home
user-header
Стратегическое значение редкоземельных металлов в мире и в России
23 октября 2013 г., 17:56 10863

Стратегическое значение редкоземельных металлов в мире и в России

 

В.А. КРЮКОВ  , член-корреспондент РАН, заместитель директора,

Институт экономики и организации промышленного производства

СО РАН.  E  -  mailvalkryukov  @  mail  .  ru

А.В. ТОЛСТОВ,  доктор геолого-минералогических наук,

Институт геологии и минералогии СО РАН им.  B  .  C  . Соболева.

E  -  mailtols  61@  mail  .  ru

Н.Ю. САМСОНОВ,  кандидат экономических наук, Институт экономики

и организации промышленного производства СО РАН, Новосибирск.

E-mail: samsonov@ieie.nsc.ru

 

Особый интерес и стратегическую важность для современ­ного мирового промышленного производства, не говоря уже о будущем, представляет семейство химических элементов, известное как редкоземельные элементы (РЗЭ). Эти элемен­ты и их химические соединения применяются в инноваци­онных исследованиях и практических технологиях в метал­лургии, атомной энергетике, оптике, медицине, химической и стекольной промышленности, производстве телекоммуни­кационного оборудования, электронике, лазерной технике и в Других областях.

РЗЭ в мире: применение, запасы, производство*

За последние десятилетия в группе «редких» побывало более 50 известных на сегодняшний день химических элемен­тов. Сравнительно недавно к ним относились титан, ванадий, вольфрам, молибден, олово и даже инертные газы, что сейчас воспринимается разве что с улыбкой. В настоящее время в число «редких» входят 35 элементов, включающих группы редких металлов (литий, бериллий, цирконий, тантал, нио­бий и др.) и редких земель (лантаноиды, иттрий и скандий).

Несмотря на их название, редкоземельные элементы не всегда являются редкими по своей суммарной массе, иногда они широко распространены в земной коре. Однако их кон­центрация в рудах, как правило, настолько низка, что это ог­раничивает возможности экономически эффективного извле­чения и обогащения этих веществ для переработки и исполь­зования. Некоторые редкоземельные элементы накапливаются в качестве побочного продукта добычи более распространен­ной руды, содержащей, например, медь, золото, уран, фосфа­ты и железо 1. Но даже малые количества этих веществ при промышленном производстве позволяют получать уникаль­ные по свойствам и качеству технические продукты и изде­лия из них. Объемы добычи редкоземельных веществ во всем мире не превышают 140 тыс. т, а таких элементов, как лютеций, иттербий, диспрозий, вообще ежегодно производят пер­вые килограммы и десятки килограммов.

Редкоземельные элементы обычно классифицируются на более легкие и тяжелые. Легкие элементы (с атомными номе­рами от 57 до 63, а также скандий и иттрий) более распрост­ранены в природе, они шире применяются и легче извлека­ются при добыче. Тяжелые редкоземельные элементы (с атом­ными номерами от 64 до 71) обычно менее доступны и более сложны для извлечения. Способность тяжелых элементов выдерживать более высокие температуры, по сравнению с лег­кими, делает их более подходящими для специфического ис­пользования, например, в современной энергетике. В этой связи примечательно, что Геологический обзор, подготавли­ваемый Геологической службой США (US Geological Survey) характеризует тяжелые редкоземельные элементы эпитетом - «в особенности желательные» 2.

Дело в том, что в западных странах придается особое зна­чение расширению технического применения РЗЭ в энерге­тике, поскольку увеличение энергоемкости мирового промышленного производства, в частности, американского, требует поиска способов повышения энергоэффективности и в целом переосмысления стратегического значения энергетической сферы в ближайшие десятилетия в глобальном мире: «кто владеет энергией - владеет миром».

Уникальные физические и химические характеристики редкоземельных элементов делают их привлекательными для использования в ряде существующих и инновационных на­правлений производства. Например, сплавы некоторых ред­коземельных элементов являются главным компонентом силь­ных постоянных магнитов, остро востребованных в широком спектре высокотехнологичной продукции. Эти направления конечного использования варьируются от автомобильных ка­тализаторов дожига выбросов из двигателей внутреннего сго­рания до сотовых телефонов, дисплеев мониторов, микроэлек­троники и медицинских приборов. Редкоземельные элемен­ты также имеют огромное значение для производства оборонной продукции, реактивных двигателей и спутниковых систем (таблица).

