ИЗУЧЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕМОВ ДОБЫЧИ И МИРОВОГО ПРОМЫШЛЕННОГО СПРОСА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

АННОТАЦИЯ

Редкоземельные элементы – РЗЭ являются критически важным ресурсом высокотехнологичных отраслей промышленности для перехода к зеленой энергетике. В данной статье представлен системный обзор современного состояния добычи РЗЭ, проанализированы мировые запасы, собрана информация о мировых лидерах среди производителей этих веществ, определены промышленные спросы, изучены методы их аналитического анализа, рассмотрены способы технологии извлечения и экологические проблемы добычи сырья. Особое внимание уделено изучению увеличения спроса в глобальном масштабе, инновационным технологиям извлечение из руд и стратегиям устойчивого развития отрасли РЗЭ.

ABSTRACT

Rare earth elements (REEs) are a critically important resource for high-tech industries in the transition to green energy. This article presents a systematic review of the current state of REE extraction, analyzes global reserves, compiles information on the world’s leading producers, identifies industrial demands, examines methods of their analytical analysis, and discusses extraction technologies as well as the environmental challenges associated with their mining. Particular attention is given to the growing global demand, innovative technologies for extraction from ores, and strategies for the sustainable development of the REE industry.

Ключевые слова: редкие, редкоземельные, рассеянные элементы, Кларк, лантаноиды, земная кора, распространенность.

Keywords: rare, rare-earth, and dispersed elements; Clarke, lanthanoids, abundance in the Earth's crust.

ВВЕДЕНИЕ

Редкоземельные элементы – РЗЭ – это группа из 17 химических элементов, включающая в себя 15 лантаноидов – лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций и скандия, иттрия. Они играют огромную роль в развитии таких отраслей, как: электроника, оптика, космонавтика, наноматериалы, возобновляемая энергетика, военная техника, авиастроение и автомобилестроение [4; 7; 8].

РЗЭ распределены в рудах других металлов исключительно в качестве мелких примесей, переработка которых требует сложных технологий и значительных капиталовложений. Из-за высокой радиоактивности их трудно отделять, что в конечном итоге влияет на стоимость их извлечения.

Оценка распределения РЗЭ в земной коре: РЗЭ относительно широко распространены в земной коре, однако редко встречаются в экономически пригодных концентрациях [2; 5; 6].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Методология исследования. В качестве методологической основы исследования использованы:

• системный подход, позволяющий рассматривать добычу и переработку редкоземельных элементов (РЗЭ) как комплекс взаимосвязанных технологических и экологических процессов;
• сравнительный анализ статистических данных о мировых запасах, объёмах добычи и промышленного спроса на РЗЭ;
• аналитические методы (ААС, ICP-OES, ICP-MS, XRF, ИНАА) для количественного определения концентраций РЗЭ в урановых продуктах и урановых отвалах;
• математическая обработка результатов с использованием программных пакетов для расчёта Кларковых содержаний, коэффициентов обогащения – К_об и корреляционных зависимостей;
• экспериментальные методы, включающие отбор и пробоподготовку образцов, лабораторные испытания и сравнение результатов разных методов анализа;
• экологические аспекты, направленные на оценку радиационной и химической безопасности при добыче и переработке РЗЭ.

В нижеприведенной таблице 1, приведены некоторые ядерно-физические характеристики РЗЭ, Кларковые содержания и результаты их среднего содержания в различных пробах.

Таблица 1.

Некоторые ядерно-физические характеристики РЗЭ, Кларковые содержании и результаты их среднее содержание в различных пробах

Из приведенных данных в таблице 1 видно, что некоторые ядерно-физические характеристики РЗЭ, Кларковых содержаний и средних содержаний в различных пробах очень близкие между собой. Такая информация подтверждает, что исследованные объекты являются перспективными для привлечения внимания к добыче РЗЭ.

Для оценки перспективности добычи РЗЭ в Республики Узбекистан ниже рассмотрены некоторые аспекты, имеющиеся в мировой практике.

Изначально изучены характерные для зарубежного опыта различные методы определения, состояния образца, диапазон метода определяемых элементов, преимущества и недостатки методов определения РЗЭ в жидких и твердых пробах (таб. 2).

Таблица 2.

Имеющиеся в мировой практике различные методы определения, состояния образца, диапазон метода определяемых элементов, преимущества и недостатки методов определения РЗЭ в жидких и в твердых пробах

Как видно из таблицы 2, аналитические возможности методов определения концентрации редкоземельных элементов – РЗЭ в урановых образцах различные.

Они отличается между собой по диапазону определяемых элементов, по нижней границе определяемого содержания и имеет различные преимущества. Зная аналитические возможности методов определения концентрации редкоземельных элементов – РЗЭ в различных пробах можно проводить экспериментальные исследования по определению концентрации редкоземельных элементов – РЗЭ в урановых кернах и в урановых отвалах.

Кроме вышеприведенных результатов исследований, имеющихся в мировой практике, различные методы для определения концентрации РЗЭ в жидких и в твердых пробах также приведены. Обобщенные современные данные о мировых запасах РЗЭ, определенные в настоящем времени представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Современные данные о мировых запасах РЗЭ, определенные в настоящем времени

Как видно из приведенных данных в таблице 3, мировым лидером по запасу РЗЭ является Китай, и на его территории находиться 44,0 млн тонн РЗЭ, что составляет 36 % всех разведанных запасов РЗЭ в мире.

