Strategiset metallit ja strategiset haavoittuvuudet

Strategiset metallit ja kriittiset materiaalit – mitä missä ja kenen hallussa? – Se hallitsee maailmaa, jonka kamarassa ne piilevät.  Globaalin keskinäisriippuvuuden nurja puoli.  Esimerkkinä Yhdysvallat, mutta pätee myös meihin Suomessa.

*

Metalliseokset

Yhdisteet

Metallit

Erityismetallit, arvokkaat

Epämetallit

Harvinaiset maametallit

*

JOHDANTO

Se, mitä seuraavassa puhutaan Yhdysvalloista, koskee mitä olennaisimmalla tavalla myös demokraattista Eurooppaa – ja Suomea.  Luetteloon olen pienen harkinnan perusteella merkinnyt vahvennuksella tietoja ja huomioita, jotka valaisevat erityisesti strategisten ja kriittisten materiaalien haavoittuvuuteen liittyviä ulottuvuuksia. Erityisesti tähdennän näiden materiaalien omistussuhteita: pyydän huomioimaan missä määrin kutakin ainetta omistaa merkittävästi Kiina, Venäjä, Etelä-Afrikka tai jokin muu BRICS-valtio, tai Kauko-Aasian tiikeri tahi muutoin Amerikkalais-Eurooppalaisen demokraattisen yhteisön ulkopuolinen taho. Erikseen mainitsen Kazakstanin, jonka maaperä sisältää runsaasti myös strategisia tai kriittisiä materiaaleja. VH.

Tämän aineistokokoelman laajuus on käsikirjoituksena noin 50 sivua A4-arkille printattuna.

Yhdysvallat on erittäin riippuvainen tiettyjen mineraalihyödykkeiden tuonnista, jotka ovat elintärkeitä maan turvallisuudelle ja taloudelliselle vauraudelle. Tämä Yhdysvaltojen riippuvuus ulkomaisista lähteistä luo strategisen haavoittuvuuden – sekä sen taloudelle että armeijalle – haitallisille ulkomaisille hallituksen toimille, luonnonkatastrofeille ja muille tapahtumille, jotka voivat häiritä näiden keskeisten mineraalien tarjontaa.

Strategisten ja kriittisten materiaalien varastojen pääperiaatteita koskevassa laissa, joka annettiin ensimmäisen kerran vuonna 1939 ja jota muutettiin viimeksi vuonna 1979, säädetään tiettyjen strategisten ja kriittisten materiaalien varastojen hankintaa ja säilyttämisestä, jotta voidaan vähentää ja estää riippuvuutta ulkomaisista lähteistä tai strategisten materiaalien yksittäisistä pullonkauloista kansallisen hätätilan aikana. Tällaiset materiaalit, kun ne on hankittu ja varastoitu, muodostavat ja tunnetaan yhdessä nimellä Maanpuolustusvarasto, kansallinen Huoltovarmuuskeskus (National Defense Stockpile).

Vuonna 2018 sisäministeri julkaisi luettelon 35 mineraalihyödykkeestä, joita pidetään ”kriittisinä”  joulukuuta 20 päivätyn toimeenpanoasetuksen 2017 määritelmän mukaisesti.

Tämän liitteen pohjana ovat sekä U S National Defense Stockpile -materiaaliluettelo että U.S. sisäministeriön vuoden 2018 luettelo. Tässä taulukoidut aineistot löytyvät myös yksittäisten maiden luonnonvara- ja talousmerkinnöistä; Ne on konsolidoitu alla lukijan mukavuuden vuoksi. Tämä luettelo sisältää materiaalit, joita pidetään välttämättöminä kriittisten tuotteiden, kuten lentokoneiden ja lentokoneiden moottoreiden, ampumatarvikkeiden, elektroniikan ja tietoliikenteen, antureiden ja erikoisterästen, tuotannossa.

Jokainen alla oleva merkintä sisältää materiaalin nimen, kemiallisen symbolin ja atominumeron (metalleille, jalometalleille, ei-metalleille ja harvinaisille maametalleille) tai kemiallisen koostumuksen (seoksille ja yhdisteille), kuvauksen, luettelon käyttötarkoituksista, tuontilähteet Yhdysvaltoihin, maailman resurssit ja kaikki käytettävissä olevat korvikkeet.

Liite on jaettu metalliseoksiin, yhdisteisiin, metalleihin, ei-metalleihin ja harvinaisiin maametalleihin;

Termit alkuaine, mineraali, jalometalli, malmi ja yhdiste esiintyvät eri materiaalinimikkeissä. Alkuaine on perusaine, jota ei voida hajottaa kemiallisesti ja joka koostuu vain yhdenlaisista atomeista (kaikki tässä lisäyksessä luetellut metallit ja harvinaiset maametallit ovat alkuaineita). Mineraalit ovat epäorgaanisia kiintoaineita, joilla on tyypillinen kemiallinen koostumus (koostuvat useista elementeistä) ja joilla on erityinen kiteinen rakenne (esim. sphalerite – mineraali, joka koostuu elementeistä sinkki ja rikki). Malmit ovat kiviaineksen mineraalipitoisuuksia, jotka ovat riittävän korkeita, jotta ne voidaan taloudellisesti louhia käyttöä varten (esim. bauksiittimalmi on alumiinin pääasiallinen lähde). Jalometallit ovat korroosiota ja hapettumista kestäviä alkuaineita (esim. platina). Yhdisteet ovat kemiallisia aineita, jotka koostuvat tietystä joukosta kahta tai useampaa eri alkuainetta, jotka on yhdistetty yhdeksi aineeksi kemiallisen reaktion kautta (esim. bariitti – yhdiste, jossa yhdistyvät barium, rikki ja geologisten prosessien kautta syntyvä happi).

Tämän liitteen tiedot ovat peräisin US puolustusministeriöltä ja US sisäministeriöltä. Valokuvat (joita ei sisälly tähän) ovat Smithsonian Institutionin, US Geological Survey (USGS) Denverin kirjaston valokuvakokoelman tai Brigham Youngin yliopiston geologian laitoksen (Provo, Utah) mineraalikokoelmia, ja ne ovat julkisia.

Tämä Yhdysvaltalainen aineisto on julkinen eikä sen julkaisemiseen ole esteitä.  Näiden tietojen soveltaminen Euroopan, Euroopan Unionin tai jonkin yksittäisen maan, kuten Suomen, olosuhteisiin tulee soveltaa kontekstin huomiointia sekä normaalia tervettä järkeä. Suomen omavaraisuus ja tuotantomäärät tässä käsiteltyjen maa-ainesten suhteen tulee tarkistaa kotimaisista tietolähteistä, mutta pääpiirteisen kuvan maamme tilanteesta tämä laaja aineisto eittämättä tarjoaa.

*

OSA 1

Metalliseokset

Alumiini-litiumseos (Al-Li)

Kuvaus: Alumiini on hopeanvalkoinen metalli, jolla on korkea lujuus-painosuhde. Pienen määrän litiumin lisääminen (1, 0 – 1, 8% kolmannelle seossukupolvelle) parantaa alumiinin mekaanisia ominaisuuksia vähentämällä seoksen tiheyttä ja lisäämällä sen elastista moduulia (lujuutta). Litium on maailman kevyin metallielementti. Litiumin lisääminen alumiiniin vähentää seoksen ominaispainoa ja lisää jäykkyyttä säilyttäen samalla korkean lujuuden, hyvän korroosion- ja väsymiskestävyyden sekä sopivan sitkeyden.

Käyttökohteet: Lentokoneiden ja avaruusalusten

runkomateriaali Suurimmat tuottajat: Yhdysvallat, Ranska, Kanada, Iso-Britannia, Saksa, Venäjä

Berylliumkuparin pääseos (BeCu)

Kuvaus: Berylliumseokset ovat berylliumtuotteen yleisin muoto, ja niiden osuus berylliumin kokonaiskulutuksesta Yhdysvalloissa on arviolta 75 prosenttia. Beryllium-kupariseokset (BeCu) ovat yleisimmin käytettyjä berylliumtuotteita. Nämä seokset on jaettu korkean lujuuden (tyypillisesti sisältää 1,6-2% Be) ja korkean johtavuuden (sisältää noin 0,3% – 0,7% Be) tyyppeihin. Berylliumkupari yhdistää korkean lujuuden ei-magneettisiin ja kipinöimättömiin ominaisuuksiin.

Käyttää: Autoelektroniikka, vastushitsausjärjestelmät, magneettisten tunnistuslaitteiden kotelot, lentokoneiden ja raskaiden koneiden holkit ja laakerit, lentokoneiden laskutelineet, tutkat, kuituoptiikka ja laserit

Kadmiumsinkkitelluridi (CdZnTe)

Kuvaus: Kadmium-sinkkitelluridi (CZT tai CdZnTe) on kadmiumin, sinkin ja telluurin puolijohdeseos. CZT:tä käytetään yleensä substraattina elohopea-kadmium-telluridi-infrapunailmaisimien valmistukseen. Kadmiumsinkkitelluridi (CZT) on laajakaistavälipuolijohde huoneenlämpöisen säteilyn havaitsemiseen.

Käyttää: Säteilyilmaisin, yleensä infrapuna, lääketieteellinen kuvantaminen, pimeänäkölasit, IED-ilmaisimet

Suurimmat tuottajat: Yhdysvallat, Kanada, Turkki, Kiina

Ferrokromi (FeCr)

Kuvaus: Ferrokromi on kromin ja raudan seos, joka sisältää 50–75 prosenttia kromia. Ferrokromia on kolmea eri tyyppiä (katso oheinen kuva): pii, vähähiilinen ja runsashiilinen. Vähähiilinen ferrokromi sisältää 60-72% kromia, alle 1% hiiltä ja loput rautaa. Korkeat hiililaadut vaihtelevat 52-72% kromista, 4-10% hiilestä ja tasapainoraudasta. Tämä kova, hauras materiaali näyttää väriltään metallinharmaalta.

Käyttökohteet: ruostumattomat teräkset, seostetut teräkset, työkaluteräs ja valurauta

Yhdysvaltojen tuonti: 243 000 mt (2021)

Tuotantolähteet: Kiina, 40%; Etelä-Afrikka, 29%; ja Kazakstan, 12%

World Resources: Maailman resurssit ovat yli 12 miljardia tonnia merenkulkulaatuista kromiittia, mikä riittää vastaamaan vuosisatojen ajan ajateltuun kysyntään. Maailman kromivarat ovat voimakkaasti maantieteellisesti keskittyneet (95%) Kazakstaniin ja eteläiseen Afrikkaan

Korvaa: Kromille ei ole korviketta ruostumattomassa teräksessä; Se on olennainen osa kaikkia ruostumattomasta teräksestä valmistettuja tuotteita.

Ferromangaani (FeMn)

Kuvaus: Rautaseokset ovat rautaseoksia, joissa on yksi tai useampi muu alkuaine ja jotka lisätään metallisulatuksiin teräksen tai muiden seosten valmistuksen aikana. Rautaseosten toimittamat seosaineet antavat teräkselle ja valuraudalle erottamiskykyisiä ominaisuuksia tai palvelevat teräksen jalostuksen aikana tärkeitä toimintoja, kuten sulkeumien hallintaa, korroosionkestävyyttä, rikinpoistoa ja lämmönlujuutta. Ferromangaani on mangaanin ja raudan seos. Tämä vahva, sitkeä, kova seos näyttää väriltään teräksenharmaasta mustaan ja muuttuu väistämättä mustaksi ikääntyessään. Ferromangaania löytyy monissa muodoissa, kuten kertakäyttöisinä, murskattuina ja briketteinä. Teräksenvalmistus oli johtava mangaaniferroseosten loppukäyttäjä Yhdysvalloissa vuonna 2018, ja pääasiallisina lopputuotteina olivat hiili- ja lujat, niukkaseosteiset teräkset.

Käyttökohteet: Ruostumattoman teräksen tuotanto, rakenneteräkset Yhdysvaltain tuonti: 330 000 mt (2022)

Tuontilähteet (2018–2021): Australia, 19%; Malesia, 18%; Etelä-Afrikka, 17%; Norja, 15%; ja muut, 31%.

Maailman resurssit: Maassa sijaitsevat mangaanivarat ovat suuria, mutta ne jakautuvat epäsäännöllisesti; Yhdysvalloissa olevat tuotteet ovat erittäin heikkolaatuisia ja niillä on mahdollisesti korkeat louhintakustannukset. Etelä-Afrikan osuus maailman mangaanivarannoista on noin 30%. Mangaanirautaseosten tuotannon johtavat maat, lukuun ottamatta Yhdysvaltojen tuotantoa, olivat Kiina (57%), Intia (14%) ja Ukraina (5%).

Korvaa: Mangaanilla ei ole tyydyttävää korviketta tärkeimmissä sovelluksissaan.

*

OSA 2

Yhdisteet

Alumiinioksidisulatettu raakaöljy (Al2O3)

Kuvaus: Alumiini on maankuoren kolmanneksi runsain elementti, joka muodostaa noin 8% sen kokonaismassasta. Alumiini uutetaan pääasiassa bauksiitista, kivestä, joka koostuu pääasiassa alumiinioksidista ja alumiinihydroksidimineraaleista. Kivi sisältää yleensä muita materiaaleja, kuten rautahydroksideja, savea, lietettä ja vapaata piidioksidia; Se esiintyy useimmiten jäännösmateriaalina trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla. Bauksiitit luokitellaan tyypillisesti niiden aiotun kaupallisen käyttötarkoituksen mukaan: hioma-, sementti-, kemialliset, metallurgiset ja tulenkestävät.

Käyttökohteet: Käytetään hioma-aineena hiekkapaperin, kiillotusaineiden ja leikkaustyökalujen valmistuksessa. Liimatut ja pinnoitetut hiomatuotteet muodostivat suurimman osan sulatetun alumiinioksidin hankaavista käyttötarkoituksista.

Yhdysvaltojen tuonti: 200 000 mt (2022)

Tuontilähteet (2018–2021): Sulatettu alumiinioksidi, raaka: Kiina, 93%; Bahrain, 3%;Venäjä, 2%; Kanada, 1%; ja muut, 1%. Sulatettu alumiinioksidi, jauhettu ja jalostettu: Kanada, 25%; Brasilia, 19%; Itävalta, 15%; Kiina, 13%; ja muut, 28%. Sulatettu alumiinioksidi yhteensä: Kiina, 63%; Kanada, 10%; Brasilia 7%; Itävalta, 5%; ja muut 15%.

Maailman resurssit: Vaikka sulatetun alumiinioksidin (katso liitteenä oleva kuva) tuotannon kotimaiset raaka-aineresurssit ovat rajalliset, läntisellä pallonpuoliskolla on käytettävissä riittävät resurssit. Vuonna 2022 Kiina oli maailman johtava hioma-aineella sulatetun alumiinioksidin valmistaja.

Korvaa: Luonnolliset ja valmistetut hioma-aineet, kuten granaatti, hioma-aine tai metalliset hioma-aineet, voidaan korvata sulatetulla alumiinioksidilla.

Bariitti tai bariumsulfaatti (BaSO4)

Kuvaus: Bariitti, nimi, joka on johdettu kreikkalaisesta sanasta ”barus” (raskas), on bariumsulfaatin mineraloginen nimi. Kaupankäynnissä mineraalia kutsutaan joskus ”barytiksi”.

Käyttökohteet: käytetään täyteaineena, jatkeena tai painotusaineena tuotteissa, kuten maaleissa, muoveissa ja kumissa; Joitakin erityisiä sovelluksia ovat käyttö autojen jarru- ja kytkinpaloissa, autojen maalipohjamaalissa metallin suojaamiseksi ja kiilloksi, jota käytetään kumin painotusaineena, ja vedenalaisten öljyputkien ympärillä olevissa sementtitakeissa; metallivaluteollisuudessa muotit päällystetään usein bariumsulfaatilla, jotta sula metalli ei sitoudu muottiin; Koska bariitti estää merkittävästi röntgen- ja gammasäteilypäästöjä, sitä käytetään aggregaattina suuritiheyksisessä betonissa säteilysuojaukseen sairaaloiden, ydinvoimaloiden ja yliopistojen ydintutkimuslaitosten röntgenyksiköiden ympärillä; Ultrapuhdasta bariittia käytetään varjoaineena ruoansulatuskanavan röntgen- ja tietokonetomografiatutkimuksissa

Yhdysvaltain tuonti: 2 300 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 75-prosenttisesti riippuvainen tuontibariittitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Kiina, 38%; Intia 29%; Marokko, 16%; Meksiko, 13%; ja muut, 4 %

Maailman resurssit: Yhdysvalloissa bariitin tunnistettujen resurssien arvioidaan olevan 150 miljoonaa tonnia, ja löytämättömät resurssit tuottavat vielä 150 miljoonaa tonnia. Maailman bariittiresurssit kaikissa luokissa ovat noin 2 miljardia tonnia, mutta vain noin 740 miljoonaa tonnia on tunnistettuja resursseja. Yhdysvaltojen tai maailman bariittiresursseista ei kuitenkaan ole tehty systemaattista arviointia 1980-luvun jälkeen.

Korvaa: Porausliejumarkkinoilla bariitin vaihtoehtoja ovat celestiitti, ilmeniitti, rautamalmi ja Saksassa valmistettu synteettinen hematiitti. Millään näistä korvaavista aineista ei kuitenkaan ole ollut suurta vaikutusta bariittiporausmutateollisuuteen.

Huomautus (huomautukset): Yli 90% Yhdysvalloissa myydystä bariitista käytetään painotusaineena öljy- ja maakaasukaivojen porauksessa käytettävissä nesteissä.

Fluorisälpä tai kalsiumfluoridi (CaF2)

Kuvaus: Luonnosta löydettynä fluorisälpä tunnetaan mineraalinimellä fluoriitti. Fluorisälpä on kalsiumfluoridi (CaF₂). Metallurgisen luokan fluorisälpä (60–85% CaF₂), käytetään perinteisesti vuona raaka-aineiden sulamispisteen alentamiseksi teräksen tuotannossa epäpuhtauksien poistamisen helpottamiseksi ja alumiinin tuotannossa. Keraaminen fluorisälpä (85–95% CaF₂) käytetään emalien valmistuksessa. Happolaatuinen fluorisälpä (97%+ CaF₂) käytetään fluorivedyn ja fluorivetyhapon valmistukseen.

Käyttökohteet: metallinjalostus; teräksen ja raudan tuotanto; katalysaattori; puolijohteiden syövytys; sähkön jakelu; Lääkkeet; korkealaatuiset kamera- ja kaukoputkilinssit; tiivisteet ja liimat moottorin osissa

Yhdysvaltain tuonti: 530 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 100% tuontiriippuvainen fluorisälpätarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Meksiko, 66%; Vietnam, 16%; Etelä-Afrikka, 7%; Kanada, 7%; ja muut, 4 %

Maailman resurssit: Tunnettua järjestelmällistä arviointia Yhdysvaltojen tai maailman resursseista ei ole tehty 1980-luvun jälkeen. Raakafosfaatissa on valtavia määriä fluoria. Yhdysvaltain nykyisten fosfaattikivivarantojen arvioidaan olevan 1 miljardi tonnia, joka sisältää noin 72 miljoonaa tonnia 100% fluorisälpäekvivalenttia olettaen, että fosfaattikiven keskimääräinen fluoripitoisuus on 3,5%. Maailman fosfaattikivivarantojen arvioidaan olevan 70 miljardia tonnia, mikä vastaa noin 5 miljardia tonnia 100% fluorisälpäekvivalenttia.

Korvaa: Fluoripiihappoa käytetään alumiinifluoridin (AlF) valmistukseen₃), mutta erilaisten fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi AlF₃ fluoripiihaposta valmistettua AlF:ää ei ole helppo korvata₃ valmistettu fluorisälvästä. Fluoripiihappoa on käytetty fluorivetyhapon valmistukseen, mutta tätä käytäntöä ei ole otettu laajalti käyttöön. Tällä hetkellä suositeltava tuote on kuitenkin fluorivetyhapon vesiliuos fluorisälvän sijaan. Fluorisälpävirtausten korvikkeina on käytetty alumiinin sulatuskuonaa, booraksia, kalsiumkloridia, rautaoksideja, mangaanimalmia, piidioksidihiekkaa ja titaanidioksidia.

Huomautus (huomautukset): Fluorivetyhappo on ensisijainen raaka-aine lähes kaikkien fluoripitoisten kemikaalien valmistuksessa, ja se on myös keskeinen ainesosa alumiinin ja uraanin käsittelyssä. Fluorisälpää käytetään myös sementin valmistuksessa, emaleissa, virtauksena teräksenvalmistuksessa, lasinvalmistuksessa, raudan ja teräksen valussa sekä hitsaussauvojen pinnoitteissa. Uusi kaivos Kanadassa, joka aloitti toimintansa vuoden 2017 lopulla, lähetti ensimmäisen 4 700 tonnin fluorisälpälähetyksensä Yhdysvaltoihin. Toinen uusi kaivos Etelä-Afrikassa oli rakenteilla, ja tuotannon odotettiin alkavan vuoden 2019 alussa.

Potaska (kaliumia sisältävät yhdisteet, kuten KCl)

Kuvaus: Potaska tarkoittaa erilaisia louhittuja ja valmistettuja suoloja, jotka sisältävät elementin kaliumia vesiliukoisessa muodossa. Sylviitti  on kaliumkloridia (KCl) luonnollisessa mineraalimuodossa.