_____________________

* Данный раздел статьи подготовлен па основе доклада «Energy Critical Elements: Identifying Research Needs and Strategic Priorities» (Палата представителей Конгресса CШA, Комитет по науке, космосу и технологиям).

1   Congressional Research Service //Rare Earth Elements: The Global Supply Chain.- 2011. - 6 Sept. - P. 8.

2  Department of Interior, United States Geological Survey Fact Sheet 087-02 //Rare Earth Elements - Critical Resources for High Technology, 2002. URL: http:// pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02/       

  Перечислим в качестве примера, где можно найти редкоземельные элемен­ты в оборудовании и вооружении современнейшей российской подводной лод­ки класса «Антей». При производстве генераторов и электроприводов использу­ются неодим, празеодим, диспрозий и тербий. Сенсорные датчики и люмино­форы дисплеев на командном пункте лодки  не могли бы эффективно работать, не имея в составе иттрия, европия и церия. Гидролокаторы и оптические сис­темы наблюдения и управления движением произведены с применением нео­дима, тербия, лантана и церия, а для выпуска электроприводов оперения ста­билизаторов баллистических ракет, систем контроля гравитации в стабилизато­рах «умных» бомб используются самарий и неодим.

Редкие элементы чрезвычайно важны в металлургических процессах, поскольку позволяют повышать качество сплавов никеля, стали, алюминия, титана. Используя низколегированные стали, содержащие 0,03-0,07% ниобия и 0,01-0,1% ванадия, можно на 30-40% снизить вес конструкций при строи­тельстве автомобилей, мостов, многоэтажных зданий, газо- и нефтепроводов, геологоразведочного бурового оборудования и увеличить срок их службы в 2-3 Раза. Это весьма актуально при строительстве нефте- и газопроводов в сложных природных и климатических условиях и в агрессивных средах (дно Балтийского и Черного морей), а также при строительстве нефте- и газодобывающих плат­форм для добычи углеводородов на шельфе. Все это обусловливает в самом ближайшем будущем кардинальный рост потребности в редких элементах.

Редкоземельные элементы: примеры конечного использования

Легкие редкоземельные элементы (более распространенные) Основное конечное использование Тяжелые редкоземельные элементы (менее распространенные) Основное конечное использование Лантан (La) Гибридные двигатели, сплавы металлов Тербий (Tb) Люминофор, постоянные магниты Церий (Се) Автокатализаторы, переработка нефти, сплавы металлов Диспрозий (Dy) Постоянные магниты, гибридные двигатели Празеодимий (Pr) Магниты Эрбий (Yb) Люминофор Неодим (Nd) Автокатализаторы, переработка нефти, жесткие диски для лэптопов, наушники, гибридные двигатели Иттрий (Y) Красный цвет, флуоресцентные лампы, керамика, сплавы металлов Самарий (Sm) Магниты Гольмий (Но) Цветные стекла, лазеры Европий (Eu) Красный цвет для экранов телевизоров и компьютеров Тулий (Tm) Части рентгеновских аппаратов Лютеций (Lu) Катализаторы в переработке нефти Иттербий (Yb) Лазеры, сплавы металлов Гадолиний (Gd) Магниты  

Помимо редкоземельных, несколько других элементов также имеют большое значение для энергетических технологий. Это литий, используемый в аккумуля­торных батареях с повышенными эксплуатационными характеристиками. Это ге­лий, применяемый в криогенных камерах и в новых разработках ядерных реак­торов и в энергетической промышленности. Это платиноиды, востребованные в катализаторах топливных батарей, а также рений, используемый в термостой­ких сплавах для производства турбин нового типа.

Сферы инновационного применения редких элементов расширяются практически ежедневно. Многие редкие метал­лы, долгое время не востребованные, сейчас дали жизнь та­ким областям современной промышленности, науки и тех­ники, как солнечная энергетика, сверхскоростной транспорт на магнитной подушке, инфракрасная оптика, оптоволокон­ная электроника, лазеры, вычислительные системы последних поколений.

Производственные цепочки и каналы поставок редкозе­мельных элементов включают многочисленные фазы, каждая из которых характеризуется своей сложной рыночной дина­микой. Производственная цепочка начинается с добычи руды, дальше следуют извлечение оксидов редкоземельных элемен­тов, очистка материала, превращение оксидов в сплавы металлов, включение сплавов в компоненты и производство конечной продукции.

