İyonik Killerden Nadir Toprak Elementi Kazanım Süreci ve Güncel Değerlendirmeler

Dünya emtia arzı ve talebi göz önüne alındığında kritik hammaddelerin en başında Nadir Toprak Elementleri (NTE) yer almaktadır. Malzeme üretiminde ağırlıkça kullanım miktarlarının az olmasına karşın malzemeye üst düzey mekanik, manyetik, elektrik ve optik özellikler kazandırmaktadır. NTE’ler; kalıcı mıknatıslar (uçak, elektrikli araçlar,
rüzgâr türbinleri), elektrik-elektronik cihazlar (cep telefonu, bilgisayar, TV gibi), şarj edilebilir piller, MR gibi modern tıp cihazları, güneş panelleri gibi ileri teknolojik pek çok cihaz ve ekipmanın üretiminde yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Buna ek olarak hibrit/elektrikli araçlar, rüzgâr türbinleri ve güneş panellerinin kullanımının yaygınlaşmasıyla beraber NTE’lere olan talep de giderek artmaktadır. Özellikle mıknatıs üretiminde kullanılan Nd, Pr, Tb ve Dy olan talebin artacağı ve bu elementlerde tedarik sorunu yaşanacağı öngörülmektedir. 2022 yılı verilerine göre dünyada eşdeğer NTO üretiminin yaklaşık %70’i Çin, %14’ü ABD ve %6’sı ise Avustralya tarafından üretilmektedir. Ara ve uç ürünün ise
yaklaşık %80’i Çin tarafından üretilmekte olup bu pazarın tekelini elinde bulundurmaktadır. Bundan dolayı Çin, elindeki NTE rezervlerini ticari, politik ve stratejik sorunların çözümünde kullanmaktadır. Buna son örnek olarak 4 Nisan 2025’te Çin Ticaret Bakanlığı Sm, Gd, Tb, Dy, Lu, Sc ve Y elementlerine ihracat kontrolü getirmiştir. Bu hamlenin, ABD’nin savunma sanayisi ve yenilenebilir enerji gibi kritik sektörleri etkilemesi beklenmektedir.

NTE’lerin hammadde olarak yüksek bir ticaret hacmi olmamasına (~3 milyar $) rağmen, kullanılmak zorunda oldukları sektörlerin ticaret hacimleri (~2 trilyon $) devasa boyuttadır.
Bu yüzden güvenilir ve kesintisiz tedarik zinciri kurulması gerekmektedir. Günümüzde ABD, Japonya ve Avrupa Birliği üye ülkelerinde yeterli kaynak olmaması, mevcutların da üretim maliyetleri açısından Çin ile rekabet edememeleri nedeniyle NTE bakımından Çin’e bağımlıdırlar. Bu nedenle ülkeler basit mineralojik yapıları, düşük işletme maliyetleri ve düşük radyoaktif element (U ve Th) içeriğine sahip olan ikincil jeolojik kaynaklardan NTE üretimi arayışına girmişlerdir. NTE üretimi için kullanılabilecek en önemli ikincil jeolojik kaynak ise iyon adsorpsiyon (iyonik) killeridir.

Lateritik ayrışma sürecinde oluşan kil mineralleri dış kenarlarındaki elektrostatik yük eksikliğini Ca2+, Na+, NTE3+ vb. iyonlarla dengelemektedirler. Böylece kilin dış yüzeyinde
NTE’ler fiziksel olarak adsorplanarak NTE’ce zengin kil yatakları oluşmaktadır. İyonik killer, ağırlıkça %0,05 ila %0,3 arasında değişen tenörlerde NTE içerdiği bilinmektedir. NTE yataklarının küresel ölçekte dağılımı Şekil 1’de, iyonik kil ile bastnasitten NTE üretim yöntemlerinin karşılaştırılması ise Çizelge 1’de özetlenmektedir.

Şekil 1. NTE yataklarının küresel dağılımı

Çizelge 1. İyonik kil ile bastnasitten NTE üretim yöntemlerinin karşılaştırılması

Detaylar Madencilik Türkiye Dergisi’nin 127.sayısındadır.