Редкие металлы

Редкие металлы, условное название группы металлов (свыше 50), перечень которых дан в таблице. Это металлы, относительно новые в технике или ещё мало используемые и освоенные. Масштабы производства и области применения их ещё не стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Термин появился в литературе примерно в 20-е гг. 20 в. За рубежом редкими металлами иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Большинство редких металлов мало распространены, а часто и рассеяны в земной коре; их извлечение из сырья и получение в чистом виде связаны с большими технологическими трудностями. В этом причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения редких металлов.

  Особенно быстро производство редких металлов развивается после 2-й мировой войны 1939—45. Они необходимы для таких новых отраслей техники, как скоростная авиация, ракетостроение, электроника, атомная энергетика. Естественно, что по мере увеличения производства и потребления этих металлов термин «редкие металлы» утрачивает первоначальное значение.

  На основании близости физико-химических свойств, сходства технологии производства и по некоторым др. признакам составлена техническая классификация редких металлов, приведённая в табл. Эта классификация весьма условна: многие элементы могут быть отнесены к разным группам одновременно; так, Rb, Cs — и лёгкие, и рассеянные элементы; типичный рассеянный элемент Re — в то же время тугоплавкий металл; а типичные тугоплавкие металлы V и Hf — одновременно рассеянные элементы; Ti принадлежит и к тугоплавким, и к лёгким металлам, и т. д.

  Лёгкие редкие металлы обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Li до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na). См. Лёгкие металлы.

  Тугоплавкие редкие металлы относятся к числу переходных металлов IV, V, VI, и VII групп периодической системы; в их атомах происходит достройка электронами d-yровней. Они характеризуются высокими температурами плавления (от 1670 °С для Ti до 3410 °С для W), образованием тугоплавких металлоподобных соединений с рядом неметаллов (карбидов, нитридов, силицидов, боридов, бериллидов). См. Тугоплавкие металлы.

  Рассеянные редкие металлы большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах др. элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства; например, Ga — в производстве окиси Al2О3 (глинозёма), In — из отходов производства Zn и Рb. См. Рассеянные элементы.

  Редкоземельные металлы характеризуются большой близостью химических свойств. В рудном сырье эти металлы сопутствуют друг другу и разделить их — задача весьма сложная. Для разделения используют метод экстракции органическими растворителями и ионообменные процессы. См. Редкоземельные элементы, Лантаноиды.

  Радиоактивные металлы. В этой группе объединены радиоактивные элементы, встречающиеся в природе (Fr, Ra, Po, Ac, Th, Pa, U) и искусственно полученные (Tc, Np, Pu и др.). Наиболее важное практическое значение из этих элементов имеют уран и плутоний (в производстве ядерной энергии). См. Радиоактивные элементы.

  В рудном сырье редкие металлы обычно содержатся в небольших концентрациях, и сырьё часто является сложным, комплексным. Поэтому большое значение в технологии извлечения редких металлов имеют обогащение руд и химические процессы выделения, разделения и очистки соединений редких металлов. Как правило, редкие металлы не выплавляют непосредственно из рудных концентратов, а восстанавливают различными методами из чистых химических соединений. В металлургии редких металлов широко используют разнообразные методы: восстановление окислов и солей газами, углеродом или металлами (см. Металлотермия), термическую диссоциацию соединений, электролиз в водных и расплавленных средах, вакуумную, дуговую, электроннолучевую и зонную плавку и др. Для тугоплавких металлов, кроме того, большое распространение получили методы порошковой металлургии.

 

Техническая классификация редких металлов

Группа периодической системы

Элементы

Группа редких металлов

I

II

Литий, рубидий, цезий

Бериллий

Лёгкие

IV

V

VI

Tитан, цирконий, гафний

Ванадий, ниобий, тантал

Молибден, вольфрам

Тугоплавкие

III

IV

VI

VII

Галлий, индий, таллий

Германий*

Селен*, теллур*

Рений

Рассеянные

III

Cкaндий, иттрий, лантан и лантаноиды

Редкоземельные

I

II

Франций

Радий

Радиоактивные

VI

Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и другие трансурановые элементы

VII

Полоний Технеций

* Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.

 

  Свойства, методы получения, области применения отдельных редких металлов, их соединений и сплавов см. в статьях Бериллий, Ванадий, Вольфрам и др.

 

  Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 2, М., 1969; Сонгина О. А., Редкие металлы, 3 изд., М., 1964; Справочник по редким металлам, пер. с англ., под ред. В. Е. Плющева, М., 1965; Филянд М. А., Семенова Е. И., Свойства редких элементов, 2 изд., М., 1964.

  А. Н. Зеликман.


Плохо отображается? Напишите ниже или на почту