Рідкісні метали – майбутнє нової техніки

РЕФЕРАТ

З предмета: «Хімія»

На тему: «Рідкісні метали - майбутнє нової техніки»

Науково-технічна революція, яка після Другої світової війни стрімко увірвалася в життя всіх розвинених країн світу, пов'язана перш за все з широким застосуванням рідких металів. Використання їх викликало до життя цілі нові області сучасної промисловості, науки і техніки. Всі сверхмагнітние, надлегкі, надтверді, сверхжаростойкіе та високоміцні конструкційні матеріали в наші дні створюються на основі або з використанням рідкісних елементів. Всі ресурсо і енергозберігаючі технології не здійснимі без рідкісних елементів. Навіть у сільському господарстві застосування дуже невеликих доз рідкісного металу неодиму підвищує врожайність продовольчих культур на 60 відсотків. Зараз нараховуються багато тисяч областей ефективного використання рідкісних металів як у військовій, так і в цивільних галузях промисловості.

Промислово-економічний рівень розвитку сучасних держав, за твердженням фахівців, визначається масштабами споживання не стільки чавуну і сталі, скільки рідкісних металів. Рідкісні елементи - це свого роду вітаміни промисловості. І подібно до того, як живий організм не може повноцінно розвиватися без мікрограммових кількостей вітамінів, так і передова сучасна промисловість неможлива без рідкісних елементів.

У Радянському Союзі науково-технічна революція почалася дещо пізніше, ніж в інших країнах, і проводилася, на жаль, в основному тільки в оборонній і аерокосмічній промисловостях. Витрати на пошуки, видобуток і виробництво рідкісних металів в нашій країні навіть у 60-70-ті роки (період найвищого інтересу до рідкометальних проблеми у СРСР) в загальному бюджеті держави були мізерні - менше 0,2 відсотка. Це показник того, що державні органи управління народним господарством приділяли рідкісним металам надзвичайно мало уваги.

Динаміка виробництва і споживання рідкісних металів в СРСР в порівнянні з США завжди була не на нашу користь. Сумарне споживання всіма капіталістичними країнами за 25 років, з 1960 по 1985 рік, за берилію, кадмію, германію виросло в 1,4-2 рази, а по всіх інших рідкісних металів - навіть в 3-15 разів.

Надзвичайно швидко росте споживання рідкісних металів у провідних капкраїнах Західної Європи і Японії, які за темпами зростання почали значно обганяти США. У Японії споживання таких металів, як ніобій, цирконій, ітрій, лантаноїди, літій, ванадій, галій, за період 1960-1985 роки зросла в 10-25 разів. Більш того, деякі з капстран перегнали Америку не тільки за темпами зростання, але і за споживанням на душу населення і навіть по валовому споживанню окремих металів.

У 80-х роках ми вже почали відставати не тільки від США, але і від інших розвинених капстран. Від Італії по валовому споживанню ніобію - в 1,5 рази, а в розрахунку на душу населення навіть у 8,4 рази, від ФРН - в 7 разів, від Японії - в 2,5 рази по споживанню танталу і в 9 разів із цирконію .

При цьому треба ще враховувати, що у нас левова частка багатьох рідкісних металів споживалася тільки в оборонній промисловості. На частку народного господарства СРСР доводилися лише найменші крихти.

У 80-х роках у капкраїнах було побудовано близько 20 хіміко-металургійних заводів. На старих діючих заводах проведені реконструкція та розширення виробничих потужностей. Ще більша кількість хіміко-металургійних заводів запроектовано ввести до 2000 року.

Ми ж і в 80-і роки, і до цих пір не ввели в дію жодного нового гірничо-збагачувального комбінату і жодного заводу з рідкісним металам.

Таким чином, і по видобутку, і за споживанням СРСР вже з 60-80-х років почав різко відставати від провідних капстран. І в цьому головна причина надзвичайної загальмованості, навіть провалу нашого науково-технічного прогресу.

Великі зміни, що відбуваються в останні роки в економіці Росії, надзвичайно болісно відбилися на стані справ з рідкісними металами. Становище погіршилося ще й від того, що з розпадом СРСР багато підприємств, які видобувають рідкісні метали, залишилися в колишніх союзних республіках. Зупинено або різко знижена видобуток на найбільших російських гірничодобувних підприємствах: на уральських Смарагдовий копальнях - берилію; на Орловській комбінаті (в Забайкаллі) - танталу; на Ловозерська (Кольський півострів) - ніобію, танталу, церієвої лантаноїдів; на Забайкальському - літію; на уральському Вішневогорском - ніобію. Припинено розробку германію на Павлівському родовищі в Примор'ї. В результаті положення із здобиччю, виробництвом і споживанням рідкісних металів зараз в Росії просто катастрофічне.

