Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.2) (1108617), страница 22
Текст из файла (страница 22)
1!1. Б. Г. Коршунов, Д. В. Дробот, 3. Н. Шевцова, ЖНХ, 10, 190! (1965). 112. Н. Н. А г ее ив«о о б, А. Л Ос Ь от п. Л. СЬеш. Зос., 1775 (1961). 1!3. Р. П р и ш и б и л. Комплексоны в химическом анализе, ИЛ, 1960. !14. Б. В, Синицын,Т. В. Уварова.ЖНХ,15, 1140(1970). 115. К. Б. Я ц и м и р с к и й и др. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов. «Наукова Думка». Киев, 1966. 116. М а г е а 1 о М., К е ш е 1 Ь а Л Р., Б е г и ! е г. Р. В. !по<9. СЬегп., 7, 1337 (1968). 117. А.
А. И с и а т о в, ЖНХ, 15, 12, 3371 (1970). 118. А. А. Исматов,В. А. Колесова,М. М. Пироготко. Неорганические материалы, 6, 7, 1361 (1970), 1!9. Н. А. То р о п о в, А. А. И с м а то в. Неорганические материалы, 5, 4, 808 (1969). 120. Е. С. Р а з г о и, В. Е. П л ю ш е в. Изв. вузов. Химия и химическая технология, 15, 1!36 (1972). !21. К. И. П е т р о в и др. )КНХ, 173, 696 (1972). 122. Т. В. Терновая, Н. А. Костроми н а. ЖНХ„10,9,2033(1965). ТЕХНОЛОГИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Важнейшие области применения. Начало применения редкоземельных элементов относится ко второй половине прошлого столетия.
Тогда они использовались в производстве газокалильных сеток и колпачков для осветительных газовых фонарей [1!. В последнее десятилетие Х Х в. в различных странах проведены многочисленные исследования, которые указывают на весьма перспективное использование соединений РЗЭ и самих металлов в черной и цветной металлургии, силикатной промышленности, радио- и электротехнике, квантовой электронике, ядерной технике и т. д. Внедрение новых современных методов, таких, как ионный обмен и экстракция, в практику разделения РЗЭдало возможность получить достаточно чистые индивидуальные соединения и использовать во многих случаях нх уникальные свойства, Применению РЗЭ и их соединений посвящено много статей в отечественной и зарубежной литературе. В них подробно рассмотрены эффективность и целесообразность использования редкоземельных элементов. Ниже приведены лишь наиболее важные и интересные области применения.
Черная и цветная металлургия.Всебезисключения РЗЭ проявляют высокое химическое сродство к неметаллам (О, 5, г[, С, Р, Н), обычно присутствующим в черных металлах. В связи с этим возникает возможность применения РЗЭ в качестве эффективных раскислителей и десульфураторов различных сталей и сплавов. Значение приобрели наиболее дешевый церий и мишметалл (сплав церия и металлов цериевой подгруппы с небольшим, до 5%, содержанием железа), благоприятно влияющие на структуру стали, повышающие ее прочность и коррозионную устойчивость, а также жидкотекучесть и обрабатываемость [2!. Добавление 2 кг РЗЭ на тонну стали существенно увеличивает ее прочность и ковкость. В последнее время появились сообщения [3! о применении силицидов РЗЭ в производстве листовой трубной стали, улучшающих ее ударную вязкость и обрабатываемость.
Чрезвычайно важную роль играют РЗЭ в производстве высокопрочного чугуна; 0,15% Се существенно повышает его физико-механические свойства [4!. В качестве модификатора чугуна может быть также использован иттрий, обладающий рядом преимуществ по сравнению с применяемым для этой цели магнием [5!.
В цветной металлургии сплавы РЗЭ могут с успехом применяться в качестве восстановителей в металлотермических реакциях„ибо РЗЭ более сильные восстановители, чем алюминий. Известны рекомендации по применению лантана в качестве восстановителя для получения чистых редкоземельных, щелочных и щелочноземельных металлов. Существуют рекомендации по использованию РЗЭ в качестве раскислителей меди и медных сплавов [6!. Однако главное значение редкоземельных металлов для цветной металлургии определяется использованием их в различных сплавах. Наиболее широко применяются сплавы РЗЭ с алюминием и магнием. Легкие сплавы на основе алюминия, легированные церием, применяются в поршнях авиационных двигателей, головках и блоках цилиндров внутреннего сгорания.
7Каропрочные магнитные сплавы с редкоземельными металлами применяются для отливки деталей сверхзвуковых реактивных самолетов, управляемых снарядов и оболочек искусственных спутников Земли [7]. Имеются сведения [3] о промышленном использовании сплава 95% мишметалла и 5% магния для отливки заготовок деталей с высокими механическими характеристиками. В производстве легких авиационных магниевых сплавов используется неодим [8]. 0,5 — 6'/о Рг, Од или Ец повышает стойкость хромовых сплавов к окислению [9].
Сплавы Ьт-Со устойчивы против размагничивания и используются в аэрокосмическом оборудовании. Разработан состав сплавов РЗЭ с кобальтом для постоянных магнитов [3]. РЗЭ вводят в припои на основе меди для улучшения структуры припоев. Стекольная и керамическая промышленн о с т ь. РЗЭ приобрели большоезначение в производстве стекла, керамических и абразивных материалов. В стекольной промышленности РЗЭ применяются как для окрашивания стекла (в желтый цвет — СеО„ красный — Хс1,0м зеленый — Рг,О, и т. д.), так и для обесцвечивания его (соли Ыб, Ег, Се), для изготовления специальных стекол, поглощающих УФ-лучи (Хд — для защиты от солнечных лучей, Ыб + Рг + Се— в стекле очков для сварочных и других работ [1О]).