Käyttää: Lannoiteteollisuus käyttää noin 85% Yhdysvaltain kaliumista, ja loput käytetään kemiallisiin ja teollisiin sovelluksiin. Noin 65% tuotetusta kaliumista on kaliummagnesiumsulfaattia (K₂Mg₂(JOTEN₄)₃) ja kaliumsulfaatin (K₂NIIN₄), joita tarvitaan tiettyjen kloridiherkkien viljelykasvien lannoittamiseen. Potaskan muriaatin (KCl) osuus tuotannosta oli loput 35%, ja sitä käytetään maatalous- ja kemian sovelluksiin.

Yhdysvaltain tuonti: 7 miljoonaa tonnia (arvio 2022) Yhdysvallat on 94-prosenttisesti riippuvainen potaskatarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Kanada, 79%; Venäjä, 9%; Valko-Venäjä, 7%; ja muut, 5%

Maailmanvarat: Yhdysvaltain arvioidut kotimaiset potaskavarat ovat noin 7 miljardia tonnia. Maailman luonnonvarat ovat noin 250 miljardia tonnia.

Korvikkeet: Kaliumille ei ole olemassa korvikkeita välttämättömänä kasvien ravintoaineena ja välttämättömänä ravintotarpeena eläimille ja ihmisille. Lanta ja glaukoniitti (viherhiekka) ovat vähän kaliumia sisältäviä lähteitä, jotka voidaan kuljettaa kannattavasti vain lyhyitä matkoja pelloille.

OSA 3

Metallit

Alumiini (Al/13)

Kuvaus: Alumiini tai alumiini on hopeanvalkoinen metalli, erittäin kevyt (alle kolme kertaa tiheämpi kuin vesi), mutta suhteellisen vahva. Koska alumiini on sitkeää, sitä voidaan vetää johtoihin tai puristaa levyiksi tai kalvoiksi. Se on runsain metallielementti ja kolmanneksi runsain kaikista maankuoren elementeistä, jotka muodostavat 8% kuoresta painosta. Vain pii ja happi ovat runsaampia. Bauksiittimalmi (katso liitteenä oleva kuva) on tärkein alumiinin lähde; Bauksiitti jalostetaan alumiinioksidiksi ennen kuin se jalostetaan metallisiksi sovelluksiksi. Yleensä tarvitaan 4 tonnia kuivattua bauksiittia 2 tonnin alumiinioksidin tuottamiseksi, joka puolestaan tuottaa 1 tonnin alumiinia.

Käyttökohteet: kuljetus; säiliöt ja pakkaukset; rakentaminen ja rakentaminen; sähkö; koneet ja laitteet; ilma-alusten rungon rakenteellinen materiaali; sotilas- ja taisteluajoneuvot

Yhdysvaltain tuonti: 3 600 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 75-prosenttisesti riippuvainen bauksiittitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Bauxiitti: Jamaika, 63%; Brasilia, 9%; Guyana ja Turkki, kumpikin 8%; ja muut 12%; alumiinioksidia: Brasilia, 59%
; Australia ja Jamaika, kumpikin 14%; Kanada, 5%; ja muut, 8%

Maailman resurssit: Bauksiitin maailmanlaajuisten varantojen arvioidaan olevan 55–75 miljardia tonnia, ja ne riittävät vastaamaan metallin maailmanlaajuiseen kysyntään pitkälle tulevaisuuteen.

Korvaukset: Komposiitit voivat korvata alumiinin lentokoneiden rungoissa ja siipissä. Lasi, paperi, muovi ja teräs voivat korvata alumiinin pakkauksissa. Komposiitit, magnesium, teräs ja titaani voivat korvata alumiinin maakuljetuksissa. Komposiitit, teräs, vinyyli ja puu voivat korvata alumiinin rakentamisessa. Kupari voi korvata alumiinin sähkö- ja lämmönvaihtosovelluksissa.

Antimoni (Sb/51)

Kuvaus: Antimoni on hopeanharmaa, hauras puolimetalli. Sitä esiintyy harvoin luonnossa alkuperäisenä alkuaineena (katso liitteenä oleva kuva), mutta sitä löytyy useista erilaisista mineraaleista, joista tärkein on stibniitti (katso oheinen kuva). Antimonia kutsutaan usein puolimetalliksi, koska se ei ole puhtaassa muodossaan kiiltävää ja muokattavaa kuin aidot metallit.

Käyttökohteet: autojen akut (lyijy-happo); keramiikka ja lasi; palonestoaineet (palonkestävät kankaat); autojen jarrupalat (kitkakertoimen säätämiseen tarkoitettu lisäaine); kaapelin vaippa

Tuonti USA:ssa: 25 590 miljoonaa tonnia (arvio 2022) Yhdysvallat on 83 % tuontiriippuvainen antimonitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Malmi ja rikasteet: Kiina, 46 %; Italia, 34 %; Intia, 12 %; Belgia, 5 %; ja muut, 3 %; metalli ja oksidi yhteensä: Kiina, 63 %; Belgia, 8 %; Intia, 7 %; ja muut, 22%

Maailman resurssit: Tärkeimmät tunnistetut maailman luonnonvarat ovat Australiassa, Boliviassa, Kiinassa, Meksikossa, Venäjällä, Etelä-Afrikassa ja Tadžikistanissa.

Korvaukset: Valitut orgaaniset yhdisteet ja hydratoitu alumiinioksidi ovat korvaavia palonestoaineita. Kromi, tina, titaani, sinkki ja zirkoniumyhdisteet korvaavat antimonikemikaalit emaleissa, maaleissa ja pigmenteissä. Kalsiumin, kuparin, seleenin, rikin ja tinan yhdistelmät korvaavat lyijyakkujen seoksia.

Huomautus: Yhdysvaltain antimonivarat ovat pääasiassa Alaskassa, Idahossa, Montanassa ja Nevadassa.

Beryllium (Be/4)

Kuvaus: Beryllium on maankuoren 44. yleisin alkuaine. Beryyli  on berylliumalumiinisilikaatista koostuva mineraali. Beryllium on hopeanvalkoinen, kova ja hauras, erittäin kevyt metalli, joka on erittäin myrkyllistä. Sen alhaiseen tiheyteen liittyvät mekaaniset ja termiset ominaisuudet ovat parempia kuin kaikilla muilla materiaaleilla, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen rakenne- ja elektroniikkasovelluksissa. Berylliummetalli voidaan tyhjiövalaa harkkoina tai kuumapuristaa jauheena.

Käyttökohteet: akun koskettimet ja elektroniset liittimet; ikkunat röntgenputkia varten; ilmailun valukappaleet; teräväpiirto- ja kaapelitelevisio; vedenalainen kuituoptinen kaapelijärjestelmät; suuritiheyksiset piirit nopeita tietokoneita ja autojen sytytysjärjestelmiä varten; sydämentahdistimet ja muut lääkinnälliset laitteet

Tuonti Yhdysvalloissa: 41 miljoonaa tonnia (arviolta 2022)

Tuontilähteet (2018–2021): Kazakstan, 43 %; Japani, 15 %; Latvia, 15 %; Brasilia, 10 %; ja muut, 17%

Maailmanvarat: Maailman tunnistettujen berylliumvarojen on arvioitu olevan yli 100 000 tonnia. Noin 60 % näistä resursseista on Yhdysvalloissa; koon mukaan Spor Mountainin alue Utahissa, McCullough Butten alue Nevadassa, Black Hillsin alue Etelä-Dakotassa, Sierra Blancan alue Texasissa, Sewardin niemimaa Alaskassa ja Gold Hillin alue Utahissa muodostavat suurimman osan kaikki yhteensä.

Korvaavat: Koska berylliumin kustannukset ovat korkeat muihin materiaaleihin verrattuna, sitä käytetään sovelluksissa, joissa sen ominaisuudet ovat ratkaisevia. Joissakin sovelluksissa tietyt metallimatriisi- tai orgaaniset komposiitit, korkealujuus alumiini, pyrolyyttinen grafiitti, piikarbidi, teräs tai titaani voidaan korvata berylliummetallilla tai berylliumkomposiiteilla. Kuparilejeeringit, jotka sisältävät nikkeliä ja piitä, tinaa, titaania tai muita seosaineita tai fosforipronssilejeeringejä (kupari-tina-fosfori), voidaan korvata beryllium-kupariseokset, mutta nämä korvaukset voivat heikentää suorituskykyä huomattavasti. Alumiininitridillä tai boorinitridillä voidaan korvata berylliumoksidi.

Huomautus: Yhdysvaltain kotimaan berylliumin kulutuksen vuonna 2022 arvioitiin olevan noin 180 miljoonaa tonnia.

Bismuth (Bi/83)

Kuvaus: Vismutti on hopeanvalkoinen metallielementti, jossa on vaaleanpunainen sävy. Vismuttia pidettiin pitkään lyijynä tai tinana, jota se muistuttaa, kunnes kemisti Claude Geoffroy osoitti vuonna 1753, että se on erillinen alkuaine. Raskasmetallien joukossa se on raskain ja ainoa myrkytön. Tärkeimmät vismutin malmit ovat vismutiniitti (katso liitteenä oleva kuva) ja bismiitti (katso liite kuva). Alkuperäinen vismutti tunnetaan Australiasta, Boliviasta ja Kiinasta.

Käyttökohteet: kosmetiikka (vismuttioksikloridi); lääkkeet (reseptivapaasti myytävät yhdisteet vatsasairauksien, palovammojen, suolistosairauksien ja mahahaavojen hoitoon); metalliseokset; juottaa; lämpösähköiset laitteet (vismuttitelluridi); ilotulitus; muovit, jotka ovat läpikuultamattomia röntgensäteille (istutetut lääkinnälliset laitteet); ammukset (metsästyksessä käytetyn lyijyhaulin korvike, ”vähemmän tappava” mellakka-ammus)

Tuonti Yhdysvaltoihin: 2 800 miljoonaa tonnia (arvio 2022) Yhdysvallat on 96-prosenttisesti tuontiriippuvainen vismuttitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018–2021: Kiina, 65 %; Korean tasavalta, 19 %; Meksiko, 5 %; Belgia, 3 %; ja muut, 8 %

Maailman luonnonvarat: Maailman vismuttivarat arvioidaan yleensä lyijyvarojen vismuttipitoisuuden perusteella, koska vismutin tuotanto on useimmiten lyijymalmien jalostuksen sivutuote. Kiinassa ja Vietnamissa vismuttituotanto on volframin ja muun metallimalmin prosessoinnin sivu- tai sivutuote. Japanissa ja Korean tasavallassa vismutin tuotanto on sinkkimalmin jalostuksen sivutuote tai sivutuote.

Korvikkeet: Vismuttiyhdisteet voidaan korvata farmaseuttisissa sovelluksissa alumiinioksidilla, antibiooteilla ja magnesiumoksidilla. Titaanidioksidilla päällystetyt kiillehiutaleet ja kalasuomut ovat korvikkeita pigmenttikäytössä. Indium voi korvata vismutin matalan lämpötilan juotteissa. Hartsit voivat korvata vismutiseoksia metallin muotojen säilyttämiseksi koneistuksen aikana, ja glyseriinitäytteiset lasisipulit voivat korvata vismutiseokset sprinklerien laukaisulaitteissa. Vapaat työstöseokset voivat sisältää lyijyä, seleeniä tai telluuria vismutin korvikkeena.

Huomautus(t): Vismuttia on arviolta 8 ppm painosta, ja se on sijalla 69 alkuaineiden runsaudessa maankuoressa ja sitä on noin kaksi kertaa enemmän kuin kultaa. Vismuttimineraaleja esiintyy harvoin riittävinä määrinä louhittavaksi päätuotteina; Kiinassa sijaitseva kaivos on ainoa, jossa vismutti on päätuote.

Kadmium (Cd/48)

Kuvaus: Kadmium on erittäin pehmeä, hopeanvalkoinen metallielementti; se on niin pehmeä, että se voidaan leikata veitsellä. Kadmiumilla on monia kemiallisia yhtäläisyyksiä sinkin kanssa, mutta se reagoi vähemmän happojen kanssa kuin sinkki. Metallista kadmiumia käytetään harvoin teollisesti puhtaassa muodossa. Kadmiumia saadaan yleensä talteen sivutuotteena sinkkirikasteista. Kadmiummineraali, greenokkiitti (katso liitteenä oleva kuva), liittyy usein haalistuneisiin sfaleriitteihin ja wurtsiiitteihin, mutta yleensä mikroskooppisella tasolla.

Käyttökohteet: nikkelikadmium (NiCd) akut; pigmentit (keltainen, oranssi ja punainen); pinnoitus (tarjoaa paremman ruosteenkestävyyden kuin sinkki, erityisesti suolavesiympäristöissä)

Tuonti USA:sta: 57 miljoonaa tonnia (2022 arvio) Yhdysvallat on alle 25 % riippuvainen tuonnista kadmiumin tarpeessa.

Tuontilähteet (2018–2021): Australia, 27 %; Saksa, 23 %; Kiina, 20 %; Peru, 12 %; ja muut, 18 %

Maailman resurssit: Suurin osa maailman primäärisestä kadmiummetallista tuotetaan Aasiassa, ja johtavia maailmanlaajuisia tuottajia ovat Kiina ja Korean tasavalta sekä Japani ja Kanada. Pienempi määrä sekundaarista kadmiummetallia saadaan talteen kierrättämällä NiCd-akut.

Korvaavuudet: Litiumioniakut ja nikkelimetallihydridiakut voivat korvata NiCd-akut monissa sovelluksissa. Lukuun ottamatta tapauksia, joissa pinnoitteen pinnan ominaisuudet ovat kriittisiä (esimerkiksi lentokoneiden kiinnittimet), sinkistä, sinkki-nikkelistä tai höyrysaostetusta alumiinista valmistetut pinnoitteet voidaan korvata kadmiumilla monissa pinnoitussovelluksissa. Ceriumsulfidia käytetään korvaamaan kadmiumpigmenttejä, enimmäkseen muoveissa. Barium-sinkki- tai kalsium-sinkki-stabilisaattorit voivat korvata barium-kadmium-stabilisaattoreita joustavissa PVC-sovelluksissa. Amorfiset pii- ja kupari-indium-gallium-selenidi-aurinkosähkökennot kilpailevat kadmiumtelluridin kanssa ohutkalvoisten aurinkokennojen markkinoilla.

Huom.: Kadmium otetaan yleensä talteen sinkkimalmeista ja rikasteista

Cesium (Cs/55)

Kuvaus: Cesium on erittäin pehmeä, sitkeä alkalimetalli, joka on nestemäinen 28,4 °C:ssa. Se on alkalimetalleista sähköpositiivisin ja reaktiivisin ja muodostaa yhdisteitä erilaisten anionien ja metalliseosten kanssa muiden alkalimetallien ja kullan kanssa. Metalli syttyy itsestään ilman läsnä ollessa ja reagoi räjähdysmäisesti vedessä. Tämän reaktiivisuuden vuoksi cesium luokitellaan vaaralliseksi materiaaliksi, ja se on varastoitava ja kuljetettava erillään mahdollisista reagoivista aineista. Cesiumia louhitaan enimmäkseen pollusiitista.

Käyttökohteet: Nykyinen sovellus, joka todennäköisesti vaatii eniten cesiumia, on korkeatiheyksinen erikoiskomponentti porausmutassa, jota käytetään öljyn etsintään. Cesiumilla on myös laaja kirjo fotoemissiivisiä ominaisuuksia, jolloin sähkömagneettinen säteily, joka sisältää näkyvän valon ja läheiset säteilyspektrin alueet, muunnetaan sähkövirraksi. Siten cesiumia käytetään television kuvalaitteissa, yönäkölaitteissa, aurinkokennoissa ja muun tyyppisissä valokennoissa. Ehkä yksi sen tunnetuimmista sovelluksista on sen käyttö supertarkassa atomisessa cesiumkellossa, jota käytetään standardina maailman ajanottojärjestelmissä. Sitä käytetään myös kemian prosessiteollisuudessa pääasiassa metalli-ionikatalyyttien ainesosana; lääketieteellisissä sovelluksissa; rikin poistamisessa raakaöljystä öljynjalostuksessa; sekä kuituoptiikassa ja pimeänäkölaitteissa käytettävien erikoislasien ainesosana.

USA:n tuonti: Yhdysvalloissa kulutetaan vain muutama tuhat kiloa cesiumia vuodessa. Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen cesiumin tuonnista.

Tuontilähteet (2018–21): Luotettavia tietoja ei ole ollut saatavilla Yhdysvaltojen tuoman cesiummalmin lähteen määrittämiseksi vuodesta 1988 lähtien. Ennen vuotta 2016 Kanadan uskottiin olevan cesiummalmin ja jalostettujen kemikaalien ensisijainen toimittaja. Tuoreiden tuontitietojen perusteella Saksan uskotaan olleen jalostettujen cesiumkemikaalien lähde.

Maailmanvarat: Yhdysvaltojen ja maailman cesiumin resursseja ei ole arvioitu. Se on suhteellisen harvinainen elementti, jota voidaan louhia vain harvoissa paikoissa maailmassa. Vuonna 2021 maailmanlaajuisesti ei raportoitu primäärikaivoksen tuotantoa, mutta cesiumin uskottiin louhitun Kiinassa. Cesiumin kaivostuotanto kaikista maista Kiinaa lukuun ottamatta pysähtyi viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Luotettavia tietoja ei ole saatavilla tiettyjen maiden varantojen määrittämiseksi. Australian, Kanadan, Kiinan ja Namibian varannon arvioitiin kuitenkin olevan alle 200 000 tonnia. Useiden entisten kaivosalueiden olemassa olevat varastot ovat jatkaneet syöttämistä loppupään jalostamoihin, vaikka viimeaikaiset raportit ovat osoittaneet, että varastot tyhjenevät muutaman vuoden sisällä.

Korvikkeet: Cesiumia ja rubidiumia voidaan käyttää vaihtokelpoisesti monissa sovelluksissa, koska niillä on samanlaiset fysikaaliset ominaisuudet ja atomisäteet. Cesium on kuitenkin sähköpositiivisempi kuin rubidium, joten se on suositeltava materiaali joissakin sovelluksissa. Rubidiumia louhitaan kuitenkin samanlaisista esiintymistä suhteellisen pienempiä määriä pegmatiiteissa cesiumin tuotannon sivutuotteena ja lepidoliitin (kova kivi) louhinnan ja käsittelyn sivutuotteena, joten se ei ole helpommin saatavilla kuin cesium.

Huomautus: Vuonna 2021 Yhdysvalloissa ei louhittu kotimaassa cesiumia.

Kromi (Cr/24)

Kuvaus: Kromi on teräksenharmaa, kiiltävä, kova ja hauras metalli, joka kestää korkean kiillotuksen, kestää tummumista ja jolla on korkea sulamispiste. Kromi valmistetaan kromiittimalmista. Noin 80 % maailman kromiittimalmin tuotannosta tulee Intiasta, Kazakstanista ja Etelä-Afrikasta. [Observera! vh.]

Käyttökohteet: komponentti nikkelin superseoksissa maalla toimivissa turbiineissa ja suihkumoottoreissa; komponentti nopeasta työkaluteräksestä; pintapinnoitteet; katalyytit hiilivetyjen käsittelyyn; tulenkestävät materiaalit; vastuslämmityslangat

Tuonti USA:sta: 620 000 miljoonaa tonnia (arviolta 2022) Yhdysvallat on 83-prosenttisesti tuontiriippuvainen kromitarpeensa vuoksi.

Tuontilähteet (2018–2021): Kromiitti (mineraali): Etelä-Afrikka, 97 %; Kanada, 2 %; ja muut, 1 %; Kromipitoinen romu: Kanada, 48 %; Meksiko, 42 %; Alankomaat, 4 %; ja muut, 6 %; Kromi (primäärimetalli): Etelä-Afrikka, 30 %; Kazakstan, 13 %; Venäjä, 9 %; Saksa, 7 %; ja muut, 41 %; Tuonti yhteensä: Etelä-Afrikka, 37 %; Kazakstan, 10 %; Venäjä, 7 %; Saksa, 6 %; ja muut, 40%

Maailman luonnonvarat: Maailman resurssit ovat yli 12 miljardia tonnia laivakäyttöön tarkoitettua kromiittia, mikä riittää tyydyttämään ajateltavissa olevan kysynnän vuosisatojen ajan. Maailman kromivarat ovat maantieteellisesti voimakkaasti keskittyneet (95 %) Kazakstanissa ja Etelä-Afrikassa; Yhdysvaltain kromivarat ovat enimmäkseen Stillwater Complexissa Montanassa. Etelä-Afrikka oli johtava kromiittimalmin tuottaja. Maailman kromiittimalmikaivoksen tuotannon arvioitiin laskeneen hieman vuonna 2022, mikä johtui joidenkin maiden toiminnallisten haasteiden rajoituksista, hitaan maailmantalouden kasvusta ja kohonneista työvoimakustannuksista. Korvaa: Kromilla ei ole korviketta ruostumattomassa teräksessä, joka on johtava loppukäyttö, tai superseoksissa, jotka ovat tärkein strateginen loppukäyttö. Kromipitoinen romu voi korvata ferrokromin joissakin metallurgisissa käyttötarkoituksissa.

Huomautus (huomautukset): Ruostumattomat teräkset ja superseokset vaativat kromia. Vuonna 2022 Yhdysvallat kulutti arviolta 5% maailman kromiittimalmin tuotannosta erilaisissa tuontimateriaaleissa, kuten kromiittimalmissa, kromikemikaaleissa, kromiferroseoksissa, kromimetallissa ja ruostumattomassa teräksessä.

