211service.com
Czy amerykański przemysł ziem rzadkich może się odbić?
Pierwiastki ziem rzadkich były niejasne aż do zeszłego roku, kiedy Chiny, ich główny producent, zaostrzyły kwoty eksportowe na te materiały. Pierwiastki ziem rzadkich są wykorzystywane w wielu technologiach, w tym w magnesach turbin wiatrowych, akumulatorach samochodów hybrydowych, żarówkach fluorescencyjnych i dyskach twardych.
Rozwijanie: Zakład separacji w kopalni Molycorp Mountain Pass w Kalifornii. Firma wydobywcza może wydać 400 milionów dolarów na zwiększenie wydobycia.
Chiny nie są jedynym krajem posiadającym znaczne rezerwy tych cennych materiałów; w rzeczywistości Stany Zjednoczone były ich głównym producentem do lat 90., kiedy Chińczycy zaczęli podcinać ceny Amerykanów. Teraz firmy w USA i Australii zwiększają produkcję w dwóch bogatych miejscach dla metali ziem rzadkich, ale proces ten potrwa lata. Przejście od skał do czystych metali i stopów wymaganych do produkcji wymaga kilku kroków, których amerykańskie firmy nie mają już infrastruktury ani własności intelektualnej do wykonania.
Wbrew nazwie, metale ziem rzadkich występują obficie w skorupie ziemskiej, a znaczne rezerwy są skoncentrowane w Stanach Zjednoczonych, Australii, Brazylii i innych krajach. Według US Geological Survey, w Stanach Zjednoczonych znajduje się 13 milionów ton wydobywalnych metali ziem rzadkich, 5,4 miliona w Australii i 19 milionów w Rosji i krajach sąsiednich. W 2009 roku Chiny miały 36 milionów.
W latach 70. i 80. kopalnia Mountain Pass w Kalifornii wytwarzała ponad 70 procent światowych dostaw. Jednak w 2009 r. żadne z nich nie były produkowane w Stanach Zjednoczonych, a ponowne zwiększenie produkcji będzie trudne, kosztowne i czasochłonne. Kiedy zaprzestaje się wydobycia w tym kraju, gdy spadają inwestycje, eksportowana jest również specjalistyczna wiedza na temat najnowocześniejszych technologii, mówi Carol Raulston, rzeczniczka Krajowy Związek Górniczy . Badacz ziem rzadkich Karl Gschneidner z Ames National Laboratory w Iowa również dostrzega brak czegoś, co nazywa intelektualną infrastrukturą do rozwoju technologii ziem rzadkich w Stanach Zjednoczonych.
Dwie kopalnie, które najszybciej zwiększą produkcję, to przełęcz Mountain Pass, rozwijana przez Molycorp oraz kopalnia Mount Weld, która jest rozwijana przez Lynas , poza Perth w Australii. Górska przełęcz ma krawędź już założonej. Ale firma nie może wykorzystać procesów wykorzystywanych w czasach świetności kopalni: są one niezrównoważone zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym.
Kilka czynników sprawia, że oczyszczanie metali ziem rzadkich jest skomplikowane. Po pierwsze, wszystkie 17 pierwiastków ma tendencję do występowania razem w tych samych złożach mineralnych, a ponieważ mają podobne właściwości, trudno je od siebie oddzielić. Występują również w złożach pierwiastków promieniotwórczych, zwłaszcza toru i uranu. Pierwiastki te mogą stać się zagrożeniem, jeśli odpady przeróbcze, grząski produkt odpadowy pierwszego etapu oddzielania pierwiastków ziem rzadkich od skał, w których się znajdują, nie są odpowiednio traktowane.
Mountain Pass podupadła w latach 90. XX wieku, kiedy chińscy producenci zaczęli obniżać ceny kopalni w tym samym czasie, gdy miała problemy z bezpieczeństwem odpadów przeróbczych. Kiedy kopalnia Mountain Pass działała z pełną wydajnością, każdego dnia w roku, co godzinę produkowała 850 galonów słonej wody zawierającej te pierwiastki promieniotwórcze. Odpady były transportowane 11-milowym rurociągiem do stawów odparowujących. W 1998 roku przełęcz Mountain Pass, będąca wówczas własnością spółki zależnej koncernu naftowego Unocal, miała problem z śledzeniem wycieków po pęknięciu rurociągu; cztery lata później wygasło zezwolenie spółki na składowanie odpadów.
