Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Содержание элемен-
Пределы та в декаде, %
Дека- Химические элементы*
да содержания
элемента, % первого последнего
I 50—10 О, Si 47,2 27,6
II 10—1 Al, Fe, Ca, Na, К, Mg 8,8 2,1
III 1—0,1 Ti, Н, С 0,6 0,1
IV 0,1—0,01 Mn, Р, S, Ba, Cl, Sr, Rb, F, Zr, Cr, V, Cu, N 0,09 0,01
V lO-2—10-з Ni, Li, Zn, Ce, Sn, Со, У, Nd La, Pb, Ga, Nb, Gd 0,08 1-Ю-3
VI Ю-З—10-4 Th, Cs, Pr, Sm, Ge, Be, Sc, As, Dy, Er, Yb, U, Tl, Mo, Hf, В, Br, Но, Eu, W1 Lu 8 Ю-3 1 • Ю-*
VII Ю-4-10-5 Tm, Se, Cd, Sb, J, Bi, Ag, Jn 8-Ю-6 1 • 10-6
VIII 10-5—10-6 Hg, Os, Pd, Те 7-10-6 ыо-6
IX Ю-6—10-7 Ru, Pt, Au, Rh, Re, Jr 5-10—7 1-10-7
X >ю-9 Ac, Ra, Pa, Po, Pu, Rn 6-10-1° 7-10-16
* Химические элементы расположены в каждой декаде в убывающем порядке по их содержанию в земной коре. Редкие металлы выделены курсивом.
4
ное представление ошибочно. По существу это те металлы, которые добывали в недостаточных объемах и редко применяли в технике.
Содержание элементов в природе, впервые установленное в 1899 г. американским ученым Ф. У. Кларком, подверглось в дальнейшем существенному уточнению. Большой вклад в изучение химического состава земной коры внесли советские ученые академики А. Е. Ферсман, В. И. Вернадский, А. П. Виноградов, В. Г. Хлопин и др., а также зарубежные ученые X. Вашингтон, В.М. Гольдшмидт и дрі
Среднее содержание элементов в земной коре, названное А. Е. Ферсманом «кларками», определялось различными учеными по-разному. Ф. У. Кларк, X. Вашингтон и А. Е. Ферсман определяли его в земной коре в целом, т. е. в литосфере и гидросфере, а А. П. Виноградов — только в литосфере, т. е. в каменной оболочке земли с глубиной верхнего слоя 16 км.
Для изучения рудного сырья метод подсчета А. П. Виноградова является наиболее приемлемым.
Из табл. 1.1. видно, что распределение элементов в земной коре весьма неравномерно. На долю двух элементов (кислорода и кремния) I декады приходится 74,8% > на долю первых восьми элементов — более 99%, а на остальные 83 элемента — менее 1%. Большинство редких металлов имеет низкое содержание в земной коре; в то же время многие из них значительно более распространены, чем давно известные и хорошо освоенные в технике металлы.
Редкие металлы цирконий, литий, рубидий, церий, которые лишь недавно начали применять в технике, в земной коре имеют более высокое содержание, чем свинец, олово, серебро, ртуть, давно распространенные в технике. Титан занимает девятое место в ряду распространенности элементов, содержание его в земной коре выше, чем содержание меди, никеля и ряда других металлов.
Некоторые элементы причисляют к редким металлам по их рассеянности, т. е. неспособности или ограниченной способности образовывать самостоятельные минералы и месторождения. Таковы, например, индий, галлий, таллий и германий, которые встречаются реже, чем ртуть, сурьма, золото и серебро. В действительности германия и галлия содержится в земной коре больше, чем сурьмы, серебра и висмута, а таллия и индия — больше, чем золота и ртути. Золото, известное с древних времен, не называют редким, а празеодим, в 20 раз более распространенный, чем золото, отнесен к редким металлам, так как его совсем недавно стали осваивать в технике. Малая распространенность в земной коре не является общим признаком всех редких металлов, хотя и характерна для многих из них.
Наиболее общий признак для всех редких металлов — более позднее применение их в технике сравнительно с другими металлами. Таким образом, выделение самостоятельной группы
5
редких металлов сложилось исторически и не является результатом какой-либо научно разработанной классификации.
Следовательно, под редкими металлами можно понимать те металлы, которые до последнего времени применялись редко и производятся в относительно небольших объемах.
В понятие «редкие металлы» вкладывается историческое содержание, учитывающее время открытия металла, начало развития его производства, масштабы производства, а также в ряде случаев распространенность в земной коре и содержание его в рассеянном виде или в виде самостоятельных минералов.
В основу классификации редких металлов положены некоторые общие признаки: близость физико-химических свойств, совместное нахождение их в рудах и минералах, сходство методов извлечения из сырья и др. Известно, что такой редкий металл, как титан, с успехом может быть отнесен к легким металлам, а молибден и вольфрам — к группе малых цветных металлов. Однако по физико-химическим свойствам эти элементы ближе к группе тугоплавких редких металлов. Редкие металлы обычно разделяют на пять групп (табл. 1.2).
Легкие редкие металлы расположены в I и II группах периодической системы, обладают малой плотностью (литий 0,53 г/см3, бериллий 1,85 г/см3, рубидий 1,55 г^м3 и цезий 1,87 г/см3). Они отличаются высокой химической активностью. Аналогично алюминию, магнию, кальцию их получают в основном электролизом расплавленных солей.
Тугоплавкие редкие металлы относятся к элементам IV — и VII групп периодической системы. Температура плавления их составляет от 1600 (для титана) до 3400 0C (для вольфрама). Все они отличаются очень высокой твердостью и высокими антикоррозийными свойствами, образуют химически устойчивые карбиды, нитриды, силициды и бориды, имеющие важное практическое значение.
