سكانديوم: من الأسرار السوفييتية إلى احتكار الصين 

وبسبب الطلب المرتفع المحتمل على تقنيات المناخ مثل صناعة الهيدروجين، يحاول الغرب إنتاج إنتاجه الخاص من المعدن الأرضي النادر الباهظ الثمن. يمكن أن تستفيد صناعات الطيران والسيارات من إمدادات آمنة ورخيصة من السكانديوم.

قبل أسبوع، انعقد الاجتماع الثلاثي الثاني حول قانون المواد الخام الحرجة في بروكسل، وهو قانون المواد الخام الذي يهدف إلى تأمين وصول الصناعة الأوروبية إلى المعادن الحرجة. وفي ظل الوضع الجيوسياسي المتوتر للغاية حالياً، فإن الاعتماد الكبير على حفنة من البلدان يمثل خطراً كبيراً للغاية على الاقتصاد الأوروبي. وتسيطر الصين بشكل خاص على تعدين ومعالجة العديد من المعادن المهمة والاستراتيجية، ولكن روسيا تهيمن أيضاً على قطاع المواد الخام. إن حقيقة أن الصين تستخدم أيضًا احتكارها بشكل استراتيجي تتجلى بوضوح من خلال إدخال ضوابط التصدير على معادن الغاليوم والجرمانيوم التكنولوجية (انظر https://institut-seltene-erden.de/ausfuhrkontrollen-auf-gallium-und-germanium-china-will-verhandeln/ ). وقد قامت الصين الآن بتوسيع قيود التصدير لتشمل الجرافيت، وهو المكون الأكبر لبطاريات السيارات الكهربائية (مراكم أيونات الليثيوم).

سكانديوم هو أيضًا مرشح محتمل آخر لقيود التصدير، كما يعتقد أليستر نيل من معهد المعادن الحرجة. على الرغم من كثرته في القشرة الأرضية، يأتي سكانديوم نادرا ما توجد في شكل مخصب في الطبيعة. لذلك، لا يوجد تعدين مخصص للسكانديوم، بل يتم الحصول على المعدن كمنتج ثانوي من مناجم الكوبالت أو النيكل أو التيتانيوم أو اليورانيوم أو الزركونيوم.

إنتاج سكانديوم في الصين صندوق اسود

وعلى غرار الغاليوم والجرمانيوم، فهو معدن متخصص له سوق صغيرة جدًا. لا يوجد سوى عدد قليل من البلدان التي تقوم باستخراج المعدن: الصين وروسيا وكازاخستان، وقبل اندلاع الحرب في عام 2022، أوكرانيا، تزود العالم بما يتراوح بين 15 إلى XNUMX ألف سنويا. 25 ألف طن. على الأقل هذا ما تقوله التقديرات الأمريكية خدمة جيولوجيا المسح الجيولوجي الأمريكيةلأنه لا توجد معلومات دقيقة. السوق صغير جدًا واستخدام المعدن متناثر جدًا، وفقًا لتقرير صادر عن إدارة التجارة الخارجية الأمريكية. إن حجم الإنتاج الفعلي في الصين المخصص للاستهلاك المحلي وليس للتصدير غير معروف. ويقال أيضًا إن روسيا لا تزال تمتلك مخزونًا من حقبة الحرب الباردة. ما هو مؤكد هو أن الصين هي صاحبة المركز الأول في سوق سكانديوم.

