В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №12 (декабрь 2007) / Японская империя РЗМ
← оглавление номера

Ориентиры развития:

Японская империя РЗМ

Татьяна Емелина, Алексей Волегов, Юрий Верещагин 

Один из наиболее крупных участников рынка РЗМ - Япония. В этой стране нет ни одного месторождения РЗМ. Япония - основной потребитель и импортер РЗМ в мире, один из лидеров мировой обрабатывающей редкоземельной промышленности. В стране производится широкий ассортимент рафинированных редких земель в форме металлов и их соединений. Кроме того, Япония - крупный производитель оборудования для выпуска постоянных магнитов на основе РЗМ. Все основные лицензии и патенты на составы для постоянных магнитов принадлежат японским компаниям.

Выпуск рафинированной продукции

Производство рафинированных РЗ металлов и их соединений в Японии растет весьма высокими темпами, основой служит импортное сырье, преимущественно из Китая.

В 90-е-2000 гг. в этой области наблюдался уверенный рост. Однако в 2001 г. выпуск редкоземельной продукции в Японии снизился по сравнению с 2000 г.

на 25%, ввиду сокращения спроса на нее, вызванного спадом на рынке информационных технологий.

Приведенные показатели включают производство оксидов иттрия, лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния и тербия.

В 2003 г. выпуск редкоземельных продуктов в Японии повысился до 5 502 т, на страну приходилось 10-15% мирового производства индивидуальных редких земель. Затем производство стало быстро расти и в 2004 г. достигло 6 015 т, а в 2005 г. - 6 424 т. Среди основных японских компаний, выпускающих рафинированную редкоземельную продукцию с использованием импортных сырьевых материалов Shin-Etsu Chemicals Co. Ltd, Nippon Yttrium Co. Ltd (70% Mitsui Mining & Smelting Co Ltd, 30% Tokin Corp.), Anan Kasei (СП, партнерами которого являются Rhodia и Santoku Metal Industry).

Экспорт. В последние 15 лет наблюдалось резкое повышение японского экспорта редких земель. Так, в период с 1990 г. по 2005 г. вывоз из страны соединений церия вырос в 8 раз (с 648 до 5 136 т), а соединений прочих редкоземельных металлов - в 13 раз (с 154 т до 2 047 т). При этом в стоимостном выражении экспорт данных материалов увеличился соответственно в 15 раз (до 11,4 млрд иен) и в 1,7 раза (до 3,8 млрд иен).

В 2001-2005 гг. стоимость японского экспорта редких земель в целом повысилась в 3 раза - с 5,1 до 15,5 млрд иен. В 2005 г. она увеличилась по сравнению с 2004 г. почти вдвое вследствие подорожания ряда материалов и значительного расширения их вывоза из страны (см. табл. 1).

В 2006 г. объем японского экспорта РЗМ из Китая составил 25 884 т РЗО стоимостью 5,42 млн (рис. 1, 2).

Потребление РЗМ

По данным Industrial Minerals, мировое потребление редких земель в 1970-1997 гг. в среднем росло примерно на 5% в год. В период с 1999 г. по 2003 г., по данным различных источников, оно повысилось с 74-79 тыс. т до 80-94 тыс. т, а в 2006 г. достигло 105 тыс. т.

В последние годы в мире заметно изменилась региональная структура потребления редких земель (лидирующим потребителем стал Китай); в 2003 г. она характеризовалась следующими данными: КНР - 25-29 тыс. т, Япония (включая зарубежные заводы японских компаний) - 19-23 тыс. т, США - 17-20 тыс. т, Европа - 10-12 тыс. т, ЮВА - 4,5-5,0 тыс. т, прочие регионы - 4,5-5,0 тыс. т.

Рынки сбыта редких земель с точки зрения вида потребляемой продукции подразделяются на два сегмента:

- сферы, требующие использования неразделенных элементов, - производство стекла, катализаторов для нефтеперерабатывающей промышленности, перезаряжаемых аккумуляторных батарей, полировальных порошков, металлургия;

- сферы, требующие использования индивидуальных редких земель, - производство каталитических фильтров-нейтрализаторов выхлопных газов автомобилей, магнитов, люминофоров, конденсаторов, керамики и др.

