В каких повседневных вещах присутствует лантан, какова его роль в очистке заросших водоёмов и как предлагается решать основные проблемы водородной энергетики.
Рассматриваем лантан (La): свойства, применение, добыча, мировая торговля, цена и перспективы.
Свойства
Первый по атомному номеру редкоземельный металл (РЗМ), который дал ещё одно название этой группе (их ещё именуют лантаноидами). Причём к лантаноидам не относятся скандий и иттрий (в то время как в состав РЗМ их зачастую включают).
В переводе с греческого лантан означает «скрытый». На первооткрывателя произвело впечатление внезапное его появление в спектрографе при исследовании солей церия. Воочию он металл так и не увидел. Физически лантан был выделен только в 1923 году, спустя 84 года после открытия.
Это очень мягкий (можно резать ножом), нетоксичный, пластичный металл серебристо-белого цвета. Имеет не самую высокую, но и не самую низкую температуру плавления (920°С).
Отличается достаточно высокой реакционной способностью. Вступает в реакцию с водой и со многими химическими элементами, быстро окисляется на воздухе и воспламеняется при нагревании.
Применение
Главное (по количеству) направление использования лантана - в качестве катализатора в процессе крекинга нефти (разложения её на компоненты).
Второй важной областью применения является добавление металла в стекло, предназначенное для объективов камер и телескопов. Лантан обеспечивает высокий показатель преломления и низкую дисперсию. В этом качестве он превосходит традиционно используемый свинец.
Соединения лантана обладают способностью связывать фосфаты в воде. Последние являются питательной средой для нежелательной водной растительности (мы подробнее рассказывали про это здесь). Таким образом, металл очень востребован при очистке бассейнов, аквариумов и даже небольших прудов и озёр.
Тот же принцип используется при выведении избыточных фосфатов из человеческого организма, при болезнях почек.
Мишметалл (сплав из которого сделано колёсико для высечения искры в зажигалках) на 25% состоит из лантана.
Аноды никель-металлогидридных аккумуляторов также выполнены с использованием рассматриваемого металла. Такими аккумуляторами оснащены некоторые модели гибридных автомобилей.
Добавление небольших доз La в сталь улучшает её ковкость и пластичность.
Трифторид лантана входит в состав тяжёлого стекла ZBLAN, способного пропускать ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, что используется в оптоволоконной связи.
Перспективным направлением является производство сцинтилляторов (светятся под воздействием ионизирующего излучения). Особенностью соединений лантана является стабильная люминесценция при высоких температурах.
Ещё одним многообещающим направлением являются твёрдооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Лантан применяется при изготовлении катодов. Чуть более подробно о ТОТЭ мы упоминали здесь.
Добыча
Металл (наряду с церием и неодимом) является одним из самых распространённых лантаноидов. Например, его в 2 раза больше, чем свинца. При этом процесс добычи и последующего отделения от других РЗМ достаточно сложен, дорог и затратен по времени.
В России оксид лантана составляет порядка 25% добываемых РЗМ, что эквивалентно около 650 тонн. В США этот показатель выше (34% и 14,6 тыс. тонн), в Австралии – 24% и 4,3 тыс. тонн.
В лучшем по лантану месторождении Китая (провинция Цзянси) его доля равна 38% добываемых РЗМ.
По различным оценкам, общая мировая добыча оксида лантана составляет примерно 70-80 тыс. тонн, львиная доля которой приходится на Китай.
Экспорт из Поднебесной в 2022 году составил 10,8 тыс. тонн, большая часть которых была отгружена в США (6,9 тыс. тонн), Японию (1,3 тыс. тонн) и Бразилию (1 тыс. тонн). Даже в Россию отправили 25 тонн.
Цена
Оксид лантана традиционно является одним из двух самых дешёвых РЗМ (второй – оксид церия). В 2022 году его средняя экспортная цена из Китая составила $1,8 за 1 кг.
В 2023 году она опустилась до $1,2/кг (за первые 4 месяца).
"Водородная губка"
Водородная энергетика в последние годы считается одним из самых перспективных эко-направлений.
Водород является самым распространённым элементом во Вселенной. При сгорании выделяется большое количество энергии, а основным отходом выступает обычная вода.
В современных условиях водородная энергетика далека от показателей приемлемой рентабельности. Ключевыми «узкими местами» являются хранение и транспортировка водорода. Молекула H2 имеет очень маленький размер и способна проникать через подавляющее большинство материалов, из которых выполнены ёмкости. Как следствие – большие потери и неприемлемая взрывоопасность.
В качестве одного из вариантов решения этой проблемы предлагаются так называемые «водородные губки» - сплавы, выполненные на основе наноматериалов и способные поглощать (а потом и отдавать) водород в объёме в 400 раз превышающим их собственный.
Надо ли говорить, что лантан входит в состав этих экспериментальных сплавов.
Возможно, Вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.