Редкоземельные элементы (РЗЭ), редкоземельные металлы (РЗМ), редкоземельные окислы, редкие земли, редкоземы – все это названия 17 металлов будущего, за которые уже сейчас ведется конкурентная борьба со стороны мировых держав. Речь, в частности, о скандии, иттрии и 15 лантаноидах, включая лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. Эти элементы обычно подразделяют на две группы – легкие и тяжелые. Как правило, концентрация первых в земной коре больше, чем вторых.
Слово «редкоземельный» не должно вводить в заблуждение, поскольку оно не означает, что это редкие металлы. Напротив, их можно обнаружить даже чаще, чем медь, свинец, олово или же золото. Металлы получили такое название, поскольку крайне редко встречаются в земной коре в концентрированном (а не рассеянном) виде, пригодном для использования в промышленных масштабах. Иначе говоря, коммерчески выгодном. Это первая особенность редких земель.
Вторая состоит в том, что выделение этих элементов из первичного рудного сырья – весьма сложный и чрезвычайно затратный процесс, требующий наличия соответствующих компетенций, технологий, специализированных химико-металлургических предприятий, инфраструктуры и логистики. По сути дела, редкоземельная отрасль, ее становление и развитие возможны лишь при непосредственной поддержке государства, заключающейся, в частности, в выделении государственных инвестиций.
Третья особенность в том, что добыча и выделение РЗМ – процесс энергоемкий, требующий огромного количества воды. Он связан с большим экологическим ущербом, что требует дополнительных средств на ликвидацию негативных последствий для природы и человечества. Например, по подсчетам экспертов, получение 1 тонны концентрата РЗМ ведет к образованию примерно 1 тонны радиоактивных отходов – тория и урана.
Четвертая особенность заключается в том, что хотя редкоземельные элементы занимают незначительную долю в ВНП, их вклад в создание добавленной стоимости на каждом этапе производственной цепочки огромен. То есть РЗМ могут не содержаться в конечной продукции, но быть незаменимыми на одном из этапов производственного процесса (например, для преобразования нефти в бензин используют катализаторы на основе церия и лантана).
Часто применительно к редкоземельным металлам можно услышать такие характеристики, как «витамины промышленности», «элементы прогресса и инноваций». И это неспроста. Ведь в зависимости от доли РЗМ в конечной продукции можно судить об уровне инновационного развития и наукоемкости производства, и в целом о технологической независимости государства.
Пятая особенность в том, что по мере научно-технического прогресса (НТП) растет использование РЗЭ и расширяются области их применения. Уже сегодня без них, по сути, невозможно обойтись в ядерной энергетике, космической области, медицине, оборонной, металлургической, автомобильной, стекольной, нефтяной промышленности. Между тем, нужно иметь в виду, что на каждом этапе НТП не все 17 РЗМ используются в равной степени: есть элементы, спрос на которые снижается (например, европий, самарий), и, наоборот, увеличивается. Это, в частности, неодим и диспрозий.
Шестая особенность в том, что РЗМ станут незаменимыми в процессе перехода стран к новому технологическому укладу, ядром которого будут выступать био- и нанотехнологии, космическая отрасль, атомная промышленность, «зеленая» энергетика. Именно поэтому РЗМ считаются стратегическими металлами, наличие которых в стране является необходимым условием обеспечения национальной безопасности.
В этой связи важно выделить еще одну, седьмую особенность РЗЭ, которая все сильнее проявляется в связи с антироссийскими санкциями на Западе. Речь, в частности, о стремлении Европы осуществить переход на «чистую» энергетику, как альтернативу дорожающему российскому газу.
В частности, 29 августа 2022 г. на Международном стратегическом форуме в Словении председатель Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен заявила, что Евросоюз инвестирует €300 млрд в «зеленую энергетику». Важно в этой связи отметить, что переход на «чистую энергетику» подстегнет спрос на цветные металлы и редкие земли, необходимые, например, для функционирования ветрогенераторов и солнечных батарей. Без этого никаких переходов к энергетике на основе возобновляемых источников энергии не получится. При этом, при неизменном предложении, а нарастить его в сжатые сроки вряд ли получится, особенно с учетом того, что основным производителем и поставщиком РЗМ на мировой рынок является Китай, цены на эти элементы неизбежно поползут вверх.