 

Cobalt (Co/27)

Kuvaus: Koboltti on siniharmaa, kiiltävä, hauras metallielementti. Sillä on magneettisia ominaisuuksia, kuten rauta. Koboltti-nikkeliseoksilla on hyvä lämmönkestävyys sekä korroosion- ja kulutuskestävyys, ja niitä käytetään korkeissa lämpötiloissa. Maailmassa tunnistetut kobolttivarat löytyvät enimmäkseen kupari- tai nikkelikaivoksista Australiassa, Kanadassa, Kongon demokraattisessa tasavallassa (DROC), Venäjällä ja Sambiassa. Yhdysvalloissa kobolttivarat löytyvät enimmäkseen Minnesotan alueelta. Suurin osa Yhdysvalloissa käytetystä koboltista tuodaan maahan. Arviolta 42 % Yhdysvalloissa kulutetusta koboltista käytettiin superseoksissa, pääasiassa lentokoneiden kaasuturbiinimoottoreissa; 9 % sementoiduissa karbideissa leikkaamiseen ja kulutusta kestäviin sovelluksiin; 16 % erilaisissa muissa metallisovelluksissa; ja 33 % erilaisissa kemiallisissa sovelluksissa.

Käyttökohteet: akut; komponentti nikkelisuperseoksissa suihkumoottoreiden ja teollisuuskaasuturbiinien korkean lämpötilan osissa; pigmentit; lääketieteelliset implantit

Tuonti USA:ssa: 11 000 miljoonaa tonnia (arvio 2022) Yhdysvallat on 76 % tuontiriippuvainen kobolttitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Metallin, oksidin ja suolojen sisältämä koboltti: Norja, 22 %; Kanada, 16 %; Suomi, 12 %; Japani, 12 %; ja muut, 38 %

Maailmanvarat: Maailman tunnistetut maanpäälliset kobolttivarat ovat noin 25 miljoonaa tonnia. Suurin osa näistä resursseista on sedimentin isännöidyissä kerrosmaisissa kupariesiintymissä Kongo- DROC:ssa ja Sambiassa; nikkeliä sisältävät lateriittiesiintymät Australiassa ja läheisissä saarivaltioissa sekä Kuubassa; ja magmaattiset nikkeli-kuparisulfidiesiintymät, jotka sijaitsevat mafisissa ja ultramafisissa kivissä Australiassa, Kanadassa, Venäjällä ja Yhdysvalloissa. Globaalin kobolttikaivoksen ja jalostamotuotannon ennustettiin nousevan ennätyskorkealle tasolle vuonna 2022. Raaka-ainesyötteen kasvu johtui pääasiassa lisääntyneestä tuotannosta olemassa olevissa toiminnoissa, vaikka myös uusi tuotanto ja uudelleenkäynnistykset keskeytetyissä toiminnoissa vaikuttivat tarjontaan. Kongo-DROC oli edelleen maailman johtava louhitun koboltin lähde, joka toimittaa yli 70 % maailman kobolttikaivoksen tuotannosta. Kiina oli maailman johtava jalostetun koboltin tuottaja ja johtava koboltin tuonnin toimittaja Yhdysvaltoihin. Suuri osa Kiinan tuotannosta tulee Kongo-DROC:sta tuodusta malmista ja osittain jalostetusta koboltista; romu ja kobolttimateriaalien varastot vaikuttivat myös Kiinan tarjontaan. Kiina oli maailman johtava koboltin kuluttaja, ja yli 80 prosenttia sen kulutuksesta käytetään ladattavien akkujen teollisuudessa.

Korvaavat aineet: Joissakin sovelluksissa koboltin korvaaminen johtaisi tuotteen suorituskyvyn heikkenemiseen.

Huomautus: Yli 120 miljoonaa tonnia kobolttivaroja on tunnistettu mangaanikyhmyistä ja -kuorista Atlantin, Intian ja Tyynenmeren pohjalla. Suurin osa Yhdysvaltojen koboltin toimituksista koostuu tuonnista ja sekundaarisista materiaaleista (romu). Vuonna 2022 ostetun romun sisältämä koboltti edusti arviolta 24 % arvioidusta koboltin kulutuksesta.

Kupari (Cu/29)

Kuvaus: Kupari on mineraali ja elementti. Mineraalina luonnollinen kupari (jota kutsutaan myös alkuperäiseksi kupariksi) on suhteellisen harvinaista. Kuparia esiintyy yleensä luonnossa rikin yhteydessä. Kalkopyriitti (katso oheinen kuva) on kuparirautasulfidimineraali ja runsain kuparimalmimineraali. Vaikka kalkopyriitti ei sisällä rakenteeltaan eniten kuparia suhteessa muihin mineraaleihin, se on tärkein kuparimalmi, koska sitä löytyy monilta paikkakunnilta. Kupari on yksi vanhimmista koskaan käytetyistä metalleista. Korkean sitkeyden, muokattavuuden, johtavuuden ja korroosionkestävyyden ominaisuuksien vuoksi kuparista on tullut merkittävä teollisuusmetalli, joka sijoittuu kolmanneksi raudan ja alumiinin jälkeen kulutettujen määrien suhteen.

Käyttökohteet: sähköjohto (moottorit, sähkömagneetit, integroidut piirit); putkisto (letkut, liittimet); arkkitehtoninen katto ja rakennusten ominaisuudet; seokset (messinki, pronssi)

Yhdysvaltain tuonti: 825 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 41-prosenttisesti riippuvainen kuparitarpeistaan.

Yhdysvaltain tuontilähteet (2018-21): Läpipainopakkausten ja anodien kuparipitoisuus: Suomi, 90 %; ja muut, 10%; Matta-, tuhka- ja saostumien kuparipitoisuus: Kanada, 34%; Belgia, 17%; Japani, 15%; Meksiko, 11%. Malmin ja rikasteiden kuparipitoisuus: Meksiko, 82%; Kanada, 18%; ja muut, <1%. romun kuparipitoisuus: Kanada,
51%; Meksiko, 37%; ja muut, 12%. Puhdistettu kupari: Chile, 64%; Kanada, 20%; Meksiko, 11%; ja muut, 5%. Jalostetun kuparin osuus kaikesta valmistamattoman kuparin tuonnista oli 86%.

Maailman resurssit: Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen tutkimus maailmanlaajuisista kupariesiintymistä osoitti, että vuodesta 2015 lähtien tunnistetut resurssit sisälsivät 2,1 miljardia tonnia kuparia ja löytämättömät resurssit arviolta 3,5 miljardia tonnia. Vuonna 2022 Yhdysvaltain kaivostuotannon hyödynnettävissä olevan kuparin pitoisuus oli arviolta 1,3 miljoonaa tonnia, mikä on 6 % enemmän kuin vuonna 2021. Romusta talteen otettu kupari muodosti 32% Yhdysvaltain kuparitarjonnasta.

Korvaa: Alumiiniset korvikkeet kuparille virtajohdoissa, sähkölaitteissa, autojen pattereissa sekä jäähdytys- ja jäähdytysputkissa. Titaania ja terästä käytetään lämmönvaihtimissa. Optiset kuidut korvaavat kuparin tietoliikennesovelluksissa ja muovit korvaavat kuparin vesiputkissa, viemäriputkissa ja LVI-laitteissa.   

Gallium (Ga/31)

Description: Gallium is a metallic element that does not easily combine with other elements or ions to form ore minerals. It is, however, found as a trace element in a number of minerals and ores, the most important of which is bauxite, or aluminum ore (see attached image). In fact, gallium is a byproduct of alumina production. Gallium is not produced in the US, and demand is satisfied by imports. Imports of gallium metal and gallium arsenide (GaAs) wafers continued to account for all US consumption of gallium.

Käyttökohteet: integroidut piirit (matkapuhelimet, erityisesti älypuhelimet, langaton internet); optoelektroniset laitteet (laserdiodit, LEDit, valoilmaisimet ja aurinkokennot); Erikoisseokset

Yhdysvaltain tuonti: 562 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen galliumtarpeistaan.

Yhdysvaltain tuontilähteet (2018-21): metalli – Kiina, 53%; Saksa ja Japani, kumpikin 13 prosenttia; Ukraina, 5%; ja muut, 16%.

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisesti primäärigallium otetaan talteen bauksiitti- ja sinkkimalmien käsittelyn sivutuotteena. Maailman bauksiittiresursseissa olevan galliumin arvioidaan ylittävän 1 miljoona tonnia, ja huomattava määrä voisi sisältyä maailman sinkkivaroihin. Kuitenkin alle 10% bauksiitti- ja sinkkivarojen galliumista on mahdollisesti hyödynnettävissä. Vuonna 2022 galliummetallien tuonti kasvoi arviolta 34 % vuoden 2021 tuonnista johtuen lisääntyneestä tuonnista Kanadasta, Kiinasta, Slovakiasta ja Yhdistyneestä kuningaskunnasta. Vuodesta 2019 alkaen Yhdysvaltojen galliummetallien tuonti väheni huomattavasti aiemmista vuosista, koska Kiinan galliumin viennille Yhdysvaltoihin asetettiin korkeammat tullit.

Korvaa: Orgaanisista yhdisteistä valmistettuja nestekiteitä käytetään visuaalisissa näytöissä LEDien korvikkeina. Piipohjaiset komplementaariset metallioksidipuolijohdetehovahvistimet kilpailevat GaAs-tehovahvistimien kanssa keskitason 3G-matkapuhelinpuhelimissa. Indiumfosfidikomponentit voidaan korvata GaAs-pohjaisilla infrapunalaserdiodeilla joissakin tietyn aallonpituuden sovelluksissa, ja helium-neonlaserit kilpailevat GaAs: n kanssa näkyvissä laserdiodisovelluksissa. Pii on GaAsin tärkein kilpailija aurinkokennosovelluksissa. GaAs-pohjaisia mikropiirejä käytetään monissa puolustukseen liittyvissä sovelluksissa niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi, eikä näissä sovelluksissa ole tehokkaita GaAs:n korvikkeita. GaAs heterojunction-bipolaarisissa transistoreissa korvataan joissakin sovelluksissa pii-germaniumilla.

Huomautus (huomautukset): Yhdysvalloissa primaarigalliumia (heikkolaatuista, puhdistamatonta) ei ole otettu talteen vuoden 1987 jälkeen.

Hafnium (Hf/72)

Kuvaus: Hafniummetallia syntyy, kun se erotetaan zirkonista, zirkoniumsilikaattimineraalista, joka on yleensä 98% zirkoniumia ja 2% hafniumia. Hafnium on metallielementti, jota käytetään useissa teollisissa sovelluksissa, koska se kestää korroosiota ja korkeita lämpötiloja.

Käyttökohteet: ydinreaktoreiden säätösauvat (ensisijainen käyttö); nikkelin superseokset ja korkean lämpötilan seokset; integroitujen piirien tuotanto 45 mm: n ja pienemmille ominaisuuksille; elektrodit plasmakaaren leikkaamiseen

Yhdysvaltain tuonti: 35 mt (arvio 2022)

Tuontilähteet (2018-21): Hafnium, muokkaamaton: Saksa, 36%; Ranska, 30%; Kiina, 26%; Venäjä, 3%; ja muut, 5%.

Maailman resurssit: Maailman hafniumin resurssit liittyvät zirkonin ja baddeleyiitin resursseihin. Hafniumvaroista ei ole saatavilla määrällisiä arvioita.

Korvaa: Hopea-kadmium-indium-säätösauvoja käytetään hafniumin sijasta lukuisissa ydinvoimaloissa. Zirkoniumia voidaan käyttää vaihtokelpoisesti hafniumin kanssa tietyissä superseoksissa.

Huomautus (huomautukset): Hafniummetallin tuotanto hafniumoksidista (HfO₂₎ Dubbo Zirconia -projektissa Uudessa Etelä-Walesissa, Australiassa, olisi riippumaton zirkoniummetallin jalostuksesta ydinteollisuudelle, jossa se on sivutuote. Muita raskaiden mineraalien etsintä- ja kaivoshankkeita on käynnissä Australiassa, Mosambikissa, Sri Lankassa ja Tansaniassa.

Indium (in/49)

Kuvaus: Indium on pehmeä, muokattava, hopeanvalkoinen metallielementti; Sitä tuotetaan pääasiassa sinkkimalmin käsittelyn aikana syntyneistä jäännöksistä.

Käyttää: LCD-näytöt; orgaaniset LEDit; kuitu-optiikka; juote ja seokset; infrapuna-kuvantaminen; Viestinnän

Yhdysvaltain tuonti: 160 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100% riippuvainen indiumin tarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Korean tasavalta, 32%; Kanada, 22%; Kiina, 18%; Ranska, 9%; ja muut, 19%.

Maailman resurssit: Indium otetaan yleisimmin talteen sinkkisulfidimalmimineraalista sphaleritista (ks. oheinen kuva). Sinkkiesiintymien indiumpitoisuus, josta se otetaan talteen, vaihtelee alle miljoonasosasta 1 miljoonasosaan.

Korvaa: Antimonitinaoksidipinnoitteet on kehitetty vaihtoehtona indiumtinaoksidipinnoitteille (ITO) nestekidenäytöissä, ja ne on hehkutettu onnistuneesti LCD-lasiksi; hiilinanoputkipinnoitteet on kehitetty vaihtoehdoksi ITO-pinnoitteille joustavissa näytöissä, aurinkokennoissa ja kosketusnäytöissä; PEDOT [poly(3,4-eteenidioksitiofeeni)] on myös kehitetty korvaamaan ITO:ta joustavissa näytöissä ja orgaanisissa valodiodeissa; ja hopeisia nanolankoja on tutkittu ITO: n korvikkeena kosketusnäytöissä. Grafeeni on kehitetty korvaamaan ITO-elektrodit aurinkokennoissa, ja sitä on tutkittu myös ITO: n korvaajana joustavissa kosketusnäytöissä. Tutkijat ovat kehittäneet tarttuvamman sinkkioksidinanojauheen korvaamaan ITO: n nestekidenäytöissä. Galliumarsenidi voi korvata indiumfosfidin aurinkokennoissa ja monissa puolijohdesovelluksissa. Hafnium voi korvata indiumin ydinreaktorin säätösauvojen seoksissa.

Huomautus (huomautukset): Indiumia ei otettu talteen malmeista Yhdysvalloissa vuonna 2022. Useat yritykset tuottivat indiumtuotteita – mukaan lukien seokset, yhdisteet, erittäin puhtaat metallit ja juotokset – tuodusta indiummetallista. ITO:n tuotanto muodosti edelleen suurimman osan indiumin maailmanlaajuisesta kulutuksesta.

Lyijy (Pb/82)

Kuvaus: Lyijy on erittäin korroosionkestävä, tiheä, sitkeä ja muokattava siniharmaa metalli, jota on käytetty vähintään 5,000 vuotta. Merkittävin lyijymineraali on galena (lyijysulfidi).

Käyttökohteet: paristot; kaapelin levy; juottaa; suojaus (röntgenlaitteet); ampumatarvikkee.
Lyijyakkuteollisuuden osuus Yhdysvaltojen ilmoitetusta lyijyn kulutuksesta oli arviolta 92% vuonna 2021. Lyijyakkuja käytettiin pääasiassa autojen käynnistysvalo-sytytysakkuina (SLI), teollisuustyyppisinä akkuina tietokone- ja tietoliikenneverkkojen valmiustilaan sekä käyttövoimaan.

Yhdysvaltain tuonti: 700 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 42-prosenttisesti riippuvainen lyijytarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Jalostettu metalli: Kanada, 42%; Meksiko, 18%; Korean tasavalta, 14%; ja muut, 26%.

Maailman resurssit: Tunnistetut maailman lyijyresurssit ovat yhteensä yli 2 miljardia tonnia. Viime vuosina merkittäviä lyijyvaroja on tunnistettu sinkki- ja (tai) hopea- tai kupariesiintymien yhteydessä Australiassa, Kiinassa, Irlannissa, Meksikossa, Perussa, Portugalissa, Venäjällä ja Yhdysvalloissa (Alaska).

Korvaa: Korvaaminen muovilla on vähentänyt lyijyn käyttöä kaapelipäällysteissä ja tölkeissä. Tina on korvannut lyijyn juomavesijärjestelmien juotoksessa. Elektroniikkateollisuus on siirtynyt lyijyttömiin juotoksiin ja litteisiin näyttöihin, jotka eivät vaadi lyijysuojausta. Teräs ja sinkki ovat yleisiä lyijyn korvikkeita pyöräpainoissa.

Huomautus (huomautukset): International Lead and Zinc Study Groupin mukaan maailmanlaajuisen jalostetun lyijyn tuotannon ennustettiin vuonna 2022 laskevan 0,3 % 12,34 miljoonaan tonniin ja jalostetun lyijyn kulutuksen kasvavan 0,8 % 12,42 miljoonaan tonniin.

Litium (Li/3)

Kuvaus: Litium on metallinen elementti, joka on laajalti levinnyt maankuoreen pieninä pitoisuuksina. Spodumeeni (katso liitteenä oleva kuva), terälehti (katso liitteenä oleva kuva) ja lepidoliitti (katso liitteenä oleva kuva) ovat tärkeitä litiumin mineraalilähteitä. Maanalaiset suolavedet ovat litiumkarbonaatin tuotannon hallitseva raaka-aine maailmanlaajuisesti, koska tuotantokustannukset ovat alhaisemmat kuin kovien kivimalmien kustannukset.

Käyttökohteet: emalit; lasi; keramiikka; ilmanpuhdistus; litiumioniakut; kaukoputkien polttolinssit
Vaikka litiummarkkinat vaihtelevat sijainnin mukaan, maailmanlaajuiset loppukäyttömarkkinat arvioidaan seuraavasti: paristot, 74%; keramiikka ja lasi, 14%; voitelurasvat, 3%; jatkuvavalumuotin flux-jauheet, 2%; polymeerin tuotanto, 2%; ilmankäsittely, 1%; ja muut käyttötarkoitukset, 4%. Litiumin kulutus akuissa on kasvanut merkittävästi viime vuosina, koska ladattavia litiumparistoja käytetään laajasti sähköajoneuvojen ja kannettavien elektronisten laitteiden kasvavilla markkinoilla, ja niitä käytetään yhä enemmän sähkötyökaluissa ja verkon varastointisovelluksissa. Litiummineraaleja käytettiin suoraan malmirikasteina keramiikka- ja lasisovelluksissa.

Yhdysvaltain tuonti: 3,400 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 25-prosenttisesti riippuvainen litiumtarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Argentiina, 51%; Chile, 40%; Kiina, 4%; Venäjä, 3%; ja muut, 2%.

Maailman resurssit: Jatkuvan etsinnän ansiosta tunnistetut litiumvarat ovat kasvaneet merkittävästi maailmanlaajuisesti ja yhteensä noin 98 miljoonaa tonnia. Yhdysvalloissa tunnistetut litiumvarat – mannermaisista suolavesistä, savikivestä, geotermisistä suolavesistä, hektoriitista, öljykenttien suolavesistä ja pegmatiiteista – ovat 12 miljoonaa tonnia. Muiden maiden tunnistetut litiumvarat on tarkistettu 86 miljoonaan tonniin. Tunnistetut litiumvarat jakautuvat seuraavasti: Bolivia, 21 miljoonaa tonnia; Argentiina, 20 miljoonaa tonnia; Chile, 11 miljoonaa tonnia; Australia, 7, 9 miljoonaa tonnia; Kiina, 6, 8 miljoonaa tonnia; Saksa, 3,2 miljoonaa tonnia; DROC, 3 miljoonaa tonnia; Kanada, 2, 9 miljoonaa tonnia; Meksiko, 1,7 miljoonaa tonnia; Tšekki, 1, 3 miljoonaa tonnia; Serbia, 1, 2 miljoonaa tonnia; Venäjä, 1 miljoona tonnia; Peru, 880 000 tonnia; Mali, 840 000 tonnia; Brasilia, 730 000 tonnia; Zimbabwe, 690 000 tonnia; Espanja, 320 000 tonnia; Portugali, 270 000 tonnia; Namibia, 230 000 tonnia; Ghana, 180 000 tonnia; Suomi, 68 000 tonnia; Itävalta, 60 000 tonnia; ja Kazakstan, 50 000 tonnia.

Korvaa: Litiumyhdisteiden korvaaminen on mahdollista paristoissa, keramiikassa, rasvoissa ja valmistetussa lasissa. Esimerkkejä ovat kalsium, magnesium, elohopea ja sinkki anodimateriaalina primaarisissa akuissa; kalsium- ja alumiinisaippuat rasvojen stearaattien korvikkeina; ja rodiset ja kaliumiset virtaukset keramiikan ja lasin valmistuksessa.

Huomautus (huomautukset): Litiumin toimitusvarmuudesta on tullut teknologiayritysten ensisijainen tavoite Yhdysvalloissa ja Aasiassa. Teknologiayritysten ja etsintäyhtiöiden strategisia liittoutumia ja yhteisyrityksiä perustetaan edelleen luotettavan ja monipuolisen litiumin tarjonnan varmistamiseksi akkujen toimittajille ja ajoneuvovalmistajille.

Magnesium (mg/12)

Kuvaus:  Magnesium on maankuoren kahdeksanneksi runsain alkuaine, joka edustaa noin 2% sen kokonaismassasta; Se kuuluu maa-alkalimetallisarjaan. Metalli on hopeanhohtoista valkoista ja sitä arvostetaan keveydestään ja lujuudestaan seoksissa. Magnesiumia voidaan uuttaa mineraaleista dolomiitti  ja karnalliitti, mutta sitä saadaan useimmiten merivedestä tai kaivo- ja järvisuolavesistä.

Käyttökohteet: tulenkestävät materiaalit uunien vuorauksissa teräksen, raudan, metallien, lasin ja sementin tuotannossa; käytetään maatalous-, kemian- ja rakennusteollisuudessa
Primaarisen magnesiummetallin johtava käyttö, jonka osuus Yhdysvaltojen ilmoitetusta kotimaisesta kulutuksesta oli 58%, oli valukappaleissa, joita käytettiin pääasiassa autoteollisuudessa.

