е важно за правилна оценка на потенциала и рисковете в този сектор.
---
dLambow - "samou4itel1" ... - Ако знаете повече - добавете го в коментарите, а за още позитивни, полезни и съдържателни публикации следете всеки ден сайта и ФБ-страницата ни.