В перечне технологически важных элементов самыми необходимыми для стран коллективного Запада являются редкоземельные металлы. Но и среди этих 15 (или 17) элементов есть более и менее критичные.
В англоязычных источниках многократно упоминается о том, что именно диспрозий вызывает наибольшее беспокойство в плане зависимости стран Запада от поставок из других государств.
Что является причиной такого положения и почему он так важен?
Давайте разбираться.
Свойства
Элемент был открыт в конце XIX века, однако чистые образцы были получены только в 1950-х годах.
Диспрозий (Dy) в переводе с греческого означает «труднополучаемый», и своему названию он полностью соответствует (об этом ниже).
Это тяжёлый, мягкий (можно резать ручным болторезом), тугоплавкий (1407°С), нетоксичный металл серебристо-белого цвета.
Отличается достаточно высокой реакционной способностью, в связи с чем в чистом виде практически никогда не используется. На воздухе диспрозию достаточно одной искры, чтобы последовало возгорание или даже взрыв (если он в форме порошка). Водой не тушится.
Магнитные свойства диспрозия меняются в зависимости от температуры. Он является сильным парамагнетиком (выше минус 93°С), антиферромагнетиком (между минус 183°С и минус 93°С) и ферромагнетиком (ниже минус 183°С).
Особенностью Dy является сильное притяжение к внешним магнитным полям в большом диапазоне температур. Это один из двух элементов (наряду с гольмием), обладающих самым высоким магнитным моментом (силой и направлением притяжения под воздействием магнитного поля).
Устойчивость к размагничиванию при высоких температурах определяет основные сферы его применения.
Применение
Большая часть металла направляется на производство магнитов.
Создание постоянных магнитов на основе сплавов неодима, железа и бора позволило значительно повысить их прочность и снизить стоимость (по сравнению с самарий-кобальтовыми магнитами). Добавление к этому сплаву диспрозия (3-6%) позволяет гораздо эффективнее противостоять размагничиванию при высоких температурах.
Это крайне важно для магнитов, используемых в ветрогенераторах и электромобилях - продуктах модной «зелёной» повестки. На каждый электромобиль требуется около 100 грамм диспрозия. Адекватной замены ему в этом качестве нет.
Высокая магнитная восприимчивость делает металл крайне востребованным в жёстких дисках компьютеров и других устройствах хранения данных.
Диспрозий (наряду с железом и тербием) является одним из компонентов материала под названием Терфенол-Д который обладает свойством обратимо менять форму и размер в процессе намагничивания. Это позволяет использовать его в магнитных датчиках, гидроакустических системах, преобразователях, высокоточных инжекторах, механических резонаторах и других устройствах.
Бромид и йодид диспрозия (наряду с йодидом цезия) являются компонентами металлогалогенных ламп, излучающих интенсивный белый свет. Это крайне важно в киноиндустрии.
Диспрозий отлично поглощает нейтроны, а посему успешно встраивается в процесс получения ядерной энергии. Из диспрозия и никеля изготавливается металлокерамика управляющих стержней для ядерных реакторов, предназначенная для поглощения избыточных нейтронов в течение длительного времени без расширения или сжатия.
Способность соединений диспрозия к люминесценции под воздействием ионизирующего излучения позволяет использовать их в изготовлении дозиметров.
Кристаллические соли диспрозия применяются в установках магнитного охлаждения (так называемых адиабатических размагничивающих холодильниках). Это совершенно новая технология, позволяющая как достигать очень низких температур (до минус 223°С), так и работать в диапазоне обычного холодильника.
Наконец, в 2021 году диспрозий использовался в исследовательской установке для создания сверхтвёрдого квантового газа – материала со сверхтекучими свойствами.
Добыча
Как и другие редкоземельные металлы (РЗМ) диспрозий достаточно распространён в земной коре (5,2 мг на 1 кг). Проблема в большой рассеянности этих элементов, что делает их крайне сложными объектами добычи.
Кроме того, процесс отделения диспрозия (от иттрия и других РЗМ) также крайне непрост и дорог.
В 2022 году, по данным U. S. Geological Survey, крупнейшей добывающей РЗМ страной вновь стал Китай 210 тыс. тонн (70% мировой добычи). На втором месте США – 43 тыс. тонн (14%), на третьем Австралия – 18 тыс. тонн (6%). Россия добывает 2,6 тыс. тонн РЗМ (менее 1% мировой добычи).
Большинство РЗМ залегают в одних и тех же месторождениях. Однако их соотношение разное.
Так, например, в США (месторождение Маунтин Пасс, Калифорния), диспрозий не добывается вовсе. В месторождении в Западной Австралии доля диспрозия по отношению к другим редкоземам равна 0,25%.
В Российском месторождении в п. Ревда Мурманской области диспрозий составляет 0,6% добываемых РЗМ (для сравнения: церий – 49%, лантан – 34%).
Два лучших китайских месторождения (в южных провинциях Гуандун и Цзянси) дают долю диспрозия 9,1% и 7,48%, соответственно. В остальных рудниках Поднебесной он составляет от 0,09 до 3,71% извлекаемых РЗМ.
Это позволяет Китаю контролировать более 96% добываемого на планете диспрозия. На втором месте Австралия (2,5%), далее Россия (менее 1%) и Индия.
Всего в мире поднимается порядка 1800 тонн оксида диспрозия. Крупнейшими держателями резервов являются Китай и Россия.
Теперь становится понятно, почему страны Запада так критически зависимы от поставок этого металла. Без поступлений из Китая реализовать свои «зелёные программы» им будет на порядок сложнее.
Цена и теневой рынок
Диспрозий является одним из самых дорогих РЗМ (уступает только скандию и тербию), что неудивительно, учитывая высокий спрос и монополизированность этого рынка.
Цена на оксид диспрозия на начало марта 2023 года на азиатских биржах металлов достигла $403 за 1 кг.
Для сравнения: средняя цена 2022 года равнялась $390/кг, в то время как в 2018 году - $179/кг. Все последние годы идёт стабильное поступательное повышение цены на диспрозий.
Наиболее предприимчивые бизнесмены в западных странах рассматривают приобретение диспрозия (и последующее помещение на хранение в Швейцарию) как возможность выгодного долгосрочного инвестирования.
Всё это порождает теневой рынок данного металла и, соответственно, незаконную добычу в Китае. Правительство КНР периодически проводит полицейские операции по пресечению нелегальных разработок, однако полностью искоренить это явление пока не удаётся.
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.
