Производство стекла и керамики. Стекольная промышленность - один из крупных потребителей РЗЭ. Так, стекло с добавкой 2-4% Се2О3 служит для изготовления защитных очков при стеклодувных и сварочных работах. Стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи. Стекло, содержащее церий, оказалось устойчивым (не тускнеет) под действием радиоактивных излучений.
Оксиды некоторых лантаноидов используют в производстве оптического стекла, а также для обесцвечивания стекла и
его окрасти.
Широкое применение оксиды лантаноидов нашли в оптической промышленности в качестве абразива для полировки стекла. Для этой цели преимущественно используют диоксид церия (под названием "полирит") в виде порошков различной крупности, регулируемой температурой прокаливания.
В керамике оксиды РЗЭ используют для окраски фарфора, глазурей и эмалей и придания им непрозрачности.
Атомная техника. Для атомной техники наибольший интерес представляют лантаноиды с высоким сечением захвата тепловых нейтронов - гадолиний, самарий, европий (см. табл. 10). Оксиды этих металлов входят в состав регулирующих стержней и защитных керамических покрытий, используемых в ядерных реакторах и атомных двигателях. Наиболее пригоден для этих целей европий, так как у него имеется пять изотопов, поглощающих нейтроны.
Магнитные сплавы и материалы. Некоторые интерметаллиды РЗЭ, например YСо5 и SmСо5, являются магнитными материалами с высоким значением произведения индукции на максимальную напряженность магнитного поля. Эта величина для SmСо5 40290 Тл • А/м (5,1 мнл. Гс • Э).
Самариево-кобальтовые магниты превосходят другие распространенные материалы (сплавы Fе - Ni - Со - Аl, ферриты бария и стронция и др.) в 2 - 4 раза по величине магнитной энергии на единицу объема и в 5 - 10 раз по величине коэрцитивной силы.
Железо-редкоземельные гранаты ЗLп2О3 • 5Fе2О3 (в частности, железо-иттриевые) обладают ферромагнитными свойствами и одновременно являются полупроводниками и диэлектриками. Их используют в высокочастотной технике, в частности в микроволновых передатчиках и других электронных приборах.
Цветное телевидение. Использование РЗЭ в качестве люминофоров для кинескопов цветных телевизоров вызвало значительный рост их производства в последние годы. На основе ортованадата иттрия, активированного европием, создан красный люминофор, на основе тербия - зеленый. Разрабатывают люминофоры голубого цвета.
Лазерная техника. РЗЭ широко используют в различных классах лазеров (на твердых кристаллах, жидкостных и др.). Применяют в качестве основы материалов или как активирующие вещества. Известны оптические квантовые генераторы, в которых используют растворы хелатов РЗЭ. В качестве основы лазеров можно применять СеF3 и оксиды РЗЭ (Lа, Y, Gd, Се). Разработаны и широко используются лазеры на основе Y - Fе, Y - Аl, гранатов, легированных неодимом.
Электровакуумная и рентгеновская техника и радиотехника. В электровакуумной технике РЗЭ используют в составе нераспыляющихся поглотителей газов (геттеров).
Оксид неодима применяют в электронных приборах как диэлектрик с малым коэффициентом линейного расширения.
Важное применение нашел изотоп туллия170Тu для изготовления портативных генераторов мягких рентгеновских лучей медицинского назначения и для дефектоскопии, заменяющих громоздкую рентгеновскую аппаратуру.
Изотоп прометия147Рm (период полураспада 2,7 года) применяют для изготовления "атомных микробатарей", в которых мягкое β-излучение прометия превращается в электроэнергию.
Электроосветительная техника. В этой области давно применяют фториды РЗЭ для изготовления угольных электродов прожекторов и кинопроекционных осветителей в целях увеличения интенсивности свечения. Фториды (преимущественно СеF3) вводят в состав массы для центральной части электрода (фитиля).
Химическая и легкая промышленность. Соединения РЗЭ применяют для изготовления лаков, красок и светящихся составов (люминофоров); катализаторов при синтезе аммиака, крекинге нефти и для окислительных процессов в органической химии; производстве химических реактивов для аналитической химии и фотореагентов.
Сельское хозяйство. Соединения РЗЭ применяют в сельском хозяйстве в качестве инсектофунгицидов (препараты для борьбы с вредителями) и микроудобрений, ускоряющих рост
растений.
Источники сырья
Суммарное весовое содержание лантаноидов в земной коре, 0,01 %, что равно содержанию меди. Элементы с нечетным атомным номером содержатся в земной коре в меньших количествах, чем их ближайшие соседи с четными номерами.
Известно более 250 минералов, содержащих РЗЭ. К собственным минералам можно отнести 60 - 65 из них, в которых содержание суммы оксидов редких земель выше 5 -8 %. По химической природе минералы представляют собой главным образом фосфаты, фториды или фторокарбонаты, силикаты и силикотитанаты, ниоботанталаты, титанониобаты. Минералы обычно содержат некоторое количество тория, иногда урана.
Наибольшее промышленное значение имеют следующие минералы:
монацит (Се, Lа...) РО4, содержат 50 - 60 % Lп2О3 и 4-12% ТhО2;
бастнезит (Се, Lа.„) FСО3, содержит 73-77% Lп2О3;
паризит Са(Се, Lа...)2 (СО3)3F2> содержит 53 - 64,5 % Р32О3, от следов до 8 % Y (иттропаризит);
лопарит (Na, Са, Се...)2 (Тi, Nb, Та)2О6, содержит 39,2 - 40 % ТЮ2, 32 - 34 % (Се, Lа...)2О3, 8 • 10 % (Nb, Та)205;
эвксенит (Y, Се, Са...) (Ti, Nb, Та)2О6, содержит 18,2- 27,7% (Y, Eг...)2О3, 0,2 - 4,3% (Се, Lа...)2О3, 16 - 30%, ТiO2, 4,3 - 41,4% Nb2О5, 1,3 -23% Та2О5;
ксенотим YРО4, содержит 52 - 62,6 % Y2О3 и примеси лантаноидов.
Соотношение между отдельными элементами в минералах сильно колеблется. В одних преобладают элементы цериевой группы и только до 5 % иттриевых земель (например, монацит, бастнезит, лопарит), в других - иттриевой группы (ксенотим, эвксенит). До настоящего времени промышленность базируется главным образом на разработке монацитовых россыпей, а также месторождений, в которых содержится минерал бастнезит (бастнезит-кальцитовые жилы).
Do'stlaringiz bilan baham: |