Чистая окись лантана применяется в оптических стеклах к объективам фотоаппаратов. В специальные стекла для призм Николя и приборов Тиндаля вводят окислы неодима и иттрия. Неодимовые стекла употребляются в качестве фильтров в рентгеноструктурных и астрофизических исследованиях [1Н. Большое значение приобрело использование церия для изготовления стекол, ие подвергающихся действию радиации, которые используются для защиты от излучения в ядерных реакторах [12]. Весьма перспективно применение РЗЭ в керамике для самых различных целей: специальные тигли — для плавления металлов (Се5 плавится при 2900 ), высокотемпературные покрытия (СеБ и У,О,) — для ракето- и авиастроения [13].
На основе У,О, создана керамика, прозрачная, как стекло, пропускающая ИК-лучи, стойкая до 2200' [14]. Высокотемпературные керамические нагреватели иа основе ХгОм содержащие до 15',4 т' О,, выдерживают на воздухе нагреваиие выше 2000' [9, 15]. РЗЭ в глазури уменьшают ее растрескиваиие, усиливают блеск, придают ей различную окраску [4]. Широкое и важное применение нашли окислы РЗЭ в качестве абразивных материалов для полировки листового и зеркального стекла, телевизионных трубок, бинокулярных линз, прецизионных оптических стекол, объективов киносъемочных аппаратов и т.
д. Полирит; 40 — 47 ~о Се0„41 — 58'/о ([.азОа + Хс1,0з + РгаОм) и 244 (810з + + А1,0з + Ре,О, + СаО + М80) — обеспечивает высокую скорость и качество полировки, причем возможна почти полная регенерация РЗЭ [7], Я д е р н а я т е х н и к а. Ядерная техника — одна из новейших областей применения редкоземельныхэлементов.
В силу того, что некоторые изотопы Од, Бщ и Еп обладают очень высоким сечением захвата тепловых нейтронов (44 000 бари/атом у Од, 6500 бари/атом у Бт, 4500 бари/атом у Еп), намного превышающим таковое бора„кадмия, — 87— гафния, их можно применять в регулирукщихстержнях атомных реакторов. Наиболее перспективен для этого Ец, т. к. его долгоживущие изотопы также поглощают тепловые нейтроны. Стоимость изготовления регулирующих стержней из сплава Ай-Сб-Ен (до 50%), обладающего всеми необходимыми для этой цели свойствами, ниже стоимости стержней из стали, обогащенной бором [9).
Металлический иттрий, имеющий небольшое сечение захвата тепловых нейтронов и не вступающий во взаимодействие с расплавленным ураном, является конструкционным материалом для атомных реакторов. Возможно также использование иттрия в качестве носителя водорода для твердых замедлителей [16).
Се, [.а, У могут служить разбавителями для окисных топливных материалов атомных реакторов. Молекулярные суспензии иттрия и урана дают устойчивую радиацию и сравнительно недороги [17), Для защиты от радиации разработаны высокоэффективные материалы, в состав которых входят помимо свинца редкоземельные металлы, поглощающие нейтроны. Один из таких материалов содержит 35% )Зу и 40% РЬ. В состав других материалов входят Оп и РЬ в сочетании с )Зу и %.
Материалы используются для защитных устройств в лабораториях, установках и реакторах [18). В портативных рентгеновских аппаратах применяется радиоактивный изотоп тулия ' "Тн, являющийся у- излучателем. С этой же целью может быть использован и '"Еп. Считается, что радиоактивные изотопы '" "хЕп для у-дефектоскопии могут конкурировать с "Со. Практическое значение приобрели изотопы Згп и т' [9). Электротехника, радиотехника и элект р о н и к а. Редкоземельные металлы находят применение как газо- поглотители (геттеры) в вакуумной технике и как эмиттеры. Их соединения весьма перспективны для изготовления катодов в электронных приборах. Используются также в счетно-решающих машинах, телевизионной и авиационной технике и радиотехнике.
Особенно перспективны в этом отношении бориды и гексабориды РЗЭ [12!. Марганцевые соединения РЗЭ типа Мп).пО, — хорошие сегнетоэлсктрики. Окись неодима применяется в электронных приборах в качестве диэлектрика с малым коэффициентом линейного расширения. Хороший диэлектрик СеО, в смеси с Т[0,.
Смесь СеО, со ЗгО используется в радиокерамических материалах. Широкое применение нашли соединения РЗЭ как активаторы или как основа для люминофоров в люминесцентных лампах и ртутных лампах высокого давления [19). Составная часть люминофоров, применяющихся в лампах для освещения,— диспрозий [20]. Сначала на основе ортованадата иттрия, а затем окиси иттрия, активированной европием, создан красный люминофор для кинескопов цветного телевидения с большой интенсивностью излучения [8!. Чрезвычайно перспективно использование неодима в фильтрах цветного телевидения. Важную роль играют соединения РЗЭ в создании квантовых усилителей и генераторов оптического диапазона, где они используются в качестве активаторов [21).
Для изготовления твердых лазеров находят применение окислы лантана, гадолиния, неоднма, церна н иттрия [8[, а также молибдаты и вольфраматы РЗЭ !22! Большой интерес представляют редкоземельные ферриты (гранаты), сочетающие полупроводниковые, диэлектрические и ферромагнитные свойства (микроволновые передатчики, резонаторы и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
