Руды для получения редких металлов

В «металлическом» сегменте таблицы Менделеева эта группа считается элитой. Список редких металлов невелик, но каждая позиция драгоценна. Их стоимость на мировом рынке подтверждает пословицу: «Что редко – дорого».

История

Понятие «редкие металлы» вошло в обиход с середины 1920-х годов. Тогда так называли элементы без собственных месторождений, рассеянные в массиве других руд.

Иногда отождествляются термины «редкий металл» и «редкий элемент». Это ошибка:

• Редкие элементы – более широкое понятие.
• Оно подразумевает металлы, неметаллы, инертные газы.
• Из шести десятков позиций списка редких элементов на металлы приходится 50.

Второе наименование этой группы – менее обычные (привычные) металлы.

Что считается «менее обычным» материалом

К редким металлам относится элемент, соответствующий хотя бы одному критерию:

1. Малая распространенность в литосфере, рассеянность без коренных месторождений.
2. Сложная технология извлечения из руды, получения чистого вещества.
3. Новизна, неосвоенность материала для практического применения.

Последнее условие – самое мобильное. Развитие технологий, появление новых сфер использования, масштабирование производства переводят элемент в привычные.

Классификация

Материал распределяется по нескольким основаниям. Первая основа деления – по происхождению. Различают природный (натуральный) и созданный человеком.

За основу принадлежности к группе берут свойство, более других влияющее на кондиции элемента либо благодаря которому он востребован.

По базовому признаку различают пять видов редких металлов:

• Редкоземельные. Скандий, иттрий, лантан.
  Умеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом – Скандий
• Тугоплавкие. Ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, титан, цирконий.
  Ванадий
• Легкие. Бериллий, литий, рубидий, цезий.
  Бериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент
• Рассеянные. Галлий, индий, рений, таллий.
  Галлий
• Радиоактивные. Уран, франций, радий, полоний, (прот)актиний, торий.
  Полоний

Классификация однобока: многие элементы подпадают под разные группы:

• Рубидий с цезием – легкие рассеянные.
• Легкий тугоплав – титан.
• Рассеянные тугоплавы – рений, гафний, вольфрам.

В список редких элементов чёрные металлы не входят.

Есть деление по субъективному признаку. Редкими благородными металлами признаны золото, платина, родий. (Их второе название – драгоценные). А также платиноид осмий, плотность которого наивысшая среди веществ Земли.

Платина

Самые редкие цветные металлы, созданные природой, – осмий, галлий, тантал, рений.

Искусственные

Элементы, созданные на ядерных реакторах: технеций, нептуний, плутоний, прочие трансурановые.

Они причислены к радиоактивной группе.

Самый редкий металл на Земле – калифорний-282.

Ежегодный объем синтезирования калифорния – менее грамма. Глобальный резерв – пять граммов.

А слышали про металл туллий? Смотрите видео:

Где и как добываются

Источник редкостного материала – природные руды:

• Почти всегда это конгломерат компонентов.
• Доля металлов исчисляется тысячными либо меньше долями процента.
• Стандартный способ добычи – закрытый (шахтный), реже – открытый карьерный.

Главный поставщик сырья на мировой рынок – Китай. Он диктует расклад, номенклатуру, цены. Главный потребитель – США.

Российский источник редкого сырья номер один – Кольский полуостров. На его руды, содержащие титан, приходится 40% разведанных запасов страны.

Стержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты

Технология получения

Редкие металлы вычленяют из отходов металлургического производства.

Процесс стандартен:

1. Обогащение сырья.
2. Выделение, разделение компонентов.
3. Очистка.
4. Восстановление.

Используется металлотермия, электролиз, плавка.

На тугоплавкую группу воздействуют методами порошковой металлургии.

Редкоземельные металлы «разлучают» экстракцией. Катализаторами выступают ионообменные процессы и органические растворители.

Где используются

В отличие от других сегментов промышленности, металлургия «менее привычных» элементов кризисы переносит спокойно. Это закономерно: материал добывается ограниченными партиями, дорогой, всегда востребован.