الألومنيوم-السكانديوم: تخفيض الوزن للطيران

سكانديوم سيكون جذابًا للغاية بالنسبة للصناعة، وقد توقع الخبراء حدوث طفرة للمعدن لسنوات، لكن هذا لم يتحقق. باعتباره مادة مضافة إلى سبائك الألومنيوم، يضمن السكانديوم، حتى بكميات صغيرة (حوالي 0,2 بالمائة)، إمكانية لحام أجزاء الألومنيوم بدلاً من تثبيتها. وهذا يسمح بتخفيض الوزن بنسبة 15 إلى XNUMX بالمائة، وهو أمر مهم بشكل خاص لصناعة الطيران، حيث يعني كل كيلوغرام أقل من الوزن توفير عدة مئات من اللترات من الوقود وبالتالي التكاليف. لكن السعر مرتفع، وفقا لمعهد الأرض النادرة والمعادن AG (www.ise-ag.com) قاعدة بيانات لأكسيد سكانديوم 99,99% EXW الصين بسعر 654,60 يورو ومعدن سكانديوم 99,999% EXW الصين بسعر 5260 يورو، متله مثل هذا وتمنع مخاطر العرض شركات مثل إيرباص من الاستثمار في سكانديوم. ولذلك يتحدث مراقبو السوق عن مشكلة الدجاجة والبيضة فيما يتعلق بالسكانديوم: لأن العرض صغير للغاية وغير مؤكد للغاية، فلا يوجد طلب في الصناعة.

خصائصه الخاصة – زيادة القوة والمرونةفي، مقاوم للحرارةäالمتانة والحماية من التآكل - جعلت المادة سرًا يخضع لحراسة مشددة في الاتحاد السوفيتي خلال الحرب الباردة. لقد أدرك الباحثون هناك في وقت مبكر من الخمسينيات من القرن الماضي أن السكانديوم أدى إلى تحسين خصائص الألومنيوم. تم استخدام سكانديوم لأول مرة كمادة مضافة للسبائك في الطائرات المقاتلة من طراز ميج 1950. حتى التسعينيات، كان الاتحاد السوفييتي أيضًا أكبر منتج في العالم للإسكانديوم، حيث تم الحصول عليه بشكل أساسي من مناجم اليورانيوم.

 

 

روسال هي الشركة الرائدة في السوق

وحتى اليوم، لا تزال روسيا لاعبًا مهمًا عندما يتعلق الأمر بالسكانديوم، وليس فقط من حيث استخراجه. كانت شركة الألومنيوم Rusal أول شركة مصنعة تنجح في استخلاص أكسيد السكانديوم اقتصاديًا من الحمأة الحمراء. تعد شركة روسال أيضًا رائدة في تطوير تقنيات الألومنيوم والسكانديوم. لمن مافن للأبحاث هي ثالث أكبر شركة مصنعة للألمنيوم، والتي تحظى بالترحيب المبهرüتم إدراج أوليغ ديريباسكا في قوائم العقوبات الغربية، حتى أنه الرائد في السوق الألومنيوم سكانديوم-منتجات. تم إدراج المجموعة نفسها أيضًا على قائمة العقوبات الأمريكية في عام 2018، ولكن تمت إزالتها مرة أخرى في بداية عام 2019 بعد إعادة هيكلة الملكية.

ولا تزال الشركة تواجه عقوبات بسبب الحرب الروسية ضد أوكرانيا، على الرغم من أن تجار المعادن والبنوك بدأوا مؤخرًا في تخزين الألومنيوم الروسي مرة أخرى في بورصة المعادن LME في لندن. ومع ذلك، فإن العديد من الشركات الغربية تتجنب التعامل مع شركة روسال حتى بدون فرض عقوبات. ولذلك تستأنف الشركةäRKT وتتجه أنظارها إلى الأسواق الآسيوية وتتجه نحو صناعة السيارات الكهربائية في الصين، التي يتزايد تعطشها للألومنيوم المخفض لثاني أكسيد الكربون بسرعة.

سكانديوم في المنحل بالكهرباء

الحالي grومع ذلك، فإن أكبر مشتري فردي للاسكانديوم الروسي يأتي من مكان مختلف تمامًا: تقوم شركة تصنيع خلايا الوقود في كاليفورنيا، بلوم إنيرجي، بإضافة العنصر إلى المنحل بالكهرباء في خلايا وقود الأكسيد الصلب. كما يستخدم الإسكنديوم بكميات صغيرة في صناعة السلع الرياضية، حيث يقوي هياكل الدراجات، ومضارب اللاكروس، ومضارب البيسبول. يتم تثبيته أيضًا في الأسلحة النارية الصغيرة. ومع ذلك، يرى مراقبو السوق الإمكانية الأكبر للسكانديوم في صناعة السيارات، التي ابتعدت حتى الآن عن سبائك الألومنيوم والسكانديوم بسبب ارتفاع تكاليفها ونقص العرض.