Tymczasem przez całe lata 90. chińskie kopalnie wykorzystywały swoją przyczółek na rynku metali ziem rzadkich. Chińczycy zaczęli wydobywać pierwiastki jako produkt uboczny kopalni rudy żelaza zwanej Bayan Obo w północnej części kraju; uzyskanie obu produktów z tej samej witryny pomogło początkowo utrzymać niskie ceny. Kraj zainwestował w badania i rozwój w zakresie przetwarzania pierwiastków ziem rzadkich, ostatecznie otwierając kilka mniejszych kopalń, a następnie zachęcając producentów wykorzystujących te metale do tworzenia obiektów w kraju.
Tymczasem światowe zapotrzebowanie na pierwiastki ziem rzadkich rośnie. W tym roku zapotrzebowanie wyniosło 125 000 ton; do 2015 r. oczekuje się, że wzrośnie do 225 000 ton, a rzecznik Molycorp Jim Sims zauważa, że prognoza ta nie obejmuje przemysłu turbin wiatrowych, który ma być głównym rynkiem. Najnowocześniejsze turbiny wiatrowe, takie jak te, które zostaną zainstalowane w największej na świecie farmie wiatrowej, obiekcie o mocy 845 megawatów w Oregonie, wykorzystują wysokowydajne magnesy ziem rzadkich. Mogą być o jedną dziesiątą wielkości i wagi porównywalnych magnesów, ale równie silne. Sims mówi, że każdy z tych magnesów wymaga tony pierwiastków ziem rzadkich.
Molycorp odnowił zezwolenie na wydobycie w Mountain Pass i rozpoczął własne prace badawczo-rozwojowe w 2004 roku. W tym roku, wykorzystując skały wydobyte przed wygaśnięciem poprzedniego zezwolenia i opracowane nowe technologie separacji, firma sprzeda 3000 ton pierwiastków ziem rzadkich. Do 2012 roku Molycorp spodziewa się produkować 20 000 ton rocznie, a na podstawie obecnych zezwoleń na wydobycie może podwoić wydajność do 40 000 ton. Sims twierdzi również, że w 2012 roku firma będzie wytwarzać produkty z metali ziem rzadkich za połowę kosztów chińskich. Według firmy, te oszczędności będą możliwe dzięki kilku zmianom, takim jak wyeliminowanie produkcji ścieków słonych. Molycorp zastosuje system zamkniętej pętli, przekształcając odpady z powrotem w kwasy i zasady wymagane do separacji i eliminując potrzebę zakupu takich chemikaliów. Firma zainstaluje również na miejscu zakład kogeneracji na gaz ziemny, aby obniżyć koszty energii.
Ale Gschneidner z Ames Lab zauważa, że jednego z głównych źródeł kosztów procesu separacji nie da się wyeliminować – po prostu zajmuje to dużo czasu. Zmielona skała jest wstrząsana raz za razem w mieszaninie rozpuszczalników, aby oddzielić pierwiastki wagowo; w zależności od wymaganej ostatecznej czystości należy to zrobić 10 000 do 100 000 razy. Wynik jest następnie sprzedawany jako koncentrat lub przetwarzany w celu wytworzenia tlenków metali ziem rzadkich.
Nawet jeśli Molycorp zdoła obniżyć koszty separacji o połowę, kolejny etap produkcji może spowodować czkawkę. Tlenki i koncentraty metali ziem rzadkich mają rynek – na przykład jako katalizatory dla przemysłu naftowego – ale nie można ich przerobić na magnesy. Aby wytworzyć magnesy, tlenki metali ziem rzadkich muszą najpierw zostać przekształcone w czyste metale, w procesie, w którym powstają żrące produkty uboczne, a obecnie odbywa się to wyłącznie w Chinach. Sims mówi, że Molycorp bada ścieżki, które są przyjazne dla środowiska i nie są objęte własnością intelektualną posiadaną przez firmy zagraniczne. Metale te należy następnie przerobić na stopy odpowiednie dla magnesów, co jest kolejną zdolnością skoncentrowaną za granicą, głównie w Japonii i Niemczech.
Celem firmy jest kontrolowanie każdego etapu w łańcuchu dostaw, poprzez produkcję stopów i ostatecznie również magnesów. Tutaj również w USA brakuje infrastruktury i własności intelektualnej, więc Molycorp ma nadzieję na licencjonowanie lub kupowanie patentów na wytwarzanie stopów i będzie wytwarzać magnesy poprzez spółkę joint venture z inną firmą.
Wchodząc na giełdę w lipcu, Molycorp zebrał 379 milionów dolarów z 511 milionów dolarów, które według firmy są potrzebne do realizacji swoich projektów do 2012 roku. Dom i Senat zaoferowałby gwarancje kredytowe dla Molycorp i innych inwestorów w kopalniach metali ziem rzadkich. Firma złożyła wniosek o gwarancje kredytowe za pośrednictwem Departamentu Energii USA, który wyda ostateczną decyzję latem przyszłego roku.