«Их значимость будет только расти»: химик — о ценности редкозёмов и их значении для мировой промышленности и политики

— Сейчас во внешнеполитической повестке остро стоит тема редкоземельных металлов. Что это за элементы? В чём их ценность и уникальность?

— В России редкоземельными металлами по классическому определению считают группу из 17 элементов, находящихся после лантанов, в самом низу таблицы Менделеева. Это так называемые лантаноиды, плюс скандий и иттрий. А в западной традиции редкоземельными металлами называют более обширную группу элементов, куда входят литий, бериллий, титан, цирконий, молибден, ниобий, вольфрам. Их более 50.

Редкоземельные элементы применяются практически везде. Многие знают, что без редкозёмов нельзя сделать беспилотники, телефоны, ветрогенераторы. Но мало кто догадывается, что зубную щётку или полиэтиленовый пакет также нельзя сделать без опосредованного использования редких металлов. Мы не можем добыть нефть и газ без вольфрама и ниобия — они используются при производстве буровых головок. А некоторые редкоземельные металлы являются катализаторами, превращающими нефть в пластик.

Редкие металлы — как витамины во фруктах: не имеют вкуса, не имеют запаха, но без них фрукты будут абсолютно бесполезны.

— Есть ли у большинства редкоземельных и редких металлов общие свойства? Добавление ничтожных долей процентов редкоземельных металлов делает, например, металлические сплавы жаропрочными, более устойчивыми к внешнему воздействию. Как это происходит?

— Редкие, редкоземельные металлы используются в качестве легирующей добавки к обычным металлам. Допустим, скандий — самый дорогой редкоземельный металл, его стоимость — более $1 тыс. за 1 кг. Добавление 0,1% скандия в алюминий делает сплав в семь раз прочнее — как нержавеющая сталь. Кроме того, 1% бериллия в сплаве делает из меди так называемую бериллиевую бронзу для производства искробезопасной продукции. Такие эффекты расширяют возможности применения и увеличивают стоимость продукции в разы.

• Лебединский горно-обогатительный комбинат
• © Антон Вергун

— Редкоземельные металлы широко распространены в горных породах. В чём сложность их добычи?

— Производство редкоземельных металлов действительно трудоёмко. Руда содержит, как правило, не больше 1% редкозёмов. Но и это ещё не всё. Когда из тонны руды выделяют 10 кг металлов, это тоже не конечное сырьё, а общий концентрат, смесь 14 редкоземельных металлов, в том числе скандия, а также кремния. И разделение этого концентрата уже на отдельные элементы — тоже очень непростая задача.

— Как технически происходит добыча? Похож ли этот процесс на получение других ископаемых?

— Сначала делается георазведка, потом подготавливается месторождение. Далее производится так называемая вскрыша — снятие верхнего бесполезного слоя почвы. Затем — добыча руды. У нас в стране главное месторождение — Ловозерское (в Мурманской области), где добывается лопаритовая руда. Потом эта руда обогащается физическими методами — флотацией, гравитацией — и делается рудный концентрат редкоземельных элементов.

Дальше концентрат поступает на Соликамский магниевый завод госкорпорации «Росатом». Здесь идёт химический процесс — растворение в кислоте. Получается раствор, из него выделяется смесь карбонатов или оксидов редкоземельных металлов. А дальше из этой смеси оксидов уже выделяется 14 элементов.

• Флотационные машины ЗАО «Михеевский горно-обогатительный комбинат» в Челябинской области
• РИА Новости
• © Павел Лисицын

— Есть мнение, что добыча редкоземельных элементов, особенно лития, сопряжена с экологическими рисками. Так ли это?

— Конечно, любое горное производство имеет свои издержки. Снимается верхний слой почвы с больших площадей, после чего необходима рекультивация для возвращения этих земель в исходное состояние. Также нужно учитывать, что 99% породы идёт в отходы, они тоже нуждаются в правильной утилизации. Далее при выделении металлов используются кислоты, химические реагенты. Так что добычу редкозёмов, как и других ископаемых ресурсов, сложно отнести к экологически чистому производству. Однако то же самое можно сказать и о почти любом другом производстве, включая продукты питания.

— Действительно ли редкоземельные металлы настолько незаменимы?

— Альтернативы редкоземельным металлам нет. Да, незаменимых материалов не существует. Но в ходе технологического развития выживает более конкурентоспособное производство. Допустим, неодимовые магниты можно заменить электромагнитом, но тогда двигатель или беспилотник, где они используются, будет в десять раз больше, тяжелее и настолько же дороже. Редкозёмы — это на сегодня самый дешёвый способ достичь желаемого результата в целом ряде важных или даже критических отраслей.

— Востребованность редких веществ постоянно меняется в зависимости от запросов экономики и промышленности. Распространяется ли это на редкоземельные металлы?