Вот лишь один пример. Профессор геохимии Питер Келемэн подчеркивает: «Каждый мегаватт электроэнергии требует 200 кг неодима. Таким образом, если каждая большая ветряная турбина производит один мегаватт, для пяти турбин потребуется одна тонна неодима. Если ветер будет играть важную роль в замене ископаемого топлива, нам нужно будет увеличить поставки неодима»1.
Все это вкупе обуславливает высокую стоимость редкоземов (имеются в виду дефицитные из-за высокого спроса РЗЭ) на мировых рынках и предопределяет в будущем усиление конкурентной борьбу мировых держав за обеспечение доступа к месторождениям РЗЭ.
Как все начиналось
Первые РЗЭ были обнаружены в 1787 году около деревни Иттербю в Швеции. В честь этого местечка и получили свое название редкоземы – иттрий, тербий, эрбий и иттербий. К 1907 году учеными были обнаружены 16 РЗЭ. Существование 17-го элемента – прометия – подтвердилось только в 1947 году. Таким образом, лишь спустя 160 лет человечество получило в свое распоряжение все редкоземельные элементы, что доказывает сложность процесса их выделения, требующего передовых знаний и технологий.
В целом же, возникшая в Европе в конце XVIII-начале XIX вв. редкоземельная промышленность свое бурное развитие получила в США в середине XX веке. Это произошло во многом благодаря открытию в 1949 году месторождения Mountain Pass в Калифорнии, которое вплоть до 1985 года оставалось основным источником РЗМ и обеспечивало большую часть их мирового потребления. Таким образом, США были лидером глобальной редкоземельной промышленности, причем не только в добыче, но и на каждом этапе производства. В 2002 году рудник Mountain Pass был закрыт в связи с экологическим ущербом и конкуренцией со стороны Китая.
Уже с 1986 года на первые роли выходит Поднебесная. Китай, благодаря целенаправленной государственной политике по развитию РЗМ, превратился в монополиста глобального рынка редкоземельных элементов.
Между тем, с начала столетия доля Китая также претерпела изменения. Вплоть до 2011 г. Пекин контролировал 95% мирового рынка редкоземов. Затем его доля начала снижаться. Этому, в частности, способствовали сами китайские власти, которые в 2010 году ограничили экспорт редкоземов. Одновременно увеличивается спрос на РЗМ со стороны КНР, которая все больше конечной продукции производит с использованием редких земель.
В свою очередь зависимые от импорта государства (в первую очередь, США, Япония, Австралия) стали предпринимать усилия для поиска альтернативных источников поставок, в том числе за счет геологоразведки и разработки собственных месторождений. В Америке, например, добыча и производство РЗМ было возобновлено в 2012 году после девятилетнего перерыва.
Структура спроса на РЗМ
Как уже было отмечено, РЗЭ из-за их каталитических свойств используются в различных отраслях промышленности. Например, скандий – в производстве элементов аэрокосмической техники. Иттрий – при создании высокотемпературных сверхпроводников. Лантан необходим для оптических приборов и изготовления электродов аккумуляторов. Иттербий, диспрозий, гольмий и эрбий – для лазерной техники.
В последнее время спрос на РЗМ резко возрос из-за постоянной магнитности, которую проявляют их сплавы. Постоянные магниты, на которые приходится 38% мирового спроса, используются фактически повсеместно: в сотовых телефонах, телевизорах, компьютерах, автомобилях, реактивных самолетах, оборонной продукции и пр.
Ожидается, что направление «чистой энергетики» значительно увеличит спрос на РЗЭ, поскольку постоянные магниты имеют решающее значение при создании ветряных турбин с прямым приводом и двигателей для электромобилей.
