До гру­пи рід­кі­сно­зе­мель­них еле­мен­тів нале­жать ітрій, скан­дій та 15 лан­та­но­ї­дів з атом­ни­ми номе­ра­ми від 57 до 71 за пері­о­ди­чною систе­мою Д. Мен­де­лє­є­ва: лан­тан, церій, пра­зе­о­дим, нео­дим, про­ме­тій, сама­рій, євро­пій, гадо­лі­ній, тер­бій, дис­про­зій, голь­мій, ербій, тулій, ітер­бій, люте­цій.

У при­ро­ді відо­мо близь­ко 70 міне­ра­лів, які містять рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти як голов­ні ком­по­нен­ти, і ще понад 200 – як домі­шки. Про­ми­сло­во зна­чу­щі міне­ра­ли: мона­цит, ксе­но­тим, бастне­зит, апа­тит, пари­зит, піро­хлор, фер­гю­со­ніт, самар­скіт, флю­о­рит, гадо­лі­ніт, евді­а­літ, егі­рин.

Рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти нада­ють мате­рі­а­лам уні­каль­ні вла­сти­во­сті – під­ви­ще­ну міцність, тер­мо­стій­кість, опти­чну ста­біль­ність і ефе­ктив­ність в умо­вах екс­тре­маль­них наван­та­жень. Вони віді­гра­ють важли­ву роль у ство­рен­ні висо­ко­те­хно­ло­гі­чних мате­рі­а­лів для авіа­цій­ної, вій­сько­вої, еле­ктрон­ної та інших галу­зей про­ми­сло­во­сті. В Укра­ї­ні вияв­ле­но низ­ку пер­спе­ктив­них родо­вищ РЗЕ, які ста­нов­лять зна­чний інте­рес для про­ми­сло­во­сті та нау­ко­вих дослі­джень.

Географія рудних районів рідкісноземельних елементів

На тери­то­рії Укра­ї­ни виді­ля­ю­ться три основ­ні райо­ни рід­кі­сно­ме­таль­ної міне­ра­лі­за­ції: При­а­зов­ський, При­дні­пров­ський та Волин­ський.

При­а­зов­ський район охо­плює тери­то­рії Доне­цької та Запо­різь­кої обла­стей, які нара­зі пере­бу­ва­ють під оку­па­ці­єю. Тут роз­та­шо­ва­ні Мазу­рів­ське родо­ви­ще, пов’язане з марі­у­по­лі­та­ми та нефе­лі­но­ви­ми пегма­ти­та­ми, Ново­пол­тав­ське родо­ви­ще (пло­щею 900 га), що пов’язане з кар­бо­на­ти­та­ми, та Азов­ське і Петро­во-Гну­тів­ське родо­ви­ща в лужних сіє­ні­тах.

При­дні­пров­ський район охо­плює Дні­про­пе­тров­ську, Кіро­во­град­ську та Він­ни­цьку обла­сті. У цьо­му регіо­ні виді­ля­ю­ться Мали­шев­ське та Вов­чан­ське титан-цир­ко­ні­є­ві роз­си­пні родо­ви­ща. Пер­во­май­ське родо­ви­ще в пів­ні­чній части­ні Кри­во­різь­кої стру­кту­ри відо­ме зна­чною скан­ді­є­вою міне­ра­лі­за­ці­єю в егі­ри­ні. На Він­ни­чи­ні роз­та­шо­ва­ні Саба­рів­ське родо­ви­ще і Ріж­ків­ський про­яв, що містять про­ми­сло­ві кон­цен­тра­ції нео­ди­му.

Волин­ський район охо­плює тери­то­рії Жито­мир­ської обла­сті. Тут роз­та­шо­ва­не Пер­жан­ське ком­пле­ксне родо­ви­ще бери­лію та Ястру­бе­цьке флю­о­рит-ітрі­є­ве родо­ви­ще, що містить зна­чні покла­ди рід­кі­сно­зе­мель­них міне­ра­лів. У роз­си­пних титан-цир­ко­ні­є­вих родо­ви­щах Волин­сько­го тита­но­но­сно­го райо­ну спо­сте­рі­га­ю­ться зна­чні ано­ма­лії скан­дію.