В 70-е гг. на рынке доминировал спрос на неразделенные материалы. Интерес к индивидуальным редким землям начал расти в 80-е гг. и продолжился в 90-е и 2000-е гг. (в основном в результате появления новых сфер потребления). Темпы роста рынка сбыта разделенных материалов в конце 90-х гг. в среднем составляли примерно 8% в год.

Однако ситуация была и остается неоднородной в отношении спроса на различные металлы. Усиливается вызванная этим разбалансированность рынка. Наиболее востребованными сейчас являются неодим, празеодим, тербий и диспрозий, потребность в которых, по прогнозу, и дальше будет расти вследствие расширения производства гибридных электромобилей. Производство празеодима и неодима в количествах, достаточных для удовлетворения спроса, вызовет формирование избыточных поставок церия и лантана. Аналогичная ситуация наблюдалась, когда в результате повышения добычи ионно-адсорбционных руд с целью извлечения диспрозия и тербия возник избыток поставок иттрия, особенно заметный в условиях спада на рынке люминофоров для электронно-лучевых трубок цветного изображения.

Основные области потребления РЗМ в Японии - это производство магнитных материалов; никель-металл-гидридных аккумуляторных батарей; флуоресцентных материалов; жестких дисков компьютеров; твердых электролитов; керамических конденсаторов; полирующих порошков; оптических стекол и линз; цветных стекол и линз; люминофоров и др.

Спрос на редкие земли в Японии в течение целого ряда лет возрастал и в 1999 г. составил 11 005 т. В 2001 г. он резко снизился. Затем наблюдалось его восстановление. В 2004 г. спрос поддерживался на высоком уровне, а в 2005 г. вырос до 13 884 т, превысив предыдущий максимум, зафиксированный в 2000 г. (табл. 2).

В 2006 г. спрос на редкие земли в стране достиг 18 855 т, причем повышение отмечалось для всех редкоземельных элементов, кроме иттрия. Наиболее значительно выросло потребление лантана в производстве оптического стекла и керамических конденсаторов (на 64%), а также церия в производстве абразивов для жидкокристаллических дисплеев, полупроводников и стойкого к ультрафиолетовому облучению стекла (на 39%).

По прогнозу Advanced Materials Japan (AMJ), в 2006-2010 гг. в Японии вдвое увеличится потребление редких земель в производстве неодим-железо-боровых магнитов и никель-металл-гидридных аккумуляторных батарей (годовой прирост составит в среднем 15%). Спрос со стороны продуцентов абразивов, стекла и керамических конденсаторов будет расти более медленными темпами. В производстве электронно-лучевых трубок произойдет снижение на 20%. Ожидается значительное повышение спроса на гадолиний, в том числе при производстве холодильного оборудования.

В производстве сотовых телефонов, ноутбуков и гибридных электромобилей появилась тенденция к переходу от использования никель-металл-гидридных аккумуляторных батарей к ионным литиевым батареям. Тем не менее эксперты Advanced Materials Japan полагают, что никель-металл-гидридные продукты по-прежнему будут применяться в гибридных электромобилях вплоть до 2010 г.

Магниты

До недавнего времени на рынке редкоземельных магнитов доминировала Япония. Именно японским компаниям принадлежат основные лицензии и патенты на подобную продукцию.

В 1999 г. между Sumitomo и Magnequench было подписано перекрестное лицензионное соглашение, по которому Sumitomo Special Metals получила лицензии от Magnequench на производство спеченных РЗМ постоянных магнитов. Magnequench, в свою очередь, получала лицензии с большинства патентов Sumitomo Special Metals.

Одним из наиболее значимых событий стало слияние Hitachi Metals, Ltd. (Hitachi Metals) и NEOMAX Co., Ltd. (NEOMAX) в апреле 2007 г. Это привело к тому, что Hitachi Metals получила патенты NEOMAX на спеченные магниты системы Nd-Fe-B, а также права и обязательства NEOMAX по этим патентам. Таким образом, большинство патентов по технологии получения и составам магнитотвердых материалов системы Nd-Fe-B оказалось в руках одной компании.

Hitachi Metals в настоящее время является обладателем 615 патентов на спеченные Nd-Fe-B магниты в Японии, США, Канаде, Европе, Юго-Восточной Азии и других странах. Кроме того, приблизительно 420 заявок на патенты в данный момент находятся на рассмотрении.

