Огляд рідкоземельних металів: "Китайська карта", яка заважає Америці

Проблема торгової напруги між Китаєм і США знову загострюється, і всі, мабуть, це помітили. Однак, якщо ви уважно переглянете ті новини та виступи, ви виявите, що цього разу акценти, здається, дещо відрізняються від тих, що були в квітні.

У квітні основною темою була "торгівельна дефіцит". А цього разу неодноразово згадувалося таке слово: рідкісні землі.

Навіть Трамп опублікував два твіти: "Неймовірно", "Ніколи не чув".

Тобі не потрібно ретельно переглядати стільки контенту в Твіттері, просто потрібно відчути одну річ: карта "рідкоземельні метали" насправді дуже неприємна для Трампа.

Чому рідкісний метал? Це ж просто мінерал, правда? Чому ж тоді хтось говорить, що це "війна за рідкісні метали"?

Насправді, це не лише ембарго на ресурси, а й промислова війна, що триває вже більше 70 років.

Хочу зрозуміти, почну з того найосновнішого питання.

Чому рідкісні метали?

Ці рідкоземельні метали справді такі важливі?

Дуже важливо. Сьогодні високотехнологічна промисловість та військова промисловість повністю залежать від рідкоземельних елементів.

Наведемо конкретний приклад: якщо Китай припинить постачання рідкоземельних металів, то США найшвидше через 6 місяців припинять виробництво винищувачів F-35. Найшвидше через півтора року 7 з 10 літаків у ангарі вийдуть з ладу.

З хімічної точки зору, рідкоземельні елементи насправді є загальною назвою, що включає 17 хімічних елементів, кожен з яких має унікальну функцію.

Це може звучати трохи абстрактно, я наведу кілька прикладів.

Наприклад, неодим, дій і тербій можуть створювати величезні магнітні поля в дуже маленькому обсязі. Це стало можливим для динаміків мобільних телефонів, жорстких дисків комп'ютерів та електромоторів електромобілів.

Наприклад, європій, тербій, ітрій, неодим можуть точно перетворювати електричну енергію на світло, звук і вібрацію. Це і стало причиною появи різних кольорів на екранах мобільних телефонів, динаміки можуть відтворювати музику, а вібрація мобільного телефону надає зворотний зв'язок.

Наприклад, неодим, самарій, тербій, європій, диспрозій можуть зробити так, що зброя бачить далеко, стріляє точно, літає швидко. Саме завдяки цьому з'явилися двигуни F-35, точне наведення ракет і радіолокаційні системи.

Простими словами, від мобільних чіпів до ракетних авіаносців, ключовим є рідкісні метали.

Отже, чи це означає, що використання рідкоземельних металів дуже велике?

Навпаки, використання рідкоземельних металів насправді дуже незначне. Наприклад, для бортової радіолокаційної антени AESA вагою приблизно 400 кг використовується лише кілька сотень грамів рідкоземельних металів, що становить менше 0,1%. Наприклад, для корабельної фазованої антени вагою приблизно 5 тонн рідкоземельні метали, які використовуються в основному магнітному елементі, становлять лише кілька десятків кілограмів.

Кажучи просто, рідкісні метали схожі на сіль. Їх не потрібно багато, лише трохи. Але якщо не вистачає того трохи, не можна розпалити вогонь і приготувати їжу. Для цього великого кухаря Америки, сіль, яку він хоче, повинна купуватися в Китаї.

Тому що в сфері виробництва рідкісноземельних металів нині Китай має домінуючу перевагу.

Дивіться на дані: наразі Китай займає близько 69% світових потужностей з переробки та розділення рідкоземельних елементів і понад 90% потужностей з їхньої подальшої обробки. У багатьох ключових сферах «понад 90% виробництва в Китаї». Наприклад, виробництво рідкоземельних магнітних матеріалів, необхідних для військової зброї. Світове виробництво складає 31,02 тисячі тонн, з них Китай виробляє 28,42 тисячі тонн, що становить 91,62%.

Іншими словами, залишаючи китайську систему постачання, США в галузі постачання рідкоземельних елементів взагалі не можуть знайти альтернатив.

Що станеться, якщо кухар зараз не зможе купити сіль?

