در سال ۱۳۹۴ وقتی نخستین شمش عناصرنادر خاکی ایران،‌ با حضور سورنا ستاری و علی اکبر صالحی معاونان رییس جمهوری و مهدی کرباسیان رییس وقت هیات عامل عامل ایمیدرو و همچنین استاندار البرز رونمایی شد، این امیدواری به‌وجود آمد که ایران می‌تواند در زمره تولیدکنندگان اصلی این فلزات استراتژیک قرار گیرد. اکنون نزدیک به ۴ سال از آن زمان گذشته و هنوز پیشرفتی در تولید عناصر نادر خاکی به‌وجود نیامده است.

عناصر نادر خاکی طیف وسیعی از عناصر جدول تناوبی را در بر می‌گیرند که کاربردهای فراوانی دارند. عناصر نادر خاکی برخلاف نام آن‌ها آنقدرها هم کمیاب نیستند؛ بلکه به این دلیل که نمی‌توانند کانی مستقلی را تشکیل دهند و در کانی‌های دیگر استتار کرده‌اند به این نام مشهور شده‌اند.

این عناصر به خاطر خواص استثنایی و منحصر به‌فرد، دارای کاربردهای ویژه‌ای در صنایع و به‌ویژه صنایع با تکنولوژی بالا (High Tec) هستند. عناصر نادر خاکی (REE) شامل ۱۵ عنصر از جدول تناوبی مندلیف هستند که از عنصر لانتانیم با عدد اتمی ۵۷ آغاز شده و تا عنصر لوتسیم با عدد اتمی ۷۱ ادامه می‌یابند. علاوه بر این‌، عناصر ایتریم با عدد اتمی ۳۹، اسکاندیم با عدد اتمی ۲۱ و توریم با عدد اتمی ۹۰، به دلیل خواص مشابه با عناصر نادر خاکی، در این گروه قرار می‌گیرند.

عناصر نادر خاکی به دو گروه سبک (LREE) و سنگین (HREE) تقسیم می‌شوند؛ عناصر گروه سبک شامل عناصر لانتانیم تا یوروپیم (عدد اتمی ۵۷ تا ۶۳) به همراه توریم و گروه سنگین یا ایتریم (عدد اتمی ۶۴ تا ۷۱) به همراه اسکاندیوم و ایتریوم هستند.

عناصر نادر خاکی همراه با توده‌های آذرین نفوذی در رگه‌ها، دایک‌ها و پگماتیت‌ها و نهشته‌های ثانویه در سواحل، تلماسه‌ها و پلاسرهای آواری تشکیل می‌شوند. ذخایر بازماندی نیز شناخته شده‌اند و ممکن است در آینده از نظر اقتصادی اهمیت پیدا کنند. کربناتیت‌ها، سنگ‌های آذرین حاوی بیش از ۵۰ درصد کربنات، حاوی میزان بالاتری از عناصر نادر خاکی نسبت به دیگر انواع سنگ‌ها و منبع اصلی عناصر نادر خاکی دنیا هستند (به ترتیب ۳۷درصد، ۴۲ درصد و یک درصد برای کربناتیت‌های کلسیومی، کربناتیت‌های منیزیمی و کربناتیت‌های آهن‌دار). کربناتیت‌های حاوی عناصر نادر خاکی در مراحل آخر ماگمایی در کمپلکس‌های آلکالین (سینیت، نفلین سینیت و نفیلینیت)، وجود دارند.

ذخایر کربناتیتی عناصر نادر خاکی به دو نوع ماگمایی و متاسوماتیکی تقسیم می‌شوند. ذخایر ماگمایی در سرتاسر فرآیندهای همراه با تبلور ماگمایی اولیه تشکیل می‌شوند. عناصر نادر خاکی عموماً در حین تفریق بلورین در مراحل آخر سری تفکیکی کربناتیتی که بطور تیپیک کربناتیت‌های آهن‌دار است (کربناتیت‌های آنکریتی یا دولومیت‌های غنی از آهن) تجمع می‌یابند. ذخایر کربناتیتی ماگمایی عموماٌ به صورت توده‌های کوچک دودکش همراه با سنگ‌های مافیک و اولترامافیک حضور دارند.

ویژگی‌های کلی و کاربردهای عناصر نادر خاکی

برخی از این عناصر، کانی‌ها و فرآورده‌های عناصر خاکی نادر، در کنار محصولات جانبی و مواد باقی‌مانده حاصل از فرآوری آن‌ها، به‌دلیل همراهی آن‌ها با بعضی عناصر رادیواکتیو مانند توریم و اورانیوم‌، ممکن است به‌طور طبیعی قبل از فرآوری در برخی از ذخایر‌، خاصیت رادیواکتیوی داشته باشند. البته براساس استاندارد‌های بین‌المللی میزان سمی بودن و خطرناکی آن‌ها درحد بالایی نیست.

