Название «редкоземельные металлы» может ввести в заблуждение, поскольку оно связано не с их редкостью в природе, а с особенностями их распространения. Эти элементы достаточно широко представлены в земной коре, однако их концентрация в месторождениях крайне низка. Чаще всего они встречаются в рассеянном состоянии, то есть в виде примесей в составе различных минералов, где они смешаны с другими элементами. Именно эта особенность делает процесс их выделения и очистки чрезвычайно сложным и трудоемким.

Сегодня в состав группы из 17 редкоземельных элементов входят следующие металлы: скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Все они характеризуются серебристо-серым оттенком и обладают схожими химическими свойствами. Например, при контакте с кислородом, они быстро покрываются оксидной пленкой, образуют тугоплавкие оксиды, которые не растворяются в воде, и проявляют высокую реакционную способность, особенно при воздействии повышенных температур.

Редкоземельные металлы играют ключевую роль в производстве множества современных электронных устройств. Их часто называют «витаминами промышленности», поскольку даже минимальные добавки этих элементов в сплавы или соединения значительно улучшают их физико-химические характеристики. Однако их использование сопряжено с серьезными трудностями: добыча и обогащение редкоземельных металлов представляют собой сложный и затратный процесс. Как уже отмечалось, эти элементы крайне редко встречаются в чистом виде, а основная их масса содержится в рудах. Кроме того, они обладают высокой реакционной способностью, особенно по отношению к кислороду, с которым мгновенно образуют плотные, тугоплавкие оксиды. Это делает их выделение и очистку от примесей чрезвычайно трудоемкими.

Помимо традиционных методов добычи из руд, существуют и инновационные подходы к получению редкоземельных металлов. Одним из таких способов является их извлечение из отходов производства фосфорных удобрений. Эти отходы, представляющие собой гипс, содержат оксиды таких элементов, как неодим, церий, диспрозий, тербий, лантан и празеодим. С помощью методов сепарации и химической обработки можно выделить эти ценные компоненты, что открывает новые возможности для их использования.

Однако здесь возникает еще одна проблема: даже незначительное количество редкоземельных металлов, необходимое для производства, существенно увеличивает стоимость конечной продукции. При этом в самом продукте эти элементы могут отсутствовать. Например, в нефтеперерабатывающей промышленности катализаторы на основе церия и лантана используются для преобразования нефти в бензин, но сами металлы в составе топлива не сохраняются.

С другой стороны, применение редкоземельных металлов свидетельствует о высоком уровне технологического развития производства. Ученые полагают, что эти элементы станут незаменимыми в процессе перехода к более совершенным технологиям, включая био- и нанотехнологии, атомную и космическую промышленность, а также «зеленую энергетику». Именно по этой причине редкоземельные металлы считаются стратегически важными ресурсами, а их наличие в стране является критически важным для обеспечения национальной безопасности и технологической независимости.

Неодим занимает важное место в производстве оборудования для ветровой энергетики. Для конструирования одной ветряной турбины, способной генерировать до одного мегаватта электроэнергии, требуется приблизительно 200 килограммов этого элемента. Следовательно, для пяти таких установок потребуется уже одна тонна неодима. В свете глобальной тенденции перехода к возобновляемым источникам энергии, спрос на редкоземельные металлы, включая неодим, будет только увеличиваться. Помимо этого, неодим используется для создания сверхмощных магнитов, которые превосходят обычные по своим характеристикам в десять раз. Эти магниты, известные как неодимовые, являются неотъемлемой частью электродвигателей, используемых в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), что делает данный металл незаменимым для развития этой технологии.

Редкоземельные элементы также играют важную роль в производстве современных электронных устройств, таких как компьютеры, планшеты и смартфоны. Без их использования невозможно создание аккумуляторных батарей для продукции Tesla и Apple, а также производство постоянных магнитов и сверхпроводников, работающих при высоких температурах. В металлургии добавки редкоземельных элементов, таких как лантан, празеодим и церий, применяются для улучшения свойств металлических сплавов, что продлевает срок службы конструкций в автомобильной и оборонной промышленности. Кроме того, редкоземельные элементы используются в производстве ракетных двигателей, а также в создании стекол, устойчивых к воздействию кислот и высоких температур.