В чистом виде не используется: слишком накладно. Только как компонент сплавов либо легирующая добавка.

Традиционные сферы

Области использования редкостного материала:

• Ядерная энергетика. Уран и торий – топливо для атомных станций. Сегодня это самый экологичный вид энергии.
  Тяжёлый серебристо-белый глянцеватый металл – уран
• Радиоэлектроника, машино-, приборостроение. Здесь задействованы стали и сплавы с вольфрамом, другими компонентами как легирующей добавкой.
  Тугоплавкий прочный металл, светло-серого цвета – вольфрам
• Химпром. Компонент лаков, красок, катализатор.
• Нефтедобыча и переработка. Катализаторы.
• Стекольная промышленность. Микродобавки лантана, неодима, празеодима кратно повышают прозрачность стекла.
• Ювелирное дело. Золото и платина – материал украшений премиум-сегмента.
  Золото

Это также сплавы для нужд космического и оборонного комплекса (орудия, снаряды), взрывчатые вещества.

Новые направления

В новом тысячелетии на первый план вышло использование лития как материала компактных мощных батарей-аккумулятров и магнитов:

• Батареями-аккумуляторами снабжают электромобили, смартфоны, планшеты, другие гаджеты.
• Магниты присутствуют в объектах «зеленой» энергетики (солнечные панели, ветряки), автомобилях с гибридным двигателем, мониторах.
  Щелочной металл Литий

Материал поколения 2.0 – магнитопласт. Из него делают мини-динамики, гибкие панели, рекламную «инфраструктуру».

Калифорний-282 востребован геологами, физиками-ядерщиками, медициной.

Стоимость

Цены редких элементов различны, но всегда высоки.

Так, самый дорогой химический элемент – калифорний-282. Грамм оценивают в $250 млн.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Руды редких металлов и элементов: виды и характеристики, способы добычи, применение

Редкометаллические руды – это геологические породы, имеющие в своём составе редкие металлы (группа в 60 элементов, мало встречающихся в природе) в чистом виде или в качестве примесей других химических элементов. Причём концентрация металлов в рудах должна быть такой, чтобы разработка месторождений была рентабельной.

Виды и характеристики

Сами редкие металлы разделены на пять больших групп:

• Лёгкие: бериллий, литий, рубидий, стронций, цезий.
• Радиоактивные: актиний, радий, торий, уран и трансурановые элементы.
• Рассеянные металлы: галлий, гафний, германий, индий, рений, селен, таллий, теллур.
• Редкоземельные: иттрий, лантан и лантаноиды, скандий.
• Тугоплавкие металлы: ванадий, вольфрам, молибден, ниобий, тантал, цирконий.

Данное подразделение весьма условно, так как с совершенствованием геологоразведки и развитием промышленности, некоторые металлы уходят из разряда редких элементов. Само понятие «редкости» говорит об их незначительном использовании. Однако новые прогрессивные технологии коренным образом меняют ситуацию.

Источниками получения редких металлов могут служить месторождения, высокоминерализованные воды, рапа солёных озёр, россыпи, а также побочная продукция или отходы основных производств. Редкометаллические руды можно подразделить на непосредственно богатые редкими элементами, и руды других элементов, в которых редкие минералы присутствуют как примеси. Среди комплексных руд можно выделить:

• вольфраммолибденовые,
• титан-ниобий-тантал-редкоземельные,
• уран-ванадиевые,
• литий-цезиевые,
• цирконий-ниобиевые.

Примерами непосредственно руд редких металлов являются:

• Литиевые руды – это сподумен, амблигонит, лепидолит, циннвальдит, петалит.
• Бериллиевые руды – берилл, бертрандит, фенакит.
• Титановые руды – ильменит, рутил, ильменорутил, перовскит, сфен.
• Циркониевые руды – бадделит, циркон.

Способы добычи

Открытый

Так как значительные запасы редких металлов сосредоточены в земной коре, подверженной выветриванию и россыпях, то наиболее распространённым способом их добычи является открытый способ. Для освоения россыпных месторождений часто применяется драга – плавучий горно-обогатительный комплекс.