Літак не впаде одразу, але після використання кількох місяців запасів рідкоземельних металів можна буде побачити зміни. Звіти Конгресу США проводили розрахунки. Якщо Китай повністю припинить постачання рідкоземельних металів, то найшвидше через 6 місяців виробництво F-35 зупиниться. Найшвидше через півтора року з 10 літаків лише 3 можуть нормально літати. І такі важливі компоненти, як системи наведення, контролюючі чіпи тощо, також не будуть доступні для поповнення. Це означає, що навіть ремонт не допоможе.

Не можна відремонтувати старе, не можна створити нове. Перебої з постачанням рідкоземельних елементів прямо заблокували оновлення та модернізацію американської військової промисловості.

Така ж ситуація може статися і в американській високотехнологічній промисловості. У порівнянні, сприйняття тих технологічних продуктів буде більш сильним для широкої аудиторії. Мобільний телефон може бути дорожчим, продуктивність електромобілів може погіршитися, а виробництво комп'ютерів може швидко знизитися.

Подумайте про це, цей шеф-кухар з Америки, чи зможе він спати, побачивши такий рахунок? Зовсім не зможе.

Отже, «рідкісні землі» дійсно є «карткою» тузом. Вона змусила Китай затиснути «горло» США.

Як так сталося, що США опинилися в ситуації, коли їх «душить» Китай?

Можливо, вам цікаво, чому раніше ми чули, що США завжди «душили» нас у сфері чіпів та систем. Чому цього разу доля змінилася, і ми тепер «душимо» їх?

Тут знаходиться найцікавіша частина всього сюжету.

Тому що Китай витратив більше 70 років на те, щоб перетворити те, що раніше не подобалося США, на нашу теперішню перевагу.

Як це зробити? Давайте розглянемо це крок за кроком.

По-перше, вам потрібно розбити одне когнітивне упередження. Хоча "рідкісні землі" містять "рідкісний", насправді вони зовсім не "рідкі".

Згідно з даними Геологічної служби США за 2024 рік, запаси рідкоземельних елементів у Китаї, хоч і є найбільшими у світі, складають приблизно 34% у світовому масштабі. Такі країни, як Бразилія, Індія, Австралія, Росія, В'єтнам та США, також мають певні запаси рідкоземельних мінералів.

Насправді, у шістдесятих і сімдесятих роках минулого століття США були лідером у виробництві рідкоземельних металів. Вони не тільки виробляли велику кількість, займаючи від 70% до 90% світового виробництва рідкоземельних металів, але й володіли найсучаснішими технологіями розділення та очищення.

Це означає, що ключ до цієї "війни" ніколи не полягав у тому, чия шахта більша.

То це дивно, чому цей старший брат не залишився на своїй посаді? Чи не хоче він сам бути ним?

Гей, ти вгадав, це справді "Америка сама не хоче бути старшим братом".

Переломний момент стався в 80-х роках минулого століття. Американці виявили, що видобуток рідкоземельних металів, здається, дещо "брудний". Процес виробництва рідкоземельних металів спричиняє величезні забруднення, в ньому є кислота, важкі метали, навіть токсичні добрива і так далі. А також енергоспоживання дуже велике. Додатково, на той час екологічні закони в США ставали все суворішими. Це призвело до того, що вартість виробництва рідкоземельних металів ставала все вищою.

Врешті-решт, американці самі підрахували: виробництво на батьківщині повинно дотримуватись екологічних норм, зарплати працівників занадто високі, до того ж ще й скарги від місцевих жителів, тому витрати занадто високі. Цей "брат" також занадто пригнічений.

Що робити? Віддати на аутсорсинг! Кому? Китаю. Було проведено дослідження, тоді виробництво рідкоземельних металів перенесли з США до Китаю, вартість на одиницю знизилася приблизно на "30% до 70%".

А в той час у Китаї були величезні переваги в витратах. Величезні запаси рідкісноземельних ресурсів, велика кількість дешевої робочої сили, а також політика була відносно м'якою.

Отже, колеса історії почали обертатися.

У 80-х і 90-х роках минулого століття з'явилася велика кількість малих і середніх підприємств, що займаються видобутком рідкоземельних металів, які з'явилися, як гриби після дощу. Відповідно, у 1985 році була введена система повернення податків для експорту рідкоземельних металів. З кінця 90-х до початку 21 століття ставка повернення податків коливалася в межах 13% до 17%.