На основе обобщенных современных данных о мировых запасах РЗЭ, определенных в настоящее время и имеющейся о них информации в открытой печати, определены рейтинги основных производителей РЗЭ в мире (табл. 4).

Таблица 4.

Рейтинг основных производителей РЗЭ в мире (2023 г.)

Как видно из приведенных данных в таблице 4, рейтинг основных производителей РЗЭ в мире (2023 г.) возглавляет Китай, и он производит 240 тонн (70 %) РЗЭ, а в последующие места занимает США 44 тонн (13 %), Австралия 27 тонн (8 %), Мьянма 12 тонн (4 %), Индия 5 тонн (1,5 %), Россия 2 тонн (<1 %).

В ходе исследования изучены основные отрасли, ключевые из РЗЭ и конкретные потребители РЗЭ в мировой практике таб. 5.

Таблица 5.

Основные отрасли, ключевые из РЗЭ и конкретные потребители РЗЭ в мировой практике

Как видно из приведенных данных в таблице 5, основными отраслями РЗЭ являются: зеленая энергетика, промышленная электроника, оборонная техника, промышленность катализаторов, ключевыми из РЗЭ являются – Nd, Pr, Dy, Tb. La, Ce, Y, Eu, Gd, Sm и конкретными потребителями РЗЭ в мировой практике являются – ветрогенераторы, электромобили, дисплей, аккумуляторы, магниты, лазеры, навигация, сонары, нефтепереработка, очистка выбросов и другие.

На основание собранной информации изучен прогноз мирового спроса на РЗЭ. По оценке Международного энергетического агентство – МЭА (англ. International Energy Agency – IEA) (2023), мировой спрос на неодим и диспрозий к 2030 году утроится за счет быстрого роста производства электромобилей и объектов возобновляемой энергетики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Республика Узбекистан тоже стремиться развивать основные отрасли промышленности РЗЭ и в том числе добычу РЗЭ, поскольку  она в 50-е годах прошлого века начала осуществлять добычу урана. И за этот период на промышленных площадках производства урана накопились миллионы тонн техногенных отходов урана (отвалов). Химический состав этих отвалов был исследован в течение многих лет и различными ученными, и в том числе авторами данной статьи. В результате из 35 элементов, определенных с помощью инструментального нейтронно-активационного анализа, найдено: концентрация 8 элементов – Sс, Cе, Lu, Yb, Lа, Tb, Nd и Eu в несколько раз превышает Кларковое содержание. Это указывает на необходимость разработки новых технологий или совершенствование существующих технологий промышленного извлечения данных РЗЭ. Подбор новой технологии извлечения данных РЗЭ несомненно несёт весомый вклад в развитие экономики Узбекистана. Приступить к извлечению РЗЭ из урановых отвалов является приоритетным направлением в развитии ресурсной базы РЗЭ в Республике и будет способствовать её вхождению в рейтинг мировых лидеров по производству РЗЭ.

Список литературы:

1. Аллаяров Р.М., Назаров Ж.Т., Аллаберганова Г.М., Музафаров А.М. Исследование коэффициентов обогащения химических элементов в урановых отвалах методом инструментального нейтронно-активационного анализа // Горный вестник Узбекистана. – Навои, 2022. – №4 (91). – С. 102-109.
2. Музафаров А.М., Аллаберганова Г.М., Кулматов Р.А. Оценка радиационной опасности урановых предприятий для объектов окружающей среды // XXI век. Техносферная безопасность. – Москва. – 2021. – Т. 6. – № 1.  – С. 94–102.
3. Музафаров А.М., Аллаберганова Г.М., Турабджанов С.М., Аллаяров Р.М. Новый способ рекультивации загрязненных радионуклидами почв участков подземного выщелачивания урана // Universum: Технические науки. – Вып. 6 (75). – 2020. – Ч. 2. – С. 91–96.
4. Cuadros-Muñoz, J.-R.; Jimber-del-Río, J.-A.; Sorhegui-Ortega, R.; Zea-De la Torre, M.; Vergara-Romero, A. Contribution of Rare Earth Elements Is Key to the Economy of the Future // Land. – 2024. – Vol. 13. – P. 1220. https://doi.org/10.3390/land13081220
5. ETH Zurich. Zurich researchers pioneer rare earth e-waste recycling – Retrived from: https://www.reuters.com/science/zurich-researchers-pioneer-rare-earth-e-waste-recycling-2025-06-26/ (accessed date: 05.09.2025).
6. Fritz, Tarka, Mauter Assessing the economic viability of unconventional rare earth element feedstocks // Nature Sustainability. – 2023. – Vol. 6. DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-023-01145-1
7. Juejing Liu, Xiaoxu Li, Yifu Feng. Data-Driven Insights into Rare Earth Mineralization: Machine Learning Applications Using Functional Material Synthesis Data. – Retrived from: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202500518 (accessed date: 05.09.2025).
8. Marc Weber, Lucien Schmitz. Advances in extraction techniques for rare earth elements from mineral ores // International Journal of Advanced Chemistry Research. – 2023. – Vol. 5. – Pp. 117–119. DOI: https://doi.org/10.33545/26646781.2023.v5.i2b.210