Как следствие, для сложной производственной цепочки местоположение геологических запасов редкоземельных эле­ментов и мощностей по их добыче определяет выбор места производства конечной продукции. К примеру, неодим, гадолиний, диспрозий и тербий являются ключевыми компонентами постоянных магнитов. Но добываются эти элементы поч­ти полностью в Китае. В результате 75% всего современного производства постоянных магнитов сосредоточено в Китае 3.

С 1960-х вплоть до 1980-х годов США являлись домини­рующим производителем редкоземельных элементов в мире (месторождение Mountain Pass в Калифорнии). Однако по­нижение цен на редкие земли, вызванное «давлением» со сто­роны Китая, и более жесткое экологическое законодательство в США привели к смене главного мирового производителя редкоземельных элементов - место США занял Китай.

Для достижения рыночного доминирования Китай пред­принял долгосрочные стратегические действия по эксплуата­ции своих запасов редкоземельных элементов. В 1992 г. Дэн Сяопин, «отец» китайских экономических реформ, указал на это стратегическое направление, сказав примерно следующее: «Нефть сосредоточена на Ближнем Востоке, редкоземельные, элементы сосредоточены в Китае, владею­щем 30-40% мировых запасов высокого качества, сосредото­чено почти всё мировое производство редкоземельных эле­ментов, эта страна начала реализовывать политику усиления рыночных позиций на мировом рынке РЗЭ.

3 Congressional Research Service //Rare Earth Elements: The Global Supply Chain. -2011.-6 Sept.- P. 2.

 

 

Согласно оценкам, приводимым в Геологическом обзоре США, Китай в 2010 г. произвел 130 тыс. т редкоземельной руды, оксидов и металлов, что составляет 97% от мирового производства редкоземельных элементов. В то же время дру­гие страны (США, Австралия, Бразилия, Индия, Россия, Южно-Африканская Республика, Малайзия и Малави) обладают ощутимыми запасами редкоземельных элементов, которые могут быть вовлечены в разработку. Как только цены на ред­коземельные элементы начали расти, компании во многих странах заявили о планах возобновления и расширения их производства. Но разговоры так и остались разговорами.

Китай, благодаря своему тотальному контролю текущего производства редкоземельных элементов, имеет возможность влиять на рыночные цены и фактически регулировать их. Несомненно, Китай эксплуатирует свои ресурсы с учетом и геополитических целей. Так, в 2009 г. следом за разногла­сиями с Японией по территориальному вопросу Китай при­остановил экспорт редкоземельных элементов своему соседу Так как японские высокотехнологичные компании ощутимо зависят от экспорта китайских редкоземельных элементов, правительство Японии вынуждено была пойти на уступки Китаю, разрешив инцидент, и только после этого импорт редкоземельных элементов снова стал возможен.

В 2010 г. Китай снизил свою экспортную квоту на 37% от­носительно предыдущего года и существенно сократил постав­ки РЗЭ на мировой рынок, обосновав это необходимостью ограничить негативное воздействие их добычи на окружаю­щую среду. Разумеется, причина откровенно надуманная, но решительные действия привели к тому, что на мировом рын­ке спрос на РЗЭ уже в 1,5-2 раза превышает предложение. Постепенно это привело к росту цен на редкие земли. Кроме того, Китай увеличил с 15% до 25% налог для китайских компаний на экспорт редкоземельных элементов из страны. В итоге эти меры привели к росту стоимости высокотехно­логичной продукции, производимой за пределами Китая, и оказали сильное давление на международные и зарубеж­ные компании в пользу размещения производственных мощ­ностей в Китае, что обеспечит КНР ценовые преимущества из-за снижения себестоимости (используются местные китай­ские редкоземельные металлы).

Политика Китая способствовала значительному росту цен на мировом рынке редкоземельных элементов. Средняя цена на экспортные редкоземельные элементы из Китая за сентябрь 2011г. установилась на 752% выше уровня 2010 г. Однако мировой рынок начал реагировать на рост цен. Ряд компаний заявили о своих намерениях создать новые производствен­ные мощности по выпуску РЗЭ, и цены снизились приблизи­тельно на 40% от их пика в июле.

Реагируя на падение цен на редкоземельные элементы, Китай вновь начал использовать преимущества своего поло­жения на рынке, манипулируя поставками и искусственно поддерживая высокие цены. В октябре китайская государ­ственная корпорация Inner Mongolia Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Company объявила о приостановке производства ред­коземельных элементов на один месяц «в попытках поддер­жать цены».