— Да, хотя мы выделяем из концентрата все 14 редкоземельных металлов, сегодня востребованы из них не все. Допустим, церий применяется в стекольной промышленности. Неодим и самарий — в производстве магнитов. Диспрозий, один из самых дорогих редкоземельных металлов, который стоит около $300 за 1 кг, — в регулирующих стержнях атомного реактора. Тербий, самый дорогой редкоземельный металл из семейства лантаноидов — около $1 тыс. за 1 кг, — в рентгеновской оптике.

Но техника быстро развивается. Возможно, некоторые металлы, используемые сегодня, вскоре будут не так востребованы. Рентгеновские аппараты постепенно замещаются МРТ, они рано или поздно выйдут из эксплуатации.

Сложно сказать, какой из редкозёмов сейчас самый востребованный. Скандий, которым легируют алюминий, перспективный, но очень дорогой. Много внимания привлекает литий — это не редкий металл, но нам обещают, что скоро мы перейдём к полностью литиевой энергетике.

— Какая страна лидирует по разведанным запасам редкозёмов?

— По одной из классификаций считается, что в Китае есть около 40 млн т разведанных редкозёмов, в Бразилии — около 20 млн т, в Индии — 7 млн т, в России — 4 млн т, в США — 2 млн т. Однако ещё неизвестно, насколько выгодна будет добыча металлов в тех или иных условиях, в той или иной стране.

В РФ редкоземельные металлы добываются в Мурманской области, в лопаритовых рудах. Что касается редких металлов, в 2023 году на полную мощность был запущен Туганский ГОК, здесь добывается 500 тыс. т титана и циркониевых песков в год. То есть себя мы точно обеспечить можем. Тех запасов, что уже разведаны, нам хватит на сотни лет вперёд.

— Какие страны в лидерах по потреблению редкоземельных металлов?

— Это технологически развитые страны Европы и США, потому что из редкозёмов производят электродвигатели, маленькие электродвигатели для беспилотников, гаджеты, оптические стёкла. Крупное потребление там, где есть конечное производство.

• Гайский горно-обогатительный комбинат в Оренбургской области
• РИА Новости
• © Александр Кондратюк

Основная проблема в производстве редкоземельных металлов заключается не в объёмах добычи, не в технологиях, а именно в использовании их в конечном изделии. То есть надо развиваться не в сторону массовости добычи, а в сторону полного цикла — до производства конечной продукции: электродвигателей, электрогенераторов, буровых головок. Тогда добыча и производство будут окупаться.

Продажа дешёвого рудного концентрата за рубеж — это путь в никуда. Мы разоримся сначала на добыче, а затем разоримся, покупая конечную продукцию, сделанную из наших же редкозёмов. К счастью, в России тоже постепенно растёт внутренний спрос на редкоземельные металлы, по мере роста производства технологически сложной промышленной продукции. У нас уже есть стройная технологическая цепочка. Есть разведанные, разработанные запасы, Ловозерский ГОК, Туганский ГОК, Томторское месторождение в Якутии.

Что касается переработки, то имеется дорожная карта развития «Технологии новых материалов и веществ», которая утверждена правительством и уже реализуется в полную силу. За это отвечает «Росатом». Согласно этому документу, к 2030 году РФ будет полностью независима от импорта.

Это не просто голословные лозунги: уже сейчас идёт строительство редкометалльного производства на площадке Соликамского магниевого завода.

Все предприятия объединены в Ассоциацию производителей и потребителей редких и редкоземельных металлов. Среди производителей Соликамский магниевый завод «Росатома», группа компаний «Скайград Инновации», компания «Аксион», «ТриАрк Майнинг», «Техноинвест Альянс».

Среди научных организаций в этой сфере лидируют санкт-петербургский «РУСРЕДМЕТ», росатомовский «Гиредмет». В подготовке кадров это Российский технологический университет, РХТУ имени Менделеева, Томский государственный университет, Уральский федеральный университет, Северский филиал МИФИ, Санкт-Петербургский технологический институт.

— Сейчас нефть уже не просто ресурс, но важный фактор мировой политики и экономики. Есть ли у редкоземельных металлов подобный потенциал, учитывая интерес США к украинским запасам?

— Да, отчасти. Все уже слышали о подготовке так называемой сделки по редкоземельным металлам между Соединёнными Штатами и Украиной, а также о притязаниях Вашингтона на Гренландию, где есть огромные запасы редких металлов, а также нефти. Американцы обладают достаточными запасами этого сырья, чтобы обеспечить свои потребности, но дело в том, что очень выгодно не добывать самим редкие металлы, а импортировать дешёвое сырьё и делать дорогую конечную продукцию. Конечно, редкие, редкоземельные металлы уже играют определённую роль в межгосударственных отношениях. Не исключено, что их значимость в этом плане будет только расти.