Редкоземельные металлы в Санкт-Петербурге

Редкоземельные металлы – группа химических элементов, включающая 17 металлов серебристо-белого цвета со схожими физико-химическими характеристиками, довольно распространенных в природе, однако содержащихся в земной коре в низкой концентрации. Общепринятые термины и определения, относящиеся к таким металлам и сплавам на их основе, приведены в ГОСТ 34776-2021.

Классификация редкоземельных металлов

Общепринятой четкой классификации редкоземельных металлов в данный момент не существует, однако чаще всего в отношении элементов этой группы применяется такая систематика:

1. Цериевая группа, включающая легкие лантаноиды празеодим, церий, лантан, неодим и получаемый только в лабораторных условиях прометий.
2. Иттриевая группа, к которой относят иттрий, а также средние (диспрозий, самарий, тербий, гадолиний, европий и гольмий) и тяжелые (лютеций, эрбий, иттербий и тулий) лантаноиды.

Что касается легкого переходного металла скандия (Sc), то к редким его относят далеко не все исследователи, а другие не определяют его принадлежность к какой-либо группе.

Основные свойства и характеристики

К общим для всех элементов этого вида относят такие основные характеристики:

• высокую химическую активность, возрастающую при повышении температуры – металлы способны вступать в реакцию с водородом, кислородом, кислотами, галогенами, водой, а также другими элементами и веществами;
• величину степени окисления +3 (в большинстве случаев);
• способность образовывать тугоплавкие, твердые и прочные оксиды;
• выделение большого количества тепловой энергии при горении.

Кроме того, добавление определенных РЗМ в металлические сплавы, керамические или другие материалы способствует повышению их прочностных и других эксплуатационных характеристик.

Получение редкоземельных металлов

Добыча РЗМ представляет собой довольно сложный и трудоемкий процесс из-за их низкой концентрации в рудном сырье на всех месторождениях. На первых этапах сопутствующие друг другу элементы выделяют в виде смеси оксидов, после чего для их извлечения применяют технологии термического восстановления, электролиза расплавленных солей или другие способы переработки, позволяющие в результате получить химическую чистоту на уровне 95,5-99,5%. На заключительном этапе может выполняться дополнительная очистка при помощи вакуумной перегонки, дуговой плавки или других методов.

Область применения

Ежегодно увеличивающийся спрос на редкоземельные металлы и сплавы объясняется сферой их применения, которая включает производство компонентов компьютерной и другой техники, деталей смартфонов, аккумуляторных батарей для электромобилей, турбин для ветряных электростанций, металлогалогенных ламп, жаростойких, кислотостойких и сверхпрозрачных стекол, а также другой высокотехнологичной продукции и выплавку высокопрочных и жаростойких марок стали или других сплавов.

Благодаря присущим свойствам и широкой сфере применения редкоземельные металлы считаются одной из разновидностей ценного стратегического сырья.