Основні родовища рідкісноземельних елементів в Україні

Ново­пол­тав­ське родо­ви­ще, роз­та­шо­ва­не у Запо­різь­кій обла­сті, є важли­вим дже­ре­лом апа­ти­ту, рід­кі­сно­зе­мель­них мета­лів, еле­мен­ти­тан­та­ло-ніо­ба­тів та цир­ко­нію. Основ­ні поро­до­утво­рю­валь­ні міне­ра­ли пред­став­ле­ні каль­ци­том, доло­мі­том, біо­ти­том, апа­ти­том та магне­ти­том. Запа­си руди зна­чні, що робить це родо­ви­ще пер­спе­ктив­ним для видо­бу­тку рід­кі­сно­зе­мель­них ресур­сів.

Мазу­рів­ське родо­ви­ще на тери­то­рії При­а­зо­в’я містить ком­пле­ксні марі­у­по­лі­ти з міне­ра­ла­ми цир­ко­ну, піро­хло­ру та бри­то­лі­ту. Зав­дя­ки ком­пле­ксно­му скла­ду руд можли­во одно­ча­сне отри­ма­н­ня ніо­бію, тан­та­лу та алю­мі­нію. Роз­ро­бле­ні техно­ло­гії дозво­ля­ють вилу­ча­ти ніо­бій як побі­чний про­дукт у кіль­ко­сті до 1000 тонн на міль­йон тонн гли­но­зе­му. Поро­до­утво­рю­валь­ні міне­ра­ли марі­у­по­лі­тів – нефе­лін, аль­біт, егі­рин, інко­ли мікро­клін. Голов­ні акце­сор­ні міне­ра­ли рід­кі­сних мета­лів – цир­кон, піро­хлор, бри­то­літ. Вміст їх, осо­бли­во цир­ко­ну, може змі­ню­ва­ти­ся в досить сут­тє­во­му інтер­ва­лі. Інко­ли цир­кон стає поро­до­утво­рю­валь­ним міне­ра­лом, дося­га­ю­чи 2–5 %. Про­те сто­сов­но Nb та TR марі­у­по­лі­ти не є бага­ти­ми руда­ми.

Азов­ське родо­ви­ще лока­лі­зо­ва­не у пери­фе­рій­ній части­ні Пів­ден­но-Каль­чи­цько­го маси­ву. Голов­ні рудо­утво­рю­валь­ні міне­ра­ли – цир­кон та бри­то­літ. Цир­кон і бри­то­літ – голов­ні рудо­утво­рю­валь­ні міне­ра­ли, але пра­кти­чне зна­че­н­ня мають також ортит і рід­кі­сно­зе­мель­ні кар­бо­на­ти. Зру­де­ні­н­ня пред­став­ле­но вкра­пле­н­ням кри­ста­лів і їх зрос­тків.

Ястру­бе­цьке родо­ви­ще на Жито­мир­щи­ні має поді­бні хара­кте­ри­сти­ки, хоча кон­цен­тра­ція рід­кі­сно­зе­мель­них еле­мен­тів тут дещо ниж­ча. В сіє­ні­тах вияв­ле­но такі ж міне­ра­ли рід­кі­сних земель, як і на Азов­сько­му родо­ви­щі (бри­то­літ, ортит, бастне­зит). Це дозво­ляє допу­ска­ти можли­ву наяв­ність в Ястру­бе­цько­му маси­ві також бага­тих рід­кі­сни­ми зем­ля­ми руд.

Саба­рів­ське родо­ви­ще, роз­та­шо­ва­не у Він­ни­цькій обла­сті, є одним із пер­спе­ктив­них дже­рел руд рід­кі­сно­зе­мель­них мета­лів в Укра­ї­ні. Вміст рід­кі­сно­зе­мель­них окси­дів (TR) у деяких про­бах сягає 6,44%, що свід­чить про висо­кий потен­ці­ал для про­ми­сло­вої роз­роб­ки. Родо­ви­ще оці­не­не за кате­го­рі­єю запа­сів С₂ і може забез­пе­чи­ти зна­чні обся­ги стра­те­гі­чно важли­вих мате­рі­а­лів.

Жов­то­рі­чен­ське родо­ви­ще На Дні­про­пе­тров­щи­ні, з кін­ця XIX сто­лі­т­тя це родо­ви­ще екс­плу­а­ту­ва­ло­ся як залі­зо­ру­дне, а з 1951 до 1989 року – як ура­но­ве. Скан­ді­є­ві руди тут вияв­ле­но у 1976 році. Вони пред­став­ле­ні дво­ма різно­ви­да­ми: уран-рід­кі­сно­зе­мель­ни­ми (мала­кон-апа­ти­то­ви­ми) та скан­дій-вана­ді­є­ви­ми руда­ми. Основ­ні міне­ра­ли-кон­цен­тра­то­ри скан­дію – егі­рин (вміст 0,08–0,10%) та лужні амфі­бо­ли (до 0,10%).

