Metalni cerij: svojstva, primjena, tehnologija proizvodnje

Najveća potražnja za metalnim cerijem bila je u obliku dioksida. Veći dio toga se koristi za proizvodnju praha za poliranje. Oni idu za obezbojenje i poliranje zrcala, mineralnih leća, kemijski otpornih naočala - imaju dobra svojstva ovjesa, visoku učinkovitost i čistu obradu.

Površine nakon završetka rada ne sadrže ogrebotine i oštećenja. Sirovina u Rusiji za proizvodnju praha je loparitni koncentrat, koji se isporučuje s poluotoka Kola.

Povijesna pozadina

Njegovo je ime steklo element cerija u čast planeta Ceres. Otkriven je skoro istodobno njemački kemičar M. G. Klaprot i dvije švedske kolege V. Hizinger i J. Ya. Berzelius u devetnaestom stoljeću. Mineral je nazvan celit, a kemijski element zvan cerium. Struktura atoma prikazana je na slici.

Kemer K. G. Mosander 1839. izolirao je čistu zemlju cerita i cerium u oblik metala uz pomoć elektrolize primio je američki kemičar WF Gillebrand. Cerium je metal atomske energije. Koristi se kao vruća zona materijala.

Svojstva lantanida

Kemijski element cerijuma je lagani element rijetke zemlje, pripada trećoj skupini u periodičnoj Mendelejev sustav. Ima svijetlosivu boju s atomskom masom od 140.12 i točkom tališta od oko 1000 stupnjeva Celzijusa. Metala ima visoku aktivnost i u spojevima su dvije valencije od 3+ i 4+. Aktivno reagira s dušikom, vodikom i kisikom. Interakcija s vodikom počinje na sobnoj temperaturi i praćena je ispuštanjem topline. Što je reakcija više aktivna, to je viša temperatura.

Metal se može otapati razrijeđenim kiselinama s evolucijom vodika. Jedna od posebnih svojstava cerija je njezina nasilna reakcija s cinkom, koja trenutačno nastaje i završava eksplozijom. U zraku, metal formira premaz vrlo tankog oksidnog filma. Element se zapali pri temperaturi višoj od 300 stupnjeva celzijusa, pretvarajući se u dioksid. Ova praškasta tvar je žuta. Kada je kalciniran u vodik, proizvodi trovalentni cerij oksid, koji postaje tetravalent nakon reakcije s alkalijom. Cerium je duktilni i viskozni metal. Lako se valjati i grijati istezanjem u žicu. Ovisi o pritisku. Tijekom kompresije dolazi do značajnog smanjenja volumena i smanjenja električnog otpornosti. Taj se izniman fenomen objašnjava pojavom u oblaku elektrona četverovalentnih iona.

Depoziti ruda koji sadrže cerij

Čisto minerali cerija ne postoje u prirodi. Najviše ga sadrži:

• bastnesite. Ruda se sastoji od kristala žute, crvene ili smeđe boje. Depoziti u SAD-u i Kini sadrže većinu svjetskih rezervi ceriuma. U Vijetnamu i Afganistanu nalaze se i poznati naslage bastnitsitne rude;
• monazite. To je briljantan mineral žuto-smeđe boje. Njegovi naslage koncentrirani su u Brazilu, Austriji, Maleziji, Tajlandu, SAD-u i Južnoj Africi. Plaža monazitskog pijeska nalazi se duž obala mora, jezera i rijeka mnogih zemalja;
• loparitnim rudama. Oni su glavni izvor metalnog ceriuma u Rusiji. Glavni depozit nalazi se na poluotoku Kola.

Prašci za poliranje

Osnova za njih je cerij dioksid. Izdaju se u Rusiji u dvije marke:

1. "Optipol" je polu-univerzalni prah. Sastavi pokazuju izvrsna svojstva pri radu s kristalima, keramikom, ravnim dijelovima krunskog staklenog zrcala, vitrine, automobilske, borlantanske i kemijski otporne stakla.
2. "Fluoropol" je univerzalni prašak. Sastoji se od fino razdijeljenih kristalnih čestica s smeđim tonovima.
   
   Poliran je s optičkim naočalama (leće za traženje dometa, periskope, dalekozore), razne zrcala, naočale za čaše, fotomasse, ploče za poluvodiče, kamenje za nakit i ornamente. Temelj praha je smjesa oksifluorida i rijetkih oksida zemlje.

