Патентный анализ добычи и применения редкоземельных элементов19.04.2023 19:31

Спрос на редкоземельные элементы (РЗЭ) стабильно растет на 5–7% в год, а продукции, создаваемой с их использованием, выпускается на $5 трлн. Основными промышленными источниками РМЗ являются бастнезит, монацит, лопарит и ионно-абсорбционные глины. Мы решили подробнее изучить данный вопрос и выяснить, сколько всего охранных документов по этому направлению было зарегистрировано в нашей стране за 2017–2022 гг. 

Отбор охранных документов РФ производился по базе ФИПС с использованием ключевых слов «редкоземельные», «РЗЭ», «РЗМ», а также по отдельным элементам, в частности «лантан», «церий», «празеодим».

Динамика по годам представлена в табл. 1.

Таблица 1: Динамика выдачи охранных документов по РЗЭ в РФ в 2017–2022 гг., ед.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Из 317 документов подавляющее большинство составили патенты РФ на изобретения (93%). На патенты на полезные модели,   программы для ЭВМ и базы данных по РЗЭ пришлось по 3%.

Примерно 83% патентов и свидетельств принадлежит резидентам РФ, а остальные иностранцам из западных стран и дружественных государств. 

Патенты на изобретения

Патентов РФ на изобретения в области РЗЭ выявлено 298 ед. 

Резидентам РФ принадлежит 243 патента. Много изобретений осуществлено в структурах Академии наук, в частности 10 патентов получил Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН (№2777104 «Способ получения алюмината церия», №2779630 «Электродный материал на основе никелата празеодима для электрохимических устройств»); 7 ед. Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова, например № 2767131 «Способ изготовления спеченных редкоземельных магнитов из вторичного сырья»; Институт химии твердого тела УрО РАН 6 ед, в том числе № 2746650 «Сложный оксид алюминия и редкоземельных элементов и способ его получения»; Институт химии  ДВО РАН (4 патента), а также по несколько патентов Институт металлургии УрО РАН, Институт геологии и минералогии СО РАН, Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева и т.д. 

Вторую группу активных изобретателей составили вузы, в частности Санкт-Петербургский горный университет (13 патентов), Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина (13 патентов), Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (9 ед.), Московский институт стали и сплавов (7 ед.), Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (4 ед.), а также Московский инженерно-физический институт и т.д. 

Курчатовский институт получил 9 патентов, например №2615099 «Способ выращивания эпитаксиальной пленки дисилицида европия на кремнии».

Фонд перспективных исследований получил 7 патентов, например №2705848 «Однофазный поликристаллический иттрий-алюминиевый гранат, активированный эрбием, иттербием, и способ его получения».

Активны были специализированные предприятия, в частности ООО «Научно-производственная фирма «ЛЮМ» (6 ед.), ООО «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр» (5 ед.), ООО «Лаборатория Инновационных Технологий» (5 ед.), АО «ГК Русредмет», АО «Аксион — Редкие и Драгоценные Металлы», ООО «Минералс Ресайклинг» и др.

Лидерство среди коммерческих предприятий принадлежит структурам «Росатома», в частности АО  «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» (5 патентов, например №2610201 «Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из пульп»), АО «Далур» (3 патента), АО «Радиевый институт имени В.Г. Хлопина» (3 ед.) и т.д. 

Отрадно отметить около 40 индивидуальных изобретателей-энтузиастов, например Бакшеев Евгений Олегович и Гордеев Егор Витальевич (Екатеринбург), Дьяков Виталий Евгеньевич (Новосибирск), Калмыков Александр Викторович (Реутов), Ламберов Александр Адольфович (Казань), Лаптев Николай Николаевич (Санкт-Петербург), Стрелков Виктор Валентинович (Ижевск) и примерно 10 из Москвы.

Среди неожиданного патентообладателя по РЗЭ стоит указать ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (патенты №2696011 и №2697479, которые посвящены способам определения содержания в крови редкоземельных элементов: иттрия, лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция, методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой).

Иностранцы (55 патентов) представлены в основном специализированными компаниями, такими как Арселормиттал (Люксембург), Вале С.А. (Бразилия), Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани (Англия), Родиа Операсьон (Франция), Тойота Дзидося Кабусики Кайся (Япония), Чайна Петролеум Энд Кемикал Корпорейшн (Китай).

