شرح سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة: المراحل والمخاطر وهيمنة الصين

تعريف سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة
تتكون سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة من خمس مراحل: التعدين، والإثراء (الطحن والتركيز)، والفصل إلى أكاسيد أرضية نادرة فردية، وإنتاج المعادن والسبائك، والتصنيع التحويلي للمغناطيسات والفوسفور والمحفزات. تسيطر الصين على ما يقرب من 60% من التعدين وأكثر من 85% من عمليات الفصل والمعالجة، مما يخلق مخاطر تركز في سلسلة التوريد للمصنعين الغربيين لمحركات المركبات الكهربائية، وتوربينات الرياح، وإلكترونيات الدفاع، والسلع الاستهلاكية. لا يتم تداول العناصر الأرضية النادرة في بورصة مركزية؛ بل تُحدد الأسعار خارج البورصة (OTC) وتخضع لتأثير السياسات الصينية.

---

جدول المحتويات

1. ما هي العناصر الأرضية النادرة
2. التطبيقات الرئيسية: أين تُستخدم العناصر الأرضية النادرة
3. سلسلة التوريد ذات المراحل الخمس
4. لماذا تهيمن الصين
5. أزمة حصص التصدير عام 2010
6. ديناميكيات الأسعار وهيكل السوق
7. الاستجابة الغربية وجهود التنويع
8. الأسئلة الشائعة
9. النقاط الرئيسية

---

ما هي العناصر الأرضية النادرة

العناصر الأرضية النادرة (REEs) هي مجموعة من 17 عنصراً معدنياً: 15 لانثانيد (من اللانثانوم إلى اللوتيتيوم في الجدول الدوري) بالإضافة إلى السكانديوم والإيتريوم. على الرغم من اسمها، فإن معظمها ليس نادراً بشكل خاص في القشرة الأرضية، فهي أكثر وفرة من الذهب أو البلاتين. تشير كلمة “نادرة” إلى صعوبة العثور عليها في رواسب مركزة اقتصادياً وتعقيد فصلها عن بعضها البعض.

تنقسم العناصر الأرضية النادرة إلى مجموعتين تجاريتين بناءً على وزنها الذري:

العناصر الأرضية النادرة الخفيفة (LREEs):
اللانثانوم (La)، السيريوم (Ce)، البراسيوديميوم (Pr)، النيوديميوم (Nd)، الساماريوم (Sm)، اليوروبيوم (Eu)، الجادولينيوم (Gd). العناصر الخفيفة أكثر وفرة وتشمل بعض التطبيقات ذات الحجم الأكبر.

العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (HREEs):
التيربيوم (Tb)، الديسبروسيوم (Dy)، الهولميوم (Ho)، الإربيوم (Er)، الثوليوم (Tm)، الإيتربيوم (Yb)، اللوتيتيوم (Lu)، بالإضافة إلى الإيتريوم (Y). العناصر الثقيلة أقل وفرة، وتوجد بشكل أساسي في بعض رواسب الطين الأيوني في جنوب الصين، وتُستخدم في التطبيقات عالية الأداء (خاصة Dy و Tb في المغناطيسات الدائمة).

أهم العناصر الأرضية النادرة تجارياً للتكنولوجيا الحديثة هي النيوديميوم (Nd)، والبراسيوديميوم (Pr)، والديسبروسيوم (Dy)، والتيربيوم (Tb)، ويرجع ذلك أساساً إلى دورها في المغناطيسات الدائمة من نوع نيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB).

---

التطبيقات الرئيسية: أين تُستخدم العناصر الأرضية النادرة

العناصر الأرضية النادرة هي مواد متخصصة، تُستخدم بكميات صغيرة نسبياً لكل تطبيق ولكن في أدوار حيوية يصعب استبدالها.

