Метален церий: свойства, приложения, производствена технология

Най-голямото търсене на метален церий е под формата на диоксид. По-голямата част от него се използва за производството на полиращи прахове. Те се отнасят до обезцветяването и полирането на огледала, минерални лещи, химически устойчиви стъкла - имат добри качества на окачване, висока ефективност и чиста обработка.

Повърхностите след края на работата не съдържат драскотини и повреди. Суровината в Русия за производство на прахове е лопаритен концентрат, който се доставя от полуострова Кола.

Исторически произход

Името му се придобива от елемента на церий в чест на планетата Ceres. То е открито почти едновременно от немския химик М. Г. Кларпт и двама шведски колеги В. Хизингер и Й. Я. Берзелиус през деветнадесети век. Минералът се нарича целит, а химическият елемент се нарича церий. Структурата на атома е показана на снимката.

Химист К. Г. Мосандър изолира чиста цериева пръст през 1839 г. и церий в форма на метал с помощта на електролиза е получена от американския химик WF Gillebrand. Церият е метал на атомната енергия. Използва се като материал за гореща зона.

Свойства на метал лантанид

Химическият елемент на церий е лек елемент от редкоземни елементи, принадлежи към третата група в периодичния системата на Менделеев. Той има светло сив цвят с атомна маса 140.12 и точка на топене около 1000 градуса по Целзий. Металът има висока активност и в съединенията има две валенции от 3+ и 4+. Той реагира активно с азот, водород и кислород. Взаимодействието с водород започва при стайна температура и се придружава от отделянето на топлина. Колкото по-активна е реакцията, толкова по-висока е температурата.

Металът е в състояние да се разтваря в разредени киселини с еволюцията на водорода. Една от специалните свойства на церий е силната реакция с цинк, която протича мигновено и завършва с експлозия. Във въздуха металът образува покритие от много тънък оксиден филм. Елементът се възпламенява при температура над 300 градуса по Целзий, превръщайки се в диоксид. Това прахообразно вещество е жълто. Когато се калцинира във водород, той произвежда тривалентен цериев оксид, който става четиривалентен при реакция с алкали. Церият е сферозен и вискозен метал. Лесно се валцува и се загрява, като се простира в жицата. Това зависи от натиска. По време на компресията се получава значително намаляване на обема и намалява електрическото съпротивление. Този изключителен феномен се обяснява с появяването в електронния облак на четиривалентни йони.

Депозити на руди, съдържащи церий

Чисто цериеви минерали не съществуват в природата. Най-вече съдържа:

• bastnesite. Рудата се състои от кристали с жълт, червен или кафяв цвят. Депозитите в САЩ и Китай съдържат по-голямата част от световните запаси от церий. Известни находища на валнеститна руда също се срещат във Виетнам и Афганистан;
• моназита. Това е брилянтен минерал от жълто-кафяв оттенък. Неговите депозити са концентрирани в Бразилия, Австрия, Малайзия, Тайланд, САЩ и Южна Африка. На мозайските пясъци се срещат по бреговете на моретата, езерата и реките на много страни;
• лопаритни руди. Те са основният източник на метален церий в Русия. Основният депозит е на полуостров Кола.

Прахове за полиране

Основа за тях е цериев диоксид. Те се издават в Русия в две марки:

1. "Optipol" е полууниверсална прах. Съставът показва отлични свойства при работа с кристали, керамика, плоски части от огледала от короната, витрини, автомобилни, болтан и химически устойчиво стъкло.
2. "Флуоропол" е универсален прах. Състои се от фино раздробени кристални частици, които имат кафяв оттенък.
   
   Той е полиран с оптични стъкла (лещи за гамата, перископи, бинокли), различни огледала, чаши за очила, фотомаски, плаки за полупроводници, камъни за бижута и орнаменти. Основата на праха е смес от оксифлуориди и оксиди от редкоземни метали.

Световните цени на церий

Важните продукти на церий на пазара за продажби се състоят от сплави, оксиди, карбонати, ацетати и някои други съединения. Цената на цериев метал се определя от вида на продукта и неговата чистота. Цената на цериев диоксид, чиято чистота е 99,99%, на килограм, е равна на 29,5 щатски долара.

Прахове, използвани за полиране, марката "Ftoropol" струва около 8, и "Оптопол" около $ 6 на килограм. Цената на церий mischmetal е от 14 до 18 долара на килограм. На руския пазар цериевият оксид струва около 17 000, а церият електролит струва 90 $ на килограм.

Приложение на церий в местната промишленост

За първи път през 1884 г. е получен патент за използването на церий. Метал от стомана Използвайте ги в газовите горелки, за да увеличите яркостта на лампите. В момента тя се използва широко:

• с малки добавки към сплави, които се счупват, по-добре коване, валцуване, листове, тръби и пръчки се получават лесно. Металът насърчава модифицирането на сплави от желязо, магнезий, алуминий, структурни стомани, увеличава тяхната здравина и устойчивост на корозия;
• като добавка към чугун. Това увеличава течливостта, подобрява обработваемостта на отливките и физическите и механичните свойства;
• в петролната и химическата промишленост се използват като катализатор за ускоряване на реакционното време;
• в магнитни термометри;
• в ядрената технология се използват стъкла, съдържащи церий. Под въздействието на радиацията те не избледняват и не защитават персонала;
• е включен в най-ефективния прах "поликрит" за полиране на огледало и оптично стъкло;

• сплав от церие с желязо се използва като изкуствен кремък за запалки;
• Използва се за готвене на цветно стъкло със сянка от жълто до оранжево;
• една от най-важните сфери на световно приложение на церий се проявява в проверката на изгорелите газове на моторните превозни средства. Този елемент насърчава отстраняването на серен диоксид от тях. Церият, въведен в състава на катализаторите, съществено подобрява и стабилизира работата с промяна в структурата на изгорелите смеси;
• добавете за производството на много втвърдени огнеупорни материали;
• се използват за производството на твърди акумулаторни батерии с голям капацитет, предназначени за електрически превозни средства, компютри, мобилни телефони, кино и камери;
• в медицината, те лекуват и предотвратяват симптомите на морската болест. В стоматологията се използват цериева стомана и керамика.

Технология на производството на церий

При обработката на концентрати, съдържащи редкоземни метали, в началния етап светлинните елементи се отделят от тежките елементи и само тогава те извличат необходимия метал. Получете церий от рудите, по-често от монаците, съгласно следната технология:

• хидроксид на церия се утаява от нитратния разтвор;
• филтрирайте целулозата;
• изсушаване на утайката;
• полученият оксид се калцинира.

С тази технология се възстановява прахообразен цериев диоксид. В чисто форма на метал се получава чрез електролиза на стопилката. Тогава то се стопява и се формира в слитъци.

Вместо да приключи

Минералните лещи се сменят с пластмасови лещи. Те са много по-леки и по-устойчиви, а при производството им са евтини. На световните пазари търсенето на минерално стъкло се промени. Руският производител не остана настрана. Това допринесе за намаляване на търсенето на продукти, произведени от метален церий. Вътрешните производители трябва да се съсредоточат върху друг пазар.

Те преминали към производството на прахове за полиране на течнокристални телевизионни екрани и монитори. Основният потребител беше Югоизточна Азия. В допълнение, руски продукти също навлизат на вътрешния пазар, отговарящи на търсенето на церие прахове. Те се използват за навигационни техники на авиацията, флота и отбраната. В допълнение, металният церий се използва за производство на оптични покрития, както и за производство на флуоресцентни лампи и керамика.