Тоді це можна було б узагальнити як "безладне видобування, дике зростання". Ти копаєш одну гору, я копаю дві або навіть три. Ти продаєш за 10 юанів, я наважуюсь продати за 5 або навіть 3 юані. Після всіх цих битв рідкісні землі навіть продавалися за ціною капусти. Звичайно, це мало свою ціну, і в багатьох місцях виникли проблеми з надмірним видобутком і забрудненням навколишнього середовища.

Остаточним результатом "дикого зростання" стало те, що Китай у середині 80-х років став найбільшим виробником рідкоземельних металів у світі.

На той час у західних країнах це було просто величезним щастям. Не потрібно було виконувати брудну, важку і дорогу роботу, сидячи вдома, можна було насолоджуватися надзвичайно дешевими рідкоземельними продуктами з Китаю.

Отже, США знову підрахували. Якщо імпорт вигідніший за власне виробництво і продаж, то навіщо мені ще виробляти і продавати самостійно? Ось так найбільший рудник рідкісних землі США Mountain Pass закрився.

Водночас у всьому світі індустрія рідкоземельних металів переживає хвилю реструктуризації, багато японських і європейських рідкоземельних компаній або виходять з ринку, або скорочують бізнес.

Таким чином, Китай завдяки величезним виробничим потужностям і надзвичайно низьким витратам "вимучив" усіх конкурентів у світі.

До цього моменту це лише перша половина історії.

Ти бачиш, що на даний момент ще не йдеться про монополію в усьому секторі. Це лише велика потужність виробництва, але основні технології та право на ціноутворення ще не знаходяться в наших руках.

Крім того, деякі люди можуть сказати, що це просто обмін забруднення на розвиток? Що в цьому такого видатного?

Я хочу сказати, що сьогоднішня китайська індустрія рідкоземельних металів вже давно позбулася "малих майстерень" з високим рівнем забруднення. Вона стала регульованою, груповою індустрією національного масштабу.

Переломний момент стався приблизно в 2010 році. "Національна команда" вийшла на ринок.

Перший крок - це «інтеграція».

Об'єднавши сотні малих шахт і заводів по всій країні, врешті-решт сформували "шість великих груп рідкісних металів". Завершили цінову війну, реалізували повний контроль процесу від видобутку, виробництва до експорту. Також покладено край варварському розвитку, зменшено забруднення навколишнього середовища.

Другий етап – це "контроль".

Введено більш суворі регуляторні політики. Наприклад, з 2006 року введено квоти на виробництво рідкоземельних елементів. Наприклад, у 2007 році запроваджено експортний податок на рідкоземельні елементи. Наприклад, у 2023 році заборонено експорт певних технологій обробки рідкоземельних елементів.

Третій крок – це "технічне оновлення".

Це найважливіший крок. Тут слід згадати одну людину, академіка Сю Гуансяня, якого називають «батьком китайських рідкоземельних елементів». Він запропонував теорію «послідовного вилучення рідкоземельних елементів», яка дозволяє за нижчими витратами виробляти рідкоземельні елементи чистотою 99,99%.

Коли я побачив різні досвіди академіка Сюй Гуансіаня, моє серце було сильно зворушене. Історія, що стоїть за цим, насправді надзвичайна.

Це був 1972 рік, і тільки що повернувшись з трудового табору, Сюй Гуансян отримав термінове завдання: відокремити найбільш важку для розділення пару "близнюків" в рідкоземельних елементах — празеодим і неодим.

На думку 52-річного Сюй Гуансяня, це не лише хімічна проблема, а й питання економічного суверенітету країни та національної безпеки. Дивлячись на те, що Китай має найбільші запаси рідкісних земель у світі, але не має права на встановлення цін. Сюй Гуансянь відчуває велике горе. Він сказав:

"Нам дуже незручно, тому, як би важко не було, ми повинні діяти."

Отже, почалася «війна», яка належала Сюй Гуансян.

Розділення празеодиму та неодиму є дуже важливим етапом у технології розділення рідкоземельних металів. Тоді міжнародним основним методом була "іонно-обмінна технологія". Цей метод схожий на те, як якщо б ви використовували пінцет, щоб знайти сіль у піску, одну за одною. Метод працює, але дуже повільно і дорого. І він не підходить для масового промислового виробництва.

