Для изготовления многих высокотехнологичных продуктов применяются редкоземельные металлы. Они, несмотря на такое название, находятся в большом количестве в недрах земли, но имеют трудности и опасность при извлечении. В эту группу входит 17 элементов, имеющих необычные свойства и названия. Немного фирм добывает редкоземельные металлы. Есть несколько мест добычи, хотя рассеяны металлы широко по всей земной поверхности в небольших концентрациях.
Добыча
В настоящее время из земной коры добывается всего 2%. В большинстве случаев металлы извлекаются из отходов фосфорных удобрений. Это самая инновационная технология. После переработки отходов различными методами образуются: оксиды, хлориды, сульфаты. Из них уже извлекают редкоземельные соединения. Это вещества серебристо-белого цвета, тускнеющие при взаимодействии с воздухом. После воздействия кислорода на них образуется оксидная плёнка.
В России 90% всех редкоземельных металлов — импортируемые. Обусловлено это тем, что на российском рынке нет большого спроса на такие соединения. Наибольшее потребление ресурса осуществляется Европой, Северной Америкой.
Применение общее
В периодической системе элементов имеют атомные номера: 21, 39 и от 57 до 71. Вещества имеют похожие физические, химические свойства. Применяются редкоземельные металлы в промышленности.
Их использование является узкоспециализированным, но охватывает разные области, такие как:
- радиоэлектроника;
- атомная энергетика;
- химическая промышленность;
- машиностроение;
- металлургия.
Редкоземельные металлы нужны для изготовления мобильных телефонов, это мощные магниты в моторах, генераторах. Задействуются в производстве лазеров, люминесцентных ламп, плоских экранов, используются в некоторых батареях и сверхпроводниках.
Китай укрепил контроль над подавляющим большинством фирм на мировом рынке добычи редкоземельных металлов ещё в 90-х г. В 2006 г. он ввёл экспортные квоты, ограничил поставки на экспорт в Японию, которая является основным потребителем в их использовании для высокотехнологичных миниатюрных двигателей. Вследствие чего взлетели мировые цены.
Важным аспектом является почти полный (97%) контроль Китая на США как возможность блокирования способности Вашингтона выпускать самолеты F-35, ракеты Томагавк, очки ночного видения, о чем предупреждают некоторые учёные. Это относится и к электрическим транспортным средствам, а также к ветровым турбинам.
Свойства
Чаще всего встречаются Церий, Лантан и Неодим, наименее распространён — Европий.
РЗМ проводят электрический ток. Они обладают магнитными свойствами. При нагреве до высоких температур становятся пластичными, поддаются прокатке, ковке. При нагревании до критической температуры некоторые металлы, такие как Гадолиний, Диспрозий и Гольмий могут увеличить в несколько раз свое магнитное поле, так как они обладают ферромагнитными свойствами.
Механические свойства отличаются в зависимости от наличия примесей в составе.
Применение по отдельным металлам
1. Скандий — электронно-лучевые трубки.
2. Лантан — стекла, керамика, аккумуляторы, автомобильные катализаторы.
3. Неодим — создание мощных магнитов для громкоговорителей, жёстких дисков компьютеров. Магниты, в которых содержится неодим, применяются в экологически чистой продукции, такой как гибридные автомобили, ветровые турбины.
4. Церий — полировальные порошки, керамика, пигменты, УФ-фильтры.
5. Иттрий — конденсаторы, микроволновые фильтры, стекла, радары, лазеры, сверхпроводники.
6. Празеодим — используется в авиационных двигателях, а также как компонент особого сорта стекла при изготовлении козырьков для защиты глаз, необходимых сварщикам, стеклоизготовителям.
7. Гадолиний — необходим в системах рентгеновского сканирования, МРТ, в телевизионных экранах. Проводятся также исследования о его возможном использовании в разработках высокоэффективных холодильных систем.
8, 9. Тербий, Европий — люминофоры, используются в компьютерных, ТВ мониторах, в других устройствах, имеющих дисплеи. Европий нужен в производстве контрольных стержней для ядерных реакторов.
10. Эрбий — ещё один элемент, используемый для волоконно-оптических ретрансляторов. Служит для увеличения ёмкости волокна.
11. Прометий — для измерительных приборов.
12. Самарий — используется в атомной промышленности, а также изготовлении постоянных магнитов.
13. Иттербий — химическая промышленность, металлургия.
14. Лютеций — монокристаллические сцинтилляторы.
15. Тулий — в медицине для визуализации изображений, электронно-лучевые трубки.
16. Диспрозий — люминофоры, атомная промышленность, керамика.
17. Гольмий — атомная промышленность.
РЗЭ используются для получения эмалей и добавок, модифицирующих материалы. Они улучшают такие свойства как: пластичность, прочность; в результате чего увеличивается срок службы устройств.
Применение редкоземельных металлов негативно влияет на экологию. В результате их добычи, производственного процесса в атмосферу планеты идёт большой выброс вредных веществ, токсинов, в том числе, углерода. Сейчас идут разработки технологии, которая будет определять токсичность при помощи биотестирования, как эти металлы влияют на организм человека.