المغناطيسات الدائمة (NdFeB) — التطبيق المهيمن

مغناطيسات NdFeB (نيوديميوم-حديد-بورون) هي أقوى المغناطيسات الدائمة المتاحة تجارياً. وتُستخدم في:

• محركات المركبات الكهربائية: تحتوي كل مركبة كهربائية تستخدم محرك مغناطيس دائم (النوع الأكثر شيوعاً) على ما يقرب من 2-3 كجم من مادة مغناطيس NdFeB، والتي تحتوي على حوالي 25-35% من العناصر الأرضية النادرة (بشكل رئيسي Nd و Pr و Dy و Tb).
• مولدات توربينات الرياح: تستخدم توربينات الرياح البحرية ذات الدفع المباشر مغناطيسات NdFeB كبيرة (بعضها يستخدم أكثر من 600 كجم لكل توربين).
• محركات الأقراص الصلبة: على الرغم من تراجعها مع نمو محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSDs)، لا تزال محركات الأقراص الصلبة التقليدية تستخدم NdFeB.
• الإلكترونيات الاستهلاكية: مكبرات الصوت، سماعات الرأس، وأنظمة التركيز التلقائي للكاميرا.
• المحركات الصناعية والروبوتات.

تمثل مغناطيسات NdFeB حوالي 30-35% من إجمالي الطلب على العناصر الأرضية النادرة من حيث القيمة.

الفوسفور — الإضاءة والشاشات

يُستخدم اليوروبيوم (الأحمر)، والتيربيوم (الأخضر)، والسيريوم (الأزرق المخضر) في مصابيح الفلورسنت وفوسفور LED لعرض الألوان. لقد تراجع هذا السوق مع نمو اعتماد إضاءة LED (تستخدم فوسفورات LED كمية أقل من العناصر الأرضية النادرة لكل وحدة)، لكنه يظل مهماً.

المحفزات

يُستخدم اللانثانوم والسيريوم في محفزات التكسير الحفزي للسوائل (FCC) في مصافي النفط، وهو أحد أكبر استخدامات العناصر الأرضية النادرة من حيث الوزن. يُستخدم أكسيد السيريوم أيضاً كمكون في المحولات الحفازة للسيارات وكمادة تلميع للزجاج البصري.

تطبيقات أخرى

تلميع الزجاج بأكسيد السيريوم، مكبرات الألياف البصرية المشوبة بالإربيوم، عوامل التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) باستخدام الجادولينيوم، مغناطيسات الساماريوم-كوبالت (بديل لـ NdFeB في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية)، واللانثانوم في بطاريات هيدريد معدن النيكل (السيارات الهجينة التقليدية).

---

سلسلة التوريد ذات المراحل الخمس

سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة أطول وأكثر تعقيداً من الناحية الفنية من معظم سلاسل توريد السلع الأساسية. ولها خمس مراحل متميزة، تتطلب كل منها خبرة وبنية تحتية مختلفة.

المرحلة 1 – التعدين

يتم استخراج العناصر الأرضية النادرة من ثلاثة أنواع رئيسية من الرواسب:

• رواسب الكربونيت: صخور نارية حاملة للعناصر الأرضية النادرة. يُعد رواسب بايان أوبو في منغوليا الداخلية بالصين (أكبر منجم للعناصر الأرضية النادرة في العالم) رواسب كربونيت في المقام الأول. ماونتن باس في كاليفورنيا هو رواسب كربونيت أخرى.
• رواسب الغرينية: رمال معدنية ثقيلة (غالباً ما تحتوي على المونازيت والزينوتيم، التي تحمل محتوى من العناصر الأرضية النادرة). توجد في الهند والبرازيل وأستراليا وأجزاء من أفريقيا.
• رواسب الطين الأيوني: توجد بشكل رئيسي في جنوب الصين (مقاطعات جيانغشي، فوجيان، غوانغدونغ). هذه الطين هي المصدر الرئيسي للعناصر الأرضية النادرة الثقيلة (Dy، Tb، Y). يتم استخراجها عن طريق ترشيح الطين بمحلول كبريتات الأمونيوم، وهي عملية منخفضة رأس المال وكثيفة بيئياً.

يبلغ الإنتاج العالمي من مناجم العناصر الأرضية النادرة حوالي 300,000 طن من مكافئ أكسيد الأرض النادرة (REO) سنوياً (2023). تنتج الصين حوالي 60% (حوالي 180,000 طن)؛ والولايات المتحدة (ماونتن باس) حوالي 14%؛ وأستراليا (جبل ويلد) حوالي 9%؛ وتُشكل روسيا وبوروندي ودول أخرى الباقي.

