کاربردهای وسیع فلزات کمیاب

آنتونی لیپمن مدیرعامل شرکت انگلیسی لیپمن اند والتون می گوید خوشحالیم از اینکه کانون توسعه کاربردهای متنوعی برای فلزات کمیاب هستیم . فلزاتی که در گذشته عمدتا به عنوان مواد غیرقابل مصرف بیرون ریخته می شدند. با وجود اینکه فلزات کمیاب در صنایع مختلفی استفاده می شوند اما در سال گذشته تقاضا برای همه این نوع فلزات نسبت به سال 2012 رشد نداشتند .

فلزات کمیاب در صنایع الکترونیک، خودروسازی ، هوافضا، باطریسازی، نیروگاهی، انرژی و ذوب فلزات کاربرد دارند .

در بعضی از موارد تقاضای جدید برای این فلزات آنچنان بالاست که تاکنون پیش بینی نشده بود به طوری که بعضی از مصرف کنندگان زمانی که قیمت ها بسیار نوسان داشت، از خرید بیشتر ، به موجودی انبارهای خود در حد قابل توجهی می افزودند .

مسایل عرضه برای این فلزات که معمولا ماده مصرفی در محصولات جانبی فلزات پایه مختلفی هستند نیز بسیار متفاوت است. عامل پیچیده دیگری که تاثیرگذار بوده و یا خود تحت تاثیر قرار گرفته ، بورس فلزات فنیای چین است که تعدادی از فلزات همراه مانند ایندیوم، هرمانیوم، بیسموت، کبالت ، آنتیموان ، وانادیوم ، سلنیوم و تلوریوم در آن داد و ستد می شود .

رونق اقتصاد جهان تاثیر زیادی بر روی بازارهای فلزات کمیاب دارد. کریستوفر اکلستون مدیر و کارشناس معدنی هالگارتن اندکو در لندن می گوید: گرچه اقتصاد امریکا و اروپا رو به رشد است اما میزان این رشد کمتر از رقم مطلوب است .

بسیاری از ناظران صنعتی امیدوارند اقتصاد چین از حالت صادرات محوری به سمت اقتصادی بر مبنای مصرف گرایی داخلی تغییر وضعیت دهد. در حالی که نرخ رشد اقتصادی آن به طور مشخص کمتر از آن است که چند سال پیش پیش بینی شده بود و در محدوده یا چارچوب تعیین شده توسط دولت جدید است .

رشد صنایع الکترونیک بالا است

یکی از مهمترین نیروهای محرکه برای فلزات کمیاب در سال جاری همچنان بازار مصرف تجهیزات الکترونیکی در جهان است.

استیو کونیگ مدیر بخش آنالیز صنعت برای انجمن تجهیزات الکترونیکی مصرفی ( CEA) در آرلینگتون ویرجینیا می گوید: در سال 2013 میزان سرمایه گذاری در بخش تجهیزات الکترونیکی مصرفی در جهان به 1.1 تریلیون دلار رسید که نسبت به سال 2012 حدود 4 درصد افزایش داشت. در میان این تجهیزات الکترونیکی تلفن های هوشمند، تلویزیون های LCD ، کامپیوترهای لپ تاپ، تبلت ها و دوربین های دیجیتال بیشترین تقاضا را دارند که همه آنها دارای صفحه نمایش کریستال مایع ( LCD) و صفحات نمایش بوده و نیز از دیودهای متصاعد کننده نور ( LED) استفاده می کنند. هر دو صفحه نمایش LCD و لامپ های LED دارای انواع فلزات همراه به طور عمده ایندیوم و گالیوم هستند .

با توجه به اینکه بیشترین رشد سالانه در بخش تجهیزات الکترونیکی مربوط به تلفن های هوشمند است، کونیگ پیش بینی می کند شاهد افزایش فروش سالانه 18 درصدی در سال جاری و 14 درصدی در سال 2015 خواهیم بود که ارزش فروش جهانی آن به حدود نیم تریلیون دلار خواهد رسید.

