REE – Elementos de las Tierras Raras – Metales, Minerales, Minería, Usos

La demanda de elementos de tierras raras ha crecido rápidamente, pero su presencia en depósitos minables es limitada.

Producción de elementos de tierras raras: Este gráfico muestra un historial de la producción de elementos de tierras raras, en toneladas métricas de óxido de tierras raras equivalente, entre 1950 y 2020. Muestra claramente la entrada de Estados Unidos en el mercado a mediados de la década de 1960, cuando la televisión en color disparó la demanda. Cuando China empezó a vender tierras raras a precios muy bajos a finales de los 80 y principios de los 90, las minas de Estados Unidos se vieron obligadas a cerrar porque ya no podían obtener beneficios. [Cuando China redujo las exportaciones en 2010, los precios de las tierras raras se dispararon. Eso motivó una nueva producción en Estados Unidos, Australia, Rusia, Tailandia, Malasia y otros países. En 2018 los datos de producción en Birmania / Myanmar estuvieron disponibles e impulsaron la categoría «otros». Antes de 2018, parte de la producción de Birmania / Myanmar puede no haber sido reportada. Gráfico realizado por Geology.com con datos de United States Geological Survey Mineral Commodity Summaries y otras publicaciones.

Tabla periódica de las tierras raras: Los elementos de las tierras raras son los 15 elementos de la serie de los lantánidos, más el itrio. El escandio se encuentra en la mayoría de los depósitos de elementos de tierras raras y a veces se clasifica como un elemento de tierras raras. Imagen de Geology.com.

¿Qué son los elementos de las tierras raras (ETR)?

Los elementos de las tierras raras son un grupo de diecisiete elementos químicos que aparecen juntos en la tabla periódica (ver imagen). El grupo está formado por el itrio y los 15 elementos lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). El escandio se encuentra en la mayoría de los depósitos de elementos de tierras raras y a veces se clasifica como un elemento de tierras raras. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada incluye el escandio en su definición de elemento de tierras raras.

Los elementos de las tierras raras son todos metales, y el grupo se denomina a menudo «metales de las tierras raras». Estos metales tienen muchas propiedades similares, y eso hace que a menudo se encuentren juntos en depósitos geológicos. También se les denomina «óxidos de tierras raras» porque muchos de ellos suelen venderse como compuestos de óxido.

Usos de los elementos de tierras raras: Este gráfico muestra el uso de los elementos de tierras raras en Estados Unidos durante el año 2020. Muchos vehículos utilizan catalizadores de tierras raras en sus sistemas de escape para controlar la contaminación del aire. Un gran número de aleaciones se hacen más duraderas mediante la adición de metales de tierras raras. El vidrio, el granito, el mármol y las piedras preciosas se pulen a menudo con polvo de óxido de cerio. Muchos motores y generadores contienen imanes fabricados con elementos de tierras raras. Los fósforos utilizados en pantallas digitales, monitores y televisores se crean con óxidos de tierras raras. La mayoría de las baterías de ordenadores, teléfonos móviles y vehículos eléctricos se fabrican con metales de tierras raras.

Usos de los elementos de las tierras raras

Los metales de las tierras raras y las aleaciones que los contienen se utilizan en muchos dispositivos que la gente usa a diario, como la memoria de los ordenadores, los DVD, las baterías recargables, los teléfonos móviles, los convertidores catalíticos, los imanes, la iluminación fluorescente y mucho más.

Durante los últimos veinte años, se ha producido una explosión en la demanda de muchos artículos que requieren metales de tierras raras. Hace veinte años muy pocas personas tenían un teléfono móvil, pero hoy más de 5.000 millones de personas poseen un dispositivo móvil. [3] El uso de elementos de tierras raras en los ordenadores ha crecido casi tan rápido como el de los teléfonos móviles.

Usos de los elementos de tierras raras en Estados Unidos

Muchas baterías recargables se fabrican con compuestos de tierras raras. La demanda de estas baterías está impulsada por la demanda de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles, lectores, ordenadores portátiles y cámaras.

Varios kilos de compuestos de tierras raras se encuentran en las baterías que alimentan todos los vehículos eléctricos e híbridos. A medida que la preocupación por la independencia energética, el cambio climático y otras cuestiones impulsen la venta de vehículos eléctricos e híbridos, la demanda de baterías fabricadas con compuestos de tierras raras aumentará aún más.