المرحلة 2 – الإثراء (الطحن والتركيز)

يخضع الخام المستخرج للسحق والطحن والتركيز الفيزيائي/الكيميائي لإنتاج مركز الأرض النادرة، وعادة ما يكون أكسيداً مختلطاً أو مركز كربونات يحتوي على جميع عناصر العناصر الأرضية النادرة معاً. تزيل هذه المرحلة معظم الصخور المضيفة (المعادن الشائبة). يُعد المركز أول منتج قابل للتداول في سلسلة التوريد.

تنتج ماونتن باس (الولايات المتحدة، المشغل MP Materials) مركزاً تعالجه في الموقع داخل الولايات المتحدة، وهو استثمار متعمد في عمق سلسلة التوريد المحلية. يتم شحن معظم التركيزات الأخرى خارج الصين إلى الصين لمزيد من المعالجة.

المرحلة 3 – الفصل إلى أكاسيد أرضية نادرة فردية (REOs)

هذه هي المرحلة الأكثر تطلباً من الناحية الفنية والأكثر كثافة بيئياً. يحتوي مركز العناصر الأرضية النادرة المختلط على جميع العناصر الـ 17 مختلطة معاً. يتطلب فصلها إلى مركبات نقية فردية سلسلة معقدة من خطوات استخلاص المذيبات سائل-سائل، ومئات أو آلاف مراحل الفصل في خزانات الخلط والترسيب.

تستغل سلسلة الفصل اختلافات دقيقة في الخصائص الكيميائية للعناصر الأرضية النادرة المتجاورة. وهي تتطلب استثماراً رأسمالياً كبيراً، وخبرة كيميائية واسعة، وكميات كبيرة من المذيبات العضوية والأحماض. تدفقات النفايات تشكل مشكلة (غالباً ما تحتوي خامات العناصر الأرضية النادرة على الثوريوم واليورانيوم كملوثات مشعة؛ وتولد المعالجة مياه صرف حمضية ومشعة).

بنت الصين صناعة الفصل الخاصة بها على نطاق واسع في الثمانينيات وحتى العقد الأول من القرن الحادي والعشرين بدعم حكومي وتكاليف امتثال بيئي أقل مما كان مسموحاً به في الولايات المتحدة أو أوروبا. وهي تدير الآن معظم طاقة الفصل في العالم.

المرحلة 4 – إنتاج المعادن والسبائك

يتم تحويل أكاسيد الأرض النادرة المفصولة إلى معادن (مثل معدن النيوديميوم، معدن الديسبروسيوم) وسبائك (سبيكة NdFeB هي المنتج الرئيسي). يتطلب ذلك تعدين الاختزال، وعادة ما يتم اختزال الأكسيد بالكالسيوم أو عبر التحليل الكهربائي. تهيمن الصين أيضاً على هذه المرحلة.

ثم تُباع سبائك أو مساحيق NdFeB لمصنعي المغناطيس.

المرحلة 5 – التصنيع التحويلي (المغناطيسات، الفوسفور، المحفزات)

تتحول سبيكة NdFeB إلى مغناطيسات متكلسة أو مربوطة. ثم يتم تجميع المغناطيسات في محركات ومولدات ومحركات أقراص صلبة وتطبيقات أخرى. يتطلب تصنيع المغناطيس تصنيعاً دقيقاً وطلاءً، وتهيمن عليه مرة أخرى الشركات الصينية (Zhongke Sanhuan، Yantai Zhenghai Magnetic Materials، Ningbo Yunsheng).

النقطة الحاسمة: طن من خام العناصر الأرضية النادرة المستخرج يصبح كمية صغيرة من مغناطيس عالي النقاء وعالي القيمة في نهاية السلسلة. القيمة المضافة في كل مرحلة كبيرة، وتستحوذ الصين على معظم تلك القيمة.

---

لماذا تهيمن الصين

إن هيمنة الصين على سلاسل توريد العناصر الأرضية النادرة ليست صدفة. بل هي نتيجة خيارات سياسية متعمدة على مدى ثلاثة عقود.

ميزة بايان أوبو

يُعد رواسب بايان أوبو في منغوليا الداخلية هدية جيولوجية، فهو أكبر وأغنى رواسب العناصر الأرضية النادرة المعروفة في العالم. يحتوي على احتياطيات هائلة من العناصر الخفيفة (بشكل رئيسي السيريوم واللانثانوم والنيوديميوم) المرتبطة بخام الحديد. تقوم شركات التعدين المملوكة للدولة الصينية (مجموعة الصين الشمالية للعناصر الأرضية النادرة هي المشغل الرئيسي) بتعدينها على نطاق واسع، وتُعد العناصر الأرضية النادرة منتجاً ثانوياً لإنتاج خام الحديد، ومدعومة فعلياً باقتصاديات خام الحديد.