В случае карьерных залежей производится комплекс геологоразведочных, вскрышных, землеройных и транспортных работ с последующим обогащением. Естественно, это связано с большими затратами и вредным влиянием на окружающую среду.

Закрытый

Шахтный способ добычи не утрачивает своих позиций в списке методов извлечения таких полезных ископаемых, какими являются руды редких металлов. Обычно его применяют, когда возникает необходимость изъятия дорогостоящих пород из земных недр, залегающих на глубинах до полукилометра и более.

В противном случае добыча будет нерентабельна, так как не покроет расходы на строительство шахты и эксплуатацию дорогостоящего оборудования.

Технология обогащения

Сырьё, из которого извлекаются редкие металлы и элементы обычно содержат в себе десятые, а то и тысячные доли процента необходимых материалов.

Подготовительный процесс

Дробление и измельчение позволяют отделить добываемые минералы от пустой породы. В результате получается продукт приемлемой для дальнейшей переработки формы с заданной концентрацией добываемого металла.

В случае трудностями с обогащением (урановые руды или ряд других полезных ископаемых) применяют гидрометаллургические способы извлечения металлов. Для ряда ценных минералов крупноразмерной фракции используется ручная разработка руды на транспортёре.

Основной процесс

Основной процесс обогащения представляет собой механические, физические и химические процессы, целью которых является получение концентрата (продукта обогащения руды, обладающего повышенной концентрацией необходимого минерала) и отходов.

В случае переработки руд редких металлов применяют следующие виды обогащения:

• Дробление с последующей обработке на грохоте основано на разной степени твёрдости полезных и пустых пород.
• Скольжение нужных минералов по наклонной плоскости со скоростью отличной от неиспользуемых материалов.
• Гравитационное обогащение – принцип действия этого метода базируется на разной скорости падения зёрен минералов в газообразной или жидкой среде.
• Флотационное обогащение, – в основу которого положено изменение смачиваемости поверхности под воздействием флотореагентов.
• Магнитное обогащение разделяет материалы по их магнитным свойствам.
• Электростатическое обогащение основано на использовании различии электрических свойств минералов.

Вспомогательный процесс

Технологические процессы, способствующие проведению основных процессов переработки, носят название «вспомогательных».

Непосредственно из руд получить редкие металлы не представляется возможным. На выходе целого ряда сложных процессов основной переработки имеются лишь оксиды и соли. Конечных потребителей это, естественно, не устраивает, так как им требуются металлы высокой степени очистки.

Для решения этой проблемы применяют методы обогащения, суть которых заключается: в разложении, создании соединений нужной чистоты, получении технически чистого металла или сплавов с его наличием в их составе, рафинировании металла, получении слитков или изделий с одновременным формированием нужной физико-химической структуры. В основе этих методов лежат гидрометаллургические, химические и пирометаллургические процессы.

Сфера применения

Производство и потребление редких металлов и элементов растёт с каждым годом. Особую потребность в них испытывают самые перспективные отрасли науки и техники.

Радиоэлектроника

Саму основу полупроводниковых приборов составляют такие химические элементы, как галлий, германий, индий, селен, теллур. В современных мобильных устройствах насчитывается порядка двух десятков редкоземельных металлов.

Стоящие на каждом рабочем столе дисплеи мониторов содержат в своём составе европий, иттрий, тербий. На базе ниобия созданы сверхпроводящие материалы.

Создание современной электронной лампы невозможно без бериллия, вольфрама, молибдена, циркония и тория.

Приборостроение

Очень широкое применение редкие металлы находят в приборостроении. Это, прежде всего рубидий и цезий – наиболее востребованные материалы при производстве фотоэлементов.

Кроме того из редких металлов изготавливают сверхмощные магниты, электровакуумную технику, люминесцентные лампы, солнечные батареи. Множество современных технических средств содержит в своём составе драгоценные материалы: платину, золото, серебро, иридий, палладий, родий.