در حال حاضر تلفن های هوشمند حدود 38 درصد سهم هزینه های فناوری جهانی را به خود اختصاص داده است که بیشترین رشد مربوط به اقتصادهای نوظهور بخصوص افریقا بوده که در آنجا گوشی های هوشمند می تواند نخستین وسیله الکترونیکی مصرفی باشد . او می گوید: همین داستان برای سایر تجهیزات موبایل از جمله کامپیوترهای تبلتی و لپ تاپ ها وجود دارد .

در مقایسه بازار تلویزیون LCD شاهد میزان رشد بسیار کمتری بوده به طوری که CEA پیش بینی می کند هزینه های سرمایه ای برای این گونه تلویزیون ها حدودا با 0.76 درصد افزایش امسال به 132 میلیارد دلار رسیده و با همین نرخ رشد در سال 2015 به 133 میلیارد دلار برسد که تا حدی نرخ رشد بالاتری برای تلویزیون های 60 اینچ و بالاتر را داشته و در اندازه های کوچکتر کاهش داشته است؛ به طوری که کونیگ می گوید مصرف کنندگان ترجیح می دهند از تبلت ها یا تلفن های هوشمند خود به جای صفحات کوچکتر استفاده کنند .

همچنین با کاهش تقاضا برای تلویزیون LCD مصرف کنندگان، تلویزیون های قدیمی خود را با تلویزیون های پیشرفته جدید فوق العاده شفافیت بالا ( UHD ) جایگزین می کنند .

برایان اونیل مدیر ایندیوم از شرکت فلزات مخصوص AIM در کرانستون رودآیلند توضیح می دهد که قیمت UHD دو برابر قیمت تلویزیون های معمولی با وضوح بالا بوده و چندان نمی خواهند به این قیمت آن را بخرند .

در بخش دیگری که استفاده از صفحه نمایش های LCD افزایش پیدا کرده ، خودرو است. به گفته وی امروزه هر خودرویی که وارد بازار می شود، در واقع دارای یک صفحه نمایش LCD است .

کونیگ CEA اشاره می کند که امروز در واقع خودروها مصرف کننده تجهیزات الکترونیکی هستند که بر روی چهار چرخ سوارند. این خودروها دارای تجهیزات ایمنی و حفاظتی و سرگرمی هستند .

او اضافه می کند که بسیاری از خودروسازان برای توسعه و رقابت در بازار به همان اندازه به فناوری تاکید دارند که به موضوعاتی چون کاهش مصرف سوخت و افزایش ایمنی در خودرو توجه دارند .

علاوه بر این فلزات کمیاب نقش کاربردی کلیدی در سایر قسمت های الکترونیک خودرو از جمله حسگرهای متعدد دارند که شامل مدارهای یکپارچه ایندیومی و گالیومی و نیز خازن های تانتالیومی است .

افزایش کاربرد آنتیموان در خودروسازی

با رشد تقاضا برای خودرو تقاضا برای فلز آنتیموان نیز افزایش یافت. مرکز تحقیقات اکو استون گزارش کرده که آنتیموان در پلاستیک های مصرفی در خودروها کاربرد دارد که ضد شعله و ضد حریق است .

یک تحلیگر ارشد مرکز خدمات اطلاعاتی راکسیل در لندن می گوید: 65 درصد آنتیموان اولیه ( و حدود نصف کل آنتیموان) برای خواص ضد حریق آن و سایر کاربردها مصرف می شود. بدر معتقد است نوسانات تاریخی قیمت های آنتیموان ( اگر چه نسبتا در مدت 18 تا 24 ماه گذشته تغییری نداشته است) منتهی به بهینه سازی فرمولاسیون ترکیب خاصی برای استفاده کمتر از آنتیموان شده است. آنتیموان در باطری های سربی اسیدی که بیشترین درصد کاربرد آن نیز برای خودروها و سایر وسائط نقلیه است، استفاده می شود .

عصر آزمایش تنتالوم

به گفته پاتریک استراتون مدیر شرکت راسکیل در امریکای شمالی با وجود اینکه کاربرد اصلی تنتالوم در خازن های مورد استفاده در ابزارهای الکترونیکی بوده و نیز اینکه تمام ابزارهای الکترونیکی دارای خازن های متعددی هستند روزهای رونق تقاضا برای تنتالوم بسرآمده است. خازن های خاص این فلز در صنایع هوافضا بسیار مهم است؛ اما به دلیل هزینه بالای تنتالوم و مشکلات عرضه آن دست اندرکاران سعی دارند مصرف تنتالوم را بتدریج در صنعت کاهش دهند که بخشی از آن در حال حاضر اتفاق افتاده است. بنابر این استراتون می گوید: در بهترین شرایط تقاضا برای تنتالوم در خازن ها بر اساس حجم خازن تولید شده رشد آرامی خواهد داشت. او اضافه می کند سوپر آلیاژها برای هوافضا و توربین های گازی زمینه های اصلی برای رشد مصرف تنتالوم هستند .

علاوه بر این، استراتون با توجه به موجودی بالای تنتالوم می گوید: در سال 2013 تقاضای جدید برای تنتالوم کاهش یافت و احتمالا امسال باز هم کاهش خواهد داشت؛ اگر چه با توجه به اینکه موجودی آن کاهش خواهد یافت اما در سال آینده شاهد افزایش تقاضای دوباره برای آن خواهیم بود .

رنیوم آرام و یکنواخت پرواز می کند

رابرت بی لیس مدیرعامل شرکت راسکیل می گوید: همین میزان موجودی برای رنیوم نیز وجود دارد که به طور عمده در قسمت انتهایی داغ تیغه های توربین موتورهای جت استفاده می شود. در پایان دهه اخیر حجم زیادی از این عنصر خریداری شد که قیمت های آن را افزایش دادو به موجودی رنیوم شرکت ها افزوده شد. بی لیس اضافه می کند: در یک یا دوسال گذشته بازار صنایع هوافضا شاهد اندکی رکود تقاضا برای سوپرآلیاژهای حاوی رنیوم بود. اگر چه ساخت سفارشات هواپیما بخصوص هواپیماهای بازرگانی حدود هفت تا هشت سال است که عقب افتاده و همچنان سفارشات زیادی هم در راه است، سیکل عرضه فوق العاده طولانی در صنعت هوافضا وجود دارد .

بی لیس اشاره می کند: در سال های 2011 تا 2012 بود که شرکت ها خود را برای فاز کنونی ساخت مهیا می کردند؛ اما تحلیل گران می گویند شرایط بسیار حساس است و می تواند سریعا تغییر کند چون بازار رنیوم واقعا کوچک است و مصرف سالانه آن حدود 50 تا 60 تن بوده و تخمین زده می شود میزان موجودی انبارهای این فلز 9 میلیون تن باشد. اگر زمانی این موجودی مصرف شده و یا زمانی که تقاضا اندکی افزایش پیدا کند، بازار می تواند با کمبود مواجه شود .

کارشناسان اضافه می کنند: دو منبع جدید احتمالی تقاضا برای رنیوم وجود دارد یکی چین و دیگری روسیه است که هر دو آنان علاقه مند به افزایش ناوگان صنایع هواپیمای داخلی خود هستند .

تحلیلگران اضافه می کنند که سوپرآلیاژهایی که رنیوم در آن استفاده می شود، علاوه بر مصرف در صنایع هوافضا، در صنعت شیشه سازی مانند خود پاکسازی ( self - cleaning) ، کاهش تشعشات خیره کننده حتی صنایع برق کاربرد دارد که زمینه وسیعی را برای رشد فلزات کمیاب از جمله رنیوم ایجاد کرده است. همچنین رنیوم به عنوان کاتالیست اصلاح کننده در صنایع نفت و گاز طبیعی و برای تولید آهن رباهای خاک های نادر خاصی استفاده می شود .

در حال حاضر هر کیلوگرم این فلز 3000 دلار است . قیمت های رنیوم رو به کاهش گذاشته است؛ اما تحلیلگران معتقدند که قیمت آن به کف قیمتی خود رسیده و بتدریج در بازار افزایش پیدا خواهد کرد. بی لیس می گوید انتظار نمی رود که امسال قیمت رنیوم بهبود قابل توجهی داشته باشد و بسته شدن اخیر واحدهای ذوب مس در قزاقستان که محصول جانبی آن رنیوم است، نتوانست چندان تاثیری از خود برجای بگذارد. به هر صورت احتمالا سال آینده این روند بهبود پیدا کند بخصوص اگر در صنایع هوافضا بهبودی رخ دهد؛ مانند اینکه سفارشات بیشتر جت از طرف چین و روسیه افزایش یابد و یا اینکه به طور کل میزان تولیدات صنایع هوافضا رشد پیدا کند، این اتفاق خواهد افتاد. قیمت رنیوم کاملا به سرنوشت معادن بزرگ مس در شیلی هم بستگی دارد که به قول یک تحلیلگر رو به کاهش گذاشته است. به طور کل بنظر نمی رسد که بازار رنیوم در کوتاه مدت ( از نظر بی لیس) رونق پیدا کند .

بازار گالیوم درخشان می شود

در حال حاضر بازار جهانی گالیوم با عرضه مازاد مواجه است و وضعیت بازار ایندیوم نیز به همین صورت است و پیش بینی می شود که در مدت حدود پنج سال آینده رونق پیدا کند چون به طور کل همه لامپ ها به چراغ های LED تبدیل می شود. حتی اگر سالانه بین سال های 2014 و 2020 حدود 16درصد تقاضا برای چراغ های LED بر مبنای نیترور گالیوم افزایش پیدا کند، بازار گالیوم احتمالا باز هم با ظرفیت مازاد مواجه خواهد بود .

دیوهرست مشاور شرکت راسکیل می گوید: در حال حاضر مصرف نیترور گالیوم در صنعت لامپ سازی به 55 تن در سال رسیده است. درمقایسه این رقم در سال های 2010 -2011 معادل 20-30 تن در سال بود چون در حال حاضر چراغ های LED آخرین دستاوردهای فناوری در زمینه روشنایی منازل ، کاربردهای معماری و تجاری محسوب می شوند که بتدریج لامپ های قدیمی تنگستن ، هالوژنی و حتی لامپ های مهتابی منسوخ می شوند .

دیوهرست می گوید: سریعترین رشد مصرف لامپ های LED در چین است که چراغ های خیابانی به لامپ های LED تبدیل می شوند .

تاکنون بزرگترین بازار مصرف برای لامپ های LED ژاپن بوده و همچنان ادامه خواهد داشت؛ گرچه سهم این کشور از بازار جهانی آن به طور تخمینی از 80 درصد در اواسط دهه 2000 به حدود 50 درصد در سال 2013 کاهش پیدا کرده است. با توجه به رشد صنایع اپتوالکترونیک ( تجهیزات الکترونیکی برای تامین منابع برق ، کشف و کنترل نور) و الکترونیکی در چین و نیز عرضه مازاد آن در چین ، راسکیل در آخرین گزارش خود تحت عنوان "گالیوم : چشم انداز و بازارهای جهان صنعتی" آورده است که این احتمال وجود دارد که چین در نهایت به بزرگترین مصرف کننده نیترور گالیوم تبدیل شود .

راسکیل پیش بینی می کند که مصرف بازار جهانی با 40 درصد افزایش تا سال 2020 به حدود 422 تن و مصرف عمومی چراغ های آن از 18 درصد به 33 درصد کل تقاضا خواهد رسید. دیوهرست می گوید : استفاده از نیترور گالیوم برای نورپردازی از پشت صحنه ( backlighting) توسط چراغ های LED بسیار متداول تر از روشنایی عمومی آن است و به گونه ای است که روند این کاربرد از ابتدای دهه 2000 به سمت نیترور گالیوم در حرکت بوده است. اما ابداعاتی در این زمینه صورت پذیرفته که بتازگی حدود 65 تن نیترور گالیوم در سال مصرف می شود .

کونیگ با ارائه مثالی می گوید: " ابروها" به طور فزاینده ای در زیر چراغ های جلویی خودرو استفاده می شوند. بزرگترین بازار برای گالیوم ( به شکل ارسیندگالیوم و نیز نیترور گالیوم) همواره در مدارات یکپارچه و ترانزیستورها برای مدیریت برق الکترونیکی استفاده می شود؛ اما پیش بینی می شود که میزان این مصرف از 50 درصد کل مصرف گالیوم در حال حاضر به 45 درصد تا سال 2020 کاهش پیدا کند. ارسیندگالیوم از نظر تاریخی بیشترین کاربرد آن به صورت ترکیب گالیوم نیمه هادی بوده و بالاترین مصرف در آمپلی فایرهای برق برای ابزار الکترونیکی را داشته و نیز ماده زیرلایه سریعتر، کارآمدتر از سیلیکون برای تراشه های مدارات یکپارچه است. اما نیمه هادی های برقی نیترورگالیوم می تواند در درجه حرارت ها ، سطوح برقی ، ولتاژ و فرکانس های بالاتر از ارسیندگالیوم یا سیلیکون عمل کند .

ایندیوم

بااستفاده از ایندیوم سیکل ترکیبات مس، ایندیوم، گالیوم، سلنیت ( CIGS ) به کمک ادغام در صنعت بویژه اینکه Hanergy چین چندین رقیب خود مانند سولیبرو، گلوبال سولار و میاسول را خریده و از حالت رکود خارج شده است .

تحلیلگران پیش بینی می کنند که تقاضای بالا برای CIGS و معاملات حاصله از آن منتج به افزایش چشمگیر قیمت های آن در سال 2011 شده که مانع رشد کاربرد ماده CIGS در صنایع خورشیدی شده است. این بدین معنی نیست که تقاضا برای انرژی خورشیدی به این دلیل تحت تاثیر قرار گرفته است. زیرا در شش تا هشت سال گذشته همواره تقاضا برای انرژی خورشیدی در سطح جهان رو به افزایش بوده که البته میزان این تقاضا در مناطق مختلف متفاوت بوده است؛ به طوری که بیشترین تقاضا را مواد سیلیکونی پاسخگو بوده و CIGS فقط سه درصد بازار انرژی خورشیدی را در این مرحله پوشش داده است.در ابتدا بیشترین تقاضا در اسپانیا و آلمان بود اما در حال حاضر امریکا، چین و ژاپن بیشترین تقاضا و کاربرد را دارند .

به طور کل پیش بینی می شود که رشد سالانه ایندیوم 5 درصد باشد که در ماه های ژانویه و فوریه تقاضا بالاتر بوده است چون مصرف کنندگان بدنبال پوشش دادن نیازهای خود به ایندیوم برای نیمه اول سال 2014 بوده اند که موجب افزایش قیمت های آن از 670 دلار در هر کیلوگرم در پایان سال گذشته به 770 دلار در هر کیلوگرم شده است. در حال حاضر قیمت ایندیوم 745 - 755 دلار در هر کیلوگرم است. دست اندرکاران بازار نگران هستند که با استمرار خرید بورس فلزات فانیا می تواند قیمت ها را بالا ببرد. متاسفانه فانیا قیمت های فلزات تولید شده در چین را افزایش می دهد که در حال حاضر میزان موجودی این بورس 2485 تن ایندیوم است. این میزان ذخیره بسیار بالایی است چون سالانه فقط 700 تن ایندیوم در جهان تولید می شود .

کبالت

تحلیلگران پیش بینی می کنند که تقاضا برای کبالت احتمالا سالانه 5 - 6 درصد افزایش پیدا کند چون روند سهم بازار باطری های یون لیتومی در مقایسه با باطری های نیکل - کادمیومی روبه افزایش است. اما تا چه حد کبالت از این روند منتفع می شود، نامشخص است. با توجه به نوسانات قیمت های کبالت باطری سازان می خواهند میزان مصرف کبالت در این باطری ها را کم کنند. مطالعاتی در خصوص کاتدهای برپایه نیکل انجام می شود که میزان کبالت آن صفر است اما این احتمال وجود ندارد که بدون سوپرآلیاژهای بر مبنای کبالت که به طور عمده در صنعت هوافضا استفاده می شود، جایگزین دیگری وجود داشته باشد .