تطوير الصناعة القائم على السياسات

حددت الحكومة الصينية العناصر الأرضية النادرة كمادة استراتيجية في الثمانينيات. عبارة دينغ شياو بينغ الشهيرة عام 1992 – “الشرق الأوسط لديه النفط، والصين لديها العناصر الأرضية النادرة” – لخصت النية الاستراتيجية. وجهت الحكومة الاستثمارات إلى قدرات المعالجة، ومولت تطوير التكنولوجيا، ووضعت حصص تصدير وحصص إنتاج محلية، واستخدمت سياسة العناصر الأرضية النادرة كأداة صناعية.

انخفاض تكاليف الامتثال البيئي (تاريخياً)

تولد معالجة العناصر الأرضية النادرة مياه صرف حمضية، ومخلفات مشعة (من الثوريوم واليورانيوم في الخام)، وكميات كبيرة من النفايات الكيميائية. كانت اللوائح البيئية في الدول الغربية ستتطلب معالجة وتخلصاً مكلفاً من النفايات. في حقبة التنمية الصناعية في الصين، كانت هذه التكاليف أقل، وتم تحويلها فعلياً إلى البيئة. أعطى هذا للمعالجين الصينيين ميزة تكلفة كبيرة على المنافسين المحتملين في الولايات المتحدة أو أوروبا.

استراتيجية تسعير الصادرات

لسنوات، احتفظت الصين بحصص تصدير على العناصر الأرضية النادرة حافظت على أسعار التصدير أقل مما كانت ستكون عليه، مما جعل من غير الاقتصادي للمصنعين غير الصينيين الحصول على العناصر الأرضية النادرة محلياً أو الاستثمار في معالجة بديلة. وبحلول الوقت الذي تم فيه التعرف على هذه الاستراتيجية، كانت صناعة العناصر الأرضية النادرة العالمية خارج الصين قد ضمرت إلى حد كبير، حيث أغلقت المناجم، وتوقفت مرافق المعالجة، وفُقدت الخبرة.

رواسب الطين الأيوني في جنوب الصين

تحتفظ الصين باحتكار شبه كامل لإنتاج العناصر الأرضية النادرة الثقيلة لأن رواسب الطين الأيوني في جنوب الصين هي المصدر الرئيسي القابل للوصول في العالم للديسبروسيوم (Dy)، والتيربيوم (Tb)، والإيتريوم (Y). تحتوي رواسب العناصر الثقيلة البديلة (كربونيت أمريكا الشمالية، وبعض الرواسب الأفريقية) على درجات أقل بكثير من العناصر الثقيلة ولم يتم تطويرها تجارياً على نطاق واسع.

---

أزمة حصص التصدير عام 2010

كان عام 2010 عاماً فاصلاً في أسواق العناصر الأرضية النادرة أدى إلى تغيير طريقة تفكير الحكومات والشركات بشأن مخاطر سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة.

ماذا حدث

في عام 2010، خفضت الصين حصص تصدير العناصر الأرضية النادرة بشكل كبير، مما أدى إلى خفض حد التصدير السنوي بحوالي 40% مقارنة بالسنوات السابقة. في الوقت نفسه، شددت الصين الرقابة على الإنتاج المحلي وبدأت في توحيد صناعة العناصر الأرضية النادرة تحت شركات مملوكة للدولة للحد من التعدين غير القانوني وتحسين الامتثال البيئي.