По данным на апрель 2007 г., Hitachi Metals подписала лицензионные соглашения со следующими компаниями, которые включают главных производителей спеченных магнитов как внутри Японии, так и за ее пределами:

- Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (Япония);

- TDK Corporation (Япония);

- The Morgan Crucible Company plc (Великобритания);

- Vacuumschmelze GmbH (Германия);

- Magnetfabrik Schramberg GmbH (Германия);

- Neorem Magnets Oy (Финляндия);

- Beijing Zhong Ke San Huan High-Tech Co., Ltd. (Китай);

- Beijing Jingci Magnetism Technology Co. (Китай);

- Advanced Technology & Materials Co., Ltd. (Китай);

- Thinova Co., Ltd. (Китай);

- Ningbo Yunsheng Co., Ltd. (Китай).

Большинство лицензионных соглашений заканчиваются в 2014 г.

Продажа спеченных магнитов в рамках лицензионных соглашений перечисленными компаниями возможна только за пределами Японии. Это соглашение также распространяется на продукцию, в состав которой входят спеченные магниты, изготовленные по лицензии.

В области производства постоянных магнитов японские производители оказались сегодня отодвинутыми на второй план. В период с 2000 г. по 2003 г. доля Японии в мировом производстве неодим-железо-боровых магнитов снизилась с 47 до 19% по количеству и с 60 до 34% по стоимости. Китай впервые опередил Японию по их выпуску в количественном выражении в 2001 г., а в 2003 г. - в стоимостном. Однако по сравнению с 2003 г., когда было произведено 5 506 т РЗ спеченных магнитов, в 2004 г. Япония произвела 7 900 т.

Производство спеченных неодим-железо-боровых магнитов в 2005 г., по оценке, составило 8-9 тыс. т, увеличившись по сравнению с 2004 г. на 15% вследствие повышения спроса на них со стороны производителей гибридных электромобилей. В последующий период также наблюдался рост производства (рис. 3).

По прогнозу Shinetsu Chemical, выпуск неодим-железо-боровых магнитов в стране в 2005-2010 гг. должен повыситься на 8% - до 10 210 т. Рост спроса на эти продукты будет стимулироваться, в частности, расширением их использования в моторах для ветровых генераторов и гибридных электромобилей.

Основные технологии получения магнитотвердых редкоземельных материалов

Магнитотвердые материалы из сплавов с редкоземельными металлами по степени их дисперсности можно разделить на микрокристаллические и нанокристаллические.

Микрокристаллические материалы получаются традиционным методом порошковой металлургии, а именно жидкофазным спеканием. Исходный порошок синтезируется методом намораживания расплава на медленно вращающемся диске, или «strip casting», с последующим размолом с применением технологии водородной декрипитации (hydrogen decrepitation, HD), конденсацией в инертном газе либо размолом.

Нанокристаллические материалы получаются методом быстрой закалки и так называемым методом HDDR (водородное диспропорционирование десорбция рекомбинация).

Суть быстрой закалки состоит в «замораживании» жидкого состояния при скорости охлаждения расплава 106 К и больше, в результате чего получается аморфное состояние, из которого прецизионным отжигом удается получать высокодисперсный материал с размером зерен 10-20 нм.

HDDR-процесс представляет собой отжиг слитка в среде водорода при определенной температуре и парциальном давлении с использованием циклов гидрирования-дегидрирования. Методом HDDR можно получать анизотропные порошки системы Nd-Fe-B.

Около 80% патентов на составы сплавов и условия их обработки методом HDDR принадлежит японским компаниям.

Оборудование для производства постоянных магнитов

Ряд японских компаний выпускает оборудование для производства постоянных магнитов различными методами.

Hideco Corporation выпускает прессы для компактирования порошков. Для сплавов системы Nd-Fe-B разработан пресс с загрузкой до 20 т. Масса пресса составляет 2 300 кг. На рис. 4 представлен пресс S-20, предназначенный для прессования кольцевых магнитов.

Эта же компания выпускает оборудование для напыления защитных покрытий, дробилки (на рис. 5 представлена модель DX75-150MWA-S), машины для формования магнитопластов и магнитоэластов и др.

Всемирно известная компания ULVAC Technologies, Inc. производит большой ассортимент вакуумных насосов (поршневые, масляные ротационные, бустерные, ионные, турбомолекулярные, диффузионные).

