Скандий (Sc) - легкий металл, относящийся к группе редкоземельных элементов, известен вот уже почти полтора столетия. Хоть он и был открыт в 1879 году, его практическое применение началось лишь во второй половине XX века. Зато как широко! Сплавы скандия используются и на секретных производствах ракет, и в спортивном инвентаре премиум класса. Михаил Анатольевич Михайленко, эксперт в области сорбционных технологий, задался вопросом - чем этот редкоземельный элемент сегодня полезен экономике России. Sc не образует собственных месторождений, а рассеян в минералах других элементов. Его сложно добывать и очищать.

Плановая экономика СССР, когда для достижения приоритетных целей были приемлемы высокие траты, позволила стране раньше других стать лидером по производству и применению Sc на практике. Почти все зарубежные статьи, посвящённые Sc, не обходятся без упоминания алюминий-скандиевых (Al-Sс) сплавов в конструкции истребителей «МиГ-29М», гидропланов «Бе-200», а также в ракетной технике.

Добавка Sc (0,1-0,5%) в алюминиевый сплав увеличивает прочность, устойчивость к усталости и повышенным температурам, что критично для элементов двигателей и обшивки. Наряду со Sc алюминиевые сплавы могут содержать и другие легирующие добавки, в частности, литий или магний.

Al-Sc сплавы имеют комплекс преимуществ: лёгкость, прочность, криогенная и коррозионная стойкость. По удельной прочности Al-Sc сплавы конкурируют со специальными сталями. Al-Sc сплавы обладают рядом преимуществ перед композитами из углеродного волокна: лучшая ударная вязкость, усталостная прочность, ремонтопригодность, долгосрочная термостойкость, изготовление деталей сложных форм такими известными методами металлообработки, как литьё, экструзия, штамповка, сварка и т.п. В 2010-е годы началось применение

Al-Sc сплавов для 3D печати, потому что они хорошо подходят для послойного нанесения. Добавка Sc способствует формированию мелкозернистой структуры при быстром охлаждении. Это повышает прочность и усталостную стойкость деталей.

Эти свойства предопределяют потенциал применения Al-Sc сплавов в таких отраслях, как авиа-, ракето-, судо- и автостроение, трубопроводный транспорт, системы хранения сжиженного газа, строительство.

Sc используется в осветительных технологиях для газоразрядных ламп, дающих естественный цвет, в ядерной энергетике для детекторов нейтронов, применяется в лазерных технологиях в качестве активных сред, оптических компонентов.

Al-Sc мишени для распыления являются ключевыми материалами в производстве AlScN тонких плёнок для полупроводников. Чрезвычайно сильные ферроэлектрические и поляризационные свойства тонких плёнок AlScN делают их ведущим претендентом на новое поколение энергосберегающих, недорогих чипов памяти в серверах с высокой вычислительной мощностью.

Перспективная сфера массового применения Sc лежит в производстве твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ, или SOFC).

Итак, технологические и потребительские свойства материалов, интегрирующих в себя Sc, великолепны, преимущества очевидны. Однако элемент до сих пор не введён в масштабный, повседневный оборот.

Проблема замкнутого круга

На рынке первичного Sc находятся в развитии или уже работают проекты нескольких компаний. В частности, в России Русал создаёт Al-Sc лигатуры и сплавы, источник Sc – отходы глинозёмного производства. На Китай приходится примерно 75% мирового производства Sc.

Фактическая добыча Sc в 2024 году оценивается на уровне 40 тонн, а потребление — на уровне 30-40 тонн, что существенно меньше текущего инфраструктурного потенциала добычи. Это указывает на наличие барьеров, в первую очередь, высокую стоимость.

Цена на Sc, как в случае со всеми технологическими металлами, сильно зависит от его чистоты.

Для оксида Sc сорта 3N цена исторически варьировалась в диапазоне $3,000–$5,000 за килограмм.

Весной 2025 года компания Hunan Jinkun New Material квотировала маленькие лоты оксида Sc сорта 4N по $4,600 за килограмм. Эта цена коррелирует с данными от US Geological Survey (USGS).

Цены на оксид Sc сорта 5N исторически превосходили $7,000 за килограмм. Однако в апреле 2025 года цена на интернет-платформе Shanghai Metals Market на оксид Sc марки 5N от китайских поставщиков составляла уже только порядка $630 за килограмм (неизвестно, насколько достоверны эти предложения). Эта степень чистоты является критической для ТОТЭ и продвинутой электроники.

Разработчики технологий не вкладываются в Sc-зависимые продукты, так как нет гарантий стабильных поставок по разумной цене, а производители не расширяют добычу, так как текущий спрос не оправдывает масштабных инвестиций.

