Под занавес своего существования СССР производил в год около 8,5 тыс. тонн редкоземельной продукции и занимал третье место в мире по производству и экспорту редкоземов. Это достижение стало возможным лишь потому, что советская научная школа и промышленность действовали в согласованной кооперации. Распад страны в 1991 году стал приговором для всей отрасли, независимо от нахождения в какой-либо республике.

Редкоземельные металлы часто называют «витаминами промышленности», ибо их присутствие в сплавах и электронных устройствах кардинально меняет качество продукции.

Находка в карьере

В 1787 году шведский геолог-любитель Карл Аррениус увидел в карьере у деревни Иттербю черный блестящий камень. Подняв его с земли, Карл забрал его себе и назвал иттербит в честь той деревни. Считается, что именно эта находка стала стартом эпопеи с редкоземельными металлами. Через семь лет другой швед, Юхан Гадолин, исследуя иттербит, нашел в нем несколько металлов, в том числе оксиды кремния, железа, магния. Но самое интересное, что в минерале была неизвестная примесь, которую он назвал иттриевой землей. В ученом мире тех лет «землями» именовали тугоплавкие плотные оксиды металлов. Позднее химики привыкли называть эти оксиды редкоземельными и щелочноземельными металлами.

Открытие Гадолина вызвало интерес в научном мире. Немецкий химик Мартин Клапрот разделил иттриевую землю на две составляющие. Одну он назвал иттербит, вторую землю — цериевой, в основе которой был еще один элемент — церий. Процесс получения новых элементов химической таблицы Менделеева набирал ход, и к 1907 году уже было получено 16 редкоземельных металлов.

А вот последний из них, прометий, был открыт только в 1947 году, через 160 лет после открытия Аррениуса. Это лишний раз продемонстрировало, как сложен процесс получения редкоземельных элементов. В итоге химики получили 17 видов редкоземельных металлов. Все они имеют серебристо-серый цвет и сходные химические свойства.

Несмотря на название «редкоземельные», эти элементы довольно распространены в природе. Их распространенность в земной коре превышает содержание свинца, меди, олова и золота. Вот только их концентрация достаточно низка. В составе минералов эти элементы перемешаны с другими, а процесс разделения довольно сложен и затратен. Многие из этих элементов уходили в отвалы при производстве, например, титана и магния, поскольку извлечение их обходилось дорого, а существенного спроса до конца XX века не было.

Со всего Советского Союза

Пристальное внимание на эти элементы советские ученые обратили после Великой Отечественной войны, в условиях разработки новых видов ядерного оружия. Огромную роль в создании новых технологий сыграли легендарный министр среднего машиностроения Ефим Славский и министр цветной металлургии Петр Ломако. Удивительно, но именно заинтересованность ядерных физиков в редкоземах привела к тому, что их производством занималось не министерство цветной металлургии, а министерство среднего машиностроения.

Применялись эти элементы и в космической отрасли. Лантан, церий, неодим и празеодим повышали прозрачность стекла и использовались для улучшения качества объективов фотоаппаратов. Добавки других редкоземельных элементов делали стекло прозрачным для инфракрасного и ультрафиолетового участков спектра. Другие редкоземельные элементы широко применялись в производстве магнитных сплавов.

В СССР насчитывалось несколько крупных месторождений редкоземов: Ловозерское в Мурманской области, Кутессай в Киргизии и Меловое в Западном Казахстане. Последний начали разрабатывать еще в начале 1960-х годов вблизи города Шевченко (Актау). Интересно, что редкоземы и фосфор здесь извлекались попутно, так как главным элементом добычи был уран. Меловое считалось богатым по составу редкоземельных элементов месторождением.

Концентрация иттрия в местной руде достигала 18%, а европия — 0,8%.

Переработка руды велась на трех предприятиях. Сначала на Прикаспийском горно-металлургическом комбинате руду обогащали, получая концентрат. После чего он поставлялся на Приднепровский химический завод (Днепродзержинск, УССР). Уже там осуществлялась его переработка по сорбционно-экстракционной схеме.

Взлет и падение

Полученная в Днепродзержинске цезиевая группа направлялась на производство катализаторов крекинга нефти, а европий-иттриевая, получившая название СТР, — на Московский завод полиметаллов для дальнейшего разделения. Здесь после упаривания и корректировки состава концентраты подвергались разделению по диспрозию на среднюю и тяжелую группы в системе. На выходе в МЗП получали несколько видов оксида европия — ЕвО-1, ЕвО-2 и ЕвО-3. До 1984 года эти оксиды поставлялись на мировой рынок, где, несмотря на высокую цену (более 1000$/кг), их охотно приобретали представители США, Японии, ФРГ. Во второй половине 1980-х поставки советского европия на мировой рынок были сокращены в связи с возрастающими внутренними потребностями.

Растворы средней группы после выделения европия направлялись на дальнейшее разделение с целью получения самария и гадолиния. В рафинате получался гадолиниевый продукт с содержанием 8% самария. После очистки из рафината осаждали оксалат гадолиния, который после прокалки давал товарный оксид гадолиния марок ГдО-5, ГдО-6. Из реэкстрактов получали самариевый концентрат, затем в каскаде из 70 центробежных экстракторов выделяли самариевый продукт, который использовали для получения самарий-кобальтовых магнитов.

Полученный на предприятиях советской промышленности оксид иттрия марок ИтО-Люм и ИтО-Люм-Э применялся для изготовления люминофоров внутри страны и за рубежом. Годовое производство оксида иттрия только на МЗП к концу 1980-х составило 120 тонн в год, из которых до 50% шло на экспорт. При этом на других трех заводах Средмаша перерабатывалось 1500 тонн в год редкоземельных элементов.

К 1991 году СССР суммарно получал 8500 тонн редкоземельных металлов в год. Но после распада страны предприятия, расположенные, кроме РСФСР, в Казахстане, Киргизии, Эстонии и Украине, оказались не способны сохранить производственные связи. В итоге добыча и переработка редкоземов упала практически до нуля.

XXI век стал веком использования редкоземов. Так, неодим позволяет создавать магниты, которые в 10 раз мощнее обычных. Европий необходим для корректной цветопередачи на экранах. МРТ не смогут работать без гадолиния. Неудивительно, что в 2025 году США в лице президента Трампа нацелились на получение контроля над украинскими месторождениям редкоземов. В условиях экономической войны с КНР, производителем 90% всех редкоземов в мире, украинские концентраты смогут стать для американцев палочкой-выручалочкой.

Лев КАПЛИН