Сю Гуансінь одразу ж зіткнувся з мертвою кінцевою. Що робити?

На здивування всіх, він обрав метод "екстракції розчинником", який на той момент здався дуже ризикованим.

Принцип цього методу схожий на те, що накладають десятки, сотні маленьких фільтрів, дозволяючи рідкоземельним елементам «екстрагуватись» шар за шаром, причому чим далі, тим чистіше. Проте на той час жодна компанія в світі не досягла успіху.

То чому Сюй Гуансян наважився вийти?

Бо він колись займався дослідженнями з екстракції ядерного пального для країни. Це все екстракція, без різниці, чи це ядерне, чи рідкоземельне.

Таким чином, експедиція Сюй Гуансяня та його команди розпочалася. Вдень вони проводили час у лабораторії, використовуючи найпростіший метод — "тремтячий лійка", щоб змоделювати промислову екстракцію. Уявіть, що один процес має десятки або сотні етапів, і якщо на одному етапі трапиться помилка, всі зусилля будуть марними. Тоді кожен працював більше 80 годин на тиждень. Ввечері Сюй Гуансянь знову занурювався в денні дані, проводячи різні обчислення та моделювання.

Нарешті він відкрив "закон постійного співвідношення екстракції", завдяки чому встановив "теорію каскадної екстракції".

Ще більш вражаюче попереду. На цій основі Сюй Гуансян і його команда витягли математичну модель з понад 100 формулами. Наскільки потужна ця модель? Технічні працівники заводу, як тільки вводять дані про руду в модель, можуть автоматично розрахувати найкращі виробничі параметри. Іншими словами, це означає, що складний процес виробництва рідкоземельних елементів став "доступним для новачків".

Ти бачиш, він не лише винайшов нову технологію, а й винайшов нову систему.

Якщо сказати, що технічний прорив підтвердив технології Сю Гуансяня, то його подальші дії продемонстрували його захоплюючу духовну привабливість.

У 1978 році він заснував «Національний семінар з екстракції на основі зв'язків». Він безкоштовно навчав технічних спеціалістів з усіх куточків країни всієї теорії, формули та методи проектування. Незабаром ця технологія, яку за кордоном вважали топ-секретною, стала «звичайним процесом», яким володіли китайські сільські та містечкові підприємства. Це також заклало основу для подальшого розквіту ринку рідкоземельних металів у Китаї.

На початку 90-х років минулого століття Китай значно експортував одиничні високопурні рідкі землі, кардинально змінивши світову індустрію рідких земель.

Можна сказати, що це він, хто перетворив нашу рідкоземельну сировину з «продажу за тонну» на «продаж за грам».

До сьогодні основою нашої країни в індустрії рідкоземельних елементів залишається результат тієї "війни" Xu Guangxian.

Ці зміни призвели до найочевиднішого результату – ціна на рідкоземельні метали була "знижена".

Наприклад, в бойовому літаку є річ, яка називається "фазована антена", для виготовлення якої використовується матеріал, званий "неодимовий феритний магніт". Неодимовий феритний магніт використовує рідкісноземельні елементи. У 90-х роках вартість цієї системи фазованої антени зазвичай становила кілька мільйонів доларів.

Але що зараз? Радар з фазованою решіткою використовується на метеорологічних станціях, як автомобільний радар, встановлюється в базових станціях 5G. Не потрібно кілька мільйонів доларів, всього лише кілька тисяч доларів.

З складних військових технологій, які стали "доступними" цивільними технологіями, за цим насправді стоїть достатня зрілість рудної промисловості.

Ти бачиш, Китай витратив більше 70 років, щоб з колишнього «учня», який тільки вмів подавати страви та мити посуд, перетворитися на шеф-кухаря, який володіє «унікальними навичками». Приблизно 90% світової переробки, близько 93% виробництва постійних магнітів і 99% обробки важких рідкісноземельних елементів відбуваються в Китаї.

Цікаве прийшло. Протягом останніх кількох десятиліть значне зростання частки Китаю на глобальному ринку рідкоземельних металів не було помічено західними країнами.