عناصر نادر خاکی نقشی حیاتی را در صنایع دفاعی بازی می‌کنند. عینک‌های دید در شب، سلاح‌های هدایت‌شونده و دیگر تکنولوژی‌های دفاعی از جمله کاربردهای اصلی این عناصر هستند. فلزات نادر خاکی، کلیدی در ساخت آلیاژهای بسیار سخت مورد استفاده در خودروهای زره‌پوش و پرتابه‌ها که در اثر تصادم به هزاران قطعه نوک تیز متلاشی می‌شوند، هستند.

فلزات نادر خاکی و آلیاژهایی که حاوی آن‌ها هستند در حافظه کامپیوتر، دی‌وی‌دی‌ها، باتری‌های قابل شارژ، گوشی‌های تلفن همراه، آهن‌رباها، لامپ‌های مهتابی، در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی، لامپ‌های فلورسنت، لامپ‌های ذخیره انرژی و شیشه به‌کار می‌روند و برای تولید کاتالیزورها و صیقل‌دادن شیشه مناسب هستند.

تولید و تجارت جهانی

از سال ۲۰۱۴ تا کنون، تخمین زده می‌شود که بیش از ۵۰ هزار تن به تولید عناصر نادر خاکی در دنیا اضافه شده باشد. این یعنی طی ۴ سال تولید و احتمالا مصرف این فلزات استراتژیک بیش از ۴۰ درصد رشد داشته است. این امر نشان‌دهنده اهمیت روزافزون فلزات یاد شده در صنعت است. در حقیقت هر چه علم و تکنولوژی پیشرفت کند، مصرف فلزات نادر نیز بیشتر می‌شود.

پتانسیل‌های عناصر نادر خاکی در ایران

در کشور ما تاکنون گزارش‌های متعددی مبنی بر وجود عناصر نادر خاکی در برخی مناطق مانند قلعه حسنعلی کرمان، اسفوردی بافق و… منتشر شده است، اما کار علمی و اکتشافات تفضیلی در این زمینه صورت نگرفته است. با توجه به نوع سنگ‌های دارای عناصر کمیاب، در ایران چند منطقه به‌عنوان مناطق امیدبخش دارای عناصر کمیاب معرفی شده‌اند.

کانسارهای آپاتیت(اسفوردی، لکه سیاه، ناریگان)

در ناحیه‌ بافق، کانسارهایی متشکل از آهن و فسفات وجود دارد که به آن‌ها کانسارآپاتیت- مگنتیت می‌گویند. اسفوردی، نمونه‌ بارز آن است و به‌دلیل این‌که بافق، آپاتیت فراوانی دارد، می‌توان منبع اصلی عناصر نادر کمیاب را در این ناحیه یافت. آپاتیت این کانسارها، از نوع فلوئور- آپاتیت است که درصد فسفر(P2O5) آن‌ها تا ۴۰ درصد نیز می‌رسد و ارتباط مستقیمی بین مقدار اکسید فسفر و مقدار عناصر خاکی کمیاب در کانی‌های این کانسارها دیده می‌شود.

کانسارهای مگنتیت آپاتیت‌دار

افزون بر کانسارهای آپاتیت- مگنتیتی در منطقه بافق، آثار فراوان کوچک و بزرگی از توده‌های آهن مگنتیتی، ترمولیتی، پیروکسنی آپاتیت‌دار وجود دارد. اگر آپاتیت‌های همراه کانی‌های آهن فرآوری و در تهیه فسفات از آپاتیت، عناصر خاکی کمیاب آن‌ها نیز جدا شود، باتوجه بزرگی ذخایر آهن می‌توان به ذخایر عناصر خاکی کمیاب نیز در منطقه بافق امیدوار بود.

کربناتیت

در ایران وجود کربناتیت در دو نقطه گزارش شده است. براساس شواهد سنگ‌نگاری، سنگ‌های کربناتیتی در جزیره زراکوه خلیج فارس و قلعه حسنعلی کرمان یافت شده‌اند، اما در هر دو منطقه هیچگونه مطالعه تفضیلی‌ جهت شناسایی عناصر نادر خاکی و برآورد میزان ذخیره آن‌ها انجام نشده است.

علاوه بر موارد یادشده، در ایران، سنگ‌های قلیایی به‌ویژه نفلین سینیت‌های بزقوش، کلیبر، سراب و زرگاه در آذربایجان شرقی و سنگ‌های قلیایی جنوب ایران در جزیره هرمز، همچنین سنگ‌های پگماتیتی، کانی‌های سنگین و فسفات‌ها نیز دارای پتانسیل‌‌هایی جهت مطالعات اکتشافی عناصر نادر خاکی هستند.

با توجه به کسب دانش فنی تولید شمش عناصر نادر خاکی در کشور، می‌توان با ارزیابی دقیق از کانسارهای یاد شده و نیز بازارهای مصرف بین‌المللی (با توجه به احتمالا نبود نصرف‌کننده در ایران) اقدام به تولید این فلزات و نیز صادرات آن کرد. البته باید در این کار همه جوانب امر یعنی صرفه اقتصادی سنجیده شود.