В 2010 г. спрос на редкоземельные элементы оценивался в 136 тыс. т, в то время как мировое производство оставалось на уровне 133,6 тыс. т. Расположенная в США компания Molycorp начала извлечение и переработку ранее добытых ок­сидов редкоземельных элементов на своих мощностях в Mountain Pass в Калифорнии. В дальнейшем Molycorp объя­вила о намерениях полностью возобновить добычу на Mountain Pass (проект получил название Phoenix), запланировав произ­вести 19 тыс. т оксидов редкоземельных элементов к концу 2012 г. и выйти на объем 40 тыс. т - к середине 2013 г.

Ожидается, что в ближайшем будущем спрос на редкоземель­ные элементы продолжит свой рост. К примеру, Китайская ас­социация редкоземельной промышленности прогнозирует рост спроса к 2015 г. до 210 тыс. т.

Способность рынка быстро реагировать на дефицит поста­вок ограничена множеством факторов. Так, по оценкам, тре­буется до 15 лет для открытия нового рудника, чтобы поступ­ления редкоземельного сырья из него затруднили способность рынка быстро реагировать на ценовые колебания и повышен­ный спрос. Кроме того, открытие новых производственных мощностей требует инвестиций не менее 1 млрд долл. для каждого нового добычного проекта, а привлечение таких сумм затруднительно при сегодняшней ситуации на фи­нансовых рынках.

В рамках каждого звена цепи поставок существуют воз­можности влияния на доступность и цену редкоземельных элементов. Кроме проекта компании Molycorp по возобнов­лению и модернизации производства в Калифорнии, корпо­рация Lynas Corporation расширяет производство на место­рождении Mount Weld в Австралии (провинция Западная Австралия) для выпуска свыше 20 тыс. т оксидов редкоземель­ных элементов. В ближайшие пять лет производство может начаться на новых рудниках в Австралии, Бразилии, Канаде и Вьетнаме.

Но получение доступа к сырью - только один из вызовов в обеспечении поставок редкоземельных элементов. Промыш­ленность должна уметь произвести с использованием такого специфического сырья конкурентоспособную высокотехноло­гичную продукцию. Но, например, в настоящее время ни одна компания США не выпускает высококачественные постоянные магниты на неодиме, используемые в бытовой технике, ветро­двигателях и в оборонной промышленности. Японская компа­ния Hitachi владеет ключевым патентом на производство наиболее мощных магнитов в мире и предприняла меры по значительному ограничению лицензирования. Поскольку про­изводить магниты без разрешения Hitachi или без изобрете­ния новой технологии производства, позволяющей «обойти» лицензию, невозможно, выпуск постоянных магнитов, по всей видимости, останется в Японии, хотя добыча и переработка неодима ведется в США и в Китае.

Из-за ограниченной доступности основных редкоземель­ных элементов некоторые компании разрабатывают материа­лы-заменители. Корпорации Toyota и General Electric объявили о своих намерениях уменьшить использование ред­коземельных элементов при производстве машин и ветро­двигателей. Поскольку один из крупнейших потребителей редкоземельных металлов - это мировая автомобильная про­мышленность, использующая постоянные магниты с редко­земельными металлами, то автомобилестроение де-факто по­ставлено перед необходимостью разрабатывать инновацион­ные решения, не требующие их применения.

Редкоземельные металлы в России: что будем делать?

В 1980-х годах Советский Союз стал значительно отста­вать от развитых стран по валовому потреблению ниобия, тан­тала и циркония. Львиная доля добываемых редких метал­лов шла в оборонную промышленность. В дальнейшем эта тенденция только усугублялась. После развала СССР единая редкометаллическая промышленность распалась и оказалась в разных государствах (Казахстан, Россия, Эстония). В ре­зультате были разорваны экономические связи, которые сей­час уже не могут быть восстановлены в прежнем виде. Таким образом, промышленность России характеризуется низкой на­сыщенностью редкими элементами. Парадоксально, но основ­ная часть редкоземельной продукции, используемой в Рос­сии, импортируется из Китая и Бразилии (ниобий), а кон­центраты редкоземельных металлов (РЗМ) Ловозерского месторождения (Мурманская область, Кольский полуостров) направляются на переработку в Эстонию и затем в виде спла­вов экспортируются в США.

В то же время Россия располагает уникальной ресурсной базой для создания современных производств в сфере добычи, переработки и последующего применения редкоземельных элементов. Развитие экономики в данном направлении позво­ляет наилучшим образом сочетать природно-ресурсный потен­циал страны и настоятельную потребность в модернизации экономики и переводе ее на инновационный путь развития.