Мене також не покидає цікавість, адже ніхто не помічає це? Я бачив в інтернеті, що хтось аналізує, основна причина в тому, що рідкісні землі в Китаї занадто дешеві, а постачання велике. Західні країни, які звертають увагу на екологічні проблеми, не будуть розглядати можливість розвитку власної індустрії рідкісних земель.

Словом, якщо вистачає наїстися, то зовсім не варто переживати, що не наїсишся.

Таких хороших днів, аж до 2010 року.

Японія була позбавлена постачання рідкоземельних металів майже два місяці. Ціни на рідкоземельні метали різко зросли, навіть є зростання більше ніж у десять разів.

В цей момент, здавалося, всі раптом усвідомили, що щось не так.

Невдовзі США відновили роботу єдиного в країні рудника рідкоземельних металів Mountain Pass. Одночасно шукають альтернативних постачальників в Японії та Австралії.

Але в США немає технології рафінування рідкоземельних металів. Тому, навіть якщо рідкоземельні метали видобуваються самостійно, їх все ще потрібно відправляти до Китаю для рафінування.

Запаси під землею не є монополією, а насправді це реальна потужність і технології, які є в руках.

Ось чому, всього через 70 років, все змінюється.

Бачачи це, ви, можливо, задасте ще одне питання: оскільки всі знають, що рідкісні землі дуже важливі, і зараз всі це усвідомлюють, чому ж вони не поспішать їх добувати?

Оскільки рідкісні землі так важливі, чому інші країни не займаються цим?

Насправді, всі можуть це зробити. Але проблема в тому, що потрібно принаймні 10 років, щоб це реалізувати.

Технологія рідкоземельних елементів не є надвисокотехнологічною, спочатку США також мали її. Але складність полягає в тому, що для створення власної індустрії рідкоземельних елементів потрібен повний набір елементів: гроші, кадри, технології та екологія.

Давайте подивимося по одному.

По-перше, капітальний бар'єр.

Скільки коштуватиме, якщо побудувати лише один завод з виділення рідкоземельних металів?

Наприклад, австралійська компанія Lynas є другим за величиною виробником рідкоземельних металів у світі після Китаю. Вона інвестувала в Малайзії в будівництво заводу з розділення, який уже накопичив понад 1 мільярд доларів США. Це лише один завод. Якщо потрібно побудувати цілу повну ланцюг постачання - від шахти до плавильного заводу, до обробного заводу, знадобиться десятки мільярдів, а можливо, навіть тисячі мільярдів доларів, і це займе принаймні 5-10 років.

Для капіталу цей інвестиційний ризик занадто високий, а повернення занадто повільне. Хто захоче чекати?

По-друге, технологічні бар'єри.

Складність полягає не в теоретичних знаннях, а в важкості відтворення "технічних хитрощів".

Як це зрозуміти? Наведу приклад: у розділенні рідкоземельних металів є метод "екстракції розчинником". Цей етап насправді дуже виснажливий. Вам потрібно пропустити розчин рідкоземельних металів через кілька сотень, а може і тисячу екстракційних槽. У кожному槽 ви повинні точно контролювати pH розчину, не допускаючи навіть незначних відхилень.

Подумай, якщо ти зробиш помилку на 131-му кроці, але не знаєш про це. Лише пройшовши ще 800 кроків, ти виявиш, що це була помилка. Це жахливо?

Щоб забезпечити успіх, єдиний шлях — це постійно експериментувати та накопичувати дані.

Сказати по-простому, це як кухар, який каже: "трохи солі, ложка оцту, повільний вогонь". Але "трохи" – це скільки міліграмів, "ложка" – це яка величина, а "повільний вогонь" – це скільки градусів і скільки хвилин. Ти питаєш кухаря, кухар тільки скаже, що все це – роками вироблена "м'язова пам'ять" та "ексклюзивне відчуття". Бачиш, це все правда, не брешу тобі.

Як В'єтнам, так і Бразилія, які також мають багаті запаси рідкоземельних металів, або не мають технологій, або не мають повноцінної промислової системи, або повинні імпортувати обладнання з Китаю. Їхнє становище є також труднощами, з якими стикаються багато країн: навіть якщо вони отримали "рецепт", то не можуть його зрозуміти, і ще не мають "кухонного приладдя".