Yhdysvaltain tuonti: 97 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 50-prosenttisesti riippuvainen magnesiummetallitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Kanada, 21%; Israel, 11%; Meksiko, 10%; Taiwan, 9%; ja muut, 49%.

Maailman resurssit: Resurssit, joista magnesiumia voidaan ottaa talteen, vaihtelevat suurista lähes rajattomiin ja ovat maailmanlaajuisesti yleisiä. Dolomiitin, serpentiinin ja magnesiumia sisältävien evaporiittimineraalien resurssit ovat valtavat. Magnesiumia sisältävien suolavesien arvioidaan muodostavan miljardien tonnien resurssin, ja magnesiumia voitaisiin ottaa talteen merivedestä maailman rannikoilla.

Korvaa: Alumiini ja sinkki voivat korvata magnesiumin valukappaleissa ja takotuotteissa. Magnesiumin suhteellisen kevyt paino on etu alumiiniin ja sinkkiin verrattuna valukappaleissa ja takotuotteissa useimmissa sovelluksissa; Sen korkeat kustannukset ovat kuitenkin haitta suhteessa näihin korvikkeisiin. Raudan ja teräksen rikinpoistoon voidaan käyttää kalsiumkarbidia magnesiumin sijasta. Magnesium on edullinen kuin kalsiumkarbidi raudan ja teräksen rikinpoistoon, koska kalsiumkarbidi tuottaa asetyleeniä veden läsnä ollessa.

Huomautus (huomautukset): Magnesiumin käyttö autonosissa lisääntyi edelleen, kun autonvalmistajat pyrkivät vähentämään ajoneuvojen painoa polttoainetehokkuuden parantamiseksi.

Mangaani (Mn/25)

Kuvaus: Mangaani on erittäin hauras, mutta kova metallielementti. Pyrolusiitti (mangaanidioksidi (MnO₂) on mangaanin tärkein malmimineraali. Rodokrosiittia  käytetään myös mangaanin malmina, mutta sitä esiintyy harvoin taloudellisina määrinä. Mangaani on välttämätön raudan ja teräksen tuotannolle rikkiä sitovien, hapettavien ja seostavien ominaisuuksiensa vuoksi.

Käyttökohteet: teräksen valmistus; alumiiniseoksen tuotanto; lisäaine lyijyttömässä bensiinissä; lasin valmistus ja värjäys; paristot ja kuivat kennot; kemiallisen prosessoinnin sovelluksissa käytettävät seokset; seokset korkean lämpötilan pultteihin ja kiinnikkeisiin

Tuonti Yhdysvalloiaaa: Mangaanimalmi 650 000 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen mangaanitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Mangaanimalmi: Gabon, 67%; Etelä-Afrikka, 19%; Meksiko, 12%; ja muut, 2%. – Tässä on paikallaan huomata 98 %:nen riippuvuus Afrikan ja Meksikon lähteistä!

Maailman resurssit: Maalla sijaitsevat mangaanivarat ovat suuria, mutta ne jakautuvat epäsäännöllisesti. Etelä-Afrikan osuus maailman mangaanivarannoista on noin 30%. Yhdysvalloissa olevat tuotteet ovat erittäin heikkolaatuisia ja niillä on mahdollisesti korkeat louhintakustannukset. Mangaanimalmin maailmanlaajuisen tuotannon arvioitiin pysyvän samana kuin vuonna 2021. Mangaanimalmin tuotannon johtavat maat olivat alenevassa järjestyksessä rajoitetun painon perusteella Etelä-Afrikka, Gabon ja Australia.

Korvaa: Mangaanilla ei ole tyydyttävää korviketta tärkeimmissä sovelluksissaan.

 

Elohopea (Hg/80)

Kuvaus: Elohopea on ainoa yleinen metalli, joka on nestemäinen huoneenlämpötilassa. Sitä esiintyy joko alkuperäisenä metallina tai cinnabarissa, corderoitessa, livingstoniitissa ja muissa mineraaleissa. Elohopealla on tasainen tilavuuslämpölaajeneminen, hyvä sähkönjohtavuus ja se muodostaa helposti amalgaamit lähes kaikkien yleisten metallien kanssa rautaa lukuun ottamatta.

Käyttökohteet: ammusten savutteet; ohjus- ja avaruusohjausjärjestelmän gyroskoopit; hammaslääketieteelliset laitteet; sähkövalaistus; infrapuna-tunnistus

Yhdysvaltain tuonti: 2 mt (2022)

Tuontilähteet (2018-21): Kanada, 69%; Kiina, 31%; ja muut, <1%.

Maailman resurssit: Kiinassa, Kirgisiassa, Meksikossa, Perussa, Venäjällä, Sloveniassa, Espanjassa ja Ukrainassa on suurin osa maailman arviolta 600 000 tonnista elohopeavaroja. Meksiko ottaa elohopean talteen Espanjan siirtomaa-ajan hopeakaivosjätteestä. Espanjassa, joka oli aikoinaan johtava elohopean tuottaja, kaivostoiminta sen vuosisatoja vanhassa Almadenin kaivoksessa lopetettiin vuonna 2003. Yhdysvalloissa elohopeaa esiintyy Alaskassa, Arkansasissa, Kaliforniassa, Nevadassa ja Texasissa. Elohopean kulutuksen väheneminen pienimuotoista kullankaivua lukuun ottamatta osoittaa, että nämä luonnonvarat riittävät vuosisatojen käyttöön.

Korvaa: Keraamiset komposiitit korvaavat tummanharmaan elohopeaa sisältävän hammasamalgaamin. ”Galistan”, galliumin, indiumin ja tinan seos, korvaa perinteisissä elohopealämpömittareissa käytetyn elohopean, ja digitaaliset lämpömittarit ovat korvanneet perinteiset lämpömittarit. Kloorialkalitehtailla ympäri maailmaa elohopeakennoteknologia korvataan uudemmalla kalvo- ja kalvokennoteknologialla. LEDit, jotka sisältävät indiumin korviketta elohopeaa sisältäville loistelampuille. Litium-, nikkelikadmium- ja sinkki-ilmaparistot korvaavat elohopea-sinkkiparistot Yhdysvalloissa; indiumyhdisteet, jotka korvaavat elohopean alkaliparistoissa; ja orgaaniset yhdisteet on korvattu elohopean sienitautien torjunta-aineilla lateksimaalissa.

Huomautus (huomautukset): Elohopeamyrkyllisyyden sekä ympäristöön ja ihmisten terveyteen liittyvien huolenaiheiden vuoksi elohopean kokonaiskäyttö on vähentynyt Yhdysvalloissa. Elohopeaa vapautuu edelleen ympäristöön monista lähteistä, mukaan lukien elohopeaa sisältävät autojen kytkimet, kun autoja romutetaan ottamatta niitä talteen kierrätystä varten, hiilivoimaloiden päästöt ja elohopeaa sisältävien lääkinnällisten laitteiden polttaminen. Elohopeaa ei enää käytetä Yhdysvalloissa valmistetuissa paristoissa ja maaleissa.

 

Molybdeeni (Mo/42)

Kuvaus:  Molybdeeni on tulenkestävä metallielementti, jota käytetään pääasiassa teräksen, valuraudan ja superseosten seosaineena kovettuvuuden, lujuuden, sitkeyden sekä kulutus- ja korroosionkestävyyden parantamiseksi. Mineraalimolybdeniitti (molybdeenisulfidi) (katso oheinen kuva) on tärkeä molybdeenin lähde.

Käyttökohteet: komponentti työkalu- ja seosteräksissä; nikkelisuperseosten komponentti suihkumoottoreiden korkean lämpötilan osille; voiteluaine; väriaine; Nikkelisuperseokset turbiinimoottoreiden korkean lämpötilan osiin

Yhdysvaltain tuonti: 33 000 mt (arvio 2022)

Tuontilähteet (2018-21): Molybdeenimalmit ja -rikasteet: Peru, 60%; Meksiko, 15%; Chile, 14%; ja muut, 11%.

Maailman resurssit: Molybdeenin maailmanlaajuinen tuotanto vuonna 2022 pysyi käytännössä ennallaan verrattuna vuoteen 2021. Laskevassa tuotantojärjestyksessä
Kiina, Chile, Yhdysvallat, Peru ja Meksiko tuottivat 93% maailman kokonaistuotannosta. Molybdeenin tunnistetut resurssit Yhdysvalloissa ovat noin 5, 4 miljoonaa tonnia ja muualla maailmassa noin 20 miljoonaa tonnia. Molybdeeni esiintyy pääasiallisena metallisulfidina suurissa matala-asteisissa porfyyrimolybdeenikerrostumissa ja siihen liittyvänä metallisulfidina matala-asteisissa porfyyrikuparikerrostumissa. Molybdeenivarat riittävät tyydyttämään maailman tarpeet lähitulevaisuudessa.

Korvaa: Molybdeeniä ei juurikaan korvata sen pääasiallisessa sovelluksessa teräksissä ja valuraudoissa. Mahdollisia korvaavia aineita ovat boori, kromi, niobium (kolumbium) ja vanadiini seostetuissa teräksissä; volframi työkaluteräksissä; grafiitti, tantaali ja volframi tulenkestäville materiaaleille korkean lämpötilan sähköuuneissa; ja kadmium-punaiset, kromioranssit ja orgaanisen oranssit pigmentit molybdeenioranssille.

 

Nikkeli (Ni/28)

Kuvaus: Nikkeli on hopeanhohtoinen metallielementti. Suurin osa louhitusta nikkelistä on peräisin kahdentyyppisistä esiintymistä: lateriiteista, joissa tärkeimmät mineraalit ovat nikkelilimoniitti (hydratoitu rautaoksidi) (katso liitteenä oleva kuva) ja garnieriitti (vesipitoinen nikkelisilikaatti) (katso liitteenä oleva kuva), tai magmaattisista sulfidiesiintymistä, joissa pääasiallinen mineraali on pentlandiitti (rautanikkelisulfidi) (katso liitteenä oleva kuva).

Käyttökohteet: maalla sijaitsevat turbiinit; suihkukoneiden moottoreiden turbiinit; turbiinit laajamittaiseen sähköntuotantoon; nestemäisen kaasun varastointi; Nopeat teräkset

Yhdysvaltain tuonti: 164 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 56-prosenttisesti riippuvainen nikkelitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Primäärinikkeli: Kanada, 45 %; Norja, 9%; Australia, 8%; Suomi, 7%; ja muut, 31%. Nikkeliä sisältävä romu, mukaan lukien ruostumattoman teräksen romun nikkelipitoisuus: Kanada, 38%; Meksiko, 26%; Yhdistynyt kuningaskunta, 9%; ja muut, 27%.

Maailman resurssit: Tunnistetut maalla sijaitsevat resurssit, joiden keskiarvo on vähintään 1% nikkeliä, sisältävät vähintään 130 miljoonaa tonnia nikkeliä, joista noin 60% on lateriiteissa ja 40% sulfidiesiintymissä. Laajoja nikkelivaroja löytyy myös mangaanikuorista ja merenpohjan kyhmyistä. Uusien sulfidiesiintymien väheneminen perinteisillä kaivosalueilla on johtanut etsintään haastavammissa paikoissa, kuten itäisessä Keski-Afrikassa ja subarktisella alueella. Arvioitu maailmanlaajuinen nikkelikaivostuotanto kasvoi noin 20%, ja lähes kaikki lisääntynyt tuotanto johtui Indonesiasta.

Korvaa: Vähänikkeli-, duplex- tai ultrakorkeakromiset ruostumattomat teräkset korvataan austeniittisilla laaduilla rakentamisessa. Nikkelittömiä erikoisteräksiä käytetään joskus ruostumattoman teräksen sijasta sähköntuotanto- ja petrokemianteollisuudessa. Titaaniseokset voivat korvata nikkelimetallin tai nikkelipohjaiset seokset syövyttävissä kemiallisissa ympäristöissä. Litiumioniakkuja voidaan käyttää nikkelimetallihydridiakkujen sijasta tietyissä sovelluksissa.

Huomautus (huomautukset): Yhdysvalloissa primäärinikkelin johtavia käyttötarkoituksia ovat seokset ja teräkset, galvanointi ja muut käyttötarkoitukset, mukaan lukien katalyytit ja kemikaalit. Ruostumattoman ja seostetun teräksen sekä nikkeliä sisältävien seosten osuus kotimaisesta kulutuksesta on tyypillisesti yli 85 prosenttia.

 

Niobium (Nb/41)

Kuvaus: Columbium ja niobium ovat synonyymejä nimiä kemialliselle alkuaineelle, jonka atomiluku on 41; columbium oli nimi, joka annettiin vuonna 1801, ja niobium (Nb) oli nimi, jonka International Union of Pure and Applied Chemistry virallisesti nimesi vuonna 1950. Yhdysvalloissa ei ole niobiumkaivosteollisuutta, koska tunnistetut resurssit ovat heikkolaatuisia. Brasilia ja Kanada ovat suurimmat niobiummineraalikonsentraattien tuottajat. Niobiumia esiintyy usein mineraaleissa pyrokloori (ks. oheinen kuva) ja kolumbiitti (ks. oheinen kuva).

Käyttökohteet: seosaineet teräksissä, ruostumattomissa teräksissä, superseoksissa (nikkeli-, koboltti- ja rautapohjaiset); suihkumoottorin osat; kaasuturbiinit; lämmönkestävät ja polttolaitteet; Työkalunterät ja leikkaustyökalut

Yhdysvaltain tuonti: 8,800 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen niobiumtarpeistaan.

Yhdysvaltain tuontilähteet (2018-21): Niobium- ja tantaalimalmit ja -rikasteet: Australia, 42%; Ruanda, 21%; Kongo-DROC, 12%; Mosambik, 7%; ja muut, 18%. Niobiumoksidi: Brasilia, 72%; Viro, 5%; Kiina, 2%; Saksa, 1%; ja muut, 20%. Ferroniobium ja niobiummetalli: Brasilia, 67%; Kanada, 28%; Venäjä, 3%, Saksa, 1% ja muut, 1%. Tuonti yhteensä: Brasilia, 66%; Kanada, 25%; ja muut, 9%. Yhdysvaltain niobiummateriaalin tuonnista (suljetun painon mukaan) 74% oli ferroniobiumia, 16% niobiummetallia, 9% niobiumoksidia ja 1% niobiummalmeja ja -rikasteita.

Maailman resurssit: Brasilia oli edelleen maailman johtava niobiumin tuottaja, jonka osuus maailman tuotannosta oli noin 89%, jota seurasi Kanada noin 8%. Maailman niobiumresurssit ovat enemmän kuin riittävät ennakoitujen tarpeiden tyydyttämiseen. Suurin osa maailman tunnistetuista niobiumresursseista esiintyy pyrokloorina karbonatiittitalletuksissa (magmakivet, jotka sisältävät yli 50% tilavuuskarbonaattimineraaleja) ja ovat Yhdysvaltojen ulkopuolella.

Korvikkeet: Niobium voidaan korvata seuraavilla materiaaleilla, mutta seurauksena voi olla suorituskyvyn heikkeneminen tai korkeammat kustannukset: molybdeeni ja vanadiini seosaineina lujissa niukkaseosteisissa teräksissä; tantaali ja titaani seosaineina ruostumattomissa ja erikoislujissa teräksissä; ja keramiikka, molybdeeni, tantaali ja volframi korkeissa lämpötiloissa.

Huomautus (huomautukset): Yhdysvaltain merkittävää niobiumkaivostuotantoa ei ole raportoitu vuoden 1959 jälkeen. Niobiumia tuodaan pääasiassa ferroniobiumin muodossa.

 

Renium (Re/75)

Kuvaus: Renium on hopeanharmaa, raskas, siirtymämetalli. Arvioitu keskimääräinen pitoisuus on 1 osa miljardissa (ppb), renium on yksi harvinaisimmista maankuoren elementeistä. Reniumilla on kolmanneksi korkein sulamispiste ja toiseksi korkein kiehumispiste kaikista elementeistä. Renium muistuttaa kemiallisesti mangaania ja teknetiumia, ja sitä saadaan pääasiassa molybdeenin ja kuparimalmien uuttamisen ja jalostuksen sivutuotteena.

Käyttökohteet: superseokset, joita käytetään korkean lämpötilan turbiinimoottorin osissa; Öljyä uudistavat katalyytit

Yhdysvaltain tuonti: 10 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 69-prosenttisesti riippuvainen reniumtarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Ammoniumperrenaatti: Kazakstan, 27%; Puola, 16%; Kanada, 15%; Saksa, 15%; ja muut, 27%. Reniummetallijauhe: Chile, 84%; Kanada, 8%; Saksa, 6%; ja muut, 2%. Tuonti yhteensä: Chile, 63%; Kanada, 10%; Saksa, 8%; Kazakstan, 7%; ja muut, 12%.

Maailman resurssit: Suurin osa reniumista esiintyy molybdeenin kanssa porfyyrikuparikerrostumissa. Tunnistettujen Yhdysvaltain resurssien arvioidaan olevan noin 5 miljoonaa kiloa, ja muun maailman tunnistetut resurssit ovat noin 6 miljoonaa kiloa. Renium liittyy myös kuparimineraaleihin sedimenttiesiintymissä Armeniassa, Kazakstanissa, Puolassa, Venäjällä ja Uzbekistanissa, joissa malmia käsitellään kuparin talteenottoa varten ja reniumia sisältävät jäännökset otetaan talteen kuparisulatoissa. Maailman reniumin tuotanto laski vuonna 2022 hieman verrattuna vuoden 2021 tuotantoon.

Korvaa: Reniumin korvikkeita platina-reniumkatalyyteissä arvioidaan jatkuvasti. Iridium ja tina ovat saavuttaneet kaupallista menestystä yhdessä tällaisessa sovelluksessa. Muita katalyyttiseen käyttöön arvioitavia metalleja ovat gallium, germanium, indium, seleeni, pii, volframi ja vanadiini. Näiden ja muiden metallien käyttö bimetallikatalyyteissä saattaa vähentää reniumin osuutta nykyisistä katalyyttimarkkinoista. Tätä kuitenkin todennäköisesti kompensoisi reniumia sisältävien katalyyttien käyttö useissa ehdotetuissa kaasusta nesteeksi -hankkeissa. Materiaalit, jotka voivat korvata reniumin erilaisissa loppukäyttökohteissa, ovat seuraavat: koboltti ja volframi kupariröntgenkohteiden pinnoitteisiin, rodium ja rodium-iridium korkean lämpötilan termoelementteihin, volframi ja platina-rutenium sähkökoskettimien pinnoitteisiin sekä volframi ja tantaali elektronisäteilijöihin.

Huomautus (huomautukset): Vuonna 2022 todettavissa oleva kulutus Yhdysvalloissa oli 8 % pienempi kuin vuonna 2021. Vuoden 2022 aikana Yhdysvallat oli edelleen riippuvainen tuonnista suuren osan reniumtarjonnastaan. Kanada, Chile, Saksa, Kazakstan ja Puola toimittivat suurimman osan tuodusta reniumista.

Rubidium (Rb/37)

Kuvaus:  Rubidium on pehmeä, sitkeä, hopeanvalkoinen metalli, joka sulaa 39,3 °C:ssa. Luonnossa esiintyvä rubidium on lievästi radioaktiivinen. Rubidium on erittäin reaktiivinen metalli – se syttyy itsestään ilman läsnä ollessa ja hajottaa veden räjähtävästi sytyttäen vapautuneen vedyn. Lepidoliitti (katso liitteenä oleva kuva) sisältää 0,3–3,5% rubidiumia, ja se on alkuaineen kaupallinen lähde.

Käyttää: Rubidiumia käytetään vaihtokelpoisesti tai yhdessä cesiumin kanssa monissa käyttötarkoituksissa; sen pääasiallinen sovellus on kuituoptisissa tietoliikennejärjestelmissä käytettävät erikoislasit; Rubidiumin fotoemissiiviset ominaisuudet ovat johtaneet sen käyttöön pimeänäkölaitteissa, valokennoissa ja valomonistinputkissa; Sillä on useita käyttötarkoituksia lääketieteessä, kuten positroniemissiotomografisessa (PET) kuvantamisessa, epilepsian hoidossa sekä nukleiinihappojen ja virusten ultrakeskipakoiserottelussa.

Tuonti Yhdysvalloista: Yhdysvaltojen keskeisiä tilastoja, kuten kulutusta, vientiä ja tuontia, ei ole saatavilla. Osa tiivisteestä tuotiin Yhdysvaltoihin jatkojalostettavaksi. Viime vuosikymmenen toimialatiedot viittaavat siihen, että kotimainen kulutus on noin 2 000 kiloa vuodessa. Yhdysvallat oli 100-prosenttisesti riippuvainen rubidiummineraalien tuonnista.

Tuo lähteet: Yhdysvaltojen vuoden 1988 jälkeen tuoman rubidiummalmin lähteen määrittämiseksi ei ole ollut saatavilla luotettavia tietoja. Ennen vuotta 2016 Kanadan uskottiin olevan rubidiummalmin ensisijainen toimittaja.

Maailman resurssit: Vaikka rubidiumia on maankuoressa runsaammin kuin kuparia, lyijyä tai sinkkiä, se ei muodosta omia mineraalejaan, ja sitä tuotetaan tai on tuotettu pieninä määrinä cesiumin ja litiummalmien käsittelyn sivutuotteena, jotka on otettu muutamista pienistä esiintymistä Kanadassa, Namibiassa ja Sambiassa.

Korvaa: Cesiumia ja rubidiumia voidaan käyttää vaihtokelpoisesti monissa sovelluksissa, koska niillä on samanlaiset fysikaaliset ominaisuudet ja atomisäteet.