Возникает замкнутый круг: нет спроса → нет инвестиций → нет роста производства → цены остаются высокими → спрос не растёт.

В настоящее время скандиевый бизнес развивается в соответствии с современной рыночной парадигмой: короткий горизонт планирования, объектами инвестиций рассматриваются отдельные узлы в производстве и потреблении. Соответственно, в расчёт принимаются существующие, зачастую устаревшие, технологии и завышенные ценовые ожидания.

Фокус на развитие

Для освоения потенциала Sc нужно сменить парадигму: необходимо рассматривать в качестве объекта инвестиций всю скандиевую подотрасль целиком, от добычи до выпуска конечных продуктов, нужно планировать вдолгую, нужно сконцентрировать интеллектуальные и материальные ресурсы, перестать рассматривать Sc как экзотический элемент для нишевых приложений. Можно ожидать, что при получении доступа к сравнительно дешевому материалу, рост мирового рынка скандия будет взрывообразным.

Главной целью такой парадигмы должно стать радикальное снижение стоимости производства первичного Sc. Этого можно добиться за счёт (а) минимизации затрат подготовку минерального сырья, (б) использования богатого по Sc сырья, (в) радикального увеличения масштаба производства и (г) эффективных технологий.

О богатстве хвостов

Растворы, получаемые в производстве диоксида титана, переработки красных глин, и, тем более, фильтраты сорбции урана на роль богатого Sc сырья не подходят: в них либо невысокое содержание элемента на фоне мешающих примесей, либо невысокое извлечение в раствор, либо недостаточно большие запасы.

А вот такие техногенные объекты, как, например, отходы мокрой магнитной сепарации (ММС) титаномагнетитовых руд Качканарского ГОКа (КГОК) холдинга «Евраз» и аналогичных предприятий заслуживают первоочередного внимания.

Наличие высокого содержания Sc в хвостах ММС было известно с середины прошлого века (Л.Ф. Борисенко, ФГУП «ИМГРЭ»). Также неоднократно проводились исследования способов извлечения Sc. Но создаётся впечатление, что преобладал технократический подход к целям исследований. Возможно, представление о заоблачной цене на Sc затмевало экономический смысл работ.

Ежегодно КГОК производит до 50 млн тонн хвостов ММС по сухому веществу. Всего накоплено уже более полутора миллиардов тонн отходов. Среднее содержание Sc в текущих и лежалых хвостах составляет порядка 100 – 150 г/т. Таким образом, если принять за основу скромное значение сквозного извлечения Sc 70%, ежегодно в «трубу» улетает более 3500 тонн Sc (более 5300 тонн в пересчете на оксид). Можно самостоятельно рассчитать, сколько Sc лежит в самом хвостохранилище, буквально на расстоянии «вытянутой руки».
Существует несколько развивающихся зарубежных проектов по извлечению первичного Sc с проектными мощностями по несколько десятков тонн оксида Sc в год. Если все они заработают, то производство Sc может быть увеличено на сотни тонн в год.

Сравнение с зарубежными проектами показывает, что скандиевый потенциал КГОК значительно превосходит их. Можно констатировать, что богатые и масштабные источники Sc в России есть.

Извлекать нужно эффективно

Известно, что процессы рудоподготовки от извлечения руды до металлургического передела могут занимать до 60-80% общих затрат гидрометаллургического производства.

Важной полезной особенностью хвостов ММС является то, что минеральная часть в них уже измельчена и находится в транспортируемом состоянии. Поэтому для извлечения Sc прямо напрашивается применение технологии сорбции из пульпы (сорбционного выщелачивания).

Сорбция из пульпы широко применяется в добыче золота и урана. СССР был лидером в строительстве таких заводов не только у себя в стране, но и в странах СЭВ. По этой технологии работает урановое производство в г. Краснокаменск, а также многие ЗИФ в СНГ и других странах.


Двумя дополнительными ключевыми компонентами рассматриваемой технологии являются эффективное вскрытие минеральной части пульпы с переводом Sc в раствор с использованием дешёвых реагентов и наличие селективного сорбента.

Некоторые исследования, в частности, проведённые под руководством проф. С.И. Степанова (РХТУ им. Д.И. Менделеева), показали, что с использованием механоактивации пульпы степень выщелачивания Sc серной кислотой может достигать 90-95%. Дополнительным полезным эффектом механоактивации является доизмельчение пульпы до параметров, необходимых для процесса «смола в пульпе».

Сорбент для извлечения Sc из пульпы должен иметь высокую селективность, заданный гранулометрический состав и высокую механическую прочность. Прототипы таких сорбентов известны, а потенциал для их улучшения не исчерпан.