Радиоактивные металлы широко используются в изготовлении приборов для научных исследований и медицины.

Атомная техника

Использование явления радиоактивности в своё время послужило основой создания ядерной энергетики. Реакторы современных атомных электростанций, ледоколов, атомных подводных лодок работают на уране.

Кроме того в атомной технике достаточно широко используются: бериллий, цирконий, гафний, ниобий, тантал, ванадий и литий. И это – далеко не предел.

Современные исследования термоядерных реакций, а в перспективе и создание новых атомных установок в самых различных отраслях потребуют всё большего привлечения редких минералов и элементов.

Машиностроение

Современное машиностроение имеет в своём арсенале более 60 металлов и тысячи сплавов. Значительную часть из них составляют редкие металлы. Очень часто они выступают в качестве важных добавок в составе сплавов. Именно благодаря таким добавкам, создаются высокопрочные соединения, устойчивые к высоким температурам, химическому и механическому воздействию, коррозии.

Сфера применения редких металлов в машиностроении всеобъемлюща. Они встречаются всюду: начиная от нано технологий – до изготовления космических аппаратов и гигантских судов.

Химическая промышленность

Химическая отрасль немыслима без использования редких металлов и их соединений. Они повсюду: в технологическом оборудовании, среди контрольно-измерительных приборов и непосредственно в самих химических процессах. С помощью катализаторов из редких металлов сегодня мы получаем сахар, спирт, щавелевую кислоту, производим разнообразные виды топлив и технологическое сырьё.

Металлургия

Именно металлургия служит основным проводником редких металлов во все отрасли мирового хозяйства. Ведь лишь благодаря самим металлургическим процессам и получаются готовые изделия этих химических элементов. Но это далеко не всё. Важную роль играют эти минералы и в производстве чёрной и цветной металлургии, позволяя получать металлы и сплавы с заранее заданными свойствами.

Месторождения в России и мире

Редкометальные месторождения разнообразны по своей природе и встречаются во многих странах мира. Так, крупнокристаллические породы – пегматиты, богатые бериллом, литием и танталом, цезием и рубидием залегают на территориях следующих месторождений:

• Берник-Лейк – Канада.
• Бикита – Зимбабве.
• Карибиб – Намибия.
• Гринбушес – Австралия.
• Коктогай – Китай.

Накопленные в россыпях танталитовые минералы до сих пор добываются наполовину ручным старательским способом на африканском континенте: в Бурунди, Конго, Нигерии и Руанде.

Карбонатиты – продукты кристаллизации глубинных слоёв, ставшие главными источниками ниобия и редкоземельного сырья, были обнаружены и освоены в Бразилии (Араша) и на территории США (Маунтин-Пасс). Позже к ним присоединились: Сент-Оноре в Канаде, Томторское месторождение в Якутии (Россия), Сейс-Логос в Бразилии.

Также разведаны богатейшие месторождения карбонатитов в Китае (Баюнь-Обо) и в Австралии (Маунт-Уэлд). Последнее отличается высочайшей концентрацией полезных ископаемых.

На территории России расположено достаточно крупное месторождение лопарита на Кольском полуострове. Также имеются залежи редкометальных щелочных гранитов в Катугинском (г. Тува) и Улук-Танзекском (Читинская область) месторождениях.

В целом можно констатировать, что количество мировых месторождений (число которых постоянно растёт) редких металлов вполне способно обеспечить их потребность на многовековую перспективу.

Мировые запасы

Мировые запасы редких металлов (по данным 2012 года) оцениваются следующим образом:

• Китай – 55 млн. т.
• СНГ – 19 млн. т.
• США – 13 млн. т.
• Индия – 3,1 млн. т.
• Австралия – 1,6 млн. т.
• Бразилия – 0,36 млн. т
• Малайзия – 0,3 млн. т.

Страны, добывающие руды редких металлов

История добычи руд редких металлов такова, что до 90-ых голов прошлого века лидерами являлись:

• США – 17 тыс. т.
• СССР – 8,5 тыс. т.
• Китай – 6 тыс. т.