ألمانيا: الطلب من صناعة الهيدروجين

ويمكن أن يصبح المعدن مهمًا أيضًا لصناعة الهيدروجين. زيجري، أي مصنوعة من الطاقات المتجددةeص الهيدروجين ينتج حاليا أقل من واحد بالمئة (40 تيراواط ساعة) من الإنتاج العالمي. الطلب سيكون في المستقبل ترتفع للغاية. ووفقا لدراسة أجرتها الوكالة الألمانية للمواد الخام (ديرا)، فإن المستقبل ينتمي إلى إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام التحليل الكهربائي للماء، حيث يتم إنتاج الغاز من الماء. لذلك سين هناك ثلاث تقنيات للتحليل الكهربائي ذات أهمية اليوم، منها القلوية Eالتحليل الكهربائي وإلى حد كبير التحليل الكهربائي لغشاء البوليمر في حالة ناضجة تقنيًا. ال فستكöيمر التحليل الكهربائي للبيروكسيد حاليًا بمرحلة انتقالية بين البحث والتطبيق الصناعي.

يتم استخدام سكانديوم فقط في الأخير: يتكون المنحل بالكهرباء الصلب إما من ثاني أكسيد الزركونيوم المخدر بالإيتريوم أو المخدر بالسكانديوم. ووفقا لديرا، فإن مزايا المادة المشبعة بالسكانديوم هي الموصلية الأفضلäالقدرة و حöهنا الاستقرارäر في درجات حرارة التشغيل المنخفضة. تقول دراسة ديرا عن السكانديوم وفي سيناريو مستقبلي مستدام، سيزداد الطلب بحلول عام 2040 إلى 24 طناً، أي 2,7 ضعف إنتاج عام 2018 (7 طن)..

تعتمد شركة Rio Tinto على سكانديوم

منذ عدة سنوات، يحاول عدد من الشركات الغربية الاستيلاء على تعدين وإنتاج السكانديوم بأيديهم. قد يكون هذا علامة على حدوث انفراج في غضون سنوات قليلة. ريو تينتوتقوم شركة التعدين ذات الوزن الثقيل، باستخراج أكسيد السكانديوم منذ عام 2022 من النفايات الناتجة أثناء إنتاج أكسيد التيتانيوم في كيبيك، كندا. وينبغي أن تبلغ الطاقة الإنتاجية ثلاثة أطنان سنويا، وهو ما ينبغي أن يعادل، وفقا لشركة ريو تينتو، حوالي 20 في المائة من حجم الإنتاج العالمي. وينبغي النظر إلى المعلومات الأخيرة بحذر، حيث أن أحجام الإنتاج العالمي الفعلية ليست معروفة بدقة.

كما قامت مجموعة التعدين اليابانية سوميتومو لتعدين المعادن، والتي تعد جزءًا من أقدم وأكبر مجموعة تجارية في اليابان، بتكليف إنتاج إضافي لأكسيد السكانديوم في الفلبين في مصفاة النيكل التابعة لها، وهو مصنع لترشيح الأحماض عالي الضغط (HPAL).

وتخطط مشاريع تكرير النيكل والكوبالت الجديدة في أستراليا بالفعل لاستخراج السكانديوم. هناك أيضًا العديد من مشاريع التعدين في الأسفل. ومن الجدير بالذكر بشكل خاص مشروع البلاتين سكانديوم التابع لشركة Platina Resources، والذي وافقت شركة Rio Tinto على شرائه مقابل 14 مليون دولار.. هناك مشاريع أخرى من شركات التعدين المبتدئة Scandium International Mining و معادن شروق الشمس للطاقة في نيو ساوث ويلز. معادن شروق الشمس للطاقةتدرس أيضًا بناء مصفاة سكانديوم في الولايات المتحدة الأمريكية.

وسوف يُظهِر المستقبل القريب ما إذا كان من الممكن التغلب على مشكلة الدجاجة والبيضة. وحتى ذلك الحين، لن يكون سكانديوم متاحًا للسوق العالمية إلا بكميات المعالجة المثلية من الصين وروسيا.

ISE AG – أرندت أوليندورف – أكتوبر 2023