Скандий – типичный рассеянный в земной коре элемент с высоким содержанием (кларк – 17 г/т) в земной коре, но самостоятельные месторождения его практически отсутствуют. Попутно в виде примесей скандий встречается во многих рудах-носителях: бокситах до 2–3 кларков, урановых рудах – 1–10, в минералах – ильмените (1–4), вольфрамите (1–3), касситерите (до 10), цирконе (3–10). Редкость и дороговизна попутного извлечения скандия мешают его использованию в технике. Производство и потребление скандия в мире очень ограниченно. В 1988 г. его мировое производство составило чуть больше 3 т, причем СССР произвел в том году 2,27 т (более 70%). Сегодня в мире ежегодное производство скандия (около 10 т), в 1,5–2 раза ниже, чем его потребление. Например, США – главный потребитель скандия, почти весь металл завозит из-за рубежа и на 70% в виде скандиевого лома и отходов, т.е. ранее произведенного. Тем не менее многие специалисты пророчат этому элементу в XXI веке весьма радужную перспективу его полезности и востребованности, прежде всего в металлургии алюминия и сверхтвердых материалах. Например, примесь 0,1–0,3% скандия увеличивает прочность, ковкость и теплостойкость алюминиевых сплавов в 3–4 раза, причем они становятся способными к свариванию. Обшивка советского космического челнока «Буран» была сделана из алюминий-скандиевого сплава. Такой сплав очень удобен в конструкциях самолетов, ракет, скоростных поездов и автомобилей. Он обладает также радиационной стойкостью, что позволяет использовать его в атомных реакторах, поглощает электромагнитные и тепловые импульсы – важный фактор для самолетов-невидимок. По оценкам специалистов, для изготовления военного истребителя 5-го поколения потребуется не менее 50 кг скандия. Для производства супермощных ЭВМ нового поколения используют синтетические гранаты германий-гадолиний-скандиевого состава. Эти же гранаты, но с добавкой неодима и меди, – основа современной лазерной техники. Оксиды циркония и скандия дают высококачественную электронную керамику, а сплав магния и скандия может эффективно использоваться в водородной энергетике.

Уже к 2012 г. в условиях развивающейся инновационной экономики России может потребоваться не менее 10 т скандиевой продукции (оксида, металла, соединений), в мире его потребление к этому сроку может достичь 50 т. Дальнейший рост потребления скандия прогнозировать сложно, но, вероятно, он будет удваиваться каждые пять лет. Поэтому только скорейшее освоение уч. Буранный Томтора позволит нашей стране решить несколько важных стратегических задач: 1) запасы скандия здесь так велики, что месторождение может стать главным мировым источником скандия, выпуская от 50 до 250 тонн оксида скандия ежегодно, увеличивая вдвое его производство каждые пять лет; 2) полностью обеспечить отечественную и частично мировую промышленность скандиевой продукцией в ее ускоренном темпе расширения ассортимента и областей применения; 3) став мировым лидером производства и потребления этого элемента в России, создать монопольный мировой рынок скандиевой продукции; 4) создать значительные резервные запасы скандиевой высоколиквидной продукции с использованием этих резервов с учетом высоких ценовых котировок в качестве скандий-золотовалютных запасов России.

Цены на скандий и его соединения за последние 10 лет сильно менялись и формировались в основном на биржах основных его потребителей (США, Япония, Китай). По данным Геологической службы США, цены в 2007 г. были следующие: на оксид скандия разной чистоты (от 99,0 до 99,999%) от 700 до 2540 долл./кг; металлический скандий – 131 000–208 000 долл./кг; соединения (соли) скандия – ацетат, 99,99% – 74 долл./г; хлорид, 99,9% – 49 долл./г; фторид, 99,9% – 194 долл./г; иодид 99,999% – 174 долл./г; скандий-алюминиевый сплав (с содержанием скандия 2%) – 74 долл./кг.

Томтор – месторождение хотя и комплексное, но уникальное именно как скандиевое месторождение, способное обеспечить значительную часть (до 90%) мировой добычи этого металла ближайшие 20–30 лет, а в ценовой части стоимости извлекаемых полезных компонентов уч. Буранный доходы от добычи скандия могут составить более 35% вместо расчетных 19%.