 

Strontium (Sr/38)

Kuvaus: Strontium on hopeanvalkoinen metalli, jota esiintyy luonnossa kahdessa mineraalissa, celestiitissä (strontiumsulfaatti) ja strontianiitissa (strontiumkarbonaatti).

Käyttökohteet: seokset; pyrotekniikka; keramiikka ja lasit; sinkin elektrolyyttinen tuotanto; merkkiaineen ampumatarvikkeet

Yhdysvaltain tuonti: strontiumyhdisteet – 5,100 mt; Celestite – 7 200 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100% riippuvainen strontiumtarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Celestite: Meksiko, 100%. Strontiumyhdisteet: Saksa, 47%; Meksiko, 45%; Kiina, 4%; ja muut, 4%. Tuonti yhteensä: Meksiko, 75%; Saksa, 21%; Kiina, 2%; ja muut, 2%.

Maailman resurssit: Maailman strontiumin resurssien uskotaan ylittävän 1 miljardi tonnia. Kaikki celestite tuodaan Meksikosta, ja sen uskotaan käytettävän yksinomaan lisäaineena öljyn ja maakaasun etsintään ja tuotantoon tarkoitettujen porausnesteiden valmistuksessa. Näitä sovelluksia varten celestiitti jauhetaan, mutta sitä ei käsitellä kemiallisesti. Yhdysvaltojen ulkopuolella celestiitti on strontiumyhdisteiden valmistuksessa käytetty raaka-aine.

Korvaa: Bariumilla voidaan korvata strontium ferriittikeraamisissa magneeteissa; Tuloksena olevalla bariumkomposiitilla on kuitenkin alhaisempi maksimikäyttölämpötila verrattuna strontiumkomposiitteihin. Strontiumin korvaamista pyrotekniikassa estävät vaikeudet saavuttaa strontiumin ja sen yhdisteiden antama haluttu kirkkaus ja näkyvyys.

Huomautus (huomautukset): Strontiumin todettavissa oleva kulutus kasvoi merkittävästi vuonna 2022. Strontiumyhdisteiden näennäinen kulutus kasvoi hieman, mutta celestiitin näennäinen kulutus kasvoi 10 prosenttiin siitä vuonna 2019. Vuoden 2022 kasvu johtui todennäköisesti taloudellisen tilanteen paranemisesta vuoden 2019 maailmanlaajuisen koronavirustaudin (COVID-19) pandemian aiheuttaman talouden taantuman jälkeen vuonna 2020 ja talouden pitkittyneestä elpymisjaksosta vuonna 2021. Maailman celestiitin tuotannon arvioitiin vuonna 2022 pysyneen pääosin ennallaan kuin vuonna 2021. Strontiumkarbonaatti sintrataan rautaoksidilla pysyvien keraamisten ferriittimagneettien tuottamiseksi. Strontiumnitraatti edistää loistavaa punaista väriä ilotulitteisiin ja signaalisoihtuihin.

 

Tantaali (Ta/73)

Kuvaus: Tantaali on metallielementti, joka on sitkeä, helposti valmistettavissa, erittäin kestävä happojen korroosiolle ja hyvä lämmön ja sähkön johtaja, jolla on korkea sulamispiste. Tantaalia esiintyy geologisissa lähteissä yhdessä kemiallisesti samanlaisen niobiumin kanssa, pääasiassa mineraaliryhmissä tantaliitti ja kolumbiitti. Tantaalin pääasiallinen käyttö tantaalimetallijauheena on elektronisten komponenttien, pääasiassa tantaalikondensaattoreiden, tuotannossa. Tantaalikondensaattoreiden tärkeimpiä loppukäyttökohteita ovat kannettavat puhelimet, hakulaitteet, henkilökohtaiset tietokoneet ja autoelektroniikka. Muiden metallien kanssa seostettua tantaalia käytetään myös metallintyöstölaitteiden kovametallityökalujen valmistuksessa ja suihkumoottorikomponenttien superseosten valmistuksessa.

Käyttökohteet: kemialliset käsittelylaitteet; lämmönvaihtimet; lukkiutumattomat jarrujärjestelmät; korkean lämpötilan ilmailu- ja avaruusmoottorin osat; yönäkölasit; maailmanlaajuiset paikannusjärjestelmät; ohjusjärjestelmät

Yhdysvaltain tuonti: 1,700 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen tantaalitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Tantaalimalmit ja -rikasteet: Australia, 43%; Ruanda, 21%; Kongo (Kinshasa), 12%; Mosambik, 7%; ja muut, 17%. Tantaalimetalli ja -jauhe: Kiina 42%; Saksa, 23%; Kazakstan, 12%; Thaimaa, 9%; ja muut, 14%. Tantaalijätteet ja -romu: Indonesia, 23 %; Kiina 17%; Japani, 15%; ja muut, 45%. Yhteensä: Kiina 24%; Saksa, 12%; Australia, 10%; Indonesia, 8%; ja muut, 46%.

Maailman resurssit: Tunnistettuja tantaalivaroja, joista suurin osa on Australiassa, Brasiliassa ja Kanadassa, pidetään riittävinä vastaamaan ennustettuja tarpeita. Brasilian, Kongon demokraattisen tasavallan, Nigerian ja Ruandan osuus arvioidusta maailmanlaajuisesta tantaalituotannosta vuonna 85 oli noin 2022 prosenttia. Yhdysvalloilla on noin 55 000 tonnia tantaalivaroja tunnistetuissa esiintymissä, joista suurinta osaa pidetään kannattamattomana vuoden 2022 hinnoilla.

Korvaa: Seuraavat materiaalit voidaan korvata tantaalilla, mutta yleensä vähemmän tehokkaasti: niobium karbideissa; alumiini ja keramiikka elektronisissa kondensaattoreissa; lasi, niobium, platina, titaani ja zirkonium korroosionkestävissä sovelluksissa; ja hafnium, iridium, molybdeeni, niobium, renium ja volframi korkean lämpötilan sovelluksissa.

Huomautus (huomautukset): Yhdysvalloissa ei ole raportoitu merkittävää tantaalikaivostuotantoa vuoden 1959 jälkeen. Kotimaiset tantaalivarat ovat heikkolaatuisia, jotkut mineralogisesti monimutkaisia ja useimmat eivät ole kaupallisesti hyödynnettävissä. Yhdysvalloissa toimivat yritykset tuottavat tantaaliseoksia, kondensaattoreita, yhdisteitä ja metallia tuoduista tantaalimalmeista ja -rikasteista, tantaalipitoisista materiaaleista sekä ulkomaisista ja kotimaisista romuista talteen otetuista metalleista ja seoksista.

 

Tina (Sn/50)

Kuvaus: Tina on hopeanhohtoinen metallielementti. Tinan tärkein malmimineraali, kassiteriitti (tinadioksidi), muodostuu korkean lämpötilan suonissa, jotka yleensä liittyvät magmakiviin, kuten graniitteihin ja ryoliitteihin. Sitä esiintyy usein volframimineraalien yhteydessä.

Käyttökohteet: laakerit; Säiliöt; juotokset; pronssi; Kemikaaleja; LCD-televisiot, kosketusnäytöt ja kannettava elektroniikka

Yhdysvaltain tuonti: jalostettu – 34 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 77-prosenttisesti riippuvainen tinatarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Puhdistettu tina: Peru, 25%; Indonesia, 24%; Bolivia, 17%; Malesia, 16%; ja muut, 18%.

Maailman resurssit: Maailman luonnonvarat, pääasiassa Länsi-Afrikassa, Kaakkois-Aasiassa, Australiassa, Boliviassa, Brasiliassa, Indonesiassa ja Venäjällä, ovat laajat, ja jos niitä kehitetään, ne voivat ylläpitää viimeaikaisia vuosittaisia tuotantomääriä pitkälle tulevaisuuteen.

Korvaa: Alumiini, lasi, paperi, muovi tai tinavapaa teräs korvaa tölkkien ja astioiden tinapitoisuuden. Muita tinaa korvaavia materiaaleja ovat juotteen epoksihartsit; alumiiniseokset, vaihtoehtoiset kuparipohjaiset seokset ja muovit pronssille; muovit tinaa sisältävien metallien kantamiseen; ja lyijyn ja natriumin yhdisteet joillekin tinakemikaaleille.

Huomautus (huomautukset): Tunnistetut tinavarat Yhdysvalloissa, pääasiassa Alaskassa, ovat merkityksettömiä verrattuna muuhun maailmaan. Tinaa ei ole louhittu tai sulatettu Yhdysvalloissa vuodesta 1993 ja 1989 lähtien.

 

Titaani (Ti/22)

Kuvaus: Titaani on kova, hopeanvalkoinen metallielementti. Metallina titaani tunnetaan korroosionkestävyydestään ja korkeasta lujuus-painosuhteestaan. Kun titaaniametallia valmistetaan malmista, se valmistetaan ensin sienessä ennen kuin se sulatetaan metallimuotoihin. Titaanidioksidipigmentti on valkoinen pigmentti, jolle on tunnusomaista sen puhtaus, taitekerroin, hiukkaskoko ja pintaominaisuudet. Titaanimetallia ja pigmenttiä tuotetaan mineraaleista ilmeniitti, leukokseeni ja rutiili.

Käyttökohteet: laskuteline, jouset, roottorit (helikopteri), varusteet ja lisälaitteet; lentokoneiden, satelliittien ja avaruusalusten rakenneosat; kaasuturbiinimoottorit; Kemiallinen käsittely

Tuonti Yhdysvalloista: Sieni: 28 000 mt, titaanidioksidipigmentti: 260 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 81-prosenttisesti riippuvainen titaanimineraalirikasteen tarpeistaan ja yli 95-prosenttisesti riippuvainen titaanisienen tuonnista.

Tuontilähteet (2018-21): Sienimetalli: Japani, 89%; Kazakstan, 9%; Ukraina, 1% ja muut, 1%. Titaanidioksidipigmentti: Kanada, 42%; Kiina, 16%; Saksa, 10%; Belgia, 5%; ja muut, 27%.

Maailman resurssit: Ilmeniitin osuus maailman titaanimineraalien kulutuksesta on noin 90 prosenttia. Vuonna 2022 Kiina oli edelleen titaanimineraalirikasteiden johtava tuottaja ja kuluttaja, jonka osuus ilmeniitin maailmanlaajuisesta tuotannosta oli yli kolmannes. Mosambik ja Etelä-Afrikka olivat myös johtavia titaanimineraalirikasteiden tuottajia. Maailman anataasin, ilmeniitin ja rutiilin resurssit ovat yhteensä yli 2 miljardia tonnia.

Korvaa: Harvoilla materiaaleilla on titaanimetallin lujuus-painosuhde ja korroosionkestävyys. Erittäin lujissa sovelluksissa titaani kilpailee alumiinin, komposiittien, intermetallien, teräksen ja superseosten kanssa. Alumiini, nikkeli, erikoisteräkset ja zirkoniumseokset voidaan korvata titaanilla korroosionkestävyyttä vaativissa sovelluksissa. Jauhettu kalsiumkarbonaatti, saostettu kalsiumkarbonaatti, kaoliini ja talkki kilpailevat titaanidioksidin kanssa valkoisena pigmenttinä.

Huomautus (huomautukset): Ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä muiden teollisuudenalojen kysynnän elpyminen johti titaanisienen tuonnin 75 prosentin kasvuun vuoteen 2021 verrattuna. Japani (82 %), Kazakstan (9 %) ja Saudi-Arabia (7 %) olivat titaanisienen tärkeimmät tuontilähteet vuonna 2022.

 

Volframi (W/74)

Kuvaus: Volframi on harmaa-valkoinen metallielementti; Sillä on korkein sulamislämpötila kaikista alkuaineista paitsi hiilestä ja se on yksi raskaimmista alkuaineista. Volframia valmistetaan mineraalimalmeista scheelite (kalsiumvolfraatti)ja wolframiitti (rauta-mangaanivolfraatti). Malmi konsentroidaan ja tuotetaan sitten yleensä välituotteeksi ammoniumparatungstateksi (APT) ennen kuin se jalostetaan metallisiksi sovelluksiksi. Yhdysvalloilla ei ole toiminnassa olevia volframikaivoksia.

Käyttökohteet: teräkset; kulutusta kestävät seokset; nikkelisuperseoksissa oleva komponentti suihkumoottoreiden korkean lämpötilan osiin; panssareita läpäisevät ammukset; ilma-alusten painot ja vastapainot; pienaseiden ampumatarvikkeet

Yhdysvaltain tuonti: 14 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 50-prosenttisesti riippuvainen volframitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Malmien ja rikasteiden sisältämä volframi, väli- ja alkutuotteet, takottu ja muokkaamaton volframi sekä jätteet ja romu: Kiina, 29%; Saksa, 11%; Bolivia, 9%; Vietnam, 6%; ja muut, 45%.

Maailman resurssit: Maailman volframivarat ovat maantieteellisesti yleisiä. Kiina on maailman ensimmäisellä sijalla volframivarojen ja varantojen suhteen, ja sillä on joitakin suurimmista talletuksista. Kanadalla, Kazakstanilla, Venäjällä ja Yhdysvalloilla on myös merkittäviä volframivaroja.

Korvaa: Volframikarbidien mahdollisia korvaavia aineita ovat molybdeenikarbidiin ja titaanikarbidiin perustuvat kovametallisementit, keramiikka, keraamimetallikomposiitit (kermetit) ja työkaluteräkset. Mahdolliset korvaavat muut sovellukset ovat seuraavat: molybdeeni tietyille volframimyllytuotteille; molybdeeniteräkset volframiteräksiä varten; valaistus, joka perustuu hiilinanoputkifilamentteihin, induktiotekniikkaan ja valodiodeihin volframielektrodeihin tai filamentteihin perustuvaan valaistukseen; köyhdytetty uraani tai volframi- tai volframiseoksissa käytettävä lyijy sovelluksissa, jotka edellyttävät suurta tiheyttä tai kykyä suojata säteilyltä; ja köyhdytetty uraaniseos tai karkaistu teräs volframikarbidien tai panssarin lävistävissä ammuksissa olevien volframiseosten osalta.

Huomautus (huomautukset): Maailman volframitarjontaa hallitsi tuotanto Kiinassa ja vienti Kiinasta. Volframirikasteen tuotannon Kiinan ulkopuolella arvioitiin kasvaneen vuonna 2022, mutta se jäi alle 20 prosenttiin maailman tuotannosta. Kasvu tuli olemassa olevista toiminnoista. Lisätuotannon, pääasiassa Australiassa, Korean tasavallassa ja Isossa-Britanniassa uudelleen avatuista kaivoksista, ennustettiin alkavan vuonna 2023. Romu oli edelleen tärkeä raaka-aineen lähde maailman volframiteollisuudelle. Kiina oli edelleen maailman johtava volframin kuluttaja. Yhdysvalloissa ei ole ollut tiedossa volframirikasteiden kotimaista kaupallista tuotantoa vuoden 2015 jälkeen.

 

Uraani (U/92)

Kuvaus:  Uraani on yleinen metalli, jota löytyy kivistä kaikkialla maailmassa. Uraania esiintyy yhdessä pienten määrien muiden alkuaineiden kanssa. Uraani on 48. sijalla luonnollisten maankuoren kivien runsaimpien alkuaineiden joukossa. Se on 1, 67 kertaa tiheämpi kuin lyijy.

Käyttää: Uraani on ydinvoimaloiden eniten käyttämä polttoaine ydinfissioon. Ydinfissiossa energiaa vapautuu, kun atomit hajotetaan pienempien atomien muodostamiseksi. Ydinvoimalat käyttävät ydinfission lämpöä sähkön tuottamiseen.

Yhdysvaltain tuonti: 20,077 mt (2021)

Tuontilähteet (2021): Kanada, 15,6%; Kazakstan, 37, 4%; Venäjä, 14, 3%; Australia, 15%; Namibia, 7,3%; muut, 10,3 %

Maailman resurssit: Taloudellisesti hyödynnettävissä olevia uraaniesiintymiä on löydetty pääasiassa Yhdysvaltojen länsiosista, Australiasta, Kanadasta, Keski-Aasiasta, Afrikasta ja Etelä-Amerikasta. Noin 5,3 % Yhdysvaltain reaktoreihin vuonna 2021 toimitetusta uraanista tuotettiin Yhdysvalloissa ja 94,7 % tuli muista maista.

Korvaa: Ei lainkaan

Huomautus (huomautukset): Ydinvoimalat käyttävät polttoaineena tietyntyyppistä uraania, U-235:tä, koska sen atomit hajoavat helposti. Vaikka uraani on noin 100 kertaa yleisempää kuin hopea, U-235 on suhteellisen harvinaista. Kun uraani on louhittu, U-235 on uutettava ja käsiteltävä ennen kuin sitä voidaan käyttää polttoaineena. Louhittu uraanimalmi tuottaa tyypillisesti 0,5–2 kg (1–4 kiloa) uraanioksidikonsentraattia (U3O8 tai keltainen kakku) tonnilta tai 0,05–0,20% keltaista kakkua.

 

Vanadiini (V/23)

Kuvaus: Vanadiini on pehmeä, hopeanharmaa metallielementti. Ei ole olemassa yhtä mineraalimalmia, josta vanadiini otetaan talteen. Sitä esiintyy kuitenkin hivenaineena useissa kalliolajeissa ja se on muun kaivostoiminnan sivutuote. Vanadiniitti (lyijyklorovanadaatti) on mineraali, joka sisältää vanadiinia.

Käyttökohteet: teräs; Titaani-alumiini-vanadiiniseokset suihkumoottoreissa ja suurnopeuslentokoneissa; titaanin verhous teräkseen; Energian varastointi

Tuonti Yhdysvalloista: Alumiini-vanadiini-perusseos 30 mt; Ferrovanadium 2 700 mt; Vanadiinipentoksidi 1,500 mt; Vanadiinimalmit ja -rikasteet 67 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 54-prosenttisesti riippuvainen vanadiinin tarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Ferrovanadium: Itävalta, 38 %; Kanada, 38%; Venäjä, 10%; Japani, 4%; ja muut, 10%. Vanadiinipentoksidi: Brasilia, 50%; Etelä-Afrikka, 32%; Kiina, 6%; Venäjä, 4%; ja muut, 8%. Yhteensä: Kanada, 31%; Kiina, 13%; Brasilia, 8%; Etelä-Afrikka, 7%; ja muut, 41 %.

Maailman resurssit: Maailman vanadiinivarat ylittävät 63 miljoonaa tonnia. Vanadiinia esiintyy fosfaattikiven, titaniferisen magnetiitin sekä uraniferisen hiekkakiven ja lietekiven kerrostumissa, joissa sen osuus isäntäkivestä on alle 2%. Merkittäviä määriä on myös bauksiitissa ja hiilipitoisissa materiaaleissa, kuten hiilessä, raakaöljyssä, öljyliuskeessa ja tervahiekassa. Koska vanadiini otetaan tyypillisesti talteen sivutuotteena tai sivutuotteena, alkuaineen osoitetut maailman resurssit eivät ole täysin osoitus käytettävissä olevista resursseista.

Korvaa: Teräkset, jotka sisältävät erilaisia muiden seosaineiden yhdistelmiä, voidaan korvata vanadiinia sisältävillä teräksillä. Tietyt metallit, kuten mangaani, molybdeeni, niobium (kolumbium), titaani ja volframi, ovat jossain määrin vaihdettavissa vanadiinin kanssa teräksen seosaineina. Platina ja nikkeli voivat korvata vanadiiniyhdisteitä katalysaattoreina joissakin kemiallisissa prosesseissa. Tällä hetkellä vanadiinille ei ole saatavilla hyväksyttävää korviketta käytettäväksi ilmailu- ja avaruusteollisuuden titaaniseoksissa.

Huomautus (huomautukset): Yhdysvaltojen arvioitu vanadiinin näennäinen kulutus vuonna 2022 kasvoi 11 % vuoden 2021 kulutuksesta. Metallurginen käyttö, pääasiassa raudan ja teräksen seosaineena, muodosti noin 94% Yhdysvaltain kotimaisesta vanadiinin kulutuksesta vuonna 2022.

 

Sinkki (Zn/30)

Kuvaus:  Sinkki on siniharmaa, metallinen elementti; Se otetaan talteen useista erilaisista sinkkimineraaleista, joista merkittävin on sphalerite (sinkkisulfidi). Muut mineraalit, kuten kassiteriitti, smithsoniitti (sinkkikarbonaatti) ja sinkkiiitti (sinkkioksidi), ovat myös sinkkimalmeja.

Käyttökohteet: sinkitty teräs; pronssi ja messinki; juottaa; Paristot; Aurinkokennot

Tuonti Yhdysvalloista: Malmi ja jalostettu metalli – 706 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 77-prosenttisesti riippuvainen sinkkitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Malmit ja tiivisteet: Peru, 71%; Kanada, 15%; Kiina, 7%, Taiwan, 4%; ja muut, 3%. Jalostettu metalli: Kanada, 66%; Meksiko, 16%; Peru, 6%; Espanja, 6%; ja muut, 6%.

Maailman resurssit: Maailman tunnistetut sinkkivarat ovat noin 1, 9 miljardia tonnia. International Lead and Zinc Study Groupin mukaan arvioidun maailmanlaajuisen jalostetun sinkin tuotannon ennustettiin vuonna 2022 laskevan 2,7 prosenttia 13,49 miljoonaan tonniin ja metallien kulutuksen arvioitiin laskevan 1,9 prosenttia 13,79 miljoonaan tonniin, mikä johtaa 297 000 tonnin tuotannon ja kulutuksen alijäämään. Yhdysvaltain sinkkikaivoksen tuotanto kasvoi 9 % vuonna 2022 verrattuna vuoteen 2021.