Широкую популярность получили вакуумные индукционные печи ULVAC Technologies, Inc серии FMI. Первая печь серии FMI была построена в 1957 г.

По настоящее время было создано более 200 модификаций печей этой серии.

На рис. 6 показана печь FMI-1 (масса сплава - 5-100 кг, время плавки - 30-60 мин.).

Intermetallics Co., LTD., генеральным директором которой является Masato Sagawa, открывший магнитотвердый интерметаллид Nd2Fe14B, разрабатывает автоматизированную установку для получения редкоземельных высокоэнергетических спеченных магнитов.

Наиболее эффективная технология получения спеченных постоянных магнитов NdFeB включает следующую последовательность технологических операций: получение сплава методом «strip casting», водородное охрупчивание, струйный помол, изостатическое прессование в резиновой втулке (RIP), спекание и термообработку. Недавно успешно завершилась разработка установки для реализации RIP-процесса, в которой ориентирующее магнитное поле может достигать величины 7 Тл и более.

Люминофоры и стекло. Производство люминофоров (включая пигменты) в стоимостном выражении - крупнейшая в мире сфера потребления редких земель. В 2000 г. продажи на этом рынке оценивались в 0 млн. Он остается крупнейшим рынком сбыта иттрия, европия и тербия. Соединения этих элементов, используемые в телевизорах, мониторах компьютеров, компактных лампах, прошли эволюцию от простых высокочистых редких земель до комплексных соединений, таких, как соосажденные Y-Eu, LaP и др. Разрабатываются новые продукты для плоских экранов телевизоров и мониторов.

Добавки редкоземельных элементов позволяют увеличить коэффициент преломления и уменьшать степень рассеивания высокочистого стекла. Лантансодержащее стекло имеет высокое преломление и низкое рассеивание, поэтому его используют для изготовления линз теле-, фото- и кинокамер. Эрбийсодержащее оптическое волокно применяется в ретрансляционных станциях телекоммуникационных линий. Церий входит в состав добавок к экранному стеклу электронно-лучевых трубок и обеспечивает поглощение ультрафиолетовых лучей. Стекло, содержащее неодим, является отличным материалом для изготовления лазеров.

Соединения редких земель испускают четкие и различные волны электромагнитного излучения. Эти свойства используются в цветных электронно-лучевых трубках, трехволновых флюоресцентных лампах и экранах рентгенографических установок, в которых оксиды иттрия и европия играют ключевую роль и дополнительно применяются оксиды лантана, церия и гадолиния.

В Японии в 2004 г. было использовано примерно 400 т оксида иттрия в производстве люминофоров для панелей плазменных дисплеев и флуоресцентных ламп третьего поколения, а также 80-100 т оксида лантана в производстве люминофоров в целом. Значительная часть японских предприятий по выпуску телевизионных электронно-лучевых трубок в последние годы была перемещена в КНР. В результате в 2004 г. в Китае выпуск редкоземельных люминофоров вырос на 17% - до 4 240 т. При этом в Японии в производстве электронно-лучевых трубок в 2006-2010 гг. ожидается снижение спроса на редкие земли на 20%. Люминофоры, предназначенные для изготовления этих продуктов, сейчас активно вывозятся из страны.

В целом мировой рынок редкоземельных люминофоров в период до 2010 г.

будет расширяться примерно на 6% в год благодаря росту спроса со стороны продуцентов осветительного оборудования и плоско-панельных экранов.

Керамика. Важным рынком сбыта редких земель является производство промышленной электротехнической и электронной керамики. Поскольку телекоммуникации - одна из быстроразвивающихся отраслей, то такие компоненты, как диэлектрические резонаторы, керамические фильтры, многослойные конденсаторы, в перспективе будут изготовляться все в более значительном количестве. РЗ - ключевая составляющая многих разрабатываемых твердых оксидных топливных элементов.

Прогнозируется, что в Японии в 2005-2010 гг. спрос на редкие земли в производстве керамических конденсаторов повысится на 17% - до 5,4 тыс. т.