Станом на 2023 рік, з 469758 патентів на рідкоземельні метали, виявлених за допомогою incopat, Китай займає 222754 патенти, що становить приблизно 47,4% від загальної кількості, зберігаючи світове лідерство. Експерти оцінюють, що технології сепарації Китаю принаймні на 5-10 років випереджають закордонні.

По-третє, бар'єри для талановитих кадрів.

Більш складним для копіювання, ніж технології, є людина. А в західних країнах у сфері рідкоземельних металів виникла майже двохпоколінна кадрова прогалина.

Якщо хочете виростити з нуля, скільки часу це займе?

Експерт у галузі рідкоземельних елементів, від бакалаврату до докторату, а потім до практики в компанії, без 10-15 років не обійтися. А щоб підтримати цілу промислову ланцюг, потрібна команда з сотень таких спеціалістів.

Є ще одна більш реалістична проблема: немає вчителів, немає студентів. Ті експерти, які найбільше розуміли це питання, ймовірно, вже на пенсії, а знання та досвід зазнали розриву. Що стосується студентів, то оскільки в європейських та американських країнах промисловість рідкоземельних металів зникла протягом тридцяти років, скільки студентів готові вчитися за цією "непопулярною" спеціальністю?

Четверте, політичні бар'єри.

Навіть якщо вирішено питання кадрів, технологій, фінансування тощо, все ще не можна уникнути найважливішого для суспільства питання екології.

Раніше місцеві жителі скаржилися на шум і забруднення. Сьогодні реакція громадськості, ймовірно, буде ще більшою.

Ця проблема, ймовірно, є найскладнішою для західних країн.

Отже, давайте повернемося до цього питання: чому інші країни не займаються рідкоземельними елементами самостійно?

Вони не не хочуть, а не можуть. Навіть якщо почати навчатися, знадобиться щонайменше 10-20 років, щоб пройти шлях, який Китай пройшов за 70 років.

Дивлячись на США, незважаючи на повторне відкриття єдиного внутрішнього рудника рідкоземельних металів Mountain Pass, все ще не вистачає кваліфікованих працівників, відсутня політична підтримка, а виробництво ще не може зрости. Очікується, що до кінця 2025 року Mountain Pass зможе виробляти 1000 тонн неодимового залізо-бору. Це менше ніж 1% від потужностей Китаю у 138000 тонн у 2018 році.

Експерти прогнозують, що за нинішнього розвитку подій, США можуть досягти автономного постачання рідкоземельних металів лише до 2040 року.

Але це буде через 15 років. А зараз ця "війна за рідкоземельні елементи" вже почалася.

Останнє слово

Говорячи, я закінчив. На цьому етапі ви повинні вже зрозуміти, що таке рідкісні землі, а також зрозуміти, чому цього разу рідкісні землі можуть "придушити" США.

«Феншуй крутиться» - п'ять слів, які звучать легко, але за ними стоять кілька поколінь, що несуть тягар протягом семи десятиліть.

Сьогодні ми можемо зіграти цю «карту» рідкоземельних металів, але не слід забувати, яку ціну заплатили численні предки, щоб створити цю карту для нас, нащадків.

Коли США з комерційної логіки відкинули цю брудну та важку індустрію, саме такі вчені, як Сюй Гуансян, нахилилися, зігнули спину і підняли цю, з сьогоднішньої точки зору, безцінну "спадщину".

У ті роки, коли все було дуже погано, вони вклали все своє життя в простенькі лабораторії, присвятивши себе тим, що для інших здавалося нудними пляшками та банками. Саме ця відданість, віра та рішучість дали можливість «грунту» стати «золотом».

Воно також увічнює величезні жертви численних промислових робітників. Це вони, своїми руками, видобували в безлічі пилу, трималися біля різких розчинів, створюючи з потом і жертвами поступово абсолютну перевагу цієї галузі.

Отже, у цій історії немає випадкового успіху, і немає безпричинної сили. Сьогодні ми маємо впевненість і капітал, щоб змагатися з Америкою, саме завдяки цій групі людей, які в минулому витримали найбільші страждання і взяли на себе найважчі тягарі. Вони з поганих карт зробили виграшну комбінацію.

Вони є справжніми тузами за цією «карткою» «рідкоземельних елементів». І саме їм ми сьогодні найбільше повинні дякувати.

Бо сьогодні ми свідчимо історію, яка є відлунням історії.