Пер­во­май­ське родо­ви­ще залі­зних руд, роз­та­шо­ва­не у Кри­во­різь­кій стру­кту­рі, має висо­ку кон­цен­тра­цію скан­дію в егі­ри­ні.

Міне­ра­ли, що містять скан­дій, як ізо­мор­фну домі­шку вияв­ле­ні також у Тро­стя­ни­цько­му, Стре­ми­го­род­сько­му та Тор­чин­сько­му титан-цир­ко­ні­є­вих родо­ви­щах у Жито­мир­ській обла­сті, що дозво­ляє забез­пе­чи­ти потре­би Укра­ї­ни у скан­дії та вихід на зов­ні­шні рин­ки. Зокре­ма у Тро­стя­ни­цько­му родо­ви­щі в іль­ме­ні­то­во­му кон­цен­тра­ті вміст окси­ду скан­дію сягає близь­ко 100 г/т.

Важли­во зазна­чи­ти, що дані про запа­си рід­кі­сно­зе­мель­них родо­вищ Укра­ї­ни є кон­фі­ден­цій­ною інфор­ма­ці­єю. Їх роз­го­ло­ше­н­ня регла­мен­ту­є­ться зако­но­дав­ством через стра­те­гі­чне зна­че­н­ня цих ресур­сів для націо­наль­ної без­пе­ки та еко­но­мі­ки.

Використання рідкісноземельних елементів

Рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти нада­ють мате­рі­а­лам уні­каль­ні вла­сти­во­сті – міцність, тер­мо­стій­кість, опти­чну ста­біль­ність та під­ви­ще­ну ефе­ктив­ність при робо­ті в екс­тре­маль­них умо­вах. Скло, зба­га­че­не рід­кі­сно­зе­мель­ни­ми домі­шка­ми, актив­но вико­ри­сто­ву­є­ться у вій­сько­вій техні­ці, зокре­ма для опти­чних при­ла­дів, бро­ньо­ва­но­го захи­сно­го скла та систем нічно­го баче­н­ня. У при­ці­лах, тепло­ві­зо­рах і біно­клях засто­со­ву­ю­ться лін­зи та філь­три з домі­шка­ми таких еле­мен­тів, як пра­зе­о­дим і євро­пій, які забез­пе­чу­ють покра­ще­ну види­мість за низь­кої осві­тле­но­сті та захист від від­бли­сків.

Для ство­ре­н­ня висо­ко­які­сних лазер­них систем вико­ри­сто­ву­ють скло з нео­ди­мом. Лазе­ри слу­гу­ють важли­ви­ми ком­по­нен­та­ми систем наве­де­н­ня, дале­ко­мі­рів і висо­ко­то­чної зброї. Люмі­но­фо­ри з тулі­єм і євро­пі­єм під­ви­щу­ють якість робо­ти при­ла­дів нічно­го баче­н­ня, робля­чи зобра­же­н­ня чіткі­шим і кон­тра­стні­шим. Захи­сне бро­ньо­ва­не скло для вій­сько­вих транс­порт­них засо­бів, літа­ків і вер­то­льо­тів виро­бля­є­ться із дода­ва­н­ням церію та лан­та­ну. Це забез­пе­чує не лише під­ви­ще­ну міцність і стій­кість до уда­рів, але й захист від вибу­хо­вих хвиль.

Зав­дя­ки вико­ри­стан­ню скан­дію у спла­вах алю­мі­нію ство­рю­ю­ться надлег­кі, але дуже міцні кон­стру­кції для авіа­цій­ної техні­ки, що дозво­ляє зни­зи­ти вагу та під­ви­щи­ти стій­кість до меха­ні­чних наван­та­жень і висо­ких тем­пе­ра­тур. Крім того, у вій­сько­вих еле­ктрон­них систе­мах, таких як наві­га­цій­ні та радіо­ло­ка­цій­ні при­ла­ди, засто­со­ву­є­ться тер­мо­стій­ке скло, яке містить гадо­лі­ній і дис­про­зій, що під­ви­щує ста­біль­ність при­ла­дів у скла­дних умо­вах, зокре­ма при зна­чних пере­па­дах тем­пе­ра­тур.