Таким образом, мы можем констатировать, что в стране есть богатые, крупные минеральные источники Sc и есть понимание эффективной технологии для его извлечения.
Чтобы рынок не думал «учения идут»

Укрупнение производства Sc сдерживается также слабым спросом. Причём слабый спрос связан не с низкими потребительскими свойствами продуктов, а с экономикой – то есть высокой ценой.

Чтобы вырваться из этого порочного круга, нужно совершить прорыв и в части потребления.

На какие сферы применения можно было бы сделать акценты? Представляется, что это в первую очередь конструкционные материалы на основе Al-Sc сплавов, а также твёрдооксидные топливные элементы (ТОТЭ).

Исходя из только потребительских свойств, прокат из Al-Sc сплавов теоретически может заменить до 20–35% стального проката в гражданском строительстве. Эта оценка основана на технических характеристиках сплавов и их применимости в ключевых направлениях, где критичны лёгкость (снижение нагрузки на фундамент), коррозионная стойкость (долговечность в агрессивных средах, например, в морской воде), гибкость архитектурных решений, сейсмостойкость.

Удельная прочность Al-Sc сплава в ~2.9 раза выше, чем у стали, что позволяет использовать меньше материала по массе.

Чтобы при содержании Sc 0.2% стоимость сплава Al-Sc не превышала ~$2323/тонну (расчётная конкурентоспособная цена), цена оксида Sc должна быть не выше $100–130/кг .
В Al-Sc сплавах используется 0.1–0.5% Sc. Например, для 1 тонны сплава с 0.2% Sc требуется 2 кг Sc. При цене $200 за кг ($130 за кг оксида) добавка Sc увеличит стоимость сплава на $400/т. Для сравнения: стальной прокат стоит $600–$1,000/т, алюминий — $2,500–$3,000/т. Однако по удельной прочности Al-Sc сплав превосходит сталь в 2.2–3.6 раза. Для одинаковой прочности требуется в 2.2–3.6 раза меньше массы Al-Sc сплава, чем стали. Следовательно, ценовое преимущество стали становится не таким уж большим.

Для замены 10% стального проката в строительстве при примерном потреблении в России такого проката на уровне 18 млн тонн в год и с учётом разницы в удельной прочности сплава и стали понадобится порядка 1550 тонн Sc (2380 тонн оксида) в год.


Дополнительный спрос на Al-Sc сплавы должен генерироваться со стороны транспортного машиностроения, кораблестроения и авиации.

Но еще одна значимая область применения Sc — ТОТЭ. В качестве образца можно сослаться на опыт Японии. Программа Ene-Farm в Японии — это поддерживаемая правительством инициатива, направленная на содействие внедрению систем топливных элементов в жилых домах, которые обеспечивают домохозяйства эффективным, децентрализованным производством энергии (вы тоже подумали о Сибири?). Программа началась в 2009 году, к 2022 году было установлено более 400 000 единиц.

На сегодня доля Sc, потребляемого в мире для производства ТОТЭ, оценивается в 20-30%. Понятно, что с увеличением доступности Sc и снижением его цены эта доля может существенно вырасти, причем и в других направлениях: в лазерных технологиях, осветительных приборах, специальной оптике, микроэлектронике и т.д.

Одновременно с освоением производства Sc надо продолжать разрабатывать Sc-содержащие материалы, новые образцы продукции на их основе. Нужно заниматься их испытаниями и сертификацией, подготовкой конструкторской и разрешительной документации, информированием и обучением потенциальных потребителей, готовить каналы дистрибуции. К моменту готовности массового производства Sc рынок должен быть готов принять предлагаемые объёмы.

Важную роль имеет заблаговременная проработка экологической повестки. Необходимо еще на ранних этапах реализации проекта наладить взаимодействие с местным сообществом, вести публичную, разъяснительную работу.

О роли государства

Речь идёт о создании с нуля целой подотрасли – скандиевой промышленности. Очевидно, что осуществление такого масштабного проекта требует вовлеченности многих крупных игроков, включая государство. Сам по себе рынок в этом вопросе ничего не решает. За рубежом уже есть работающие производства, ещё ряд находятся на «низком старте». Тот, кто займёт доминирующую позицию на скандиевом рынке сейчас, тот будет сохранять лидерство на десятилетия вперёд.

В каких отраслях современная Россия сохранила лидерство, несмотря на разруху 90-х и текущие экономические санкции? Это атомная промышленность и космос. Оба проекта были реализованы, несмотря на гигантские послевоенные трудности. Это потребовало концентрации ресурсов, как материальных, так и интеллектуальных, и политической воли.
Только государство способно стать инициатором такого масштабного, многопрофильного и долгосрочного проекта, принимая на себя политические, регуляторные и макроэкономические риски и вовлекая в него частный капитал. Без этого Sc останется «металлом будущего», которое никогда не наступит.