فلزات نادر خاکی چیست؟

در شکل، یک اینفوگرافیک برگرفته از داده های انجمن زمین شناسی ایالات متحده (USGS) را مشاهده می نمایید که کشورهای دارای بزرگترین ذخایر شناخته شده عناصر کمیاب خاکی (REEs) را نشان می دهد.

فلزات نادر خاکی چیست؟

عناصر نادر خاکی که فلزات نادر خاکی یا اکسیدهای نادر خاکی یا لانتانیدها نیز نامیده می شوند، مجموعه ای از 17 فلز سنگین نرم سفید نقره ای هستند:

17 عنصر نادر خاکی عبارتند از: لانتانوم (La)، سریوم (Ce)، پرازئودیمیوم (Pr)، نئودمیوم (Nd)، پرومتیوم (Pm)، ساماریوم (Sm)، یوروپیوم (Eu)، گادولینیوم (Gd)، تربیوم (Tb). دیسپروزیوم (Dy)، هولمیوم (Ho)، اربیوم (Er)، تولیوم (Tm)، ایتربیوم (Yb)، لوتتیوم (Lu)، اسکاندیوم (Sc) و ایتربیوم (Y).

اسکاندیوم و ایتریوم بخشی از خانواده لانتانیدها نیستند، اما مصرف کنندگان نهایی معمولاً آنها را جزء عناصر نادر می پندارند زیرا در ذخایر معدنی مشابه لانتانیدها وجود دارند و خواص شیمیایی مشابهی نیز دارند.

اصطلاح " نادر خاکی " نیز نام اشتباهی است که به این مواد اطلاق می شود، زیرا فلزات نادر خاکی در واقع در پوسته زمین به وفور یافت می شوند. با این حال، آنها به ندرت به صورت ذخایر بزرگ و متمرکز به تنهایی یافت می شوند، بلکه معمولاً در بین عناصر دیگر دیده شده اند.

کاربرد عناصر نادر خاکی

بیشتر عناصر نادر خاکی کاربرد خود را به عنوان کاتالیست و آهنربا در فناوری های سنتی و کم کربن پیدا می کنند. دیگر کاربردهای مهم عناصر نادر خاکی در تولید آلیاژهای فلزی خاص، شیشه و لوازم الکترونیکی با کارایی بالا می باشند.

آلیاژهای نئودمیوم (Nd) و ساماریوم (Sm) را می توان در ساخت آهنرباهای قوی مقاوم در برابر دماهای بالا استفاده کرد و این امر آنها را برای طیف گسترده ای از کاربردهای حیاتی در صنایع الکترونیکی و دفاعی ایده آل می کند.

قوی ترین آهنربای شناخته شده، آلیاژی از نئودمیوم با آهن و شبه فلز بور است. افزودن عناصر REE دیگر به آن مانند دیسپروزیوم و پرازئودمیوم می تواند عملکرد و خواص آهنرباها را تغییر دهد.

موتور خودروهای هیبریدی و الکتریکی، ژنراتورها در توربین‌های بادی، درایوهای هارد دیسک ، لوازم الکترونیکی قابل حمل و تلفن های همراه به این آهن‌رباها و عناصر نیاز دارند. نقش غیرقابل انکار این عناصر در فناوری های نوین، استخراج و پالایش آنها را به نقطه نگرانی بسیاری از کشورها تبدیل کرده است.

به عنوان مثال، یک مگاوات ظرفیت انرژی بادی به 171 کیلوگرم خاک نادر نیاز دارد، یک جت جنگنده F-35 ایالات متحده به حدود 427 کیلوگرم عناصر نادر خاکی نیاز دارد و یک زیردریایی هسته ای کلاس ویرجینیا نزدیک به 4.2 تن از این فلزات مصرف می کند.

ذخایر جهانی مواد معدنی نادر خاکی

چین با 44 میلیون تن ذخایر و 140 هزار تن تولید سالانه معدنی، در صدر فهرست برترین تولیدکنندگان و دارای ذخایر عناصر نادر خاکی قرار دارد.

در حالی که ویتنام و برزیل به ترتیب با 22 میلیون تن و 21 میلیون تن دومین و سومین ذخایر بزرگ فلزات نادر خاکی را در جهان دارند ، اما میزان استخراج معادن آنها در بین همه کشورها تنها با 1000 تن در سال در بین کمترین میزان ذخایر است.

در حالی که ایالات متحده 1.5 میلیون تن ذخایر دارد، تا حد زیادی به واردات خاک های نادر تصفیه شده از چین وابسته است.

تضمین عرضه جهانی

در صنعت عناصر نادر خاکی ، تسلط چین بر این بازار تصادفی نبوده است. سالها تحقیق و سیاست صنعتی به این کشور کمک کرده تا جایگاه برتری در بازار پیدا کند و اکنون چین توانایی کنترل تولید و دسترسی جهانی به این فلزات ارزشمند را دارد.

این کنترل شدید بر فرآیند عرضه این فلزات مهم، کشورهای دیگر جهان را به اکتشاف منابع خود واداشته است و با شروع عملیات معدنکاری در سایر کشورها، سهم چین از تولید جهانی از 92 درصد در سال 2010 به 58 درصد در سال 2020 کاهش یافته است. با این حال، چین کماکان جایگاه مستحکمی در زنجیره تأمین جهانی دارد و در سال 2020 بالغ بر 85 درصد از خاک های نادر تصفیه شده جهان را تولید نمود.

چین فقط به شش شرکت دولتی سهمیه تولید می دهد:

• شرکت China Minmetals Rare Earth

• شرکت Chinalco Rare Earth & Metals

• شرکت Guangdong Rising Nonferrous

• گروه China Northern Rare Earth

• گروه China Southern Rare Earth

• Xiamen Tungsten

با افزایش تقاضا برای عناصر REE، جهان نیاز مبرمی به استفاده از این ذخایر دارد. این گرافیک می تواند سرنخ هایی در مورد منبع بعدی عناصر نادر خاکی ارائه دهد.جعفری طهرانی