Нео­дим вико­ри­сто­ву­є­ться для виро­бни­цтва поту­жних постій­них магні­тів, що зна­хо­дять засто­су­ва­н­ня в еле­ктро­дви­гу­нах, гене­ра­то­рах вітро­вих тур­бін та побу­то­вій техні­ці. Ці магні­ти є важли­ви­ми для суча­сної енер­ге­ти­ки та еле­ктро­ні­ки. Рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти, такі як гадо­лі­ній, також вико­ри­сто­ву­ю­ться у ядер­них реакто­рах як погли­на­чі ней­тро­нів, що забез­пе­чує без­пе­чну та ста­біль­ну робо­ту атом­них еле­ктро­стан­цій.

Перспективи розробки рідкісноземельних металів в Україні

Роз­роб­ка родо­вищ рід­кі­сно­зе­мель­них мета­лів в Укра­ї­ні пов’я­за­на з низ­кою важли­вих техні­чних, еко­но­мі­чних і еко­ло­гі­чних викли­ків, які необ­хі­дно подо­ла­ти для забез­пе­че­н­ня ефе­ктив­но­го та без­пе­чно­го видо­бу­тку.
Основ­ні скла­дно­сті вклю­ча­ють насту­пні аспе­кти:

• Необ­хі­дно про­ве­сти деталь­ні гео­ло­гі­чні дослі­дже­н­ня для під­твер­дже­н­ня обся­гів і яко­сті руд, адже гео­ло­го­ро­звід­ка в Укра­ї­ні постав­ле­на на пау­зу з 90 років мину­ло­го сто­лі­т­тя. Крім того дані радян­ських років нерід­ко потре­бу­ють уто­чне­н­ня, а саме пере­ві­ро­чно­го бурі­н­ня, еко­но­мі­чної пере­оцін­ки або пере­ра­хун­ку запа­сів по між­на­ро­дним кла­си­фі­ка­ці­ям. Для цьо­го вико­ри­сто­ву­є­ться­ся побу­до­ва 3Д моде­лей за допо­мо­гою суча­сно­го про­грам­но­го забез­пе­че­н­ня.
• Вилу­че­н­ня рід­кі­сно­зе­мель­них еле­мен­тів з руд здій­сню­є­ться мето­да­ми гід­ро­ме­та­лур­гії, еле­ктро­лі­зу, мета­ло­тер­мії, іоно­об­мін­ної хро­ма­то­гра­фії та ком­бі­но­ва­но­го зба­га­че­н­ня (гра­ві­та­ція, фло­та­ція, магні­тна та еле­ктро­се­па­ра­ція). Подаль­ша пере­роб­ка кон­цен­тра­тів вклю­чає мето­ди кри­ста­лі­за­ції, оса­дже­н­ня, екс­тра­кції, амаль­га­ма­ції.
• Бага­то руд містять кіль­ка еле­мен­тів одно­ча­сно, що потре­бує скла­дних техно­ло­гі­чних про­це­сів для їхньо­го роз­ді­ле­н­ня.
• Рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти часто пере­бу­ва­ють в асо­ці­а­ції з радіо­ктив­ни­ми та важ­ки­ми мета­ла­ми. Це ство­рює дода­тко­ві еко­ло­гі­чні викли­ки під час їх видо­бу­тку та пере­роб­ки. Про­те, за умо­ви дотри­ма­н­ня всіх вимог зако­но­дав­ства та між­на­ро­дних стан­дар­тів, видо­бу­ток рід­кі­сно­зе­мель­них еле­мен­тів можли­вий і може бути без­пе­чним для дов­кі­л­ля та насе­ле­н­ня.
• Для запу­ску пов­но­цін­но­го видо­бу­тку необ­хі­дні зна­чні капі­та­ло­вкла­де­н­ня і бага­то­рі­чні інве­сти­ції . Потен­цій­ні інве­сто­ри мають бути гото­ви­ми до три­ва­ло­го пері­о­ду оку­пно­сті.

Отже, рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти є стра­те­гі­чно важли­ви­ми для роз­ви­тку про­ми­сло­во­сті та еко­но­мі­ки Укра­ї­ни. Зна­чні родо­ви­ща, роз­та­шо­ва­ні у різних регіо­нах кра­ї­ни, мають вели­кий потен­ці­ал для видо­бу­тку. Подаль­ші нау­ко­ві дослі­дже­н­ня і впро­ва­дже­н­ня суча­сних техно­ло­гій видо­бу­тку дозво­лять ефе­ктив­но вико­ри­сто­ву­ва­ти ці ресур­си для забез­пе­че­н­ня націо­наль­ної без­пе­ки та еко­но­мі­чно­го роз­ви­тку.