продажа драгоценных и полудрагоценных камней
О драгоценных и полудрагоценных камнях
Дорогие друзья!
Всю зиму действует скидка - 20% на все камни!

Внимание: цены указаны без учета скидки. Сама скидка рассчитывается вручную, а акция актуальна до тех пор, пока вы видите баннер!

Не упустите возможность порадовать себя и близких приятными подарками!


Так ли редки редкоземельные металлы?


В ХХI веке не может не казаться странным, отчего это металлы скандий, иттрий и группа от лантана до лютеция зовут «землями»? И почему ископаемые, добываемые сотнями тысяч тонн в год, именуются редкими?



Ответы кроются в прошлом...

Сила традиций


Науке прошлых тысячелетий было свойственно делить материю на четыре элемента: землю, огонь, воду и воздух. Со временем «огонь» стали величать «плазмой» и отнесли к особым состояниям вещества. «Воду» научились отличать от иных жидкостей. Понятие «воздуха» развилось в разнообразие газов. И только «земля» тихой сапой пробралась к границам современности: в не столь уж и далеком ХIХ веке оксиды металлов по старинке звали не иначе как «землями»...

При этом несколько металлов – а именно скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций – имели репутацию неуловимых. Ученые с трудом добывали граммы этих веществ!


Оксиды этих металлов по тем временам вполне обоснованно звались «редкими землями», вследствие чего и сами химические элементы обрели название редкоземельных.

ХХ век – век борьбы за редкоземельные металлы


Парижская выставка всемирных достижений состоялась в 1900-м году. Ценители научных достижений искренне восхищались неброскими брусочками слитков. Химики с гордостью поглядывали на обывателей: еще бы! Ученым наконец-то удалось выделить лантан и его металлических собратьев в чистом (как тогда считалось) виде!

Достижение преподносилось как успех академической науки. Практического применения редкоземельным металлам в ту пору не находилось. Возможно, во многом поэтому выделение гольмия, лютеция и тулия в чистом виде припоздало почти на столетие и состоялось уже в конце ХХ века.

Где прячутся редкоземельные элементы


Столп отечественной химии, Дмитрий Менделеев, оценивал распространенность «редких земель» в земной коре как исчезающе малую. Современная наука опровергает опасения Менделеева: подсчитано, что из всех доступных к освоению металлов не менее 20% приходится на редкоземельные элементы.

Минералогия описывает 250 минералов, содержащих в себе редкоземельные металлы. Но лишь четверть из них имеют промышленное значение. Добыча и переработка руд, содержащих менее 5% металла, является убыточной.

Самым известным рудным минералом «редких земель» считается монацитовый песок. Монацит – это фосфат одного (самария) или сразу нескольких редкоземельных металлов. Россыпи раздробленного волнами моноцита нередки для морских побережий.

Чаще всего монациты становятся источником церия и радиоактивного тория. В суровые годы монацитовые пески собирают и вывозят прямо с морских пляжей, где они намываются в метровые пласты. В спокойные времена добыча редкоземельных металлов ведется из руд, разрабатываемых промышленно. Например, широко известные з апатиты могут содержать до трех процентов соединений редкоземельных элементов.

Статистический анализ дает поразительную картину. Свинца на Земле вдесятеро меньше, чем редкоземельных металлов. Запасы сурьмы меньше залежей редкоземельных элементов уже в 320 раз...

При этом самые «раритетные» из редкоземельной группы, а именно европий, тулий и лютеций, по объему запасов превышают многие востребованные металлы. Серебро и ртуть, которые уж никак не относятся к особенно редким, а также золото и платиноиды, даже в сумме не могут соперничать с одним только европием!

Просто долго не умели добывать...