Las tierras raras se utilizan como catalizadores, fósforos y compuestos de pulido. Se utilizan para el control de la contaminación atmosférica, las pantallas luminosas de los dispositivos electrónicos y el pulido de vidrio de calidad óptica. Se espera que todos estos productos experimenten un aumento de la demanda.

Otras sustancias pueden sustituir a los elementos de tierras raras en sus usos más importantes; sin embargo, estos sustitutos suelen ser menos eficaces y costosos.

Desde los años 50 hasta principios de la década de 2000, el óxido de cerio era un pulimento lapidario muy popular. Era barato y muy eficaz. Los recientes aumentos de precio han eliminado casi por completo el uso del óxido de cerio en el bombardeo de rocas y en las artes lapidarias. Otros tipos de pulido, como el óxido de aluminio y el óxido de titanio, se utilizan ahora en su lugar.

Usos de los elementos de las tierras raras en la defensa

Usos críticos en la defensa

Los elementos de las tierras raras desempeñan un papel esencial en nuestra defensa nacional. Los militares utilizan gafas de visión nocturna, armas guiadas de precisión, equipos de comunicaciones, equipos GPS, baterías y otros productos electrónicos de defensa. Estos elementos dan al ejército de Estados Unidos una enorme ventaja. Los metales de las tierras raras son ingredientes clave para la fabricación de aleaciones muy duras que se utilizan en los vehículos blindados y en los proyectiles que se rompen al impactar.

En algunas aplicaciones de defensa se pueden utilizar sustitutos de los elementos de las tierras raras; sin embargo, esos sustitutos no suelen ser tan eficaces y eso disminuye la superioridad militar. En la tabla adjunta se resumen varios usos de los elementos de tierras raras [6].

¿Son estos elementos realmente «raros»?

Los elementos de las tierras raras no son tan «raros» como su nombre indica. El tulio y el lutecio son los dos elementos de tierras raras menos abundantes, pero cada uno de ellos tiene una abundancia media en la corteza terrestre casi 200 veces mayor que la del oro [1]. Sin embargo, estos metales son muy difíciles de extraer porque no es habitual encontrarlos en concentraciones lo suficientemente altas como para que su extracción resulte económica.

Los elementos de tierras raras más abundantes son el cerio, el itrio, el lantano y el neodimio [2]. Tienen una abundancia media en la corteza terrestre similar a la de los metales industriales más utilizados, como el cromo, el níquel, el zinc, el molibdeno, el estaño, el wolframio y el plomo [1]. De nuevo, rara vez se encuentran en concentraciones extraíbles.

Elementos de tierras raras pesadas y ligeras: Los elementos de tierras raras se suelen subdividir en «Tierras Raras Pesadas» y «Tierras Raras Ligeras». El lantano, el cerio, el praseodimio, el neodimio, el prometio y el samario son las «tierras raras ligeras». El itrio, el europio, el gadolinio, el terbio, el disprosio, el holmio, el erbio, el tulio, el iterbio y el lutecio son las «tierras raras pesadas». Aunque el itrio es más ligero que los elementos ligeros de las tierras raras, se incluye en el grupo de las tierras raras pesadas debido a sus asociaciones químicas y físicas con las tierras raras pesadas en los depósitos naturales.

Historia de la producción y el comercio de tierras raras

Antes de 1965

Antes de 1965 había relativamente poca demanda de elementos de tierras raras. En esa época, la mayor parte de la oferta mundial se producía en yacimientos aluviales de la India y Brasil. En la década de 1950, Sudáfrica se convirtió en el principal productor de depósitos de monacita con tierras raras. Por aquel entonces, la mina Mountain Pass de California producía pequeñas cantidades de óxidos de tierras raras a partir de una carbonatita precámbrica.

La televisión en color enciende la demanda

La demanda de elementos de tierras raras experimentó su primera explosión a mediados de la década de 1960, cuando los primeros televisores en color entraban en el mercado. El europio era el material esencial para producir las imágenes en color. La mina de Mountain Pass comenzó a producir europio a partir de bastnasita, que contenía aproximadamente un 0,1% de europio. Este esfuerzo convirtió a la mina de Mountain Pass en el mayor productor de tierras raras del mundo y situó a Estados Unidos como primer productor.

China entra en el mercado

China comenzó a producir cantidades notables de óxidos de tierras raras a principios de la década de 1980 y se convirtió en el principal productor mundial a principios de la década de 1990. A lo largo de la década de 1990 y principios de la de 2000, China reforzó constantemente su dominio en el mercado mundial de óxidos de tierras raras. Vendían tierras raras a precios tan bajos que la mina de Mountain Pass y muchas otras en todo el mundo no pudieron competir y dejaron de funcionar.

Demanda de defensa y electrónica de consumo

Al mismo tiempo, la demanda mundial se disparaba a medida que los metales de tierras raras se diseñaban en una amplia variedad de productos de defensa, aviación, industria y electrónica de consumo. China aprovechó su posición dominante y empezó a restringir las exportaciones y a permitir que los precios de los óxidos de tierras raras subieran a niveles históricos.

China como mayor consumidor de tierras raras

Además de ser el mayor productor mundial de materiales de tierras raras, China es también el consumidor dominante. Japón y Estados Unidos son el segundo y tercer consumidor de tierras raras. Es posible que la reticencia de China a vender tierras raras sea una defensa de su sector manufacturero de valor añadido.

¿El ápice del dominio de la producción de China?

El dominio chino puede haber alcanzado su punto máximo en 2010, cuando controlaban alrededor del 95% de la producción mundial de tierras raras, y los precios de muchos óxidos de tierras raras habían subido más del 500% en pocos años. Eso supuso un despertar para los consumidores de tierras raras y los mineros de todo el mundo. Las empresas mineras de Estados Unidos, Australia, Canadá y otros países comenzaron a reevaluar las antiguas perspectivas de tierras raras y a explorar otras nuevas.

Los altos precios también hicieron que los fabricantes hicieran tres cosas: 1) buscar formas de reducir la cantidad de elementos de tierras raras necesarios para producir cada uno de sus productos; 2) buscar materiales alternativos para utilizar en lugar de los elementos de tierras raras; y, 3) desarrollar productos alternativos que no requieran elementos de tierras raras.

Este esfuerzo se ha traducido en una disminución de las cantidades de materiales de tierras raras utilizadas en algunos tipos de imanes y en un cambio de los productos de iluminación de tierras raras a la tecnología de diodos emisores de luz. En Estados Unidos, el consumo medio de tierras raras por unidad de producto fabricado ha disminuido, pero ha aumentado la demanda de más productos fabricados con elementos de tierras raras. El resultado ha sido un mayor consumo.

China compra recursos fuera de China

Las empresas chinas han estado comprando recursos de tierras raras en otros países. En 2009, China Non-Ferrous Metal Mining Company compró una participación mayoritaria en Lynas Corporation, una empresa australiana que tiene una de las mayores producciones de elementos de tierras raras fuera de China. También compraron la mina de Baluba en Zambia.

Producción y reservas mineras mundiales(estimaciones para 2020)

Producción de tierras raras fuera de China

Las minas de Australia comenzaron a producir óxidos de tierras raras en 2011. En 2012 y 2013 suministraban alrededor del 2% al 3% de la producción mundial. En 2012, la mina de Mountain Pass volvió a producir, y Estados Unidos produjo alrededor del 4% de los elementos de tierras raras del mundo en 2013. La producción en Brasil, Malasia, Rusia, Tailandia y Vietnam continuó o aumentó.

Nuevas evaluaciones de recursos minerales realizadas por el Servicio Geológico de Estados Unidos identificaron importantes recursos fuera de China. Aunque China es el líder mundial en la producción de tierras raras, sólo controla alrededor del 36% de las reservas mundiales. Esto supone una oportunidad para que otros países se conviertan en productores importantes ahora que China no vende materiales de tierras raras por debajo del coste de producción.

Gráfico de producción de tierras raras: Este gráfico muestra el dominio de China en la producción de elementos de tierras raras entre 1994 y 2020. Estados Unidos fue un productor importante durante la década de los 90, pero los bajos precios de los materiales vendidos por China obligaron a las minas de Estados Unidos y otros países a dejar de funcionar. Cuando China limitó las exportaciones y los precios aumentaron rápidamente en 2009 y 2010, las minas de Australia y Estados Unidos volvieron a estar activas. En 2018, los datos de Birmania / Myanmar estuvieron disponibles, lo que provocó un aumento en la producción que puede haber estado presente pero no reportado antes de 2020. Gráfico elaborado por Geology.com con datos del Servicio Geológico de Estados Unidos.

Peligros de un productor mundial dominante

La oferta y la demanda determinan normalmente el precio de mercado de una mercancía. Cuando la oferta disminuye, los precios suben. Cuando los precios suben, los que controlan la oferta se ven tentados a vender. Las empresas mineras ven los precios altos como una oportunidad e intentan desarrollar nuevas fuentes de suministro.

En el caso de los elementos de tierras raras, el tiempo que transcurre entre la decisión de una empresa minera de adquirir una propiedad y el inicio de la producción puede ser de varios años o más. No hay una forma rápida de abrir una nueva propiedad minera.

Si un solo país controla casi toda la producción y toma la firme decisión de no exportar, puede cortarse rápidamente todo el suministro de una materia prima. Es una situación peligrosa cuando las nuevas fuentes de suministro tardan tanto en desarrollarse.

En 2010, China restringió considerablemente sus exportaciones de tierras raras. Esto se hizo para garantizar el suministro de tierras raras para la fabricación nacional y por razones medioambientales. Este cambio por parte de China desencadenó una compra de pánico, y los precios de algunas tierras raras se dispararon exponencialmente. Además, Japón, Estados Unidos y la Unión Europea se quejaron ante la Organización Mundial del Comercio de las políticas comerciales restrictivas de China en materia de tierras raras.

Óxidos de tierras raras: Estos óxidos de tierras raras se utilizan como trazadores para determinar qué partes de una cuenca se están erosionando [5]. En el sentido de las agujas del reloj desde el centro superior: praseodimio, cerio, lantano, neodimio, samario y gadolinio. Imagen de Peggy Greb, galería de imágenes del USDA.

Recursos minerales mundiales de tierras raras

«Las tierras raras son relativamente abundantes en la corteza terrestre, pero las concentraciones minables descubiertas son menos comunes que para la mayoría de los otros minerales. Los recursos estadounidenses y mundiales se encuentran principalmente en la bastnäsite y la monacita. Los yacimientos de bastnäsite en China y Estados Unidos constituyen el mayor porcentaje de los recursos económicos de tierras raras del mundo, mientras que los yacimientos de monacita en Australia, Brasil, China, India, Malasia, Sudáfrica, Sri Lanka, Tailandia y Estados Unidos constituyen el segundo mayor segmento. [7]

Apatita, cheralita, eudialita, loparita, fosforitas, arcillas con tierras raras (adsorción iónica), monacita secundaria, soluciones de uranio gastadas y xenotiempo constituyen la mayor parte de los recursos restantes. Se cree que los recursos no descubiertos son muy grandes en relación con la demanda prevista». Citado del United States GeologicalSurvey’s Mineral Commodity Summary [2].

Perspectivas de los elementos de las tierras raras

Se espera que la demanda mundial de automóviles, productos electrónicos de consumo, iluminación de bajo consumo y catalizadores aumente rápidamente durante la próxima década. Se espera que aumente la demanda de imanes de tierras raras, así como la de baterías recargables. Se espera que los nuevos desarrollos en tecnología médica aumenten el uso de láseres quirúrgicos, imágenes de resonancia magnética y detectores de centelleo de tomografía por emisión de positrones.

Los elementos de tierras raras se utilizan mucho en todas estas industrias, por lo que su demanda debería seguir siendo elevada.

Related Stories

Llegir més:

Coleccionar meteoritos | ¿Cuánto valen los meteoritos?

UNA GUÍA PARA COLECCIONAR Y EL MERCADO DE METEORITOS El cuarto...

Ópalos etíopes – Ópalo precioso, de fuego y común

El "ópalo de Welo" recibe su nombre de la provincia de Wollo, en...

Sonora Sunrise / Sunset: Un paisaje de cuprita y...

Una roca de cuprita y crisocola que hace cabujones de cielo rojo sobre...

Ópalo morado mexicano: Un ópalo común conocido como Morado.

Una variedad púrpura de ópalo común del centro de México Ópalo...

Sal de roca: Una roca sedimentaria compuesta por el...

Una roca sedimentaria compuesta por el mineral halita. Sal de...

Malaquita: Usos y propiedades del mineral y de la...

Utilizada como mineral de cobre, como pigmento, como piedra preciosa y como material...