ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы металловедения и термическая обработка из "Общая металлургия и технология обработки цветных металлов " Входящие в эту группу элементы вместе с близкими к ним по свойствам скандием и иттрием образуют большую группу редкоземельных металлов (всего 17 элементов). К редкоземельным металлам относятся элементы III группы периодической системы с порядковыми номерами с 57 по 71. [c.124] По сходству физико-химических свойств и нахождению в рудном сырье редкоземельные металлы, или как их сокращенно обозначают РЗМ, разделяют на две группы цериевую и иттриевую. В цериевую группу входят лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий и европий. К иттриевой группе относятся гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. [c.124] Все РЗМ характеризуются большим сходством химических, физических и других свойств, хотя и различаются температурами плавления и плотностями. Температура плавления самого легкоплавкого из них — церия — составляет 804° С, а самого тугоплавкого лютеция — 1652° С. Плотность самого легкого — скандия — равна 3,0 г/слг а самого тяжелого из РЗМ — лютеция 9,8 г/сж . Долгое время эти металлы были лабораторной редкостью, так как считалось, что разделить редкоземельные элементы на отдельные составляющие для нужд промышленности невозможно. Использовались они преимущественно во всей совокупности и только отчасти церий, лантан, празеодим и неодим находили индивидуальное или групповое применение. [c.124] Неокислившаяся поверхность редкоземельных металлов имеет металлический светло-серебристый блеск. Вследствие большой химической активности большинство из них на воздухе быстро тускнеет, покрываясь темной окисной пленкой. Редкоземельные металлы служат. энергичными восстановителями. [c.124] Хотя редкоземельные металлы входят в состав многих минералов, наиболее важное промышленное значение имеют монацит, лопарит и бастнезит, имеющие в своем составе большое количество окислов всех редкоземельных металлов. [c.125] Наиболее значительные месторождения монацита находятся в Индии, Бразилии, во Флориде (США) и Австралии. Многие другие месторождения остаются потенциально важными источниками снабжения этими металлами. [c.125] В черной металлургии мишметалл (сумма РЗМ) и ферроцерий применяются для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и различных стойких при низких температурах марок сталей. [c.125] Производство легких сплавов становится реальным потребителем РЗМ. В настоящее время изучены и освоены многие марки литейных и деформируемых жаропрочных магниевых сплавов, легированных мишметал-лом, лантаном и неодимом, которые используются в атомном реакторостроении, в авиационной и ракетной промышленности. [c.125] Редкоземельные металлы даже в малых количествах улучшают свойства меди, латуней, никелевых, хромистых, титановых, ниобиевых и других металлов и сплавов. [c.125] Соединения редкоземельных металлов применяются в стекловаренной промышленности. Соединения неодима и празеодима, соли церия и других элементов широко используют как для окрашивания, так и для обесцвечивания стекла. Окись церия и некоторые специальные смеси окислов редкоземельных металлов необходимы для полирования линз оптических приборов и зеркального стекла. [c.125] РЗМ применяются в легкой промышленности, в военном деле, в медицине, в сельском хозяйстве и т. д. [c.126] В промышленности распространены два основных метода разложения монацитовых и бастнезитовых минералов серной кислотой и растворами едкого натра. [c.126] По первому методу измельченный концентрат разлагают концентрированной серной кислотой при температуре 200° С и получают содержаш,ие РЗМ сернокислые растворы, торий и фосфорную кислоту. Прежде всего выделяют торий путем осаждения его химических соединений из сернокислого раствора. После отделения тория редкоземельные элементы извлекают из раствора осаждением их в виде фосфатов или двойных сульфатов, после чего эти химические соединения превращают в нужную техническую соль. [c.126] При втором методе в результате щелочного разложения получают гидроокиси редкоземельных металлов, однако этот метод применяется реже из-за высокого расхода химических реагентов. [c.126] При переработке концентрата лопарита выбор метода зависит от состава минералов, входящих в концентрат. Разложение концентрата можно осуществлять плавиковой или серной кислотой, сплавлением со щелочами или методом хлорирования. [c.126] Разделение редкоземельных металлов затрудняется вследствие большого сходства их свойств. В промышленности для разделения РЗМ применяются самые разнообразные методы избирательного окисления, избирательного восстановления, термического разложения солей и другие более сложные методы. [c.126] Избирательное окисление основано на способности некоторых РЗМ (церий, празеодим и тербий) окисляться до высшего окисла, который значительно отличается по своим свойствам от окислов других РЗМ, поэтому его выделение можно осуществлять простым осаждением основных солей этого элемента. [c.126] С целью получения чистых редкоземельных металлов в металлическом виде в настоящее время применяются методы электролиза расплавленных хлоридов, метод металлотермического восстановления и метод дистилляции. [c.127] Во всех практических способах получения редкоземельных металлов исходным сырьем обычно служат их хлориды. При промышленном выпуске мишметалла (суммы РЗМ) и металлического церия используются гидратированные хлориды редкоземельных металлов, содержащие по весу около одной трети кристаллизационной воды. Указанные хлориды приготавливают испарением нейтральных растворов хлоридов редкоземельных металлов до тех пор, пока содержание в них окислов РЗМ не достигает 40—45%. Полученные в результате испарения растворы хлоридов редкоземельных металлов, температура кипения которых составляет около 135° С, охлаждают, при этом образуется твердая масса, годная для транспортировки. В типичном техническом водном хлориде редкоземельного металла обычно содержатся примеси в виде окислов железа, алюминия, натрия, магния, кальция, серы и др. Для производства весьма чистых редкоземельных металлов приготовляют хлориды повышенной чистоты. [c.127] На предприятиях, выпускающих технические редкоземельные металлы, перед электролизом расплавленных солей осуществляют обезвоживание хлоридов этих металлов путем расплавления хлоридов в чугунных, стальных или керамических контейнерах без доступа воздуха. Нагреванием испаряют воду до тех пор, пока ее содержание не уменьшится настолько, что пастообразная масса хлоридов начнет затвердевать. Образующаяся пористая твердая масса представляет собой почти полностью обезвоженный хлорид. [c.127] Вернуться к основной статье