Затем ситуация изменилась и безусловным лидером становится Китай, производящий 120 тыс. т редких элементов в 2007-2008 годах. Но, начиная со второго десятилетия XXI-го века, власти Китая значительно ограничили добычу этого вида полезных ископаемых, что привело к росту цен и увеличению добычи в странах-конкурентах.

В том числе и в России, принявшей широкую программу освоения столь востребованных полезных ископаемых, предусматривающую общую добычу их в 2020 году на сумму в 145 млрд. рублей.

Редкометалльные руды

РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫЕ РУДЫ (а. rare metal ores; н. Erze der seltenen Metalle; ф. minerais de metaux rares; и. minerales de metales raros, menas de metales raros) — природные минеральные образования, содержащие редкие элементы (РЭ) в виде самостоятельных минералов или изоморфных примесей, рассеянных в рудных и жильных минералах в количествах, достаточных для их рентабельного промышленного извлечения. Элементы, относимые к группе редких, составляют почти половину периодической системы элементов Менделеева, хотя слагают около 0,2% земной коры.

Собственные крупные месторождения большинства РЭ встречаются довольно редко, хотя интерес промышленности к ним возрастает.

Выявлены крупные и уникальные по запасам месторождения редкометалльные руды с содержаниями, достигающими целых процентов (ниобий, литий, бериллий) и десятков процентов (стронций).

Запасы и содержания РЭ в таких месторождениях сопоставимы, а иногда превосходят месторождения традиционных полезных ископаемых (например, меди, свинца, цинка и др.).

Поэтому такие элементы являются редкими не столько по распространённости в земной коре, сколько по уровню их промышленного использования.

Ранее относимые к РЭ олово, вольфрам, молибден, сурьма, ртуть и другие элементы с развитием производства и их использованием стали традиционными и теперь к числу редких не относятся. Очевидно, со временем количество элементов, относимых к редким, будет сокращаться, и по мере развития производства некоторые из них перейдут в разряд обычных.

Обобщающий термин «редкие элементы» может быть отождествлён с промышленно новыми элементами и объединяет группу химических элементов, отличающихся в основном невысокими содержаниями в земной коре или используемых промышленностью в ограниченных количествах. Промышленное использование РЭ началось в 20 веке, особенно быстро их производство начало развиваться после 1945, но многие из них ещё мало используются.

Месторождения редкометалльных руд и их типы отличаются большим разнообразием, что обусловлено широким спектром РЭ и тем, что для образования промышленных скоплений необходимы сравнительно невысокие концентрации РЭ, а также комплексным характером оруденения, делающим даже невысокие концентрации РЭ промышленно значимыми. В таблице приведены основные типы руд и источники получения редких металлов, но этим не исчерпывается всё их многообразие.

Исходя из формы нахождения элементов редкометалльные руды могут быть подразделены на руды, в которых РЭ присутствуют в виде собственных редкометалльных минералов и составляют их основную промышленную ценность, и руды, используемые для получения широко распространённых металлов и неметаллов, в которых РЭ присутствуют в виде изоморфных примесей и извлекаются как попутные компоненты.

Руды собственно редкометалльных месторождений образуют комплексные месторождения.

Например, редкометалльные пегматиты обычно содержат в своём составе тантал (в тантало-ниобатах), литий (в сподумене, петалите, слюдах), бериллий (в берилле, слюдах), иногда цезий (в поллуците и слюдах), олово и тантал (в касситерите) и по существу являются их месторождениями.

Комплексными являются не только руды, но и многие рудные минералы (например, лопарит — источник получения тантала, ниобия, титана, редких земель; колумбит содержит в своём составе тантал, ниобий, уран, торий).

Выявление и изучение редкометалльных месторождений более сложно по сравнению с другими видами минерального сырья и требуют применения прецизионных методов исследований.

Как правило, рудные тела месторождений редкометалльных руд не имеют чётких границ и устанавливаются по данным опробования, что требует использования при их разведке и последующей отработке больших объёмов опробования и аналитических работ.

В этих условиях особенно актуальным является широкое внедрение ядерно-физических методов опробования руд в естественном залегании.

При разведке редкометалльных месторождений для изучения технологических свойств руд обычно отбирают крупнообъёмные пробы (до 1000 т и более) для получения концентратов в количествах, достаточных для последующего изучения их металлургического передела и отработки технологии обогащения.

В мировой практике основные объёмы добычи титана, циркония, тантала, ниобия, редких земель и других РЭ связаны с россыпями и корами выветривания, поэтому основной способ их добычи открытый. Для россыпных месторождений наиболее эффективна дражная разработка.

Редкометалльные руды обогащаются чаще всего гравитационными и флотационными методами. Тяжёлые минералы (циркония, титана, тантала, ниобия и др.) россыпных месторождений и кор выветривания обычно извлекаются гравитационными методами.

Руды коренных месторождений обогащают с применением флотации, магнитной или электромагнитной сепарации, химической и ультразвуковой очистки и др.

Для повышения содержания РЭ в рудах, поступающих на обогатительные фабрики, всё более широко используются методы предварительного рентгено-радиометрического обогащения, позволяющие увеличить содержание металла в руде в 1,5-2 раза по сравнению с исходным и резко сократить его объёмы, поступающие на переработку.

Объёмы мировой добычи и производства редкометалльных руд определяются существующими и перспективными потребностями в них, наличием подготовленной сырьевой базы, а также действующими ценами на редкометалльную продукцию, которые поддерживаются в основном на высоком уровне, что не способствует широкому использованию РЭ. Основными потребителями РЭ за рубежом являются промышленно развитые страны, в основном США и Япония.

Более подробные сведения по отдельным видам редкометалльных руд см. в ст. Бериллиевые руды, Литиевые руды, Ниобиевые руды, Танталовые руды.

Особенности редких металлов и сплавов

Редкие металлы — условная группа из 60 химических элементов. Они похожи свойствами, характеристиками, редко попадаются в природе. Разработка месторождений редких металлов — перспективное направление. Представители этой группы еще до конца не изучены, что делает их ценными для применения в промышленности, исследования учеными.

Редкие металлы

Редкие сплавы, металлы можно разделить на несколько групп зависимо от химических, физических характеристик.

Легкие

К ним относятся химические элементы 1 и 2 группы периодической таблицы Менделеева. Их главное сходство — малый удельный вес. Представители — цезий, литий, рубидий, бериллий. Вторая похожая особенность — высокая химическая активность. Для получения проводится металлотермия, электролиз.

Тугоплавкие

Переходные элементы, которые находятся в 4, 5 и 6 группе периодической таблицы Менделеева. Внутренние электронные уровни у этих металлов достраиваются при переходе одного элемента к соседнему. Они образуют твердые, тугоплавкие, химически устойчивые соединения с различными металлоидами, которые обладают небольшим атомным радиусом.

Тугоплавкие редкие металлы выделяются среди остальных высокой прочностью кристаллической решетки, высокой температурой плавления (свыше 1660°C), повышенной твердостью.

Для получения применяется технология порошковой металлургии. Из расходного сырья получается металлический порошок, который прессуется в специальных формах и спекается для получения однородного материала.

Таблица Менделеева ( Instagram / techade.ru)

Рассеянные

Особенность — малое количество минералов, в которых содержатся эти металлы или их полное отсутствие. Чаще подобные химические элементы встречаются в виде изоморфных примесей. Еще реже их можно встретить в небольшой концентрации в сторонних минералах.

Единственный прибыльный способ получения — переработка отходов производства основных металлов.

Редкоземельные

Второе название — лантаноиды. В этой группе находится 15 химических элементов. Они имеют похожее строение атомов, электронных уровней. В природе редкоземельные металлы часто попадаются рядом друг с другом. Первый этап переработки расходного сырья — выделение разных соединений, в основном смесей окислов.

Радиоактивные

В этой группе находятся естественные радиоактивные металлы. Основные из них — актиноиды, актиний, радий, полоний. К подгруппе актиноидов относятся уран, протактиний, торий.

