Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Особенности технологии производства редких металлов из рудного сырья
1. Рудное сырье, содержащее редкие металлы, как прави­ло, бедное. Эксплуатируемые руды часто содержат от тыся­чных до десятых долей процента извлекаемого металла. Поэ­тому особое значение во всех случаях, когда это, возможно, приобретает обогащение руд. Если затруднительно обогаще­ние (урановые руды и некоторые другие), осуществляют не­посредственное извлечение металла из руды, используя бо­льшей частью гидрометаллургические схемы.
Руды редких металлов часто имеют сложный комплексный состав. Примером могут служить руды: вольфраммолибденовые; титан-ниобий-тантал-редкоземельные; уран-ванадиевые; литий цезиевые; цирконий-ниобиевые и др. Кроме того, как уже отмечалось, некоторые редкие металлы содержатся в ру­дах и промышленных отходах цветной металлургии и химичес­ких производств. В этой связи особое значение приобретает комплексная переработка сырья с извлечением всех ценных составляющих.
2. Ни один редкий металл не восстанавливают непосред­ственно из рудного сырья. Первоначально из сырья получают
чистые химические соединения (оксиды, соли), служащие ис­ходным материалом для производства металла.
При сложности исходного сырья промышленность предъяв­ляет высокие требования к чистоте редких металлов. Поэто­му в технологии переработки сырья особую роль играют про­цессы очистки от примесей и получения соединений высокой
чистоты.
3. Переработка сырья обычно состоит из трех основных стадий: разложения концентрата, получения чистых химиче­ских соединений и получения металла.
Цель первой стадии — разложение минерала, отделение извлекаемого металла от основной массы сопровождающих элементов и концентрирование его в растворе или твердом продукте. Это достигается при помощи пирометаллургических процессов (сплавление, обжиг, возгонка) или гидрометал­лургическими методами (обработка кислотами, растворами
щелочей и др.).
На второй стадии преобладают химические процессы в во­дных растворах (экстракция, ионный обмен, осаждение, кри­сталлизация и др.). Иногда для получения соединений высокой чистоты используют и пиропроцессы: возгонку хлоридов или оксидов, ректификацию галогенидов.
В третьей стадии используют разнообразные, преимущест­венно пирометаллургические процессы восстановления метал­лов из химических соединений.
По способам восстановления редкие металлы можно под­разделить на три группы:
а) восстановление из водного раствора цементацией или
электролизом (Gа, In, Тl, Gе, Rе);
б) восстановление из оксидов или галогенидов водоро­дом, монооксидом углерода или углеродом при повышенных температурах (W, Мо, Rе, Gе, Nb, Та);
в) восстановление из оксидов или солей металлами (ме­таллотермия) или электролизом в расплавленных средах (Та,Nb, V, Тi, Zr, Li, Ве, РЗМ, Тh, U).
Видно, что только пять металлов могут быть выделены непосредственно из водных растворов их солей, остальные металлы получают пирометаллургическими методами или электролизом в расплавленных средах.
Тугоплавкие металлы большей частью получают в виде по­рошка или пористой массы - губки, которые превращают в компактные металлы дуговой или электронно-лучевой плавкой или методом порошковой металлургии.
Развитие промышленности редких металлов в СНГ
До Великой Октябрьской социалистической революции про­мышленности редких металлов не существовало, весь спрос на эти металлы удовлетворяли за счет импорта из развитых капиталистических стран. Между тем в 1916 г. В.И.Вернад­ский указал, что в недрах страны имеется сырье для полу­чения ванадия, лития, лантана, церия, тория, молибдена, титана, радия, селена, урана, цезия и циркония. Но ни один из этих металлов не добывали в России.
Еще в 1922 г., когда наша страна только что вышла из состояния гражданской войны, по заданию Всероссийского совета народного хозяйства (ВСНХ) были начаты геологораз­ведочные работы по изысканию редких металлов. Эти работы, особенно широко развернувшиеся в годы первых пятилеток, привели к обеспечению отечественным сырьем промышленности редких металлов.
Вслед за успешными работами геологов и параллельно с ними быстро развивалось горное дело, обогащение, химия и металлургия.
В начале 1922 г. при научно-исследовательском управле­нии ВСНХ было организовано бюро редких элементов, в зада­чу которого входили исследование и разработка новых тех­нологических процессов производства редких металлов и их соединений. В 1931 г. был создан Государственный институт редких металлов. В том же году возникли первые в СССР ка­федры по технологии и металлургии редких металлов в выс­ших учебных заведениях для подготовки инженеров.
В Советском Союзе производство редких металлов стало быстро развиваться. Уже в 1927 г. было освоено производс­тво вольфрама, в 1928 г. - молибдена, в 1929 г. - твердых сплавов, в 1931 г. - ферросплавов вольфрама и молибдена, в 1932 г. бериллия, в 1933 г. - тантала и лития, в 1932—35 гг. - феррованадия.
Особенно быстро производство редких металлов развива­лось за последние 35 лет. Это было вызвано разнообразием требований к физико-химическим свойствам материалов, ко­торые предъявляет промышленность, особенно такие отрасли техники, как сверхзвуковая авиация, электровакуумная тех­ника и полупроводниковая электроника, производство атом­ной энергии. Так, например, потребность в жаропрочных и легких сплавах для авиации привела к освоению и организа­ции в начале 50-х годов в крупных масштабах производства титана. В связи с быстрым развитием полупроводниковой электроники было создано производство германия. Возникно­вение атомной техники потребовало организации производст­ва урана и тория - основных видов атомного горючего, а также производства ряда других материалов для атомных реакторов, в частности циркония, бериллия и лития. Важ­нейшее значение имеют редкие металлы для дальнейшего увеличения выпуска специальных сталей, сверхтвердых, жаро­прочных и коррозионностойких материалов, производства электроосветительных ламп, радиоламп, рентгеновской аппа­ратуры, радиолокаторов и фотоэлектронных приборов, а так­же различных деталей в автомобиле-, тракторе- и приборо­строении.
В настоящее время в нашей стране освоено получение всех технически важных редких металлов. Высокие темпы ра­звития производства специальных сталей, твердых и жаро­прочных сплавов, электро - и радиопромышленности, а также ряда отраслей новой техники определяют непрерывно воз­растающий спрос на редкие металлы. В связи с этим предус­матривается дальнейшее расширение их выпуска для удовлет­ворения нужд народного хозяйства.