Рідкісноземельні елементи

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Рідкісноземельні елементи (рос. редкоземельные элементы, англ. rare-earth elements; нім. Seltenerdmetalle n pl, Seltenerden f pl, seltene Erden f pl) – хімічні елементи: Sc, Y, La і 14 елементів сімейства лантаноїдів Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. Традиційно лантаноїди підрозділяють на дві підгрупи: церієву (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu) та ітрієву (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu). У геохімії прийнято Sc розглядати окремо від Р.е. Назва “Р.е” склалася історично у зв’язку з тим, що у XIX ст. вони вважалися малопоширеними (що насправді неправильно), звідси “рідкісні”, а “землі” – це старовинна назва важкорозчинних оксидів, характерних для цих елементів. У вільному вигляді Р.е. являють собою типові метали.

Поширення[ред.ред. код]

Р.е. зустрічаються практично у кожній породі земної кори, але найбільшим є їх вміст у лужних породах. Вміст Р.е. в земній корі 2•10−2 (% за масою), причому різні Р.е. поширені неоднаково – так для Tm – 2,7•10−5 мас.%, а для Се – 7•10−3 мас.%.

Практичне використання[ред.ред. код]

Практичне використання Р.е. розпочалося лише у ХХ ст., але розвивалося швидкими темпами. Сьогодні нараховується понад 100 галузей застосування Р.е. Р.е. застосовуються в техніці як легуючі добавки в різних сталях і сплавах, в електронних приладах, магнітних матеріалах і запалювальних сумішах, як каталізатори, акумулятори водню, в ядерній техніці. Більшість з них застосовується у вигляді змішаних сполук, оксидів та мішметалу (сплав на основі рідкісноземельних металів) як каталізатори при крекінгу нафти, у виробництві скла та кераміки, а також у металургії. На ці галузі припадає бл. 70% сумарного споживання Р.е.

В кінці ХХ ст. швидко зростало споживання індивідуальних оксидів і металів у виробництві автокаталізаторів (Се, La), постійних магнітів (Nd, Sm), нікель-гідридних батарей (La та La-мішметал), телевізорів і люмінесцентних ламп (Y, Eu, Tb), волоконно-оптичних систем зв’язку (La, Er), оптоелектроніки (Tb, Dy, Er). Оксиди Pr, Ce застосовують у виробництві скла, La – в оптичному склі, Gd, Eu – в атомній техніці, Y – в надпровідній та металокераміці. Металічні Y, La, Nd використовуються для легування алюмінієвих, магнієвих та інших сплавів, в авіації та ракетній техніці. Є перспективи використання Но у надпровідній кераміці, яка у порівнянні з ітрієвою має вищу густину струму. Розвиваються також галузі застосування ітрієвих лантаноїдів: Er – в атомній енергетиці та виробництві волоконно-оптичних пристроїв; Tb, Dy, Gd, Sm – магнітострикційних сплавах; Nd, Gd, Er – у пристроях магнітного охолодження. Споживання рідкісноземельних елементів щорічно зростає на 10-15% і складає сьогодні 75–80 тис. т. Відомо близько 100 рідкісноземельних мінералів, але як сировина для одержання Р.е. практичне значення мають фосфати – монацит (Ce, La)[PO4], ксенотим YPO4, флуоркарбонати – бастнезит Се[СО3](F,OH) та ітросинхізит CaY (CeCO3)2F, складний оксид-лопарит NaCeTi2O6. Промисловими джерелами також є глинисті мінерали кори вивітрювання гранітів. Світові сировинні запаси Р.е. перевищують 90 млн т. Найбільшими запасами володіють Китай, США та Австралія.

Продукцією первинного збагачення рідкісноземельних руд за кордоном є в осн. чотири види концентратів:

  • бастнезитові (60-70 і до 85% рідкісноземельних оксидів (РЗО)),
  • монацитові (55-60% РЗО),
  • ксенотимові (понад 25% Y2O3),
  • концентровані розчини йонних руд (до 90% РЗО).

Отримання[ред.ред. код]

Отримання Р.е. з руд проводиться за допомогою різних методів гідрометалургії, електролізу і металотермічного відновлення, йонообмінної хроматографії. Переробку концентратів здійснюють високотемпературним хлоруванням, лужним методом із застосуванням каустичної соди, соляно- або сірчанокислим методом. У світовому виробництві кінцевої рідкісноземельної продукції на початку XXI ст. провідними є французька компанія Rhone Poulenc та американська Molycorp. В Україні руди рідкісних земель не видобуваються. Країна імпортує бл. 100 т/рік рідкісноземельних металів. Прогнозується, що до 2010 р. вони зростуть до 115 т. Промислові концентрації Л. виявлені у південно-східній та південно-західній частинах Українського щита. Державний баланс запасів к.к. України враховує запаси рідкісних земель по Новополтавському апатит-рідкіснометалічному родовищу. У приазовській частині Українського щита відкрито Азовське родовище рідкісних земель, що вивчається і, за попередніми даними та оцінками фахівців, є одним з найбільших у світі (прогнозні ресурси – 70–75 млн т руди). До 2010 р. заплановано оцінку рідкісноземельних руд у корах вивітрювання Сущано-Пержанської зони, що знаходяться на північному заході Українського щита.

До 1991 р. рідкісноземельний промпродукт з Прикаспійського ГМК (Казахстан) перероблявся на Придніпровському ХЗ (м. Дніпродзержинськ). Церієві Р.е. вилучалися екстракцією в кінцевий продукт і використовувалися в нафтохімії. Концентрат ітрієвих Р.е. у вигляді розчинів нітратів направлявся в Росію.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]