Аккумуляторные батареи. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи подразделяются на три вида: NiCd, NiMH и Li-ионные. Батареи, содержащие редкоземельные элементы - NiMH (никель-мишметалл-гидридные), примерно 8 лет назад стали новыми важными продуктами. Мишметалл представляет собой сплав церия (45-70%), лантана (22-35%), неодима (15-17%) и других редкоземельных элементов (8-10%) с железом (до 10%) и кремнием (0,1-0,3%). В последние пять лет, ввиду развития рынков компьютеров и сотовых телефонов, наблюдался бурный рост спроса на Li-ионные батареи, которые, вероятно, в наибольшей степени будут доминировать на рынке портативных персональных компьютеров и высококачественных сотовых телефонов. В Европе поддерживается достаточно высокий спрос на NiMH-батареи. Они и в дальнейшем должны остаться привлекательными системами для продуцентов некоторых видов сотовых телефонов и портативных персональных компьютеров.

Прогресс в развитии технологий производства сплавов и совершенствование производства аккумуляторных батарей позволили NiMН-батареям стать весьма конкурентоспособными с точки зрения объемной плотности энергии. Потенциальные возможности использования этого типа батарей в электромобилях в настоящее время еще не ясны, но уже сейчас очевидно, что они являются наилучшим компромиссным вариантом для возникающего рынка гибридных автомобилей.

В Японии спрос на никель-металл-гидридные сплавы в 2006-2010 гг., как прогнозируется, вырастет с 5,75 тыс. т до 10 тыс. т, а на РЗ металлы в данной сфере - с 2,3 тыс. до 4 тыс. т (рис. 7).

Импорт. В ряду мировых импортеров редких земель лидирует Япония. До 1995 г. японские компании ввозили неразделенные редкоземельные сырьевые материалы для их разделения и рафинирования. Затем импорт стал в основном состоять из индивидуальных материалов, требующих дальнейшего рафинирования.

В 2001 г. на японский рынок редких земель негативное влияние оказало сокращение спроса со стороны сектора информационных технологий. В результате производство редкоземельных продуктов в стране снизилось на 9%, а их ввоз упал по сравнению с 2000 г. более чем на 25%. По стоимости японский импорт данной продукции снизился на 22%, ввиду сокращения объема ввозимого товара, а также вследствие снижения цен. Тем не менее суммарный японский импорт редкоземельных продуктов и сырьевых хлоридов редкоземельных элементов все еще оставался высоким и составил 20,3 тыс. т, что почти совпадало по величине с соответствующим показателем в США.

В дальнейшем объем японского импорта не только восстановился, но и расширился. В 2005 г. ввоз редких земель в страну характеризовался рекордными показателями как в количественном, так и в стоимостном выражении: увеличившись по сравнению с 2004 г. на 16%, он достиг 31 106 т (на сумму 24,4 млрд иен) (диагр. 3).

Импорт оксида церия в 2005 г. вырос на 47% - до 6 147 т, а соединений церия - на 13%, до 7 216 т. Рост был вызван повышением спроса на абразивы (для обработки стекла и пластин), наблюдавшимся на фоне увеличения инвестиций в производство жидкокристаллических дисплеев и полупроводниковых кремниевых пластин. Ввоз металлических редких земель вырос на 31% (до 8 387 т), а его стоимость, вследствие подорожания сырьевых магнитных материалов, повысилась на 65% (до 9,27 млрд иен).

Импорт оксида лантана в страну сократился в 2005 г. на 6% - до 1 801 т, хотя его потребление, по-видимому, не снизилось, поскольку производство конденсаторов в Японии увеличилось на 14% (до 464 млн шт.). Ввоз оксида иттрия снизился на 11% - до 1 226 т, в результате перемещения в Китай предприятий по выпуску телевизионных электронно-лучевых трубок, содержащих люминофоры, при изготовлении которых используется это соединение.

В суммарном японском импорте редких земель доминируют поставки из КНР, на которые в 2005 г. в количественном выражении приходилось 88%, а в стоимостном - 84%. Другие поставщики: Франция, США, Эстония, ФРГ, Казахстан (табл. 3). Кроме того, Индия поставляет около 500 т хлоридов редкоземельных металлов, используемых в производстве каталитических фильтров-нейтрализаторов выхлопных газов автомобилей.

При подготовке статьи были
использованы материалы сайтов:
www.cre.net, www.metaltorg.ru,
www.jeita.or.jp, www.fotoart.org.ua,
материалы международной конференции по проблемам редкоземельных металлов ICRE'2007, Китай

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта