Как инновации стимулируют спрос на тантал

Тантал — редкий, мягкий в чистом виде переходный металл сине-серого цвета, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он входит в группу тугоплавких металлов, которые широко используются в качестве второстепенных компонентов в сплавах из-за их стабильности и высоких температур плавления, которые для тантала составляют 3017°С. Тантал широко рассеян в земной коре, его средняя концентрация в мире составляет всего 1-2 ppm.

Химическая инертность тантала делает его ценным веществом для лабораторного оборудования и заменителем платины. Сегодня его основное применение — танталовые конденсаторы для электронного оборудования, включая мобильные телефоны, DVD-плееры и компьютеры, а также полупроводники и различные типы сплавов и суперсплавов из-за его высокотемпературных характеристик в двигателях и газовых турбинах. В настоящее время Европейская комиссия (ЕК) считает его технологически критически важным элементом, а также включен в списки критически важных минералов Канады и США.

Тантал, часто встречающийся вместе с химически близким элементом 5-й группы ниобием, встречается главным образом в минерале танталит-колумбит (Fe, Mn) (Ta, Nb)2 O6. Он также встречается в некоторых редкоземельных минералах, включая фергюсонит (Y,REE) (Ta,Nb)O4 (который встречается в проекте Avalon Nechalacho REE) и самарскит (Yb,Fe)2 (Ta,Nb)2O8. Танталит-колумбит обычно встречается в литий-цезий-танталовых (LCT) пегматитах. В условиях быстро растущего спроса на материалы для литиевых батарей разработка большего количества пегматитов LCT (включая литиевый проект Separation Rapids компании Avalon) поможет увеличить их предложение, поскольку танталит можно легко производить как побочный продукт добычи литиевого минерала.

Продолжаются разработки новых применений тантала в различных новых технологиях, связанных с авиацией и аэрокосмической отраслью, из-за его стабильности, где он используется в летных газовых турбинах. Танталовые сплавы также находят применение в медицинском оборудовании, поскольку они не вызывают раздражения при использовании в хирургических инструментах и ​​полностью инертны к жидкостям организма, что делает их идеальным материалом для хирургических имплантатов.

Этот металл становится все более востребованным в качестве материала для имплантатов благодаря своей выдающейся биосовместимости, высокой степени пластичности и коррозионной стойкости. Его также используют для изготовления пористых высокопрочных костных имплантатов, поскольку человеческие кости имеют хорошее сродство к танталу. Он также обладает способностью стимулировать рост костей.

Инновации будут продолжать увеличивать спрос на тантал. Мировой спрос в 2021 году составил 1887 тонн, и теперь прогнозируется, что к 2028 году он вырастет как минимум до 2440 тонн, в зависимости от темпов внедрения новых приложений. Цены на тантал в настоящее время колеблются от $210 до $360/кг, в зависимости от наличия местного производства минеральных концентратов и производных продуктов.

Спрос на тантал в автомобильной промышленности, вероятно, увеличится с переходом на электромобили, где конденсаторы (или ультраконденсаторы) могут помочь в хранении энергии. Аналогичным образом, растущий спрос на различные электронные продукты, для которых важно сохранение энергии, включая смартфоны и ноутбуки, а также на медицинские устройства, также будет способствовать росту спроса. Танталовые конденсаторы используются в имплантируемых медицинских устройствах и будут все чаще использоваться в электронных устройствах, предназначенных для здоровья и благополучия, поскольку в электронной промышленности продолжают появляться новые интересные продукты, применимые для медицинского обслуживания.

Тантал также используется в производстве полупроводников в качестве тонкопленочного диффузионного слоя, где его характеристики очень надежны. Обладая наиболее стабильными тепловыми, электрическими и механическими свойствами для различных полупроводниковых применений и рабочих температур, тантал обеспечивает высочайший уровень чистоты. Совместимость тантала с кремнием и диоксидом кремния для производства чипов также является существенным преимуществом.

Применение тантала в газовых турбинах обусловлено его высокой температурой плавления. Тантал добавляют в суперсплавы на основе никеля для создания материалов с механическими характеристиками при более высоких температурах, улучшенной коррозионной стойкостью и более длительным сроком службы. В так называемой горячей секции газотурбинных двигателей, составляющей около 50% веса, тантал является ключевым компонентом как монокристаллических, так и поликристаллических суперсплавов. Функция тантала в суперсплавах и то, как он улучшает их характеристики, были адаптированы ко многим новым технологиям путем создания новой группы сплавов.