По радиоактивным свойствам ученые определяют где лучше применять эти металлы, для каких сфер промышленности они подойдут. При добыче руды радиоактивные металлы встречаются совместно, часто разбавляются редкоземельными.

История открытия

Редкие металлы — относительно новый термин, к которому относятся малоизученные химические элементы. Впервые такое обозначение появилось в 20-х годах прошлого столетия. За рубежом первым термином появился Less Common Metals. Если переводить его дословно — менее обычные металлы.

Резкий скачок добычи, производства редких металлических элементов был зафиксирован после окончания Второй Мировой Войны. Тогда нужно было восстанавливать основные сферы промышленности. Новые химические элементы позволяли создавать инновационные материалы, развивать новые технологии в ускоренном режиме.

Добыча металлов ( Instagram / metinvest)

Сферы применения

Сферы применения:

• скоростная авиация;
• судостроение, самолетостроение;
• производство электроники;
• ядерная промышленность;
• атомная энергетика;
• машиностроение;
• химическая промышленность, нефтепереработка;
• ракетостроение, оборонная промышленность.

Из редких металлов изготавливаются сверхпроводники, магниты большой мощности, фотоэлементы, фотоумножители, люминесцентные лампы, кинескопы, катодно-лучевые трубки, химические источники тока, солнечные батареи, электроды, электрические конденсаторы, электровакуумные приборы и т. д.

Люминисцентная лампа ( Instagram / legendlamp)

Среди всех известных металлов на нашей планете можно выделить 5 более редких элементов.

Калифорний

Этот материал считается самым дорогим и редким в мире. Особенности:

1. Общее количество к началу XXI века — не более 10 грамм. Производством занимается только 2 лаборатории.
2. Радиоактивность
3. Серебристо-белый цвет.

Применяется в для ядерной энергетике, медицине (при облучении злокачественных новообразований), изготовлении измерительных приборов.

Осмий

Еще одно обозначение — осмий 187. Многие причисляют его к группе благородных. Особенности:

• серебристо-голубой цвет;
• большой показатель плотности;
• высокая температура плавления.

Применяется в электронной, химической промышленности, медицине.

Осмий 187 ( Instagram / blog_dylym)

Галий

Часто используется фокусниками для представлений, поскольку плавится от температуры тела. Другие особенности:

1. Если залить галий серной кислотой, он будет пульсировать.
2. Серебристо-голубой цвет.

Применяется для изготовления термометров из кварца, металлических клеев, сверхвысокочастотной электроники, лазерных установок.

Рений

Впервые был произведен в 1926 году. Особенности:

1. Серебристо-белый цвет.
2. Один грамм рения получается после переработки нескольких сотен килограмм молибдена.

Применяется для изготовления турбинных лопаток, реактивных двигателей, сверхточных измерительных приборов.

Рений ( Instagram / chemical_elements)

Тантал

Обладает уникальным свойством биосовместимости. Из него изготавливаются высококачественные протезы, которые хорошо воспринимаются организмом. Применяется в химической промышленности, производстве электронных приборов.

К группе редких металлов относятся разные химические элементы, содержание которых в природе минимально по сравнению с остальными. Они похожи многими характеристиками, но обладают уникальными свойствами. Применяются в разных сферах промышленности, продолжают изучаться учеными.

Руды редких металлов — 2 уровень природные ресурсы и промышленность

РУДЫ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ
Ниобий и тантал. Ниобий используется преимущественно в виде феррониобия в сталелитейной промышленности (в основном для производства высокопрочных низколегированных и отчасти высоколегированных сталей), а также в чистом виде и в составе сплавов с никелем (в ракетостроении).

Пирохлоровые руды добывают также в России, Замбии и некоторых других странах. Колумбитовые концентраты попутно получают при разработке оловоносных кор выветривания на севере Нигерии.

Тантал в природе встречается редко.