Интенсивное развитие наукоемких производств по созда­нию новых материалов для новой наукоемкой и интеллекту­альной экономики является реальным и достижимым в обо­зримой перспективе.

Как нам видится, сейчас России предоставляется уникаль­ный исторический шанс - создать новую наукоемкую отрасль промышленности, ориентированную как на внутренний, так и на внешний рынки. Ограничение поставок из Китая редких земель, необходимых для промышленности индустриально развитых стран мира - Японии, Южной Кореи, США, Канады, Германии, Франции, Италии, открывает высококлассным российским месторождениям редкоземельных металлов перс­пективы освоения. Возникший дефицит редкоземельных ме­таллов уже привел к повышению цен на скандий и иттрий, на металлы цериевой группы, при этом в долгосрочной пер­спективе прогнозируется повышение мировых цен на редко­земельные металлы.

Обозначился инвестиционный интерес российских и за­рубежных компаний и инвесторов (прежде всего, из стран Азиатско-Тихоокеанского региона) к сибирским и дальневосточным месторождениям редкоземельных металлов. Все это дает России дополнительный шанс стать ведущим игроком на мировом рынке редкоземельной продукции, развить современ­ные технологии их добычи и обогащения, сформировать соб­ственные технологические платформы создания высокотех­нологичных продуктов на их основе, в том числе для экспорта.

Мы уже подчеркивали, что в современной промышленно­сти без применения редкоземельных металлов практически невозможно развитие энерго- и ресурсосберегающих техно­логий, ядерной энергетики, космических систем, современной медицинской аппаратуры, создание перспективных видов во­оружений, военной и специальной техники, развитие других приоритетных направлений науки и техники. Профиль российской обрабатывающей промышленности к сожалению, характеризуется низкой степенью насыщенности редкими элементами. С одной стороны, это ограничивает внутренний рынок, но с другой - создает предпосылки для формирования новых производственных циклов, территори­альных площадок и инновационных видов продукции.

Изменение создавшегося положения возможно при вводе в эксплуатацию новых крупных месторождений редких земель, в том числе с привлечением иностранного капитала на усло­виях технологических концессий, совместных предприятий, Центров трансфертов технологии и создания конечных про­дуктов с высокой добавленной стоимостью.

Минерально-сырьевая база редкоземельных металлов Рос­сии (прежде всего Сибири и Дальнего Востока) по объему и качеству сырья, экономическим, геологическим и горнотех­ническим параметрам является уникальной. Российские запасы РЗМ составляют 30% мировых, прогнозные ресурсы -самые крупные в мире. В настоящее время наиболее перс­пективным неразрабатываемым (подготовленным для прове­дения аукциона или конкурса) объектом является сверхкруп­ное месторождение Томтор (Западная Якутия). Сибирские гео­логи подготовили уникальную сырьевую базу комплексных ниобий-редкоземельных руд на Томторском месторождении (участок Буранный). В Сибири уже имеются предпосылки для создания технологической платформы по переработке редко­земельных металлов и их использованию как конструкционных материалов для производства высокотехнологичной про­дукции на базе трансферта зарубежных технологий перера­ботки сырья, в том числе с привлечением иностранного капитала. К работе могут привлекаться российские инвести­ционные группы, зарубежные компании, участвующие в Кон­сультативном совете по иностранным инвестициям.

Чрезвычайно важно, что создание новых производств по обогащению, выпуску материалов с применением и на базе РЗМ позволяет сформировать в российской экономике, в том числе в восточных районах страны, устойчивые и эффектив­ные кооперационные связи между северными и южными регионами, дать дополнительный импульс для перехода экономики от производства и экспорта  необработанных сырьевых материалов и энергоресурсов к созданию современных высокотехнологичных продуктов. Стоимостные характеристики таких продуктов, в сочетании с их относительно малым ве­сом, позволяют преодолеть «проклятие» пространств и расстояний, которые пагубно влияют на возможности интеграции экономики восточных регионов страны в систему миро­хозяйственных связей.

Необходимы целенаправленные шаги и меры по поддер­жанию конъюнктуры рынка редких земель, развитию форм взаимодействия различных отраслей промышленности по переработке редких металлов и формированию в городах Сибири и Дальнего Востока кластеров и цепочек создания повышенной добавленной стоимости на основе использо­вания РЗМ.

 

Нравится
Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации