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No total,17 elementos são classificados como terras raras, sendo eles todos os elementos da cadeia do lantanídeos e os elementos Ítrio (Y) e Escândio (Sc)

Elementos de Terras Raras na Tabela Periódica Característica

• Devido as suas características singulares, os 17 elementos de terras raras são classificados em 3 subgrupos:

– Elementos leves

– Elementos Médios

– Elementos Pesados

La Ce Pr Nd

Tb Dy Ho Er Tm

Sm Eu Gd

Yb Lu Y Sc

Pm

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As terras raras não são naturalmente encontradas como elementos simples, estão normalmente associadas a outros minerais como fosfato e ouro

Tipo de Deposito Descrição Teores e volumes Exemplos

Carbonatite-Associated Primário Entre 10kt e 500Mt (0,1-10%) Mountains Pass, EUA

Associados com rocha alcalina Primário Entre 100Mt e 1.000Mt (<5%) Weishan, China

Ferro-REE Primário 2.000Mt (0,3%) Olympic Dam, Australia

Hidrotermal Primário Entre 1Mt e 50Mt (0,5-4%) Hoidas Lake, Canada

Marinhos Secundário Entre 10kt e 300Mt (<0,1%) Richards Bay, Africa do Sul

Aluviais Secundário Entre 10kt e 200Mt (<0,1%) Guangdong, China

Peleoplaces Secundário Entre 10kt e 100Mt (<0,1%) Bald Mountain, EUA

Laterítico Secundário Entre 10kt e 500Mt (0.1-10%) Araxá, Brasil

Argilas de absorção de íons Secundário < 10kt (0.1-0,4%) Longnan, China

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Os elementos de terras raras passam por complicada cadeia de produção até chegar a produtos de aplicação no mercado

DESENVOLVIMENTO

Laboratórios, Universidades e Centros de Pesquisa e Desenvolvimento

UPSTREAM

Extração mineral e produção de Óxidos, Metais e Ligas

DOWNSTREAM

Fabricação de componentes a base de Terras Raras

MERCADO

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Etapas de Produção Upstream

Downstream

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Após encontrados, os elementos de terras raras precisam ser extraídos e separados, gerando óxidos, metais e ligas que são utilizados pela indústria

Mineração (Minério)

Extração (Óxidos)

Eletrólise (Metais)

Fundição em Ligas Leves

Processo Produtivo

Extração mineral e concentração dos elementos de terras raras Dependendo característica do mineral a concentração pode utilizar diferentes processo

Separação do elementos de terras raras e produção dos óxidos de terras raras Nesse processo é utilizada a separação por solventes

Via processo de eletrolise, os óxidos de terras raras tomam a forma de metais

Fundição dos metais de terras raras em ligas leves

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O Upstream da cadeia produtiva está concentrado em algumas regiões, basicamente devido a disponibilidade de recursos e conhecimento (tecnologia)

Restrições

• Atualmente a China detém ~85% da produção global de Óxidos de Terras Terras Raras

• O Japão é o principal detentor da tecnologia utilizada na transformação das Terras Raras

– A grande maioria das empresas produtoras de Terras Raras na China é Japonesa

– Historicamente, 85-90% das importações japonesas de Terras Raras é proveniente da China

Mapa com a localização dos polos produtores

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Etapas de Produção Upstream

Downstream

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Óxido, Metais e Ligas de Terras Raras são utilizados em diversas aplicações, sendo importantes, principalmente, para a indústria de alta tecnologia

Mineração (Minério)

Extração (Óxidos)

Eletrólise (Metais)

Fundição em Ligas Leves

Processo Produtivo

Pó de Polimento

Phosphors

Aditivos de Ligas

Catalisadores

“Bonded” Magnetos

“Sintered” Magnetos

Baterias NiMH

Ce

Tb Y Eu

Ce La

Ce La

Nd Pr Ce

Sm Nd Pr

Tb Dy Gd

Sm Ce La

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Produzido principalmente a partir do Óxido de Cério (Ce), o pó de polimento é um importante componente para indústria de vidros e lentes

Produção e Aplicações

• Processo produtivo envolve o tratamento dos óxidos de terras raras com acido, lavagem de sedimentos e secagem

• Principais Produtores de Polimentos : Baotou Steel (China), Jinmeng (China), AGC Seimi Chemical (Japão) e Rhodia (França)

• Aplicações : Telas planas, CRT, LCD, vidros TFT, espelhos, vidros óticos, lentes, telas de celulares e outros produtos da indústria de vidros

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Fosforescentes e fluorescentes são substancias que exibem o fenômeno de luminescência, sendo utilizados na indústria para brilho e iluminação

Produção e Aplicações

• Os phosphors são produzidos basicamente a partir de Ítrio (Y) e Európio (Eu).

• Pequenas quantidades de Térbio ( Tb) podem ser adicionadas no processo produtivo da dar coloração

• Principais Produtores de Phosphors : a produção está concentrada na Europa e Ásia

• Aplicações : Lâmpadas LED, lâmpadas fluorescentes, televisores

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A adição de elementos de terras raras em ligas resulta, principalmente, em ligas mais flexíveis, de maior resistência a impactos e de maior durabilidade

Produção e Aplicações

• Os aditivos de ligas são inseridos no processo produtivo de diversas ligas pelo processo de eletrolise e o resultado são ligas de maior eficiência para a indústria

• Cada elemento de terras raras tem sua respectiva vantagem na adição as ligas. O Gadolínio (Gd) por exemplo aumenta a resistência de ligas de ferro a altas temperaturas e a oxidação

• Aplicações : Industria de componentes aeroespaciais, e melhorias de eficiência em geral

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O uso de catalisadores a base de terras raras permite a redução de poluentes como a emissão de oxido de enxofre em refinarias de petróleo, por exemplo

Produção e Aplicações

• Os catalisadores de Terras Raras utilizam basicamente Cério e Lantânio para controlar as reações químicas e reduzir a emissão de poluentes em refinarias e na indústria automobilística

• O maior produtor mundial de catalisadores automotivos é a empresa francesa Rhodia

• Aplicações : Principalmente indústria automotiva e refinarias de petróleo

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Os elementos de terras raras permutem a fabricação de ímãs permanentes de forte corrente magnética, aumentando a eficiência de motores em geral

Produção e Aplicações

• O principais tipos de ímãs de terras raras são: ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) (campo magnético mais forte) e ímãs de samário-cobalto (SmCo) (mais eficiente em altas temperaturas);

• Dentro do grupo dos de neodímio-ferro-boro existe dois tipos de ímãs, Sintetizados e Bonded, os quais se diferenciam em características e forma produtiva

• Aplicações : Principalmente, motores em geral, compressores, , turbinas eólicas, Hard Drive Disks

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As baterias produzidas a partir de terras raras, chamadas baterias NiMH, tem uma capacidade de armazenamento maior e são mais leves e menores

Produção e Aplicações

• Do total da massa produzida de baterias NiMH, 35% é composto por terras raras

• Comparando com as baterias convencionais, as baterias de alta capacidade produzidas com terras raras tem uma capacidade de armazenamento muito superior mesmo sendo mais leves e menores

• Atualmente os maiores produtores mundiais de baterias são: Sanyo, Toshiba e FDK, localizados basicamente na China e Japão

• Aplicações : Pincipalmente, automóveis elétricos

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Upstream da cadeia é concentrado na China, com poucas alternativas fora do país, resultando em incertezas no fornecimento de produtos e grande exposição a oscilação de preços

Hoje há uma demanda reprimida por materiais de terras raras que poderá explodir caso haja fornecimento mais estável, com confiabilidade de preços e volumes

Porém a criação de uma cadeia produtiva completa da mina ao mercado é extremamente complexa, demandando conhecimento técnico de várias fases produtivas, tornando-se um desafio peculiar