Он используется преимущественно в электронике (для микроминиатюрных электролитических конденсаторов), а в форме карбида – в составе сверхтвердых сплавов для металлорежущих инструментов. Бóльшая часть его мировых запасов сосредоточена в Австралии (21%), Бразилии (13%), Египте (10%), Таиланде (9%), Китае (8%).

Значительными запасами обладают также Канада (с ее самым богатым в мире месторождением Берник-Лейк в юго-восточной Манитобе) и Мозамбик; небольшие промышленные месторождения имеются в Восточном Казахстане. Главные рудные минералы тантала – танталит, микролит, воджинит и лопарит (последний имеется только в России).

Производство ниобиевых и танталовых концентратов в России сосредоточено на Кольском полуострове, в Забайкалье и Восточном Саяне. Промышленные пирохлоровые месторождения известны также на Алдане, а колумбитовые (тантал-ниобиевые) – в Северном Прибайкалье, юго-восточной Туве и Восточном Саяне. Крупнейшее месторождение ниобия и редких земель открыто на севере Якутии.

Редкоземельные металлы и иттрий. К редкоземельным металлам (элементам) относятся лантаны и лантаноиды (семейство из 14 химически сходных элементов – от церия до лютеция). В эту категорию включают также иттрий и скандий – металлы, которые чаще всего встречаются в природе вместе с лантаноидами и близки к ним по химическим свойствам.

Редкоземельные металлы используются в виде смесей и по отдельности в качестве легирующих добавок в сталях и сплавах, для изготовления магнитных материалов, специальных стекол и проч. В последние годы постоянно растет спрос на отдельные редкоземельные элементы, а также на иттрий (в частности, в качестве люминофора для цветного телевидения).

Главные рудные минералы редких земель – монацит и бастнезит, в России – лопарит. Наиболее известный минерал иттрия – ксенотим. Около 45% мировых запасов редкоземельных элементов (ок. 43 млн. т) сосредоточено в Китае; там же находится крупнейшее в мире бастнезитовое месторождение с комплексными редкоземельными и железными рудами – Баян-Обо (во Внутренней Монголии).

На втором месте по запасам лантаноидов стоят США – 25% мировой добычи приходится на месторождение Маунтин-Пас в Калифорнии. Другие известные месторождения бастнезитовых руд находятся в северном Вьетнаме и Афганистане. Монацит из прибрежно-морских россыпей (черных песков) добывается в Австралии, Индии, Малайзии, США (попутно с минералами титана и циркония).

Побочным продуктом при переработке монацитовых концентратов является торий, содержание которого в некоторых монацитах достигает 10%. Добыча редких земель ведется также в Бразилии. В России главный источник получения редких земель (в основном цериевых, т.е. легких, лантаноидов) – лопаритовые руды уникального Ловозерского месторождения (Кольский полуостров).

Промышленное месторождение иттрия и иттриевых редких земель (тяжелых лантаноидов) имеется в Киргизии.

Цезий – редкий щелочной металл. Отличается самым низким потенциалом ионизации, т.е. легче всех других металлов отдает электроны, вследствие чего цезиевая плазма – самая низкотемпературная. Цезий превосходит прочие металлы по светочувствительности.

Цезий и его соединения имеют многочисленные области применения: в фотоэлементах и фотоумножителях, спектрофотометрах, термоэмиссионных и электронно-оптических преобразователях, в качестве затравки в плазменных генераторах, в газовых лазерах, в детекторах инфракрасного (теплового) излучения, как газопоглотитель в вакуумных приборах и т.д. Весьма перспективно использование цезия в термоионных преобразователях энергии и в ионных реактивных ракетных двигателях будущего, а также в солнечных батареях, электрических аккумуляторах и ферромагнитных материалах.

По добыче цезиевой руды (поллуцита) лидирует Канада. В месторождении Берник-Лейк (юго-восточная Манитоба) сосредоточено 70% мировых запасов цезия. Поллуцит добывают также в Намибии и Зимбабве. В России его месторождения находятся на Кольском п-ове, в Восточном Саяне и Забайкалье. Выделяются месторождения поллуцита в Казахстане, Монголии и Италии (о.Эльба).