Для того, чтобы лучше разобраться в ключевых направлениях применения редких земель, можно посмотреть на График 1:
График 1
Источник: kleinmanenergy.upenn.edu
Мировые запасы РЗМ
Согласно оценкам, мировые запасы редкоземельных элементов составляют 120 млн т. Лидером является Китай – 44 млн т (около 36,7% всех запасов). Далее следуют Вьетнам – 22 млн т, Бразилия – 21 млн т и Россия – 21 млн т.
График 2
Источник: statista.com
Из Графика 2 нетрудно заметить, что страны БРИКС (Бразилия, Россия, Индия, Китай и ЮАР) в совокупности располагают 77,5% разведанных мировых запасов редких земель. Для сравнения совместный потенциал США и Австралии равняется 5,8 млн т или 4,8% мировых запасов.
Мировое производство РЗМ
За последние 40 лет в связи с бурным развитием технологий глобальное производство РЗМ увеличилось более чем в 11 раз. Так, в 1980 году в мире добывалось 25 000 т редких земель, в 1994-м г. – уже 64 500 т, а в 2021-м –280 000 т.
Размер мирового рынка редкоземельных элементов в 2021 году оценивался в 8 791,29 млн долларов. Ожидается, что среднегодовой темп роста составит 4,74%, достигнув к 2027 году величины в 11 609,58 млн долларов.
В настоящее время на рынке редкоземельных металлов доминирует Китай, который производит порядка 60% РЗМ в мире (168 000 т в 2021 году), перерабатывает около 80% и является центральным игроком в глобальной цепочке поставок. Крупнейшие экономики мира полностью зависят от китайских поставок. Поэтому возможность их остановки или даже ограничения приведут к росту цен на редкоземы, а также могут нанести серьезный ущерб промышленности и планам по декарбонизации европейских экономик. Это заставляет страны искать альтернативные источники.
Экспансия Китая на рынок редких земель началась более 40 лет назад, ещё в 1981 году, когда было открыто и освоено гигантское месторождение Баян-Обо, потенциал которого оценивался в 36 млн т оксидов РЗМ. Это 30% мировых запасов.
Несмотря на то, что США обладают незначительными запасами РЗМ (см. График 2), они тем не менее являются вторым по величине их производителем. Так в 2021 году они получили около 43 000 т концентратов РЗМ. Это 15,5% мирового производства. Вслед за Китаем и США шли Бирма (Мьянма) и Австралия с объемами производства в 26 000 т и 22 000 т соответственно.
Как отмечалось выше, до недавнего времени Поднебесная контролировала производство почти 95% РЗМ. Так, в 2011 году при мировом производстве в 111 000 т на Китай пришлось 105 000 т (для сравнения США на тот момент не производили РЗЭ). Это объясняется как значительными запасами РЗМ, их высоким содержанием, так и низкой себестоимостью, что позволило КНР установить контроль над глобальным рынком редких земель. Ныне эта доля сократилась по объяснимым причинам. Поскольку КНР стремится к созданию товаров с высокой добавленной стоимостью. Снижая экспорт РЗМ, происходит одновременный рост выпуска готовых продуктов на их основе, и это свидетельствует о превращении Китая в высокотехнологическую державу.
Радикальное сокращение (на 72% во второй половине 2010 г.) Китаем поставок РЗМ на мировой рынок привело к беспрецедентному росту цен. Средневзвешенная цена РЗО взлетела в середине 2011 г. до 190 дол/кг. В конце 2012 г. цены снизились до 30-40 дол/кг. Дефицит РЗМ и небывалый скачок цен побудили государства, в частности Америку, Австралию, Канаду и др., к поиску и активной разработке альтернативных месторождений РЗМ. В целом это направление по-прежнему является приоритетным особенно в свете энергоперехода на альтернативную энергетику.
Что касается, запасов и производства редких земель, то стоит присмотреться также и к ЮАР. Южная Африка в будущем вполне могла бы составить конкуренцию как минимум США и Австралии на мировом рынке РЗМ. Обладая резервами в 790 000 т, ЮАР тем самым замыкает десятку стран, в недрах которых сконцентрированы наибольшие запасы редких земель.
