希土類元素の探求

2012年3月、EU、米国、日本は共同で世界貿易機関（WTO）に苦情を提出し、中国が希土類元素（REE）の輸出に関する不公正な慣行に従事していたと主張しました。REEは17の化学元素のグループであり、スマートフォンからテレビに至るまで、さまざまな最新テクノロジーで活用できます。2012年には、世界のREEの約95％が中国で採掘され、その国の貿易相手は、輸出割当の賦課を含め、中国が独占を利用していると認識していることに激怒しました。WTOの苦情に対応して、中国はREE産業が長年の無制限の生産によって引き起こされた環境被害を修復できるように輸出を制限していると主張しました。さらに、国は独自のハイテク産業を供給するために、有限のREE資源を支配する必要がありました。

ユニークなプロパティ、ハイテクアプリケーション。

化学者の観点から見ると、REEは、周期表のグループ3の2つの元素であるスカンジウムとイットリウムに加え、ランタノイド元素（ランタンからルテチウムまでの周期表の15の連続する化学元素のいずれか）で構成されています。それらの電子構造のため、これらの要素は独特の磁気、光学、および触媒特性を示します。実際には、それらは通常、他の元素と組み合わされて、注意深く調整された化合物と合金を形成し、特定の用途に使用されます。2012年までに、これらのアプリケーションの重要性が高まるにつれ、基盤となるREEの需要が高まり、その結果、それらの価値も高まりました。REEアプリケーションの例は次のとおりです。

プロセス自体で消費されることなく化学プロセスを加速する触媒材料。例えば、ランタンおよびセリウムベースの触媒は、原油の精製に使用されます。セリウムベースの触媒は、汚染物質の排出を減らすために自動車で使用される触媒コンバーターにも含まれています。
さまざまな産業用およびハイテク用途で使用される永久磁石に使用される磁性材料。ネオジムとサマリウムをベースにした合金は、既知の永久磁石材料の中で最高の磁気強度を生み出します。この特性により、携帯電話やハードディスクドライブなど、磁気コンポーネントの小型化、およびこれらのコンポーネントを含むデバイスの小型化が可能になります。これらの材料が熱やその他の要因による減磁に抵抗する能力は、厳しい運転条件で使用できることを意味します。これは、電気モーターや発電機で特に重要です。
電子または紫外線にさらされた後に発光する蛍光体材料。ユーロピウム、テルビウム、イットリウムを含む蛍光体は、電気を効率的に使用しながら、非常に特定の波長の光を生成するのに特に効果的です。蛍光体材料は、フラットパネルコンピュータディスプレイやテレビ、携帯電話、タブレットコンピュータ、その他の電子機器で広く使用されています。それらはまた、効率の悪い白熱電球に徐々に取って代わっているコンパクト蛍光灯にも見られます。

磁性材料や蛍光体材料は、「グリーン」または持続可能なエネルギーに関連するコンポーネントやデバイスで使用される結果、需要が高まっています。米国およびその他の国は、電気自動車、次世代風力タービン、およびエネルギー効率の高いデバイスの将来の大規模生産および使用で使用されるREEへのアクセスを確保することを主要な優先事項であると見なしています。

鉱物資源。

各REEには独自の特性がありますが、グループとしての要素は化学的に類似しています。その結果、それらは自然の中で一緒に見られる傾向があり、限られた種類の岩石で発生する特定のミネラル内にバインドされます。グループの化学的類似性は、それらが発見されて地面から掘り出された後、製造業者が個々のREEを互いに分離することは重要な課題であることを意味します。長年にわたり、この課題を克服するために多くのプロセスが開発されてきました。溶媒抽出は、製造業者が比較的高レベルの純度で個々の希土類製品を製造できるため、選択のプロセスになっています。

鉱床に見られる希土類元素含有鉱物は、バストネサイト、モナザイト、ロパライト、ゼノタイム、ラテライト粘土です。要素の中には、それらの地質学的発生、処理、および商業的利用を検討するときに重要になるグループがあります。ほぼすべてのREEは通常、さまざまな量で見られますが、軽いREE（LREE;ランタンからネオジム）は、中程度のREE（MREE;サマリウムからガドリニウム）および重いREE（HREE;イットリウムおよびテルビウムからルテチウム）よりも豊富に見つかります。ミネラル堆積物。例外は、通常、他のREEとは別に見られるスカンジウムと、他の元素の分裂によってのみ生成されるため自然には発生しない不安定な放射性元素であるプロメチウムです。

中国のREE生産の支配は1980年代に始まり、1990年代までに世界中のほとんどすべての生産が停止した。中国は安価な労働力と公害防止と緩和への懸念がほとんどないため、低コストでREEを生産できる。さらに、中国北部の生産者はLREEを鉄鉱石採掘の副産物として抽出できるため、生産コストをさらに削減できます。最後に、MREEとHREE（M / HREE）は、中国南部でラテライト粘土、またはイオン吸着粘土の形で発見されました。これらの粘土の性質により、M / HREEは比較的低濃度で発生し、最初はそれらを利用するために使用されたやや原始的な手段にもかかわらず、M / HREEを簡単に製造できました。