كان التأثير على أسعار العناصر الأرضية النادرة دراماتيكياً. مع وجود إمدادات محدودة متاحة للمشترين غير الصينيين وعدم وجود مصادر بديلة على نطاق واسع، ارتفعت الأسعار بشكل حاد:

• أكسيد اللانثانوم: من حوالي 6 دولارات/كجم إلى أكثر من 60 دولاراً/كجم (زيادة 10 أضعاف)
• أكسيد السيريوم: من حوالي 5 دولارات/كجم إلى أكثر من 60 دولاراً/كجم (12 ضعفاً)
• أكسيد النيوديميوم: من حوالي 20 دولاراً/كجم إلى أكثر من 280 دولاراً/كجم (14 ضعفاً)
• أكسيد الديسبروسيوم: من حوالي 200 دولار/كجم إلى أكثر من 2,800 دولار/كجم (14 ضعفاً)
• أكسيد التيربيوم: من حوالي 600 دولار/كجم إلى أكثر من 4,000 دولار/كجم (7 أضعاف، ولكن من قاعدة عالية بالفعل)

أثرت هذه الارتفاعات في الأسعار بشدة على مصنعي الإلكترونيات والمحركات وتوربينات الرياح والمركبات الهجينة. واجهت تويوتا، التي تستخدم بطاريات NiMH التي تحتوي على العناصر الأرضية النادرة في سياراتها الهجينة بريوس، زيادات كبيرة في التكاليف. أعاد مصنعو توربينات الرياح النظر في تصميمات المغناطيس الأرضي النادر. سارع مصنعو الإلكترونيات للبحث عن موردين بديلين.

الحادث الدبلوماسي بين اليابان والصين

في سبتمبر 2010، اصطدم قارب صيد صيني بسفن خفر السواحل اليابانية بالقرب من جزر سينكاكو/دياويو (المتنازع عليها بين اليابان والصين). أوقفت الصين بشكل غير رسمي شحنات العناصر الأرضية النادرة إلى اليابان لمدة شهرين تقريباً، وهي خطوة فُسرت على نطاق واسع على أنها إكراه اقتصادي، على الرغم من أن الصين نفت استخدام العناصر الأرضية النادرة كأداة سياسية.

استمر التوقف لأسابيع فقط، لكن تأثيره على استراتيجية الشركات اليابانية استمر لسنوات. استثمر المصنعون اليابانيون بكثافة في إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة، وكفاءة المواد (تقليل محتوى Dy/Tb في المغناطيسات)، وتخزين العناصر الأرضية النادرة. مولت اليابان أيضاً مشاريع تعدين العناصر الأرضية النادرة في أستراليا (Lynas Corporation) كمصدر توريد بديل.

تحدي منظمة التجارة العالمية وما بعده

رفعت اليابان والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي نزاعاً أمام منظمة التجارة العالمية ضد قيود تصدير العناصر الأرضية النادرة في الصين في عام 2012. حكمت منظمة التجارة العالمية ضد الصين في عام 2014، ووجدت أن حصص التصدير والرسوم تنتهك قواعد التجارة. ألغت الصين حصص تصدير العناصر الأرضية النادرة في يناير 2015، على الرغم من احتفاظها بحصص الإنتاج المحلية وتوحيد السيطرة الحكومية على الصناعة.

انخفضت أسعار العناصر الأرضية النادرة بشكل حاد من ذروتها في عام 2011 مع إزالة الحصص وبدء إنتاج جديد (Lynas في أستراليا، ماونتن باس التابعة لـ MP Materials في الولايات المتحدة). لكن الصين احتفظت بهيمنتها على المعالجة وتصنيع المغناطيس من خلال مزايا التكلفة التي لم تخلقها حصص التصدير وحدها.

---

ديناميكيات الأسعار وهيكل السوق

أسعار العناصر الأرضية النادرة هي من بين أقل الأسعار شفافية في أسواق السلع.

لا يوجد بورصة مركزية

على عكس النحاس (LME)، أو النفط الخام (NYMEX/ICE)، أو الذهب (COMEX)، لا توجد بورصة مركزية للعناصر الأرضية النادرة. يتم تحديد الأسعار من خلال مفاوضات ثنائية خارج البورصة بين المنتجين والتجار والمستخدمين النهائيين.

تقارير الأسعار

يتم نشر الأسعار من قبل وكالات تقارير أسعار مستقلة: تنشر Metal Bulletin (الآن Fastmarkets)، وAsian Metal، وShanghai Metals Market (SMM) أسعار أكاسيد الأرض النادرة والمعادن. تُعد الأسعار المحلية الصينية (المنشورة باليوان الصيني/الطن) الأكثر مراقبة لأن الصين هي صانع السوق الرئيسي.