У нинішніх ринкових умовах ті або інші рідкісні метали і навіть нову техніку, зроблену на їх основі, часто дешевше і простіше завести з-за кордону. І ми, не дивлячись на гострий економічна криза в країні, купуємо її. Але купуємо застарілі зразки. Тому що супернові техніку США і їх сателіти по офіційно існуючим у них заборонам до Росії не поставляють. І не виключено, що через примхи міжнародної обстановки нам не стануть продавати навіть те, що ми отримуємо зараз. Таке було вже з трубами з легованого ніобієм заліза. Після введення наших військ в Афганістан ФРН відмовилася продавати нам труби з легованої ніобієм сталі. Ми почали ставити свої сталеві труби і при міському будівництві, і в нафтопроводах. І ось через 15-20 років пожинаємо плоди. Труби рвуться, їх доводиться замінювати. Тоді як леговані ніобієм простояли б ще 40 років.

А головне, яка ж ми велика держава, якщо не можемо забезпечити себе своїми досконалими приладами, своїми ефективними технологіями, сучасними машинами, передовою технікою, якісними матеріалами? Зараз електроніку, телевізори, автомашини нам доводиться купувати у Кореї, Японії, Німеччини. Ми змушені завозити з Європи продукти харчування! А якби ми використовували у сільському господарстві свій неодим, з тієї технології, яка вже розроблена і успішно апробована нашими фахівцями (Ф. В. Сайкіним та іншими), то могли б отримувати в 1,6 рази більше багаті врожаї, годувати не тільки себе, а й продавати продукти харчування. Наш Ловозерська гірничо-збагачувальний комбінат, який розробляє родовище неодиму (лопарей), ще не повністю зупинений. А запаси цього металу на Ловозерська родовищі невичерпні.

Лантаноїди

Швидко реанімувати в нашій країні видобуток і виробництво рідкісних металів, щоб використовувати їх у різних галузях народного господарства, - задача цілком реальна. І це - справа державної ваги, оскільки саме редкометалліческая промисловість - фундамент не тільки нової та оборонної техніки, але і всього народного господарства. Відсутність рідкісних металів - загроза національній безпеці Росії.

Завдяки інтенсивним пошукам рідкісних металів у 40-70-х роках Росія має найбільші у світі детально розвідані родовища літію, цезію, ітрію, іттріевих і церієвої лантаноїдів, цирконію, танталу і ніобію, найбагатше родовище берилію. Проте всі вони знаходяться у важкодоступних регіонах Сибіру, Заполяр'я або високогір'я.

При нинішніх фінансових можливостях країни промислове освоєння цих нових родовищ поки нереально. Але є інший вихід. На найближчі 15-20 років наша країна може бути забезпечена рідкісними металами, якщо відновити в достатньому обсязі видобуток на законсервованих або працюють на третину своєї потужності рідкометальних гірничо-збагачувальних комбінатах. Наприклад, Ловозерська лопарітовий комбінат може повністю забезпечити всю нашу перспективну потребу в Танталіт, ніобію, титана, церієвої лантаноїду (зокрема, і в неодиму для сільського господарства). Дуже важливо тут ще й те, що всі ці метали можна одночасно отримувати при хіміко-металургійної переробки всього-на-всього одного лопарітового концентрату.

Тут же, у багатющій Ловозерська масиві, давно вивчено ще кілька нових типів рідкометальних руд. Вони можуть бути легко і швидко введені в експлуатацію. Це перш за все евдіалітіти (від слова "діалітос" - розчинний). Їх запаси складають тут мільйони тонн. І в них містяться оксиди цирконію, ітрію і іттріевих лантаноїдів; церієвої лантаноїдів, ніобію, танталу, гафнію. Евдіалітовие руди виходять безпосередньо на поверхню в центральній частині масиву, тому їх видобуток не представляє великих труднощів.

Таким чином, при нормальній роботі Ловозерська комбінату Росія буде забезпечена не менше ніж двадцятьма рідкісними металами, і це заповнить нам втрату чотирьох родовищ: Кутессайского, що залишився в Киргизії, Шевченківської у Казахстані, Жовті Води і Малишевського - на Україні.

Проблема видобутку берилію вирішується теж порівняно легко - відновленням робіт на Забайкальському Єрмаковське родовищі. Звідти до 90-х років рудний концентрат вивозили для хіміко-металургійного переділу в Казахстан, де він і залишився після розпаду СРСР. Але, на щастя, на Єрмаковське родовищі, з найбагатшими у світі рудами берилію (1,2 відсотка ВЕО), ще збереглася приблизно чверть запасів. Їх нам цілком вистачить на найближчі 25 років, а то й більше.