Korvaa: Alumiini ja muovit korvaavat galvanoidun levyn autoissa; Alumiiniseokset, kadmium, maali ja muovipinnoitteet korvaavat sinkkipinnoitteet muissa sovelluksissa. Alumiini- ja magnesiumpohjaiset seokset ovat merkittäviä kilpailijoita sinkkipohjaisille painevaluseoksille. Monet alkuaineet korvaavat sinkin kemiallisessa, elektronisessa ja pigmenttikäytössä.

 

Zirkonium (Zr/40)

Kuvaus: Zirkoni on zirkoniumsilikaattimineraali, joka sisältää yleensä 98 % zirkoniumia ja 2 % hafniumia ja on molempien materiaalien ensisijainen lähde. Zirkonium on metallielementti, jota käytetään useissa teollisissa sovelluksissa, koska se kestää niin korroosiota ja korkeita lämpötiloja.

Käyttökohteet: avaruusalukset ja niiden osat; Hioma; merivoimien sovelluksiin tarkoitetut seokset; metallurgiset uunit; keraamiset veitset; keinotekoiset nivelet ja raajat

Tuonti Yhdysvalloista: Zirkoniummalmit ja -rikasteet 35 000 mt; Zirkonium, muokkaamaton 290 mt; Zirkonium, taottu 300 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on alle 50-prosenttisesti riippuvainen zirkoniumtarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Zirkoniummalmit ja -rikasteet: Etelä-Afrikka, 51%; Senegal, 25%; Australia, 21%; Venäjä, 2%; ja muut, 1%. Zirkonium, muokkaamaton: Kiina, 89%; Saksa, 8%; Ranska, 1%; Japani, 1% ja muut, 1%. Zirkonium, muokattu: Ranska, 62%; Saksa, 19%; Belgia, 6%; Kanada, 4%; ja muut, 9%.

Maailman resurssit: Zirkonin resurssit Yhdysvalloissa sisälsivät noin 14 miljoonaa tonnia, jotka liittyivät titaanivaroihin raskasmineraalihiekkaesiintymissä. Fosfaattikivi sekä hiekka- ja soraesiintymät voivat mahdollisesti tuottaa sivutuotteena huomattavia määriä zirkonia.

Korvaa: Kromiittia ja oliviinia voidaan käyttää zirkonin sijasta joissakin valimosovelluksissa. Dolomiitti- ja spinellitulenkestävät aineet voivat myös korvata zirkonin tietyissä korkean lämpötilan sovelluksissa.

Huomautus (huomautukset): Zirkoniummetallin johtavat kuluttajat ovat kemian prosessi- ja ydinenergiateollisuus. Zirkoniummalmien ja -rikasteiden tuonti ja vienti Yhdysvalloista kasvoi merkittävästi vuonna 2022. Australia, Senegal ja Etelä-Afrikka olivat edelleen zirkoniummalmien ja mineraalirikasteiden tärkeimmät tuontilähteet.

 

OSA 4

Metallit, arvokkaat

Iridium (Ir/77)

Kuvaus: Iridium, toiseksi tihein alkuaine, on hopeanvalkoinen, joka muistuttaa platinaa, mutta hieman keltaisella sävyllä. Se on kova ja hauras, korkea kiehumispiste, mikä vaikeuttaa käyttöä tai työskentelyä. Iridium on korroosionkestävin metalli; Sen käsittelylämpötila on jopa 2 000 ºC, mutta jauhe- tai pölymuodossa se on erittäin reaktiivinen ja syttyvä. Se on osa metalliryhmää, joka tunnetaan platinaryhmän metalleina (PGM).

Käyttökohteet: sytytystulppien kärjet; taustavalaistut LED-näytöt ja orgaaniset LEDit; platina kovetusaine; ilma-alusten moottoreissa käytettävät iridiumseokset; ohjatut ohjusjärjestelmät; tietokoneet ja tutkanäytöt; sotilaalliset puolijohteet

Yhdysvaltain tuonti: 1,7 miljoonaa tonnia (arvio 2022)

Maailman luonnonvarat: Maailman platinaryhmän metallivarojen arvioidaan olevan yhteensä yli 100 000 mt. Suurimmat varannot ovat Bushveld-kompleksissa Etelä-Afrikassa.

Palladium (PD/46)

Kuvaus: Palladium, kuten muutkin platinaryhmän metallit (PGM), on harvinainen, hopeanvalkoinen metalli, jota löytyy maankuoresta. Hehkutettuna se on pehmeä, sitkeä, jalometalli, joka ei tahraa ilmassa alle 800 ºC: ssa. Palladiumin lujuutta ja kovuutta voidaan lisätä kylmätyöstöllä. Sillä on alhaisin kiehumispiste (2 963 ºC) ja se on vähiten tiheä kaikista PGM-aineista. Palladiumilla on ainutlaatuinen kyky absorboida vetyä jopa 900-kertaisena omaan tilavuuteensa verrattuna. PGM:ien johtava kotimainen käyttö oli katalysaattoreissa autojen haitallisten päästöjen vähentämiseksi.

Käyttökohteet: elektroniset johtavat liittimet; autojen katalyytit; monikerroksiset keraamiset kondensaattorit; sisäiset tietokoneen komponentit; Ilmailu- ja avaruusteollisuuden juottaminen ja juottaminen

Yhdysvaltain tuonti: 63 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 26-prosenttisesti riippuvainen palladiumtarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Venäjä, 34%; Etelä-Afrikka, 30%; Italia, 8%, Saksa, 8%; ja muut, 20%.

Maailman resurssit: Maailman platinaryhmän metallivarantojen arvioidaan olevan yhteensä yli 100 000 mt. Suurimmat varannot ovat Bushveld-kompleksissa Etelä-Afrikassa.

Korvaa: Joissakin teollisissa loppukäyttökohteissa yksi PGM voi korvata toisen, mutta tehokkuus heikkenee.

Huomautus (huomautukset): Palladiumia käytetään sijoituksiin pörssilistattuna tuotteena ja yksittäisissä fyysisten harkkojen ja kolikoiden omistuksissa.

 

Platina (Pt/78)

Kuvaus: Platinalla, joka on yksi harvinaisimmista maankuoressa esiintyvistä elementeistä, on hopeanhohtoinen väri, joka ei koskaan tahraa. Se on tiheä, sitkeä metalli, joka on muokattava. Platina, jalometalli, on korroosionkestävä ja stabiili korkeassa lämpötilassa ja hapettumaton vakailla sähköisillä ominaisuuksilla. Se on osa metalliryhmää, joka tunnetaan platinaryhmän metalleina (PGM). Sperryliitti on yleisin platinamineraali. PGM:ien johtava kotimainen käyttö oli katalysaattoreissa autojen haitallisten päästöjen vähentämiseksi.

Käyttää: LCD-/litteät näytöt; katalyytit (autoteollisuus, bulkkikemikaalit, öljynjalostus); korkean lämpötilan, korroosionkestävä seos; ilma-aluksen turbiinin siivet; Pinnoitteet; moottorin tiivisteet ja tiivisteet

Yhdysvaltain tuonti: 56 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 66-prosenttisesti riippuvainen platinatarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): Etelä-Afrikka, 34%; Saksa, 18%; Sveitsi, 14%; Italia, 7%; ja muut, 27%.

Maailman resurssit: Maailman platinaryhmän metallivarojen arvioidaan olevan yhteensä yli 100 000 mt. Suurimmat varannot ovat Bushveld-kompleksissa Etelä-Afrikassa. PGM:ien tuotanto Etelä-Afrikassa, joka on maailman johtava PGM:ää sisältävän louhitun materiaalin tuottaja, laski vuoteen 2021 verrattuna joidenkin kaivosten toiminnallisten haasteiden vuoksi, mukaan lukien sähköntoimitushäiriöt, käsittelylaitosten väliaikaiset sulkemiset ja sulattojen määräaikaishuollot. Talouden hidas elpyminen koronavirustaudista 2019 (COVID-19), pandemian seisokit ja pääomainvestointien väheneminen vaikuttivat myös negatiivisesti tuotantoon.

Korvaa: Palladium on korvattu platinalla useimmissa bensiinimoottoreiden katalysaattoreissa, koska palladiumin hinta on historiallisesti alhaisempi kuin platinan. Noin 25% palladiumista voidaan rutiininomaisesti korvata platinalla dieselkatalysaattoreissa; Joissakin sovelluksissa osuus voi olla jopa 50%.

Huomautus (huomautukset): Platinaa käytetään sijoituksiin pörssilistattuna tuotteena ja yksittäisissä fyysisten harkkojen ja kolikoiden omistuksissa.

 

 

Hopea (Ag/47)

Kuvaus: Pehmeä, valkoinen, kiiltävä siirtymämetalli, sillä on korkein sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus ja heijastavuus kaikista metalleista. Metallia löytyy maankuoresta puhtaassa, vapaassa alkuainemuodossa (”natiivi hopea”), seoksena kullan ja muiden metallien kanssa sekä mineraaleissa, kuten argentiitissa ja klorgyriitissä. Hopean fysikaalisia ominaisuuksia ovat korkea sitkeys, sähkönjohtavuus, muokattavuus ja heijastavuus.

Käyttökohteet: antimikrobiset siteet; vaatetus; Lääkkeet; muovit; Paristot; Laakerit; juottaminen ja juottaminen; autojen katalysaattorit; Galvanointikemikaalit; Musteet; Peilit; aurinkosähkökennot; vedenpuhdistus; Puun käsittely

Yhdysvaltain tuonti: 4,600 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 69-prosenttisesti riippuvainen hopeatarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Meksiko, 47%; Kanada, 21%; Puola, 5%; Chile, 4%; ja muut, 23%.

Maailman resurssit: Vaikka hopea oli päätuote useissa kaivoksissa, hopeaa saatiin pääasiassa lyijysinkkikaivosten, kuparikaivosten ja kultakaivosten sivutuotteena laskevassa tuotantojärjestyksessä. Monimetallimalmiesiintymät, joista hopea otettiin talteen, muodostavat yli kaksi kolmasosaa Yhdysvaltojen ja maailman hopeavaroista. Viimeisimmät hopealöydöt on yhdistetty kultaesiintymiin; Sivutuotteena syntyvän hopean sisältämät kupari- ja lyijysinkkiesiintymät muodostavat kuitenkin merkittävän osan varannoista ja resursseista myös tulevaisuudessa. Maailman hopeakaivosten tuotanto kasvoi 4% vuonna 2022 arviolta 26 000 tonniin, mikä johtui pääasiassa Chilen ja muiden maiden kaivosten lisääntyneestä tuotannosta, kun hopeakaivokset toipuivat edelleen vuoden 2020 seisokeista vastauksena koronavirustauti 2019 (COVID-19) -pandemiaan. Yhdysvaltain kotimaisen hopeakaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 8 % vuonna 2022 1 100 tonniin verrattuna 1 020 tonniin vuonna 2021.

Korvaa: Digitaalinen kuvantaminen, kalvo, jonka hopeapitoisuus on pienempi, hopeaton mustavalkoinen filmi ja kserografia korvaavat perinteiset hopean valokuvaussovellukset. Kirurgiset tapit ja levyt voidaan valmistaa ruostumattomasta teräksestä, tantaalista ja titaanista hopean sijasta. Hopeiset astiat voidaan korvata ruostumattomalla teräksellä. Ei-hopeaparistot voivat korvata hopeaparistot joissakin sovelluksissa. Alumiinia ja rodiumia voidaan käyttää korvaamaan hopeaa, jota perinteisesti käytettiin peileissä ja muissa heijastavissa pinnoissa. Hopeaa voidaan käyttää korvaamaan kalliimpia metalleja maastoajoneuvojen katalysaattoreissa.

Huomautus (huomautukset): Vuonna 2022 hopean arvioitu kotimainen käyttö Yhdysvalloissa oli fyysisiä investointeja (harkkoja), 34%; sähkö ja elektroniikka, 27%; kolikot ja mitalit, 13%; aurinkosähkö (PV), 10%; korut ja hopeaesineet, 6%; juotto ja juotos, 3%; ja muu teollinen käyttö ja valokuvaus, 7 %.

 

OSA 5

Ei-metallit

Arseeni (As/33)

Kuvaus: Arseeni on harmaa, keltainen tai musta metalloidi, joka yleensä otetaan talteen muun metallinkäsittelyn sivutuotteena. Teollisuuden käyttämä hauras harmaa muoto on yleisin muoto.

Käyttökohteet: Erittäin puhdasta arseenia (99,9999 %) käytetään gallium-arsenidi (GaAs) -puolijohteiden tuottamiseen aurinkokennoihin, avaruustutkimukseen ja tietoliikenteeseen; käytetään germanium-arsenidi-selenidi-optisiin erikoismateriaaleihin; Indium-gallium-arsenidia (InGaAs) käytetään lyhytaaltoiseen infrapunatekniikkaan; lyijykovettuva seos, jota käytetään ampumatarvikkeissa ja paristoissa; torjunta-aineet, rikkakasvien torjunta-aineet, kromattu kupari-arsenidi (CCA) puunsuoja-aine

Tuonti Yhdysvalloista: Arseenimetalli 790 mt, arseeniyhdisteet 4 600 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100% riippuvainen arseenitarpeestaan.

Tuontilähteet (2018-21): kaikki arseenin muodot: Kiina, 57%; Marokko, 35%; Belgia, 4%; ja muut, 4%.

Maailman resurssit: Arseenia voidaan saada kuparista, kullasta ja lyijysulaton savukaasusta sekä paahtamalla arsenopyriittiä, joka on arseenin runsain malmimineraali. Arseenia on otettu talteen orpimentista ja realgarista Kiinassa, Perussa ja Filippiineillä sekä kupari-kultamalmeista Chilessä; se liittyi kullan esiintymisiin Kanadassa. Kiinan Sichuanin maakunnan kultakaivosten orpiment ja realgar varastoitiin arseenin myöhempää talteenottoa varten. Arseenia voidaan myös ottaa talteen enargiitista, kuparimineraalista. Arseenitrioksidia tuotettiin Guemassan hydrometallurgisessa kompleksissa lähellä Marrakechia Marokossa Bou-Azzerin kaivoksen koboltti-arsenidimalmista.

Korvaa: CCA: n korvikkeita puunkäsittelyssä ovat alkalinen kuparikvaternaari, ammoniakkikuparikvaternaari, ammoniakkikuparisinkkiarsenaatti, alkaliset kuparikvaternaariset booripohjaiset säilöntäaineet, kupariatsoli, kuparisitraatti ja kuparinaftenaatti. Käsiteltyjä puun korvikkeita ovat betoni, muovikomposiittimateriaali, pehmitetty puuromu tai teräs. Piipohjaiset komplementaariset metallioksidipuolijohdetehovahvistimet kilpailevat GaAs-tehovahvistimien kanssa keskitason 3G-matkapuhelinpuhelimissa. Indiumfosfidikomponentit voidaan korvata GaAs-pohjaisilla infrapunalaserdiodeilla joissakin tietyn aallonpituuden sovelluksissa, ja helium-neonlaserit kilpailevat GaAs: n kanssa näkyvissä laserdiodisovelluksissa. Pii on GaAsin tärkein kilpailija aurinkokennosovelluksissa. GaAs-pohjaisia integroituja piirejä käytetään monissa puolustukseen liittyvissä sovelluksissa niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi, eikä GaAs: lle ole tehokkaita korvikkeita näissä sovelluksissa. GaAs heterojunction-bipolaarisissa transistoreissa korvataan joissakin sovelluksissa pii-germaniumilla.

Huomautus (huomautukset): Arseenitrioksidia ja primaarista arseenimetallia ei ole tuotettu Yhdysvalloissa vuodesta 1985 lähtien. Peru, Kiina ja Marokko olivat laskevassa järjestyksessä edelleen maailman johtavia arseenitrioksidin tuottajia, joiden osuus arvioidusta maailman tuotannosta vuonna 93 oli noin 2022 prosenttia. Kiina ja Marokko toimittivat edelleen noin 93 prosenttia Yhdysvaltojen arseenitrioksidin tuonnista vuonna 2022. Kiina oli maailman johtava arseenimetallin tuottaja ja toimitti noin 97 prosenttia Yhdysvaltojen arseenimetallien tuonnista vuonna 2022.

Boori (B/5)

Kuvaus: Boori on suhteellisen harvinainen elementti, joka edustaa vain 0, 001% maankuoresta. Se on metalloidi, jonka ominaisuudet ovat metallien ja ei-metallien ominaisuuksien välissä tai sekoitus. Tavallinen alkuaineboori on ruskea-musta, amorfinen jauhe. Puhtaasta boorista voidaan valmistaa erittäin kovia keltaisia monokliinisiä kiteitä, joilla on puolijohdeominaisuudet aivan kuten pii. Boorilla on kaksi luonnossa esiintyvää ja stabiilia isotooppia, 11B (80,1%) ja 10B (19,9%). Vaikka termiin ”boori” viitataan yleisesti, sitä ei esiinny luonnossa alkuainetilassa. Boori yhdistyy hapen ja muiden alkuaineiden kanssa muodostaen boorihappoa tai epäorgaanisia suoloja, joita kutsutaan boraateiksi. Boorihappoa esiintyy joskus tulivuoren lähdevesissä. Booriyhdisteet, pääasiassa boraatit, ovat kaupallisesti tärkeitä. Neljä boraattia – kolemaniitti, kerniitti, tinkaali ja uleksiitti – muodostavat 90% teollisuuden käyttämistä boraateista maailmanlaajuisesti.

Käyttökohteet: komposiittimateriaalien (boorikuitujen) komponentti kehittyneissä ilmailu- ja avaruusrakenteissa; teollinen katalyytti monille orgaanisille reaktioille, kuten polymerointireaktioille; merkittävä rooli nikkelin, lyijyn ja tinan galvanoinnissa; ballististen liivien sisälevyt ja panssarivaunut (hiiliboridi); pysyvät neodyymi-rauta-boorimagneetit (NdFeB)

Tuonti Yhdysvalloista: Puhdistettu booraksi – 160 000 mt, boorihappo – 53 000 mt, boraatit – 37 000 mt (arvio 2022)

Tuontilähteet (2018-21): Kaikki muodot: Turkki, 90%; Bolivia, 5%; Chile, 2%; ja muut, 3%.

Maailman resurssit: Boraattien talletukset liittyvät tulivuoren toimintaan ja kuivaan ilmastoon, ja suurimmat taloudellisesti kannattavat talletukset sijaitsevat Yhdysvaltojen Mojaven autiomaassa, Etelä-Aasian Alppien vyöhykkeellä ja Etelä-Amerikan Andien vyöhykkeellä. Yhdysvaltain talletukset koostuvat pääasiassa suolavesien sisältämistä tinkaleista, kerniitistä ja boraateista sekä vähemmässä määrin uleksiitista ja kolemaniitista. Noin 70% kaikista Turkin varannoista on kolemaniittia, jota käytetään pääasiassa lämmönkestävän lasin valmistuksessa. Nykyisellä kulutustasolla maailman resurssit riittävät lähitulevaisuudessa.

Korvaa: Muiden boorin materiaalien korvaaminen on mahdollista pesuaineissa, emaleissa, eristeissä ja saippuoissa. Natriumperkarbonaatti voi korvata boraatit pesuaineissa ja vaatii alhaisempia lämpötiloja hydrolyysiin, mikä on ympäristönäkökohta. Jotkut emalit voivat käyttää muita lasia tuottavia aineita, kuten fosfaatteja. Eristeen korvikkeita ovat selluloosa, vaahdot ja mineraalivillat. Saippuoissa rasvahappojen natrium- ja kaliumsuolat voivat toimia puhdistus- ja emulgointiaineina.

Huomautus (t): Suurin osa Yhdysvalloissa kulutetuista boorituotteista valmistettiin kotimaassa. Arvioitu boorin tuotanto kasvoi vuonna 2022 verrattuna vuoden 2021 tuotantoon.

Germanium (Ge/32)

Kuvaus: Germanium on pääasiassa sinkkimalmin käsittelyn sivutuote. Se on kova, harmahtavan valkoinen elementti ja sillä on metallinen kiilto ja sama kiderakenne kuin timantilla; Se on myös hauras, kuten lasi. Germanium on puolijohde, jonka sähköiset ominaisuudet ovat metallin ja eristimen välillä.

Käyttökohteet: polyeteenitereftalaattien (PET) polymerointikatalyytti; tietoliikennekuituoptiikka; keski- ja pitkän aallonpituuden infrapunalaitteiden (IR) linssit; Aurinkokennot

Tuonti Yhdysvalloista: Germaniummetalli 14 mt; Germaniumdioksidi 15 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 50-prosenttisesti riippuvainen germaniumtarpeensa tuonnista.

Tuontilähteet (2018-21): Germaniummetalli: Kiina, 54%; Belgia, 27%; Saksa, 9%; Venäjä, 8%; ja muut, 2%.

Maailman resurssit: Kiina oli maailman johtava germaniumin viejä vuonna 2022. Germaniumin käytettävissä olevat resurssit liittyvät tiettyihin sinkki- ja lyijy-sinkki-kuparisulfidimalmeihin. Alaskan ja Tennesseen sinkkiesiintymissä on huomattavia Yhdysvaltain hyödynnettävissä olevan germaniumin varantoja. Sinkkirikasteiden analyysin perusteella Yhdysvaltain sinkkivarannot voivat sisältää jopa 2 500 tonnia germaniumia. Koska sinkkirikasteet kuljetetaan maailmanlaajuisesti ja sekoitetaan sulatoissa, sinkkivarannoista hyödynnettävää germaniumia ei kuitenkaan voida määrittää. Maailmanlaajuisesti vain 3% sinkkikonsentraattien sisältämästä germaniumista otetaan talteen. Merkittäviä määriä germaniumia sisältyy tuhkaan ja savukaasupölyyn, joka syntyy tiettyjen hiilejen polttamisesta sähköntuotantoa varten.

Korvaa: Pii voi olla halvempi germaniumin korvike tietyissä elektronisissa sovelluksissa. Jotkut metalliyhdisteet voidaan korvata suurtaajuisissa elektroniikkasovelluksissa ja joissakin valodiodisovelluksissa. Sinkkiselenidi ja germaniumlasi korvaavat germaniummetallin infrapunasovellusjärjestelmissä, mutta usein suorituskyvyn kustannuksella. Antimoni ja titaani ovat korvikkeita käytettäväksi polymerointikatalysaattoreina.

Huomautus (huomautukset): Germaniumin tärkeimmät globaalit loppukäyttökohteet olivat elektroniikka- ja aurinkosovellukset, kuituoptiset järjestelmät, infrapunaoptiikka ja polymerointikatalyytit. Muita käyttötarkoituksia olivat kemoterapia, metallurgia ja fosforit. Germaniumia sisältävä infrapunaoptiikka on tarkoitettu ensisijaisesti sotilaskäyttöön, mutta germaniumlinssejä käyttävien lämpökuvauslaitteiden kysyntä on kasvanut viime vuosina. Valokuitukaapelien valmistuksen osuus maailman germaniumin kulutuksesta oli noin kolmannes.

Grafiitti / hiili (C/6)

Kuvaus:Grafiitti on puhtaan hiilen muoto, joka esiintyy normaalisti mustina kidehiutaleina ja massoina. Sillä on tärkeitä ominaisuuksia, kuten kemiallinen inerttiys, lämpöstabiilisuus, korkea sähkönjohtavuus ja voitelu (liukkaus), jotka tekevät siitä sopivan moniin teollisiin sovelluksiin. Grafiittimalmit luokitellaan ”amorfisiksi” (mikrokiteisiksi) ja ”kiteisiksi” (”hiutale” tai ”pala tai siru”) malmin kiteisyyden, raekoon ja morfologian perusteella. Kaikki nykyään louhitut grafiittitalletukset muodostuvat hiilipitoisten sedimenttikivien metamorfismista, ja malmityyppi määräytyy geologisen asetuksen mukaan.

Käyttää: Luonnongrafiitin tärkeimmät käyttötarkoitukset olivat jarrupäällysteissä, voiteluaineissa, metallijauheissa, tulenkestävissä sovelluksissa ja teräksenvalmistuksessa. Teräksen valmistuksessa ja tulenkestävissä sovelluksissa metallurgiassa käytetään eniten tuotettua grafiittia; Kehittyvän teknologian käyttö suuren mittakaavan polttokenno-, akku- ja kevyissä lujissa komposiittisovelluksissa voi kuitenkin lisätä merkittävästi grafiitin kysyntää maailmassa.

Yhdysvaltain tuonti: 82 000 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100% riippuvainen grafiittitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Kiina, 33%; Meksiko, 18%; Kanada, 17%; Madagaskar, 10%; ja muut, 22%.

Maailman resurssit: Yhdysvaltain kotimaiset grafiittivarat ovat suhteellisen pienet, mutta loput maailman päätellyistä resursseista ylittävät 800 miljoonaa tonnia hyödynnettävää grafiittia.

Korvaa: Synteettinen grafiittijauhe, romu hylätyistä koneistetuista muodoista ja kalsinoitu maaöljykoksi kilpailevat käytöstä raudan ja teräksen tuotannossa. Synteettinen grafiittijauhe ja grafiittimuotojen työstöstä saatava sekundaarinen synteettinen grafiitti kilpailevat käytöstä akkusovelluksissa. Hienoksi jauhettu koksi oliviinilla on potentiaalinen kilpailija valimosovelluksissa. Molybdeenidisulfidi kilpailee kuivana voiteluaineena, mutta on herkempi hapettaville olosuhteille.

Huomautus (huomautukset): Vuonna 2022 Kiina oli maailman johtava grafiitin tuottaja, joka tuotti arviolta 65 prosenttia maailman kokonaistuotannosta. Noin 24% Kiinan tuotannosta oli amorfista grafiittia ja noin 76% hiutaleita. Suuria grafiittiesiintymiä kehitettiin Madagaskarilla, Pohjois-Mosambikissa, Namibiassa ja Etelä-Keski-Tansaniassa. Mosambikissa sijaitseva grafiittikaivos korkealaatuisessa grafiittiesiintymässä oli tiettävästi maailman suurin luonnongrafiittikaivos. Vuonna 2022 australialainen yritys otti käyttöön grafiittianoditehtaan Ruotsissa, josta tuli ensimmäinen Euroopassa toimiva kaupallinen laitos.

Helium (He/2)

Kuvaus: väritön, hajuton, inertti kaasu

Käyttökohteet: magneettikuvaus, 30%; nostokaasu, 17%; analyyttiset ja laboratoriosovellukset, 14%; hitsaus, 9%; tekniset ja tieteelliset sovellukset, 6%; vuotojen havaitseminen ja puolijohteiden valmistus, kukin 5%; ja useita muita pieniä sovelluksia, 14%.

Yhdysvaltain tuonti: 8 miljoonaa kuutiometriä (arvio 2022)

Tuontilähteet (2018-21): Qatar, 53%; Kanada, 20%; Algeria, 15%; Venäjä, 5%; ja muut, 7%.

Maailman resurssit: Vuoden 2021 lopussa hyödynnettävän heliumin keskimääräisen tilavuuden Yhdysvaltojen tunnetuissa geologisissa maakaasusäiliöissä arvioitiin olevan 8 490 miljoonaa kuutiometriä. Maailman heliumvarojen, lukuun ottamatta Yhdysvaltoja, arvioitiin olevan noin 31, 3 miljardia kuutiometriä. Suurten varantojen sijainnit ja tilavuudet miljardeina kuutiometreinä ovat Qatar, 10,1; Algeria, 8,2; Venäjä, 6,8; Kanada, 2,0; ja Kiina, 1.1.

Korvaa: Heliumia ei voida korvata kryogeenisissä sovelluksissa, jos vaaditaan alle -256 ° C: n (-429 ° F) lämpötiloja. Argonilla voidaan korvata helium hitsauksessa, ja vedyllä heliumia voidaan korvata joissakin ilmaa kevyemmissä sovelluksissa, joissa vedyn syttyvyys ei ole vastenmielistä. Vetyä tutkitaan myös heliumin korvikkeena syvänmeren sukellussovelluksissa alle 305 metrin (1 000 jalan) syvyydessä.

Luonnonkumi

Kuvaus:  Luonnonkumia valmistetaan kumipuista lateksinesteenä. Kumi on erittäin hyödyllinen, koska se on vedenpitävä, erittäin joustava ja erittäin joustava.

Käyttökohteet: renkaat ja sisärenkaat; jalkineet; tiivisteen pakkaus ja tiivistys; letkut ja hihnat

Yhdysvaltain tuonti: 34 885 568 mt (2021) Yhdysvallat on 100% riippuvainen luonnonkumitarpeistaan.

Tuontilähteet (2020): Indonesia, 56%; Thaimaa, 23%; Norsunluurannikko, 6%; Liberia, 3%; Malesia, 3%; Vietnam, 3%; muut, 4 %

Maailman resurssit: Suurimmat luonnonkumin tuottajat ovat Thaimaa, Indonesia, Malesia, Vietnam, Intia, Kiina, Filippiinit ja Nigeria.

Kvartsikide

Kuvaus:  Teollisesti viljelty kvartsikide on elektroninen kvartsikide, joka valmistetaan, ei louhita. Viljelty tai synteettinen kvartsi valmistetaan hydrotermisellä prosessilla ja sitä käytetään sen ainutlaatuisiin pietsosähköisiin ominaisuuksiin. Käytetään kellojen kristallioskillaattoreissa, signaalinvakautuksessa radiolähettimillä ja -vastaanottimilla, anturimateriaalissa erittäin herkissä mittakaavoissa ja maailmanlaajuisissa paikannusjärjestelmissä (GPS).

Käyttökohteet: sotilasradiot; elektroninen sodankäynti; ohjausjärjestelmät; tutka; navigointi; Ilmailun elektroniikka

Tuonti Yhdysvalloista: Pietsosähköinen kvartsi 83 mt (2022)

Tuontilähteet (2018-21): Pietsosähköinen kvartsi – Kiina, 90%; Japani, 3%; Venäjä, 2%; ja muut, 5%.

Maailman resurssit: Luonnonkvartsikiteen rajalliset resurssit, jotka soveltuvat suoraan elektroniseen tai optiseen käyttöön, ovat saatavilla kaikkialla maailmassa. Maailman riippuvuus näistä resursseista vähenee edelleen, koska viljelty kvartsikristalli hyväksytään yhä enemmän vaihtoehtoisena materiaalina.

Korvaa: Piitä käytetään yhä enemmän kvartsikiteen korvikkeena elektronisten piirien taajuusohjausoskillaattoreissa. Muita materiaaleja, kuten alumiiniortofosfaattia (erittäin harvinainen mineraaliberliniitti), langasiittia, litiumniobaattia ja litiumtantalaattia, joilla on suuremmat pietsosähköiset kytkentävakiot, on tutkittu ja käytetty. Näiden materiaalien kustannuskilpailukyky, toisin kuin viljelty kvartsikide, riippuu sovelluksen tyypistä, johon materiaalia käytetään, ja tarvittavasta käsittelystä.

Seleeni (Se/34)

Kuvaus: Seleeni on purppuranharmaa ei-metallinen puolijohde, jolla on epätavallinen ominaisuus: sen johtavuus on verrannollinen siihen loistavan valon voimakkuuteen. Myös seleeni voi tuottaa sähköä suoraan auringonvalosta, mikä tekee siitä hyödyllisen aurinkokennoissa.

Käyttökohteet: kulutetaan pääasiassa metallurgiassa ja lasin valmistuksessa; elektrolyyttinen mangaani (seleenidioksidi); lyijyakut; aurinkokennot (kupari-indiumgalliumdiselenidi, CIG)

Tuonti Yhdysvalloista: Seleenimetalli 360 mt, seleenidioksidi 10 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 50-prosenttisesti riippuvainen seleenitarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Seleenimetalli: Filippiinit, 21%; Meksiko, 15%; Saksa, 13%; Kiina,7 9%; ja muut, 42%. Seleenidioksidi: Etelä-Korea, 79%; Kiina, 8%; Saksa, 6%; Filippiinit, 5%; ja muut, 2%.

Maailman resurssit: Seleenin varannot perustuvat tunnistettuihin kuparikerrostumiin ja keskimääräiseen seleenipitoisuuteen. Hiili sisältää yleensä 0,5–12 miljoonasosaa seleeniä eli noin 80–90 kertaa kupariesiintymien keskiarvon. Seleenin tarjontaan vaikuttaa suoraan niiden materiaalien toimittaminen, joista se on sivutuote – kupari ja vähemmässä määrin nikkeli – ja seleeniä talteen ottavien laitosten määrä vaikuttaa siihen suoraan.

Korvaa: Pii on seleenin tärkein korvike pien- ja keskijännitteisissä tasasuuntaajissa. Orgaanisia pigmenttejä on kehitetty kadmiumsulfoselenidipigmenttien korvikkeiksi. Muita korvikkeita ovat ceriumoksidi joko väriaineena tai värinpoistoaineena lasissa; telluuri pigmenteissä ja kumissa; vismutti, lyijy ja telluuri vapaissa työstöseoksissa; ja vismutti ja telluuri lyijyttömissä messingeissä. Rikkidioksidia voidaan käyttää seleenidioksidin korvikkeena elektrolyyttisen mangaanimetallin tuotannossa, mutta se ei ole yhtä energiatehokas.

Huomautus (huomautukset): Seleeni on välttämätön mikroravinne, ja sitä käytetään ihmisten ravintolisänä, karjan ravintolisänä ja lannoitteen lisäaineena seleeniköyhien maaperien rikastamiseksi. Seleeniä käytetään myös vaikuttavana aineena hilseä ehkäisevissä shampoissa. Arviot maailman kulutuksesta ovat seuraavat: metallurgia (mukaan lukien mangaanin tuotanto), 40%; lasinvalmistus, 25%; maatalous, 10%; kemikaalit ja pigmentit, 10%; elektroniikka, 10%; ja muut käyttötarkoitukset, 5%.

Pii (Si/14)

Kuvaus:  Pii on kova ja hauras kiteinen kiinteä aine, jolla on siniharmaa metallinen kiilto; Se on neliarvoinen metalloidi ja puolijohde. Piikarbidi (SiC) on synteettinen mineraali, jota tuotetaan yleisimmin sähkövastusuuneissa Acheson-prosessilla. Hiilimateriaalin (yleensä maaöljykoksin) ja joko piidioksidi- tai kvartsihiekan seos reagoi korkeissa lämpötiloissa (1 700–2 500 °C), jolloin muodostuu α-SiC. Piikarbidia esiintyy luonnossa erittäin harvinaisena mineraalimoissaniittina. Lähes kaikki maailmassa myytävä piikarbidi on synteettistä. SiC: llä on erinomainen kovuus, jonka ylittävät vain timantti, kuutiomainen boorinitridi ja boorikarbidi.

Käyttökohteet: valuraudan, ei-rautametallien, kiven, nahan ja kumin työstö tai viimeistely; kovametalliseosten ja ei-metallisten materiaalien painepuhallus, lapping, hionta ja kiillotus; piikiekkojen viipalointi; valmistettujen laitteiden viimeistely ja kiillotus; puhdista ja ammu peen-suihkuroottorin siivet ja muut tarkkuusosat väsymisvaurioiden kestävyyden lisäämiseksi

Tuonti Yhdysvalloista: Ferropii – 200 000 mt; Piimetalli – 120 000 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on 45-prosenttisesti riippuvainen piin tuontitarpeestaan.

Tuontilähteet (2017-20): Ferropii: Venäjä, 40%; Kanada, 14%; Brasilia, 12%; Malesia, 9%; ja muut, 25%. Piimetalli:  Brasilia, 31%; Kanada, 24%; Norja, 14%; Thaimaa, 7%; ja muut, 24%. Yhteensä: Venäjä, 22%; Brasilia, 20%; Kanada, 18%; Norja, 8%; ja muut, 32%.

Maailman resurssit: Maailman ja kotimaiset resurssit piimetallin ja -seosten valmistamiseksi ovat runsaat ja useimmissa tuottajamaissa riittävät täyttämään maailman tarpeet vuosikymmenien ajan. Piin lähde on piidioksidi erilaisissa luonnollisissa muodoissa, kuten kvartsiitti. Ilman Yhdysvaltoja ferropiin osuus maailman piituotannosta oli piipitoisuuden perusteella laskettuna yli 60 prosenttia vuonna 2022. Ferropiin tuotannon kärkimaita olivat piipitoisuuden perusteella laskevassa järjestyksessä Kiina, Venäjä ja Norja. Piimetallin osalta johtavat tuottajat olivat piipitoisuuden perusteella alenevassa järjestyksessä Kiina, Brasilia ja Norja. Kiinan osuus maailman arvioidusta piimateriaalien kokonaistuotannosta vuonna 2022 lähes 70 prosenttia. Piimateriaalien maailmanlaajuisen piipitoisuuden tuotannon arvioitiin olevan noin 4 % pienempi kuin vuonna 2021.

Korvaa: Alumiini, piikarbidi ja silikomangaani voidaan korvata ferropiillä joissakin sovelluksissa. Galliumarsenidi ja germanium ovat piin pääasialliset korvikkeet puolijohde- ja infrapunasovelluksissa.

Huomautus (huomautukset): Piimetallin tärkeimmät kuluttajat olivat alumiiniseosten tuottajat ja kemianteollisuus. Puolijohde- ja aurinkoenergiateollisuuden, jotka valmistavat siruja tietokoneisiin ja aurinkokennoihin erittäin puhtaasta piistä, osuus piin kysynnästä oli vain pieni.

Telluuri (Te/52)

Kuvaus: Telluuri on hauras, hopeanvalkoinen metalloidi, joka näyttää samanlaiselta kuin tina ja on lievästi myrkyllistä ihmisille. Telluuri seostetaan pääasiassa teräksellä ja kuparilla koneistuksen parantamiseksi ja seostetaan vismutilla termosähköisiä laitteita varten. Telluuria esiintyy joskus alkuperäisessä muodossaan alkuainekiteinä, mutta sitä esiintyy useammin kullan tellurideina, kuten kalaveriittina ja krenneriittinä, petsiittinä ja sylvaniittina. Itse telluuri uutetaan tavallisesti kuparin ja lyijyn tuotannon sivutuotteena.

Käyttökohteet: seosaine teräksessä, kuparissa, lyijyssä ja valuraudassa; vulkanointiaine (kumi); termosähköiset laitteet; kadmium-sinkkitelluridisubstraattien (CdZnTe) komponenttina keski- ja pitkäaaltoisissa infrapunalaitteissa; metalliseokset

Yhdysvaltain tuonti: 50 mt (arvio 2022) Yhdysvallat on yli 75-prosenttisesti riippuvainen telluurin tarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Kanada, 52%; Saksa, 24%; Kiina, 12%; Filippiinit, 8%; ja muut, 4%.

Maailman resurssit: Tietoja telluurin resursseista ei ole saatavilla. Maailman telluurin tuotannon arvioitiin olevan noin 580 miljoonaa tonnia vuonna 2021. Yli 90% telluurista on tuotettu elektrolyyttisestä kuparinjalostuksesta kerätyistä anodilimista, ja loput on johdettu lyijyjalostamoiden kuorinnoista sekä vismutti-, kupari- ja lyijysinkkimalmien sulatuksen aikana syntyvistä savukaasuista ja kaasuista. Muita mahdollisia telluurin lähteitä ovat vismuttitelluridi ja kultatelluridimalmit.

Korvaa: Useat materiaalit voivat korvata telluurin useimmissa käyttötarkoituksissaan, mutta yleensä tehokkuuden tai tuotteen ominaisuuksien menetyksellä. Vismuttia, kalsiumia, lyijyä, fosforia, seleeniä ja rikkiä voidaan käyttää telluurin sijasta monissa vapaasti työstävissä teräksissä. Useat telluurin katalysoimista kemiallisista prosessireaktioista voidaan suorittaa muiden katalyyttien kanssa tai katalysoimattomien prosessien avulla. Kumin sekoittamisessa rikki ja (tai) seleeni voivat toimia vulkanointiaineina telluurin sijasta. Niobiumin ja tantaalin selenidit ja sulfidit voivat toimia sähköä johtavina kiinteinä voiteluaineina näiden metallien telluridien sijasta.

Huomautus (t): Kiina oli jalostetun telluurin johtava tuottaja vuonna 2022, ja sen osuus arvioidusta maailmanlaajuisesta tuotannosta oli 53%. Telluurin arvioidut loppukäyttökohteet maailmanlaajuisessa kulutuksessa olivat aurinkokennot, 40%; termoelektrinen tuotanto, 30%; metallurgia, 15%; kumisovellukset, 5%; ja muut, 10%.

OSA 6

Harvinaiset maametallit

Cerium (Ce/58)

Kuvaus: Erittäin reaktiivinen raudanharmaa värillinen metalli ja runsain lantanidisarjasta. Cerium on keskimäärin 63 mg / kg, mikä tekee siitä 26. runsaimman alkuaineen maankuoressa. Sitä käytetään enimmäkseen yhdessä sen monista oksiditiloista, koska seostamaton metalli on myrkyllistä ja reaktiivista.

Käyttökohteet: lasin valmistuslisäaine ja kiillotusyhdiste; fosforit TV-näytöissä ja loistelampuissa; kemiallinen hapetin; keraamiset kondensaattorit, puolijohteet ja muut LCD-komponentit; Jäteveden

Tuonti Yhdysvalloista: Ferroceriumyhdisteet 420 mt (arvio 2022)

Tuontilähteet (2018-21): Harvinaisten maametallien yhdisteet ja metallit: Kiina, 74%; Malesia, 8%; Viro ja Japani, kumpikin 5 prosenttia; ja muut, 8%; Virosta, Japanista ja Malesiasta tuodut yhdisteet ja metallit johdettiin Australiassa, Kiinassa ja muualla tuotetuista mineraalikonsentraateista ja kemiallisista välituotteista.

Maailman resurssit: Harvinaisia maametalleja on suhteellisen runsaasti maankuoressa, mutta miinoitettavat pitoisuudet ovat harvinaisempia kuin useimmilla muilla malmeilla. Resurssit ovat pääasiassa neljässä geologisessa ympäristössä: karbonatiitit, emäksiset magmajärjestelmät, ioniadsorptiosavikerrostumat ja monatsiitti-ksenoaikaa sisältävät levitinkerrostumat. Karbonatiitit ja levitinkerrostumat ovat kevyiden harvinaisten maametallien johtavia tuotantolähteitä. Ioniadsorptiosavet ovat raskaiden harvinaisten maametallien johtava tuotantolähde. Bastnäsiitti ja fosfaattimineraali monatsiitti ovat kaksi suurinta ceriumin ja muiden harvinaisten maametallien lähdettä. Mountain Pass on ainoa toiminnassa oleva harvinaisten maametallien (REE) kaivos Yhdysvalloissa. Se sijaitsee Mojaven autiomaassa Kaakkois-Kaliforniassa. Bastnäsiitti on hallitseva REE-malmimineraali Mountain Passissa.

Korvaa: Korvaavia aineita on saatavana moniin sovelluksiin, mutta ne ovat yleensä vähemmän tehokkaita.

Huomautus (huomautukset): Harvinaisten maametallien arvioitu jakautuminen loppukäytön mukaan oli seuraava: katalyytit, 74%; keramiikka ja lasi, 10%; metallurgiset sovellukset ja seokset, 6%; kiillotus, 4%; ja muut, 6%.