В Южной Африке в провинции Западный Кейп расположен рудник Steenkampskraal. По оценкам, он является самым высокосортным рудником редкоземельных элементов в мире и, следовательно, будет иметь низкие затраты на добычу. Например, содержание неодима – 2,58% и составляет 15 600 т. Это выше общего содержания редкоземельных элементов в большинстве других подобных месторождений. Каждая тонна руды на руднике Steenkampskraal содержит РЗМ на сумму примерно 3 750 долларов, что намного выше, чем в любом другом месторождении редких земель в мире. Все это подтверждает, что данное месторождение имеет большой потенциал и явные конкурентные преимущества.
СССР/Россия и РЗМ
В СССР за развитие редкоземельной промышленности отвечало Министерство среднего машиностроения, что доказывает приоритетность этого направления для руководства страны. Конечно, тогда речь в первую очередь шла об оборонном комплексе, для нужд которого и использовались РЗМ.
Однако благодаря этому Советский Союз располагал мощным редкоземельным комплексом и лидирующими позициями на глобальном рынке редкоземов. Так, СССР занимал 3-е место в мире по производству и 2-е место по запасам РЗМ.
В 1990 году было произведено 8,5 тыс. т РЗМ. Внутри страны потреблялось порядка 5 тыс. т. Таким образом советская страна полностью обеспечивала свои внутренние потребности, а также в состоянии была экспортировать редкие земли.
С развалом СССР мы, к сожалению, по сути, лишились редкоземельной промышленности. Из 9 предприятий редкоземельной отрасли сохранился лишь Соликамский магниевый завод в Пермском крае. Остальные либо закрылись, либо остались за пределами России – в Казахстане, Киргизии, Эстонии и на Украине.
Тема возрождения редкоземельной отрасли России звучит не один год. Однако качественных изменений на этом направлении до сих пор не случилось. Так, несмотря на то, что Россия делит третье место с Бразилией по запасам РЗЭ, ее доля в мировом производстве составляет не более 1% (против 15% в 1991 году).
На сегодняшний день добыча редкоземельного сырья в России ведется на Ловозерском лопаритовом месторождении в Мурманской области. Концентрат, получаемый на «Ловозерском горно-обогатительном комбинате», поступает на Соликамский магниевый завод, выпускающий в свою очередь карбонаты РЗМ объемом не более 2 000 т. Затем почти вся продукция РЗМ экспортируется на завод «Silmet» (Эстония), принадлежащий компании Neo Performance Materials (Канада). При этом весьма скромные потребности самой России в РЗМ (1 000 – 1 100 т) обеспечиваются в основном за счет импорта. Это ставит страну в критическую зависимость от иностранных поставщиков.
На прошедшем недавно Восточном экономическом форуме президент привлек особое внимание к решению проблем с обеспеченностью национальной экономики дефицитным сырьем, в частности ниобием. На мой взгляд, Россия имеет все необходимое для этого. В первую очередь, богатую сырьевую базу РЗМ. Например, в стране помимо Ловозерского есть Томторское месторождение (Якутия) – одно из крупнейших в мире по запасам редкоземов, среди которых ниобий, иттрий, скандий, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и титан. А еще есть не менее перспективные Чуктуконское месторождение в Красноярском крае, Зашихинское и Белозиминское месторождения в Иркутской области, Катугинское в Забайкальском крае и др.
Учитывая сложную геополитическую обстановку в мире, многочисленные санкции со стороны «недружественных» государств для России остро встает вопрос обеспечения национальной безопасности, в частности критически важными ресурсами, к которым вне всяких сомнений относятся и редкоземельные металлы. Ведь сегодня от их наличия или отсутствия зависит как обороноспособность государства, так и развитие новейших отраслей экономики, а значит и место страны в новом мирохозяйственном укладе.
Маргарита Образцова для Rough&Polished
1 https://news.climate.columbia.edu/2012/09/19/rare-earth-metals-will-we-have-enough/