Наша промисловість може бути забезпечена літієм, рубідій і цезієм за рахунок переробки слюд, які були здобуті попутно і скинуті у відвали в колишні десятиліття на смарагдових копальнях, а також на Вознесенському та Орловській родовищах. Цих запасів вистачить на 100 років. Безвідходна технологію вилучення рідкісних лужних металів з слюд добре розроблена і запатентована. Причому вона дозволяє одночасно отримувати ще і магній, і азотисто-калієві добрива, і, що, може бути, особливо важливо, новий надлегкий, кислото-і термостійкий матеріал сіпласт.

Він може стати незамінним у літальних апаратах, в аерокосмічній техніці, при будівництві морських судів (для теплозахисних прокладок), при будівництві будівель, мостів дозволяє значно полегшити ці споруди. Сіпласт успішно був використаний при будівництві "Бурану" - нашого космічного корабля багаторазового використання.

І, нарешті, рідкісний метал - стронцій може бути отриманий попутно при переробці хібінського апатиту на добрива за азотно-кислотної схемою.

Таким чином, реанімація наших рідкометальних гірничо-збагачувальних комбінатів дозволяє цілком і досить швидко забезпечити російську промисловість, науку, техніку і сільське господарство власними рідкісними металами. А там, чому б нам і не вийти з деякими рідкісними металами на світовий ринок. Адже такі елементи, як скандій, реній, Тербій, Європою, Диспрозій, за ціною можна порівняти з сріблом і з деякими платиноїдів.

Реанімація рідкометальних комбінатів не єдиний шлях забезпечення країни рідкісними металами. Досить швидко, легко і дешево можна добувати їх з усіляких техногенних джерел і різних попутно видобуваються продуктів. Наприклад, із золи, одержаної від спалювання кам'яного і бурого вугілля, з продуктів переробки і очищення нафти і газу; із шахтних і рудникових вод, а також з вулканогенних вод і газів.

При цьому з техногенних продуктів можуть бути попутно витягнуті що містяться в них різні токсичні компоненти. Від них все одно рано чи пізно неодмінно доведеться позбавлятися по екологічним вимогам.

Наш інститут (ІМГРЕ) вже багато років веде дослідження з вивчення хімічних елементів, що містяться в техногенних продуктах. За допомогою новітньої апаратури виявлено 70 елементів (у їх числі 35 рідкісних металів) у чималих кількостях.

Найближчим часом ми плануємо проаналізувати вихідні вугілля і нафти по всіх басейнах Росії. Вже встановлено, що в нашому вуглеводневому сировину присутні в промислово-цінних кількостях ітрій, лантаноїди, ванадій і інші метали, ціна яких порівнянна з вартістю самої нафти. За кордоном їх видаляють з купленої у нас нафти. Ми за це нічого не отримуємо. Наприклад, в татарстанської нафти міститься до 700 г / т ванадію. Він не тільки представляє цінність, але ще і вельми токсичний. Ми його не витягуємо. При згорянні нафти ванадій розсівається по наших полях. За десятиліття його накопичиться там стільки, що сільськогосподарська продукція може стати отруйною.

Таким чином, забезпечити свою країну життєво необхідними їй рідкісними металами можна досить швидко і з не дуже великими витратами. Геологічна служба країни (буквально за 2-3 найближчих року) здатна провести широку ревізію відвального господарства гірничодобувних і хіміко-металургійних підприємств Росії, Перевірити на рідкісні метали нафтоносні та вугільні басейни країни; апробувати новітні технологічні схеми утилізації корисних (і токсичних) металів з усіх попутно одержуваних продуктів. Особливих асигнувань на це не потрібно. Просто необхідно кілька переорієнтувати тематику робіт сировинних інститутів Міністерства природних ресурсів Росії.

Список використаної літератури

1. Месторождения литофильных редких металлов. Под редакцией Овчинникова Л.Н., Солодова Н.А. М., Недра, 1980.

2. Солодов Н.А. Формационные типы редкометальных карбонатитов. // Отечественная геология, № 6, 1996.

3. Солодов Н.А. Условия образования крупных и богатых редкометальных месторождений. // Геология рудных месторождений, т. 39, № 5, 1997.

4. Солодов Н.А. Концепция экстренного обеспечения России редкими металлами. // Минеральные ресурсы России. Экономика управления, № 4, 1