أزواج الأسعار الرئيسية التي يجب تتبعها:

• سعر أكسيد النيوديميوم-البراسيوديميوم (NdPr): أهم معيار للعناصر الأرضية النادرة المستخدمة في المغناطيسات، مما يعكس الطلب من مصنعي مغناطيسات المركبات الكهربائية وتوربينات الرياح
• سعر أكسيد ومعدن الديسبروسيوم: العنصر الأرضي النادر الثقيل الحاسم لأداء المغناطيس في درجات الحرارة العالية
• أكسيد السيريوم واللانثانوم: الطرف ذو الحجم الكبير والقيمة المنخفضة من طيف العناصر الأرضية النادرة

قوة التسعير الصينية

بسبب سيطرة الصين على غالبية قدرات المعالجة، تضع مستويات الأسعار المحلية الصينية إلى حد كبير الحد الأدنى لأسعار العناصر الأرضية النادرة العالمية. عندما تقيد الصين الإنتاج المحلي (عبر تخفيضات الحصص التي تعلنها وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات، MIIT)، ترتفع الأسعار عالمياً. وعندما يتم توسيع حصص الإنتاج الصينية، تنخفض الأسعار.

تقلب الأسعار

أسعار العناصر الأرضية النادرة متقلبة للغاية في بعض الأحيان، حيث يُعد ارتفاع عام 2010-2011 والانهيار اللاحق المثال الأكثر دراماتيكية. يعكس التقلب مزيجاً من الطلب غير المرن للسعر (لا يمكنك استبدال Dy بسهولة في تطبيق محرك عالي الحرارة)، والإمدادات المركزة، وصدمات العرض الدورية المدفوعة بالسياسات.

بين نوبات التقلب، غالباً ما تكون أسواق العناصر الأرضية النادرة هادئة نسبياً، فترات طويلة من الأسعار المعتدلة والمحدودة النطاق تتخللها ارتفاعات حادة.

---

الاستجابة الغربية وجهود التنويع

بعد أزمة عام 2010، تم إطلاق العديد من الجهود للتنويع بعيداً عن توريد العناصر الأرضية النادرة الصينية. كانت النتائج متباينة.

Lynas Corporation (أستراليا ← ماليزيا)

تقوم Lynas بتعدين رواسب العناصر الأرضية النادرة في جبل ويلد في أستراليا الغربية (واحدة من أعلى رواسب العناصر الأرضية النادرة درجة خارج الصين) وتعالج المركز في منشأة LAMP (مصنع Lynas للمواد المتقدمة) في كوانتان، ماليزيا. Lynas هي المفاصل الوحيد المهم للعناصر الأرضية النادرة خارج الصين الذي يعمل على نطاق تجاري. وهي تزود أكسيد NdPr والعناصر الأرضية النادرة الخفيفة الأخرى للعملاء اليابانيين وغير الصينيين. ومع ذلك، فهي لا تنتج العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (Dy، Tb) بكميات كبيرة.

MP Materials (الولايات المتحدة – ماونتن باس)

تم شراء ماونتن باس في كاليفورنيا، منجم العناصر الأرضية النادرة الوحيد في الولايات المتحدة، من الإفلاس وأعادت تشغيله شركة MP Materials. تنتج MP الآن مركز العناصر الأرضية النادرة وقد استثمرت في مرافق الفصل في ماونتن باس لإنتاج أكسيد NdPr محلياً. تبني MP أيضاً منشأة لتصنيع المغناطيس في فورت وورث، تكساس، في محاولة لإنشاء سلسلة توريد كاملة للعناصر الأرضية النادرة في الولايات المتحدة من المنجم إلى المغناطيس.

تخزين الدفاع

تحتفظ وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) بمخزونات من المواد الحيوية بما في ذلك بعض العناصر الأرضية النادرة. خصص الأمر التنفيذي لعام 2020 بشأن المواد الحيوية والإجراءات اللاحقة بموجب قانون الحد من التضخم تمويلاً لتطوير سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة.

إعادة التدوير

إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة من المنتجات التي انتهى عمرها الافتراضي (مغناطيسات من المحركات الخردة، ومحركات الأقراص الصلبة، وتوربينات الرياح) في نمو، لكنها لا تزال جزءاً بسيطاً من الإمدادات الأولية. معدلات الاسترداد منخفضة حالياً لأن كميات العناصر الأرضية النادرة لكل وحدة صغيرة والفصل صعب. مع نمو أحجام المغناطيس في المركبات الكهربائية وتوربينات الرياح، ستزداد إمكانات إعادة التدوير في نهاية العمر الافتراضي، مما قد يوفر مصدراً ثانوياً مهماً للإمدادات في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين.