Иттрий – один из самых востребованных высокотехнологических металлов современной промышленности. Мировое производство и потребление иттрия постоянно динамично растет на 20–25% в год, достигнув в 2007 г. 10 тыс.т. Основной производитель иттрия – Китай (не менее 50%), основные потребители – США, Япония, Китай. До 1990 г. СССР лидировал среди мировых производителей иттрия (1–1,2 тыс.т/год), но потреблял не более 40%, в основном на нужды ВПК, остальное продавал развитым странам. К 1999 г. производство иттрия в России упало до минимума и до сегодняшнего дня не восстановлено. Страна живет за счет незначительного импорта из Китая и резервных остатков предприятий ВПК с советских времен. А ведь потребление иттрия вместе со скандием можно по праву назвать «лакмусовой бумажкой» развития современной инновационной экономики.

Перспективы использования иттрия в промышленности настолько широки, что о них можно написать отдельную брошюру. Здесь же ограничимся кратким перечислением основных областей применения с отдельными примерами. Иттрий – это металл, обладающий рядом уникальных свойств, и эти свойства в значительной степени определяют очень широкое применение его в промышленности сегодня и, очевидно, еще более широкое применение в ближайшем будущем. Например, предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия один из самых высокий среди металлов (около 30 кг/мм2). Очень важным качеством как металлического иттрия, так и его сплавов является то обстоятельство, что, будучи активным химически, он при нагревании на воздухе покрывается пленкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до t° = 10 000°С. Наиболее перспективными областями применения сплавов иттрия являются авиакосмическая промышленность, атомная техника, автомобилестроение. Очень важно и то обстоятельство, что иттрий и его некоторые сплавы не взаимодействуют с расплавленным ураном и плутонием, а это позволяет применять их в ядерном газофазном ракетном двигателе. При добавлении иттрия в жаростойкие сплавы никеля с хромом (нихромы) значительно повышается температура эксплуатации нагревательных проволок и лент, что позволяет в 3–4 раза увеличить срок службы нагревательных приборов, что имеет большое экономическое значение. Широко изучается перспективный магнитный сплав – неодим-иттрий-кобальт. Напыление (детонационное и плазменное) иттрия на детали двигателей внутреннего сгорания позволяет увеличить износостойкость деталей в 400–500 раз по сравнению с хромированием.

Очень разнообразны и полезны соединения иттрия. Так, например, бериллид иттрия (равно как и бериллид скандия) является одним из лучших конструкционных материалов аэрокосмической техники и, плавясь при температуре около 1920°С, начинает окисляться на воздухе только при 1670°С. Удельная прочность такого материала весьма высока и при использовании его в качестве матрицы для наполнения нитевидными кристаллами (усами) позволяет создавать материалы, имеющие фантастические прочностные и упругие характеристики. Оксид и ванадат иттрия, легированные европием, широко используются в производстве кинескопов цветных телевизоров. Гексаборид иттрия применяется для производства катодов мощных электронных пушек (электронно-лучевая сварка и резка в вакууме). А тетраборид иттрия находит применение в качестве уникального материала для управления атомным ректором (имеет малое выделение по гелию и водороду). Ортотанталат иттрия синтезируется и используется для производства рентгеноконтрастных покрытий. Синтезированные иттрий-алюминиевые гранаты («сиграны»), имеющие ценные физико-химические свойства, могут использоваться в ювелирном деле и уже давно применяются в качестве технологичных и относительно дешевых твердотельных лазеров. Важным лазерным материалом является ИСГГ – иттрий-скандий-галлиевый гранат. Феррит иттрия применяется для производства супер-ЭВМ, хотя и он уступает ферриту скандия в несколько раз, но он дешевле. Гидрит иттрия-железа применяется как аккумулятор водорода с высокой емкостью и достаточно дешевый. Очень перспективно технологическое направление – легирование иттрием и редкоземельными металлами оптической и электронной керамики. Один из компонентов иттрий-медь-бариевой керамики перспективен в виде высокотемпературного сверхпроводника. И это только небольшая часть перечисления возможного использования этого удивительного металла. Цены на оксид иттрия (99–99,9% чистоты) на мировом рынке в 2005–2007 гг. составляли в среднем 95–115 долл./кг. Соединения иттрия и чистота его оксида с четырьмя девятками оцениваются в 2–12 раз выше.