Редкоземельные элементы что это
Редкоземельные элементы ( РЗЭ ) представляют собой группу из 17 элементов периодической системы, состоящую из ряда лантаноидов, а также скандия и иттрия.
Хотя некоторые РЗЭ не являются особенно редкими с точки зрения средней распространенности в земной коре, они редко встречаются в концентрациях, достаточно высоких для экономической добычи, а мировое годовое производство заметно низко по сравнению со многими другими металлами. Тем не менее, использование РЗЭ в материалах и компонентах позволило реализовать многочисленные промышленные процессы и технологии, включая те, которые необходимы для инициатив по чистой энергии во всем мире, а также для миниатюрной электроники и устройств.
На рисунке показаны РЗЭ в периодической таблице элементов.
Терминология
Иттрий ( Y ) классифицируется как РЗЭ из-за его ионного радиуса, схожего с лантаноидами, и схожих химических свойств. Хотя скандий ( Sc ) классифицируется как РЗЭ и иногда концентрируется в некоторых из тех же минералов, что и другие РЗЭ, его химические свойства отличаются от свойств других РЗЭ.
HREE имеют по крайней мере одну пару 4f-электронов — вращающийся по часовой стрелке и против часовой стрелки электрон. Физические свойства и химическая активность Y напоминают свойства других HREE, поэтому он считается HREE. Sc не классифицируется ни как LREE, ни как HREE.
На рисунке 2 представлена классификация РЗЭ по вышеупомянутым группам.
Почему «редкая» Земля?
Несмотря на название, некоторые из РЗЭ совсем не редки с точки зрения средней распространенности в земной коре. Современное использование названия скорее говорит о том, что эти элементы редко концентрируются в экономически значимых месторождениях для добычи и переработки из-за определенных физических и химических характеристик, которые способствуют их широкому рассеиванию в большинстве типов горных пород.
Церий ( Ce ) более распространен в земной коре, чем медь ( Cu ); неодим ( Nd ), La и Y более распространены, чем свинец ( Pb ); а празеодим ( Pr ), самарий ( Sm ) и гадолиний ( Gd ) более распространены, чем олово ( Sn ). Тем не менее, в 2022 году в мире было произведено приблизительно 280 кт от общего количества РЗЭ ( TREO ) по сравнению с 25,7 Мт Cu, 12 Мт цинка ( Zn ), 11,5 Мт Pb и 363 кт Sn в том же году. На рисунке 2 показано сравнительное среднее содержание этих металлов в земной коре и недавнее мировое производство.
Доминирование Китая в поставках РЗЭ непропорционально его доле в предполагаемых мировых ресурсах. Как показано на рисунке 4, на Китай приходится около 31% мировых запасов, но значительные предполагаемые запасы РЗЭ имеются во Вьетнаме (16%), Бразилии (15%), России (15%) и Канаде (11%). Также имеются важные месторождения в Австралии, Африке, США и Гренландии, среди прочих.
Драйверы рынка
Электрификация транспортных средств и энергетический переход являются движущими силами рынка РЗЭ, в частности, Nd, Pr, диспрозия ( Dy ) и тербия ( Tb ), которые используются в постоянных магнитах РЗЭ ( ПМ ).
Обычные транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания ( ДВС ) уже содержат многочисленные REPM в различных приложениях: от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха до управления окнами и дверями и развлекательных систем.
Электромобили ( EV ) имеют все REPM, которые можно увидеть в ICEV, но также имеют гораздо большие магниты для электродвигателя привода. Подключаемый гибридный EV содержит в 2-3 раза больше REPM по массе, чем ICEV, в то время как полностью заряженный EV содержит в 3-4 раза больше.