---

الأسئلة الشائعة

هل العناصر الأرضية النادرة نادرة بالفعل؟

ليس من حيث الوفرة في القشرة الأرضية، فالسيريوم (أكثر العناصر الأرضية النادرة وفرة) أكثر شيوعاً في القشرة الأرضية من النحاس أو الرصاص. تعكس كلمة “نادرة” الملاحظة الأصلية بأنها نادراً ما توجد في رواسب معدنية مركزة من النوع الذي يسهل الوصول إليه في تعدين القرن التاسع عشر. من الناحية العملية، التحدي هو التركيز الاقتصادي وتعقيد المعالجة، وليس الندرة المطلقة. العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (Dy، Tb) أقل وفرة حقاً وأكثر تركيزاً جغرافياً من العناصر الخفيفة.

ما هو NdFeB ولماذا يهم؟

NdFeB تعني نيوديميوم-حديد-بورون، وهي صيغة أقوى مغناطيس دائم تجاري. تُستخدم مغناطيسات NdFeB في محركات الجر للمركبات الكهربائية، ومولدات توربينات الرياح، والعديد من التطبيقات الأخرى لأن قوتها المغناطيسية العالية تسمح بمحركات ومولدات أصغر وأخف وزناً. محتوى النيوديميوم والبراسيوديميوم (سبيكة NdPr) هو المحرك الرئيسي لتكلفة العناصر الأرضية النادرة. يتم إضافة الديسبروسيوم والتيربيوم بكميات صغيرة للحفاظ على الأداء في درجات حرارة تشغيل عالية (مهم في المحركات التي تعمل ساخنة).

ماذا سيحدث لو قيدت الصين صادرات العناصر الأرضية النادرة مرة أخرى؟

تكرار قيود نمط عام 2010 سيؤدي إلى ارتفاع حاد في الأسعار للمشترين خارج الصين، خاصة بالنسبة لأكسيد NdPr (الحاسم لمغناطيسات المركبات الكهربائية) و Dy/Tb (الحاسم لأداء درجات الحرارة العالية). سيواجه إنتاج محركات المركبات الكهربائية وتوربينات الرياح خارج الصين زيادات في التكاليف ونقصاً محتملاً في الإمدادات. وقد استثمر المصنعون الغربيون منذ ذلك الحين في التخزين، وكفاءة المواد، والمصادر البديلة (Lynas، MP Materials)، لكن البدائل لا تزال غير كافية لاستبدال الإمدادات الصينية بالكامل على المدى القصير.

هل يمكن صنع محركات المركبات الكهربائية بدون عناصر أرضية نادرة؟

نعم، هناك بديلان عريضان. أولاً، المحركات ذات الدوار الملفوف (التي تستخدم ملفات نحاسية بدلاً من المغناطيسات الدائمة) لا تتطلب عناصر أرضية نادرة ولكنها أثقل وأقل كفاءة. ثانياً، المحركات التحريضية (كما هو مستخدم في المحرك الخلفي لسيارة تسلا موديل S) لا تستخدم مغناطيسات دائمة على الإطلاق. ومع ذلك، تتمتع محركات المغناطيس الدائم بنسب طاقة إلى وزن فائقة، ولهذا السبب تهيمن على تطبيقات المركبات الكهربائية. يعمل مصنعو المحركات على تقليل محتوى Dy/Tb من خلال تحسين تصميم المغناطيس وتقنيات انتشار حدود الحبيبات.

كيف يختلف تعدين الطين الأيوني للعناصر الأرضية النادرة الثقيلة عن التعدين التقليدي؟

يتم استخراج رواسب الطين الأيوني في جنوب الصين باستخدام الترشيح في الموقع: يتم حقن محلول كبريتات الأمونيوم في الطين، مما يذيب أيونات العناصر الأرضية النادرة الممتزة، ويتم جمع المحلول الناتج ومعالجته. يتجنب هذا التفجير التقليدي ونقل الخام ولكنه يتطلب مساحات كبيرة من الأراضي، ويولد مياه صرف ملوثة بكبريتات الأمونيوم بشكل كبير، ويسبب اضطراباً كبيراً في المناظر الطبيعية. تاريخياً، كان تطبيق اللوائح البيئية في هذه الرواسب ضعيفاً، مما ساهم في التعدين غير القانوني الذي حاولت الحكومة الصينية قمعه مراراً وتكراراً.