И в наши дни извлечение редкоземельных металлов из рудных соединений – задача технологически сложная, решаемая с огромными энергозатратами. Столетие назад изготовление слитков к выставке в Париже требовало и вовсе титанических затрат труда. К примеру, Жорж Урбэн, выдающийся французский химик и первооткрыватель лютеция, истратил десять лет на получение очищенной от примесей окиси тулия!

Призывы присвоить редкоземельным металлам статус официальных сокровищ, предложения использовать их как удобное средство накопления звучали на заре прошлого века вполне логично. Но развитие науки и совершенствование техники не оставило от подобных идей даже следа.

Редкоземельные металлы в наше время


Первый «щелчок по носу» дороговизна редкоземельных элементов получила от геологии. Активное и тщательное исследование месторождений полезных ископаемых вывело «редкие земли» из класса минералогической аристократии в разряд часто встречающихся соединений.

Правда, распределение местностей залегания редкоземельных руд неравномерно. Китай владеет наибольшими разведанными запасами. Америка и Россия менее богаты, но все же богаты востребованными редкоземами. Многие другие страны могли бы добывать хотя бы некоторые из этих металлов, однако не обладают технологиями выделения искомого продукта из смесей.

Технологические сложности


Не менее полутора веков ученые работают над проблемой получения чистых металлов редкоземельной группы, но до преодоления всех препятствий еще далеко. В рудных соединениях всегда присутствует по нескольку редкоземельных элементов, и выплавление сплава из руды еще не означает получения беспримесного вещества.

Производственные циклы для каждого из РЗМ (принятое в промышленности сокращение) отличаются своими особенностями, но всегда характеризуются многоэтапностью и сложностью. Для выделения химических элементов в чистом виде используются последовательное хлорирование, фторирование с последующим восстановлением в раскаленных газах.

Расплавы солей редкоземельных металлов подвергаются электролизу. В некоторых случаях эффективна вакуумная возгонка. Очистка расплавов подразумевает всем известную дистилляцию – вот только работать химикам приходится с температурами порядка 2000°С.

Применение редкоземельных металлов


Первые десятилетия близкого знакомства с человечеством для редкоземельных металлов являлись настоящим отпуском. Ценные материалы не использовались в ту пору никак – кроме как для демонстрации прогресса науки!

Как только себестоимость редкоземов снизилась, ими заинтересовались металлурги. Высокая химическая активность лантаноидов позволила найти способы избавления чугуна и стали от вредных примесей. Вскоре выяснилось, что минимальная добавка церия и его природных спутников увеличивает жаропрочность и коррозионную устойчивость стали.

Экономический эффект использования РЗМ в черной металлургии недосягаемо велик. Однако еще больший итог дало использование редкоземов в цветной металлургии. Титано-магниевый сплав при добавлении лантаноидов обретает прочность, позволяющую изготавливать из материала несущие конструкции сверхзвуковых самолетов. Еще более нуждается в «редких землях» космическая техника.

Производство стекла и керамики с особыми параметрами устойчивости к излучениям было бы невозможным без редкоземельных элементов. Иллюминаторы, выдерживающие запредельные механические нагрузки; оптика рентгеновских и гамма-телескопов; линзы ультрафиолетовых излучателей; светочувствительные фильтры изменяемой прозрачности; а также электропроводящее стекло, стекло с рекордным коэффициентом преломления и многие другие рукотворные чудеса появились на свет благодаря РЗМ.

Атомная энергетика использует европий и гадолиний в качестве нейтронопоглотительных материалов. Мы знакомы в основном с самарий-кобальтовыми и бор-неодимовыми магнитными сплавами; у физиков в ходу более эффективные соединения. Редкоземельные электромагниты помогают формировать поле, удерживающее замкнутым кольцо термоядерной плазмы.

Однако возможности РЗМ еще шире! В современной практике потребителям «редких земель» приходится иметь дело в основном с их смесями. Как только возникнут доступные методы разделения редкоземельных элементов, применение этих ценных металлов увеличится.




finesell.ru - драгоценные и полудрагоценные камни