Svjetske cijene za cerij

Važni cerijevi proizvodi na prodajnom tržištu sastoje se od legura, oksida, karbonata, acetata i nekih drugih spojeva. Cijena cerijskog metala određena je vrstama proizvoda i njegovom čistoćom. Trošak cerij-dioksida, čija čistoća iznosi 99,99%, po kilogramu je jednaka 29,5 dolara.

Puderi koji se koriste za poliranje, brend "Ftoropol" košta oko 8, a "Optopol" oko 6 dolara po kilogramu. Cijena cerium mischmetal je od 14 do 18 dolara po kilogramu. Na ruskom tržištu, cerijev oksid košta oko 17.000, a cerijev elektrolit košta 90 dolara po kilogramu.

Primjena cerija u domaćoj industriji

Prvi put 1884. godine, dobio je patent za upotrebu cerita. Metal od čelika Koristite u plamenim svjetiljkama kako biste povećali svjetlinu svjetiljki. Trenutno je naširoko koristi:

• s malim aditivima na legure koje puknu, bolje kovanje, valjanje, listovi, cijevi i šipke lako se mogu dobiti. Metal potiče modifikaciju legura od željeza, magnezija, aluminija, konstrukcijskih čelika, povećava njihovu otpornost na otpornost i otpornost na koroziju;
• kao aditiv za lijevanog željeza. Time se povećava fluidnost, poboljšava obradivost odljevaka i fizičkih i mehaničkih svojstava;
• u naftnoj i kemijskoj industriji koriste se kao katalizator za ubrzanje vremena reakcije;
• u magnetskim termometrom;
• u nuklearnoj tehnologiji koriste se čaše koje sadrže cerij. Pod utjecajem zračenja, oni ne blijede i štite osoblje;
• je uključen u najučinkovitiji prah "Polyrite" za poliranje zrcala i optičkog stakla;

• legura od ceriuma s željezom koristi se kao umjetna kremena za upaljače;
• Koristi se za kuhanje stakla u boji, s bojom od žute do narančaste boje;
• jedna od najvažnijih sfera svjetske primjene cererija se očituje u provjeri ispušnih plinova motornih vozila. Ovaj element potiče uklanjanje sumpornog dioksida iz njih. Cerium uveden u sastav katalizatora značajno poboljšava i stabilizira rad s promjenom strukture ispušnih smjesa;
• dodati za proizvodnju vrlo otvrdnute vatrostalni materijali;
• koriste se za proizvodnju akumulatorskih baterija velikog kapaciteta čvrste države, namijenjene za električna vozila, računala, mobitele, kino i fotoaparate;
• u medicini, liječe i sprečavaju simptome bolesti morske bolesti. U stomatologiji se koriste cerijev čelik i keramika.

Tehnologija proizvodnje cerija

Prilikom prerade koncentrata koji sadrže metale od rijetkih zemlja, u početnoj se fazi elementi svjetlosti odvajaju od teških elemenata i tek tada izvlače potrebni metal. Dobijte cerij iz ruda, češće iz monazita prema sljedećoj tehnologiji:

• hidroksid iz cerija istaloži se iz otopine nitrata;
• filtrirati pulpa;
• sušenje precipitata;
• dobiveni oksid je kalciniran.

Ovom tehnologijom se oporavlja praškasti cerij dioksid. U čistom oblik metala dobiva se elektrolizom taline. Zatim se topi i formira u ingoti.

Umjesto zaključivanja

Mineralne leće zamjenjuju se plastičnim lećama. Oni su puno lakši i otporniji, a kod proizvodnje su jeftini. Na svjetskim tržištima potražnja za mineralnim staklom se promijenila. Ruski proizvođač nije ostala odmaknuta. To je pridonijelo smanjenju potražnje za proizvodima od metalnog cerijuma. Domaći proizvođači moraju se usredotočiti na drugo tržište.

Prebacili su se na proizvodnju prašaka za poliranje televizijskih ekrana i monitora tekućih kristala. Glavni potrošač bio je jugoistočna Azija. Osim toga, ruski proizvodi također ulaze na domaće tržište, zadovoljavajući potražnju za cerijskim prahom. Koriste se za navigacijske tehnike zrakoplovstva, mornarice i obrane. Osim toga, metalni cerij se koristi za proizvodnju optičkih prevlaka, kao i za proizvodnju fluorescentnih svjetiljki i keramike.