Dysprosium (Dy/66)

Kuvaus: Pehmeä metalli, jossa on kirkas hopeakiilto. Metalli on yttriumin kaupallisen tuotannon sivutuote.

Käyttökohteet: kestomagneetit; korkean intensiteetin valaistus; kondensaattorit ja sirut; tietojen tallennussovellukset; kemiallisen reaktion testaus; lasermateriaalit (keramiikka ja erikoislasi)

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisen kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin harvinaisten maametallien oksidiekvivalenttia (REO)

vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

Erbium (Er/68)

Kuvaus: Kirkas, hopeanhohtoinen metalli. Se kuuluu raskaisiin harvinaisiin maametalleihin, jotka ovat luonteeltaan vähemmän runsaita. Erbium esiintyy luonnossa seoksissa muiden lantanidielementtien kanssa. Yleinen mineraali on gadoliniitti. Metalli on melko stabiili ilmassa eikä hapetu yhtä nopeasti kuin jotkut muut metallit.

Käyttää: Yttrium-alumiini-granaatti (YAG) -lasersovellukset; leikkaamiseen ja hitsaukseen käytettävät laserit; vanadiinin seoslisäaine; fosforien aktivaattori; kuituoptiset kaapelit; erbiumilla seostetut optiset kuituvahvistimet (EDFA)

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisen kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin harvinaisten maametallien oksidiekvivalenttia (REO) vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

Europium (EU/63)

Kuvaus: Pehmeä hopeanhohtoinen metalli. Europiumilla on toiseksi alhaisin sulamispiste ja pienin tiheys kaikista lantanideista. Se syttyy ilmassa 150–180 °C:ssa muodostaen europiumoksidia ja on harvinaisista maametalleista reaktiivisin. Metalli on pehmeää ja melko sitkeää. Europium on ydinreaktoreissa syntyvä fissiotuote. Europiumia ei löydy luonnosta vapaana alkuaineena, vaan sitä esiintyy sekoitettuna muiden harvinaisten maametallien kanssa.

Käyttökohteet: näyttöruuduissa, televisioissa ja loisteputkissa käytettävät fosforit, keramiikka ja erikoislasi, yttriumpohjaisten fosforien aktivaattori televisioissa ja tietokoneiden näytöissä, kiillotusjauheet ja magneetit

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisen kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin REO-ekvivalenttia vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

 

Gadolinium (Gd/64)

Kuvaus: Hopeanhohtoinen valkoinen sitkeä metalli, joka luokitellaan kevyeksi harvinaiseksi maametalliksi. Se on suhteellisen vakaa kuivassa ilmassa, mutta tummuu kosteassa ilmassa. Se on ferromagneettinen alle 20 °C:n lämpötiloissa ja paramagneettinen tämän lämpötilan yläpuolella.

Käyttö: lääketieteelliset palvelut magneettikuvausvarjoaineena ja röntgenputkissa, korkean taitekertoimen lasissa tai granaateissa, lisättynä kromiin, rautaan ja vastaaviin seoksiin, suuritehoisiin kestomagneetteihin, lasereihin, tutkavaroitusvastaanottimiin ja tutkahäirintälaitteisiin, optisiin linsseihin, optisiin kuituihin ja pinnoitteisiin, koska Gadoliniumilla on suurin terminen neutronisieppauspoikkileikkaus kaikista tunnetuista alkuaineista, sitä käytetään kasvainten kohdistamiseen neutronihoidossa

Maailman resurssit: Gadoliniumia tuotetaan sekä monatsiitti- että bastnasiittiesiintymistä.

Huomautus (huomautukset): Gadoliniumilla on epätavallisia metallurgisia ominaisuuksia siinä määrin, että vain 1% gadoliniumista voi merkittävästi parantaa raudan, kromin ja vastaavien metallien työstettävyyttä ja hapettumiskestävyyttä korkeissa lämpötiloissa. Gadolinium metallina tai suolana absorboi neutroneja, ja siksi sitä käytetään joskus suojaukseen neutroniradiografiassa ja ydinreaktoreissa. Sitä käytetään toissijaisena hätäpysäytystoimenpiteenä joissakin ydinreaktoreissa.

Holmium (Ho/67)

Kuvaus: Pehmeä, muokattava metalli, jossa on kirkas hopeakiilto. Se hapettuu nopeasti kosteassa ilmassa ja korkeissa lämpötiloissa. Se kuuluu raskaisiin lantanidiharvinaisten maametallien elementteihin ja sillä on voimakkain magneettinen momentti kaikista luonnollisista elementeistä.

Käyttökohteet: voimakkaat, keinotekoisesti tuotetut magneettikentät; punainen / keltainen väri lasissa; kalibrointi gammasädespektrometreissä; puolijohdelaserit yttrium-rauta-granaatti (YIG) ja yttrium-litiumfluoridi (YLF)

Maailman resurssit: Holmiumia esiintyy vähäisenä komponenttina mineraaleissa monatsiitissa ja bastnaesiitissa. Se uutetaan ioninvaihdolla ja liuotinuutolla malmeista, jotka käsitellään yttriumin uuttamiseksi. Tärkeimmät tuottajat ovat Kiina, Venäjä ja Malesia.

Lantaani (La/57)

Kuvaus: Pehmeä, hopeanvalkoinen metalli. Sitä pidetään harvoin alkuainemuodossa, koska se hapettuu nopeasti ilmassa; Se palaa helposti syttyessään. Sen oksidi on paljon vakaampi ja on perusta useimmille lantaania käyttäville sovelluksille.

Käyttökohteet: optiset kuidut, lasit ja linssit; keraamiset kondensaattorit, puolijohteet ja muut LCD- ja elektroniset komponentit; nikkelimetallihydridiakkujen metalliseokset; kuituoptiset viestintäjärjestelmät; samarium-kobolttimagneetit; luja, niukkaseosteinen teräs; infrapunaa absorboiva lasi pimeänäkölaseihin

Maailman resurssit: Lantaania löytyy harvinaisten maametallien mineraaleista, pääasiassa monatsiitista (25% lantaania) ja bastnaesiitista (38% lantaania). Tärkeimmät tuottajat ovat Kiina, Venäjä ja Malesia.

Huomautus (huomautukset): Ioninvaihto- ja liuotinuuttotekniikoita käytetään harvinaisten maametallien eristämiseen mineraaleista. Lantaanimetalli saadaan yleensä pelkistämällä vedetöntä fluoridia kalsiumilla. Nikkelimetallihydridiakuissa käytetään lantaanipohjaisista seoksista valmistettuja anodeja.

Lutetium (Lu/71)

Kuvaus:  Hopeanhohtoinen valkoinen metalli, joka on suhteellisen vakaa ilmassa. Sitä esiintyy hyvin pieninä määrinä lähes kaikissa yttriumia sisältävissä mineraaleissa. Kaupallisesti uutettu monatsiitista, se on yksi vaikeimmin valmistettavista metalleista. Se on yksi harvinaisimmista ja kalleimmista harvinaisista maametalleista, jonka hinta on noin 10 000 dollaria kilolta. Sillä on hyvin vähän kaupallisia sovelluksia ja sitä käytetään pääasiassa tutkimuksessa.

Käyttökohteet: korkean taitekertoimen optiset lutetium-alumiinigranaattilinssit (LuAG); röntgen-fosforit; erityiset piinitridikeraamiset laakerit; Katalyytti hiilivetyjen krakkaus öljynjalostamoissa

Maailman resurssit: Kuten monet muutkin lantanidit, lutetiumin pääasiallinen lähde on mineraali monatsiitti. Se uutetaan vaikeuksin pelkistämällä vedetöntä fluoridia kalsiummetallilla. Tärkeimmät tuottajat ovat Kiina, Venäjä ja Malesia.

Neodyymi (KR/60)

Kuvaus: Pehmeä, kirkas, hopeanhohtoinen metalli. Se on yksi harvinaisten maametallien reaktiivisimmista elementeistä ja hapettuu nopeasti ilmassa. Neodyymin ensisijainen lähde on karbonatiiteista ja bastnaesiitista (katso liitteenä oleva kuva), ja toissijainen lähde on monatsiitissa. Sitä löytyy mineraaleista, kuten seriittistä ja allaniitista. Puhtaalla metallilla on rajoitettu käyttö. Komponentti yhdessä praseodyymin kanssa didymiumlasista.

Käyttökohteet: lasintuotanto; hehkulamput; katodisädeputket; keraamiset kondensaattorit, puolijohteet ja muut komponentit nestekidenäyttöihin ja elektroniikkaan; Neodyymi-rauta-boori (NdFeB) magneetit älypuhelimissa, kiintolevyissä ja muussa kulutuselektroniikassa; Kaasuturbiinialuksen propulsio

Maailman resurssit: Useimpien lantanidielementtien tärkeimmät lähteet ovat mineraalit monatsiitti ja bastnaesiitti. Neodyymi voidaan uuttaa näistä mineraaleista ioninvaihdolla ja liuotinuutolla. Elementti voidaan saada myös pelkistämällä vedetöntä neodyymikloridia tai fluoridia kalsiumilla. Tärkeimmät tuottajat ovat Kiina, Venäjä ja Malesia.

Huomautus (huomautukset): Neodyymilasia käytetään lasereiden valmistukseen. Näitä käytetään laserosoittimina sekä silmäkirurgiassa, kosmeettisessa kirurgiassa ja ihosyöpien hoidossa. Neodyymi-rauta-boorimagneetteja, jotka ovat vahvimpia tunnettuja magneetteja, käytetään, kun tilaa ja painoa rajoitetaan.

Praseodyymi (Pr/59)

Kuvaus:  Pehmeä, hopeanhohtoinen, muokattava ja sitkeä metalli. Sen keskimääräinen pitoisuus maankuoressa tekee siitä runsaamman kuin hopea, kulta tai antimoni. Se on liian reaktiivinen löydettäväksi natiivissa muodossa, ja puhdas praseodyymimetalli kehittää hitaasti vihreän oksidipinnoitteen, kun se altistuu ilmalle.

Käyttökohteet: dopingaine valokuitukaapeleissa ja useissa metalliseoksissa; lämmönkestävät seokset; optiset linssit, suodattimet ja pinnoitteet; keraamiset kondensaattorit, puolijohteet ja muut komponentit nestekidenäytöissä ja elektroniikassa; Neodyymi-rauta-boori (NdFeB) suuritehoiset magneetit; seostettu magnesiumilla lentokoneiden moottoreissa; Laserit

Maailman resurssit: Löytyy luonnosta, joka liittyy muihin harvinaisiin maametalleihin. Monatsiitti ja bastnaesiitti ovat kaksi tärkeintä kaupallista lähdettä praseodyymin tuotannossa, vaikka sitä löytyy myös apatitista, trakyytistä, fergusoniitista ja eudialyytistä.

Samarium (Sm/62)

Kuvaus: Kirkas hopeametalli, joka on kohtuullisen vakaa ilmassa. Laajasti levinnyt luonnossa, mutta pieninä määrinä, jotka liittyvät aina muihin harvinaisiin maametalleihin. Samariumin kaupallinen lähde on karbonatiiteista ja bastnaesiitista. Sitä löytyy myös prekambrikauden graniittikivistä, liuskekivestä ja mineraaleista, kuten ksenotimesta ja basaltista.

Käyttää: Samarium-kobolttikestomagneetit, joita käytetään säiliön navigoinnissa; läsnä neodyymi-yttrium-alumiini-granaatti (NYAG) -laserlasissa; infrapuna-absorptiolasi; optinen lasi

Maailman resurssit: Maailman kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin harvinaisten maametallien oksidiekvivalenttia (REO) vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

Skandium (Sc/21)

Kuvaus: Scandium on siirtymämetalli, joka on hopeanhohtoinen valkoinen, pehmeä ja kevyt, ja se on historiallisesti luokiteltu harvinaisiksi maametalleiksi yhdessä yttriumin ja lantanidien kanssa. Sitä esiintyy laajalti dispergoituneena pieninä pitoisuuksina monissa mineraaleissa, mutta pääasiassa ferromagnesiummineraalien hivenaineena. Thortveitiitti (skandium-yttriumsilikaatti) on ainoa mineraali, joka sisältää suuria määriä skandiumia, noin 34%; Valitettavasti tämä mineraali on melko harvinainen eikä ole tärkeä skandiumin lähde. Skandiumin vahvistavat vaikutukset alumiiniseoksiin löydettiin 1970-luvulla, ja sen käyttö tällaisissa seoksissa on edelleen sen ainoa merkittävä sovellus.

Käyttökohteet: skandiumseos pistoolirungoissa; elektroniikka, kevyt alumiini-skandiumseos ilmailu- ja avaruuskomponentteihin; Laserit; korkean intensiteetin lamput laskutelineisiin; kiinteän oksidin polttokennot; keramiikka

Yhdysvaltain tuonti: harvinaiset maametallit, mukaan lukien Scandium 520 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100% riippuvainen skandiumtarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Vaikka tuontilähteistä ei ole olemassa lopullisia tietoja, tuotu materiaali on enimmäkseen Euroopasta, Kiinasta, Japanista ja Filippiineiltä.

Maailman resurssit: Skandiumin resurssit ovat runsaat. Scandium on maankuoressa runsaampi kuin lyijy. Skandiumilla ei ole affiniteettia tavallisiin malmia muodostaviin anioneihin; Siksi se on laajalti dispergoitunut litosfääriin ja muodostaa kiinteitä liuoksia, joiden pitoisuudet ovat pieniä yli 100 mineraalissa. Alhaisen pitoisuutensa vuoksi skandiumia syntyy yksinomaan sivutuotteena eri malmien käsittelyn aikana tai se otetaan talteen aiemmin käsitellyistä rikastusjätteistä tai tähteistä. Historiallisesti skandiumia tuotettiin sivutuotteena Kiinassa (rautamalmi, harvinaiset maametallit, titaani ja zirkonium), Kazakstanissa (uraani), Filippiineillä (nikkeli), Venäjällä (apatiitti ja uraani) ja Ukrainassa (uraani).

Korvaa: Titaani- ja alumiiniseokset sekä hiilikuitumateriaalit voivat korvata korkean suorituskyvyn skandium-seossovelluksissa. Valodiodit syrjäyttävät elohopeahöyryn korkean intensiteetin valot joissakin teollisuus- ja asuinsovelluksissa. Joissakin sovelluksissa, jotka luottavat skandiumin ainutlaatuisiin ominaisuuksiin, korvaaminen ei ole mahdollista.

Huomautus (t): Skandiumin pääasialliset käyttötarkoitukset vuonna 2022 olivat alumiini-skandiumseokset ja kiinteäoksidipolttokennot. Muita skandiumin käyttötarkoituksia olivat keramiikka, elektroniikka, laserit, valaistus ja radioaktiiviset isotoopit.

Terbium (vahvistetaan myöhemmin/65)

Kuvaus: Hopeanharmaa harvinaisten maametallien metalli, joka on muokattavaa ja sitkeää, riittävän pehmeää leikattavaksi veitsellä ja suhteellisen vakaa ilmassa verrattuna muihin lantanideihin. Se on melko elektropositiivinen metalli, joka reagoi veden kanssa ja kehittää vetykaasua. Terbium sisältyy yhdessä muiden harvinaisten maametallien kanssa moniin mineraaleihin, mukaan lukien monatsiitti, ksenotime ja eukseniitti. Pieniä määriä terbiumia esiintyy bastnäsiitissa ja monatsiitissa. Koska bastnäsiittia prosessoidaan suuria määriä suhteessa ioniadsorptiosaviin, merkittävä osa maailman terbiumin tarjonnasta tulee bastnäsiitista (ks. oheinen kuva).

Käyttökohteet: vihreät fosforit pienloistelampuissa, nestekidenäytöissä, videonäytöissä ja pimeänäkölaseissa; lisäaine korkean lujuuden neodyymirautaboorin (NdFeB) magneeteissa; Laserit

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisen kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin harvinaisten maametallien oksidiekvivalenttia (REO) vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

Thulium (TM/69)

Kuvaus: Hopeanvalkoinen, kiiltävä metalli, joka on pehmeää, muokattavaa ja sitkeää. Thulium on toiseksi harvinaisin alkuaine prometiumin jälkeen. Sitä on erittäin vaikea erottaa muista harvinaisista maametalleista, ja sen niukkuuden ja korkean hinnan vuoksi tälle elementille on vähän sovelluksia.

Käyttökohteet: kannettavat röntgenlaitteet; keraamiset magneetit mikroaaltolaitteisiin

Maailman resurssit: Löytyy pieninä määrinä muiden harvinaisten maametallien kanssa useista yttrium-rikkaista mineraaleista, kuten ksenotime, gadoliniitti, eukseniitti, loparite, fergusoniitti, yttroparisiitti ja samaskiitti, mutta uutetaan kaupallisesti monatsiitista.

Huomautus (huomautukset): Thulium-pohjaisten lasereiden aallonpituus on erittäin tehokas kudoksen pinnalliseen ablaatioon, minimaalisella hyytymissyvyydellä ilmassa tai vedessä. Tämä ominaisuus tekee thuliumlasereista houkuttelevia laserpohjaiseen leikkaukseen. Thuliumia on käytetty korkean lämpötilan suprajohteissa yttriumin tavoin

Ytterbium (Yb/70)

Kuvaus: Pehmeä, muokattava ja sitkeä hopeanhohtoinen metalli; Sen pitoisuus ylemmässä mannerkuoressa on ~1,96 mg/kg. Löytyy luonnollisesti mineraaleista eukseniitti, gadoliniitti, monatsiitti ja ksenotime, mutta se uutetaan pääasiassa kaupallisesti monatsiittihiekasta, joka sisältää ~ 0.03% Yb.

Käyttökohteet: kannettavat röntgenlaitteet; optiset lasit, kristallit ja keramiikka; ytterbiumlasereita käytetään turbiinin siipien lämpökäsittelyyn; superseokset suihkumoottoreille; infrapunalaserit

Maailman resurssit: Maailmanlaajuisen kaivostuotannon arvioitiin kasvaneen 300 000 tonniin harvinaisten maametallien oksidiekvivalenttia (REO) vuonna 2022. Pohjois-Amerikassa harvinaisten maametallien mitattuihin ja osoitettuihin resursseihin arvioitiin kuuluvan 3,6 miljoonaa tonnia Yhdysvalloissa ja yli 14 miljoonaa tonnia Kanadassa.

Yttrium (Y/39)

Kuvaus: Pehmeä, hopeanvärinen metalli, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin lantanideilla ja joka luokitellaan harvinaisten maametallien kanssa; Sen runsaus maankuoressa on ~ 21 mg / kg, mikä tekee siitä 28. runsaimman maankuoren alkuaineen. Yttriumia esiintyy useimpien harvinaisten maametallien kerrostumien kanssa.

Käyttökohteet: metalliseoskomponentti; granaatinkiteet; LED-fosfori valkoisille ja harmaille väreille; optiset ja kameran linssit; suojaavat keraamiset kerrokset suihkumoottoreissa; kuumuutta kestävät superseokset suihkumoottoreille; Yttrium-alumiini-granaatti (YAG) ja yttrium-rauta-granaatti (YIG) laserkiteet

Tuonti Yhdysvalloista: Yttriumoksidi 1 000 mt (arvio 2022). Yhdysvallat on 100-prosenttisesti riippuvainen yttriumtarpeistaan.

Tuontilähteet (2018-21): Yttriumyhdisteet: Kiina, 94%; Saksa, 3%; Etelä-Korea 1%; Japani, 1%; ja muut, 1%. Lähes kaikki yttriummetallien ja -yhdisteiden tuonti on peräisin Kiinassa tuotetuista mineraalirikasteista.

Maailman resurssit: Suuria yttriumvarantoja monatsiitissa (katso liitteenä oleva kuva) ja ksenotimessa (katso liitteenä oleva kuva) on saatavilla maailmanlaajuisesti levitinkerrostumissa, karbonatiiteissa, uraanimalmeissa ja haalistuneissa saviesiintymissä (ioniadsorptiomalmi). Yttriumin lisäresursseja esiintyy apatiitti-magnetiittipitoisissa kivissä, niobium-tantaalimineraalien talletuksissa, ei-placer-monatsiittipitoisissa talletuksissa, sedimenttifosfaattikerroksissa ja uraanimalmeissa. Yttriumoksidiekvivalentin maailmanlaajuisten varantojen arvioitiin olevan yli 500 000 tonnia. Näiden varantojen johtavia maita olivat Australia, Brasilia, Kanada, Kiina ja Intia.

Korvaa: Yttriumin korvikkeita on saatavana joihinkin sovelluksiin, mutta ne ovat yleensä paljon vähemmän tehokkaita. Useimmissa käyttötarkoituksissa, erityisesti elektroniikassa, lasereissa ja fosforissa, yttriumia ei yleensä korvata muilla elementeillä. Zirkoniumkeramiikan stabilointiaineena yttriumoksidi voidaan korvata kalsiumoksidilla tai magnesiumoksidilla, mutta korvikkeet antavat yleensä alhaisemman sitkeyden.

Huomautus (huomautukset): Kiina tuottaa suurimman osan maailman yttriumin tarjonnasta haalistuneesta savesta, ioniadsorptiomalmiesiintymistä eteläisissä maakunnissa – pääasiassa Fujianissa, Guangdongissa ja Jiangxissa – ja pienemmästä määrästä talletuksia Guangxin ja Hunanin maakunnissa. Käsittely tapahtuu pääasiassa Guangdongin, Jiangsun ja Jiangxin maakunnissa. Yttriumia valmistettiin vastaavista saviesiintymistä Burmassa (Myanmar).

*

*