Несколько патентов принадлежит иностранным вузам, например Токийскому университету (например, №2695082), китайскому Хохай Юниверсити (№2673801), французскому Университету Монпелье (№2718439), а также исследовательским институтам, в частности Коммонвелс Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Органайзейшн (Австралия), Рисерч Инститьют Оф Петролеум Просессинг, Синопек (Китай), Сантр Насьональ Де Ля Решерш Сьентифик (Франция).

Формально все патенты отнесены к нескольким группам международной патентной классификации (МПК), причем активность резидентов и иностранцев заметно различается (табл. 2).

Таблица 2: Распределение патентов РФ на изобретения в 2017–2022 гг. в РЗЭ по разделам МПК, %

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Видно, что и резидентов, и иностранцев в основном интересовала химия и металлургия, что вполне ожидаемо.

Структура массива патентов в разрезе химических элементов представлена в таблице 3.

Таблица 3: Структура патентов РФ на изобретения в 2017–2022 гг. в разрезе химических элементов

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Суммарные цифры таблиц 1 и 3 не совпадают, поскольку во многих патентах упоминается более чем один элемент. Ясно, что наиболее популярны четыре РЗЭ: церий, скандий, лантан и иттрий. Напротив, диспрозий, эрбий и тербий привлекали мало внимания изобретателей.

Полезные модели

Их 6 и все они принадлежат российским организациям (таблица 4).

Таблица 4: Полезные модели РФ по РЗЭ за 2017–2022 гг.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Полезные модели, запатентованные Уфимским государственным авиационным техническим университетом, касаются сплавов для авиадвигателей.  Назначение полезных моделей Нижегородского университета и Московского института стали и сплавов ясно из их названия.

Программы ЭВМ 

Назначение программ для ЭВМ (таблица 5) и баз данных (таблица 6) ясно из их названий и наименований правообладателей.

Таблица 5: Программы ЭВМ по РЗЭ за 2017–2022 гг.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Таблица 6: Базы данных по РЗЭ

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Выводы

Наш содержательный анализ патентов РФ на изобретения и других охранных документов представлен в трёх аспектах:

А. Извлечение РЗМ из сырья (в основном гидрометаллургическими методами);

Б. Разделение РЗМ с выделением отдельных элементов; восстановление оксидов (экстракция/сорбция; электролиз, электрометаллургия);

В. Применение РЗМ: 1) катализаторы; 2) магниты, 3) фотоника/люминофоры; 4) металлургия (сплавы).

Подавляющее количество патентов зафиксировано в области «Извлечение редкоземельных металлов из сырья», то есть на первом этапе химического вскрытия сырья, содержащего РЗМ. Помимо активности научно-исследовательских институтов и вузов, здесь надо отметить работу по патентованию новых технологий гидрометаллургического вскрытия сырья ООО «ЛИТ»/«Скайград-Инновации», которые внедряют проект по разработке техногенных месторождений фосфогипса и выделению из него РЗМ. Над проблемой переработки фосфогипса работает также еще целый ряд российских компаний (Русредмет, Уралхим).

Определенный оптимизм внушает также патент Краснокаменского гидрометаллургического комбината, направленный на переработку руд Томторского месторождения. Возможно, этот проект будет наконец реализован (до сих пор месторождение несколько раз переходило из рук в руки без промышленного освоения).

Симптоматично, что в целом возрос интерес к теме экстракционного процесса разделения РЗМ. Он по-прежнему является основным методом получения индивидуальных редких земель. Следует отметить, что в РФ они, за исключением небольших мощностей «Скайграда», отсутствуют.

Обращают на себя внимание активность ряда компаний по извлечению скандия (в т. ч. сорбционному) — такие работы ведутся в Русредмете, УрФУ, МИСиС, Гипроцветмете и довольно успешно реализуются на АО «Далур» (подразделение АО «Атомредметзолото», входит в систему «Росатома») и в РУСАЛе.

Большое количество патентов ориентировано на использование РЗМ. В РФ основными направлениями применения редких земель являются различные виды катализаторов, это заметно и по количеству патентов. Также существенными долями характеризуются магниты, люминофоры, а также традиционная в РФ тема РЗМ-гранатов и их использование в лазерной технике. 

Характерно, что иностранные компании (Родиа, Тойота, Трайбахер, Чайна Петролеум, Джонсон Мэтти и др.) патентуют свои технологии именно в направлениях использования РЗМ.  

О сервисе Онлайн Патент

© Habrahabr.ru