1.2. Классификация редких металлов

На основании общности физико-химических свойств, сходства методов извлечения из сырья и производства металлов, а также некоторых других признаков редкие металлы подразделяют на 5 групп. Ниже дана краткая характеристика каждой группы.

Легкие редкие металлы. В эту группу входят редкие металлы I и II групп периодической системы (кроме радия). Они имеют малую плотность (литий 0,53, цезий 1,87 г/см³) и отличаются высокой химической активностью. Подобно легким цветным металлам (алюминию, магнию, кальцию), легкие редкие металлы получают электролизом расплавленных солей или металлотермическими способами.

Тугоплавкие редкие металлы. Все металлы этой группы относятся к переходным элементам IV, V и VI групп периодической системы, у которых происходит достройка электронного d-уровня. Эта особенность определяет ряд физических и химических свойств металлов рассматриваемой группы: тугоплавкость (температура плавления составляет от 1660 для титана до 3400 ^оС для вольфрама), высокую прочность, коррозионную стойкость, переменную валентность, обусловливающую многообразие химических соединений. Все тугоплавкие металлы образуют тугоплавкие и твердые карбиды, бориды, силициды.

В связи с высокими температурами плавления в технологии производства тугоплавких металлов широко используют методы дуговой и электронно-лучевой плавки, а также метод порошковой металлургии.

Для тугоплавких металлов характерна общность многих областей применения. Так, их используют как легирующие элементы в сталях и компоненты жаропрочных и твердых сплавов. Многие из них применяют в электротехнике и электровакуумной технике.

Рассеянные редкие металлы. Объединяющий признак группы — рассеянность элементов в земной коре. Большей частью рассеянные элементы находятся в форме изоморфной примеси в малых концентрациях в решетках других минералов и извлекаются попутно из отходов металлургических и химических производств. Так, галлий содержится в минералах алюминия; индий, таллий и германий встречаются в цинковых обманках и других сульфидных минералах; германий - в каменных углях; рений - в молибдените и медном сульфидном сырье.

Редкоземельные металлы (лантаноиды). Близость физико-химических свойств лантаноидов (от церия до лютеция) объясняется одинаковым строением внешних электронных уровней их атомов, так как при переходе от одного элемента к другому происходит заполнение глубоколежащего 4f-уровня.

К лантаноидам примыкают по свойствам элементы третьей группы - лантан, скандий и иттрий, которые вместе с лантаноидами составляют группу редкоземельных металлов.

В рудном сырье редкоземельные элементы сопутствуют друг другу и на первых стадиях технологии выделяются в виде смеси оксидов. Сложная задача разделения редкоземельных элементов успешно решена благодаря использованию методов жидкостной экстракции и ионообменной хроматографии.

Радиоактивные редкие металлы. В этой группе объединены естественные радиоактивные элементы: полоний, радий, торий, уран и искусственно полученные заурановые элементы — нептуний, плутоний и др.

В рудном сырье естественные радиоактивные металлы встречаются совместно, часто им сопутствуют редкоземельные элементы. Табл.1.2 дает представление о примерных масштабах добычи редких металлов.

Таблица 1.2

Примерные масштабы добыча металлов