Вся электронная библиотека >>>

 Естествознание >>>

 

 

Концепции современного естествознания


Раздел: Учебники



 

Материалы, содержащие редкие металлы

 

 

Названия «редкие металлы», «редкие элементы», «редкоземельные элементы» не совсем удачны – их содержание в земной коре в среднем сопоставимо или даже выше, чем большинства широко используемых металлов. Например, таких редких металлов, как скандий, церий, лантан, литий, иттрий, ниобий, галлии, в земной коре содержится примерно столько же, сколько хрома, цинка, никеля, меди, свинца. А стронция, циркония, рубидия – гораздо больше.

Полвека назад считали, что редкие элементы не способны концентрироваться в рудах промышленных месторождений. Сейчас известно, что некоторые редкие элементы по концентрации в рудах не уступают и даже превосходят цветные и другие металлы. Редкие металлы находятся в острие пирамиды распространенности химических элементов поверхностного слоя земной коры (рис. 6.16).

 

Рис. 6.16. Пирамида распространенности химических элементов в земной коре

 

Долгое время не находившие широкого применения, сегодня они оказались на острие передовых технологий производства современных многочисленных перспективных материалов. С их применением связаны новые области промышленности, науки и техники – такие как гелиоэнергетика, инфракрасная оптика, оптоэлектроника, лазеры, ЭВМ последних поколений и т.п. Приведем примеры практического применения материалов, содержащих редкие металлы.

Низколегированные стали, в состав которых входит всего 0,03–0,07 % ниобия и 0,01–0,1 % ванадия, позволяют на 30–40 % снизить вес металлических конструкций мостов и многоэтажных зданий, газо- и нефтепроводов, бурильного оборудования и т. п. При этом срок службы конструкций увеличивается в 2–3 раза. Магниты из сверхпроводящих материалов на основе ниобия дали возможность построить в Японии поезда на воздушной подушке, развивающие  скорость 577 км/ч.

В легковом американском автомобиле используются примерно 100 кг стали с ниобием, ванадием, 25 деталей из медно-берилловых сплавов, с цирконием и иттрием. При этом вес автомобиля с 1980 по 1990 год уменьшился в 1,4 раза. С 1986г. автомобили начали оснащаться не одним содержащими магнитами. Интенсивно разрабатываются электромобили с литиевыми аккумуляторами, автомобили на водородном топливе с нитридом лантана и др.

Разработаны высокотемпературные топливные элементы на основе оксидов циркония и иттрия, в которых кпд повышается до 65 %. Расход электроэнергии на освещение снижается в 2–3 раза с применением осветительных ламп с люминофорами, содержащими иттрий, европий, тербий, церий.

Арсенид галлия используется в производстве фотоэлементов, интегральных схем и т. п. Применение редкоземельных материалов при крекинге нефти позволяет снизить потребление дорогостоящей платины и увеличить на 15 % выход высокооктанового бензина. Иттрий способен резко увеличить электропроводимость алюминиевого провода и прочность новых керамических конструкционных материалов.

Совсем недавно обнаружилось совсем необычное свойство редких земель – при их внесении в почву повышается на 5–10 % урожаи сельскохозяйственных культур: риса, пшеницы, кукурузы, сахарного тростника, хлопка, фруктов и др.

Чрезвычайно быстро растет потребление редких металлов в станах Западной Европы и Японии. Например, в Японии за период 1960–1985 гг. потребление редких металлов возросло в 10–25 раз.

Результаты исследований показывают, что ископаемое углеводородное сырье содержит промышленно-ценные количества иттрия, лантонидов, ванадия и других редких металлов, цена которых соизмерима со стоимостью самого сырья. Например, в татарской нефти содержится до 700 г/т ванадия, который является ценным, но и весьма токсичным веществом. При извлечении его из нефти решаются задачи: добывается нужный для многих целей металл и предотвращается его рассеяние в атмосфере и на почве.

Некоторые специалисты убеждены: редкие металлы – будущее новой техники. На пороге тысячелетий современная цивилизация переходит из железного века в новый – век легких и надежных материалов, содержащих редкие металлы.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Концепции современного естествознания

 



Смотрите также:

  

...переделе руд цветных, благородных и редких металлов, а также...

В ее состав входят отрасли медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титано-магниевая, вольфрамо-молибденовая, благородных металлов, твердых сплавов, редких...

 

Как получают металлы. Металлические материалы

Чистые металлы из руд. За редким исключением металлы встречаются в природе не в чистом, самородном состоянии, а в виде химических соединений.

 

ЗОЛОТО. Производство золота. Золото в природе. Как его добывают....

Золото — очень редкий металл. Тем не менее благодаря его физико-химическим свойствам и условиям нахождения в природе человечество научилось использовать этот металл на заре...

 

Современная цветная металлургия. Роль вторичного металла все время...

По объему производства цветные металлы заметно различаются.Золото — далеко не самый редкий из ныне добываемых металлов; общая добыча его оценивается цифрами порядка...

 

Резка цветных металлов

Многие цветные металлы отличаются очень высокой коррозийной устойчивостью....переделе руд цветных, благородных и редких металлов, а также...

 

Цветная металлургия. Особенностью цветной металлургии...

Урал является старейшим из регионов России по производству цветных металлов, особенно меди, алюминия, цинка, никеля, кобальта, свинца, золота и многих редких металлов.

 

...комплекс входят черная и цветная металлур¬гия. Металл, несмотря...

Из недр России извлекается 10% каменного угля, 14% товарной железной руды, 10—15% цветных и редких металлов от всего объема этих полезных ископаемых...

 

Свойства металлов

Из 81 стабильного элемента 65 — металлы. В чистом виде металлы встречаются в природе очень редко (один из примеров этого — самородное золото).

 

Металлы, железные и нежелезные конструкционные материалы

За редким исключением металлы встречаются в природе не в чистом, самородном состоянии, а в виде химических соединений. Эти соединения в ходе истории Земли...

 

Начало земледелия. Бронзовый и железный века. Рефераты по истории

Таким материалом оказались металлы. Редко металлы попадаются в виде самородков; обыкновенно они смешаны в руде с другими породами камней и земли.