هل لدى العناصر الأرضية النادرة سوق آجلة؟

لا يوجد سوق آجلة موحدة للعناصر الأرضية النادرة. يتم كل التداول خارج البورصة، مع تحديد الأسعار ثنائياً بين المنتجين والتجار والمشترين. تنشر وكالات تقارير الأسعار (Fastmarkets، SMM، Asian Metal) تقييمات يومية أو أسبوعية بناءً على المعاملات التي تم مسحها. هذا الغموض في التسعير يجعل التحوط صعباً، لا يمكن للمشترين تأمين تكاليف العناصر الأرضية النادرة بالطريقة التي يمكن لمشتري النحاس التحوط بها في بورصة لندن للمعادن (LME). يدير بعض المستخدمين النهائيين المخاطر من خلال عقود توريد طويلة الأجل مع آليات مراجعة الأسعار بدلاً من التحوط في البورصة.

---

النقاط الرئيسية

• العناصر الأرضية النادرة (REEs) هي 17 عنصراً معدنياً مقسمة إلى مجموعات خفيفة (LREE) وثقيلة (HREE)؛ وهي ليست نادرة بشكل خاص ولكن يصعب فصلها وتركيزها اقتصادياً.
• العناصر الأرضية النادرة الأكثر أهمية للتكنولوجيا الحديثة هي النيوديميوم (Nd)، والبراسيوديميوم (Pr)، والديسبروسيوم (Dy)، والتيربيوم (Tb)، وهي ضرورية للمغناطيسات الدائمة NdFeB المستخدمة في محركات المركبات الكهربائية وتوربينات الرياح.
• تتكون سلسلة التوريد من خمس مراحل: التعدين ← الإثراء ← الفصل إلى أكاسيد فردية ← إنتاج المعادن/السبائك ← التصنيع التحويلي (المغناطيسات، الفوسفور، المحفزات).
• تسيطر الصين على حوالي 60% من تعدين العناصر الأرضية النادرة عالمياً وأكثر من 85% من الفصل والمعالجة، وهي سلسلة التوريد الأكثر تركيزاً لأي مادة حيوية.
• تعكس هيمنة الصين رواسب بايان أوبو (أكبر منجم للعناصر الأرضية النادرة في العالم)، وعقوداً من السياسة الصناعية الحكومية، وانخفاض تكاليف الامتثال البيئي تاريخياً، والاحتكار شبه الكامل لمصادر العناصر الثقيلة في رواسب الطين الأيوني في جنوب الصين.
• تظل أزمة حصص التصدير عام 2010 – التي ارتفعت فيها أسعار العناصر الأرضية النادرة بنسبة 1,000-2,000% – الحدث المحدد لمخاطر سلسلة التوريد، مما أثار جهود التنويع الغربية وتغييرات دائمة في استراتيجية العناصر الأرضية النادرة للشركات اليابانية.
• لا توجد بورصة مركزية للعناصر الأرضية النادرة؛ يتم تحديد الأسعار خارج البورصة ونشرها بواسطة Fastmarkets وSMM وAsian Metal، مع تحديد الأسعار المحلية الصينية إلى حد كبير للمعايير العالمية.
• أدت جهود التنويع الغربية (Lynas في أستراليا/ماليزيا، MP Materials في كاليفورنيا) إلى تقليل الاعتماد على معالجة العناصر الأرضية النادرة الصينية ولكن لم تلغه؛ لا تزال سلسلة توريد العناصر الثقيلة خاضعة بالكامل تقريباً للسيطرة الصينية.

قراءات ذات صلة

لتعميق فهمك للمواضيع التي يغطيها هذا المقال، استكشف هذه الأدلة ذات الصلة: another critical mineral supply chain with heavy Chinese concentration, the DRC-centred mining industry facing similar geopolitical scrutiny و the copper mining operations that produce rare earth concentrates as a by-product in some regions.