Kovinski cerij: lastnosti, aplikacije, proizvodna tehnologija

Največje povpraševanje po kovinskem ceriju je bilo v obliki dioksida. Največji del se uporablja za proizvodnjo polirnih praškov. Gre za razbarvanje in poliranje ogledal, mineralnih stekel, kemično odpornih očal - imajo dobre lastnosti suspenzije, visoko učinkovitost in čisto predelavo.

Površine po koncu dela ne vsebujejo prask in poškodb. Surovina v Rusiji za proizvodnjo praškov je koncentrat loparita, ki ga dobavlja s polotoka Kola.

Zgodovinsko ozadje

Njegovo ime je dobil element cerija v čast planetu Ceres. Odkrili so skoraj istočasno nemški kemik M. G. Klaprot in dva švedska kolega V. Hisinger in J. Y. Berzelius v devetnajstem stoletju. Minerali so se imenovali celite, kemijski element pa se je imenoval cerij. Struktura atoma je prikazana na sliki.

Kemik K. G. Mosander je leta 1839 izoliral čisto zemeljsko zemljo in cerij v oblika kovine s pomočjo elektrolize je prejel ameriški kemik WF Gillebrand. Cerium je kovina iz atomske energije. Uporablja se kot material vroče cone.

Lastnosti lantanidne kovine

Kemijski element cerija je lahka redka zemlja, pripada tretji skupini v periodičnem obdobju sistem Mendeleev. Ima svetlo sivo barvo z atomsko maso 140,12 in tališčem okoli 1000 stopinj Celzija. Kovina ima visoko aktivnost in v spojinah kaže dve valences 3+ in 4+. Aktivno reagira z dušikom, vodikom in kisikom. Interakcija z vodikom se začne pri sobni temperaturi in spremlja sproščanje toplote. Bolj aktivna reakcija je višja temperatura.

Kovina se lahko raztopi v razredčenih kislinah z razvojem vodika. Ena od posebnih lastnosti cerija je njena nasilna reakcija s cinkom, ki se nadaljuje takoj in konča z eksplozijo. V zraku kovina tvori premaz zelo tanke oksidne folije. Element se vžge pri temperaturi več kot 300 stopinj Celzija in postane dioksid. Ta praškasta snov je rumena. Ko ga žganja v vodiku, proizvede trivalentni cerijev oksid, ki postane tetraventen pri reakciji z alkalijami. Cerij je nodularna in viskozna kovina. Z lahkotnim valjanjem in segrevanjem se lahko raztezajo v žico. Odvisno od pritiska. Med stiskanjem pride do znatnega zmanjšanja volumna in električna upornost se zmanjša. Ta izjemen pojav se razlaga z videzom v elektronskem oblaku tetravalentnih ionov.

Vloge rud, ki vsebujejo cerij

Čistimi cerijevimi minerali v naravi ne obstajajo. Predvsem pa vsebuje:

• bastnezit. Ruda sestoji iz kristalov rumene, rdeče ali rjave barve. Depoziti v ZDA in na Kitajskem vsebujejo večino svetovnih zalog cerija. Znane depozite bastnezitne rude najdemo tudi v Vietnamu in Afganistanu;
• monazit. To je briljanten mineral rumeno-rjave barve. Njegove vloge so koncentrirane v Braziliji, Avstriji, Maleziji, na Tajskem, v ZDA in Južni Afriki. Na obrežjih morja, jezer in rek številnih držav najdemo platoje monazitnega peska;
• loparite rude. So glavni vir kovinskega cerija v Rusiji. Glavni depozit je na polotoku Kola.

Praški za poliranje

Temelj za njih je cerijev dioksid. Izdane so v Rusiji v dveh blagovnih znamkah:

1. "Optipol" je poluniverzalni prašek. Sestava kaže odlične lastnosti pri delu s kristali, keramiko, ravnimi deli kronskih steklenih ogledal, vitrina za prikaz, avtomobilsko, borlantsko in kemično odporno steklo.
2. "Fluoropol" je univerzalni prašek. Sestavljen je iz fino deljenih kristalnih delcev z rjavim niansom.
   
   Poliran je z optičnimi očali (objektivi iskalnikov razdalj, periskopov, daljnogledi), različnih ogledal, očal za očala, fotomasov, plošč za polprevodnike, kamnov za nakit in okraskov. Osnova prahu je mešanica oksifluoridov in oksidov redkih zemelj.

Svetovne cene za cerij

Pomembni izdelki iz cerije na prodajnem trgu so sestavljeni iz zlitin, oksidov, karbonatov, acetatov in nekaterih drugih spojin. Cena cerijevega kovine je odvisna od vrste izdelka in njegove čistosti. Stroški cerijevega dioksida, katerih čistost je 99,99%, na kilogram je enaka 29,5 ameriških dolarjev.

Praški, ki se uporabljajo za poliranje, blagovna znamka "Ftoropol" stane približno 8, in "Optopol" približno 6 $ za kilogram. Cena cerium mischmetal je od 14 do 18 dolarjev na kilogram. Na ruskem trgu ima kerijev oksid približno 17.000, elektrolit cerijevega elektrolita pa 90 $ za kilogram.

Uporaba cerija v domači industriji

Prvič leta 1884 je bil pridobljen patent za uporabo cerija. Kovinska jekla Uporabljajte v žarnicah za plin, da povečate svetlost žarnic. Trenutno se pogosto uporablja:

• z majhnimi dodatki za zlitine, ki se zlahka dosežejo, večje kovanje, valjanje, listi, cevi in ​​palice. Kovina spodbuja spremembo zlitin iz železa, magnezija, aluminija, strukturnih jekel, povečuje njihovo trdnost in korozijsko odpornost;
• kot dodatek k litju. To povečuje fluidnost, izboljša obdelovalnost ulitkov ter fizikalne in mehanske lastnosti;
• v naftni in kemični industriji se uporabljajo kot katalizator za pospešitev reakcijskega časa;
• v magnetnih termometrih;
• v jedrski tehnologiji se uporabljajo očala, ki vsebujejo cerij. Pod vplivom sevanja ne širijo in ščitijo osebja;
• je vključen v najučinkovitejši prašek "Polyrite" za poliranje zrcalo in optično steklo;

• zlitina cerija z železom se uporablja kot umetno kremenje za vžigalnike;
• Uporablja se za kuhanje barvnega stekla s senco od rumene do oranžne barve;
• ena od najpomembnejših področij svetovne uporabe cerija se kaže pri preverjanju izpušnih plinov motornih vozil. Ta element spodbuja odstranjevanje žveplovega dioksida iz njih. Cerij, vnesen v sestavo katalizatorjev, bistveno izboljša in stabilizira delo s spremembo strukture izpušnih mešanic;
• dodajte za izdelavo zelo utrjene ognjevzdržni materiali;
• se uporabljajo za proizvodnjo polprevodniških akumulatorskih baterij velikih zmogljivosti, ki so namenjeni za električna vozila, računalnike, mobilne telefone, kino in kamere;
• v medicini zdravijo in preprečujejo simptome morske bolezni. V stomatologiji se uporabljajo keramsko jeklo in keramika.

Tehnologija izdelave cerija

Pri predelavi koncentratov, ki vsebujejo redke zemeljske kovine, so v začetni fazi lahki elementi ločeni od težkih elementov in šele potem pridobivajo potrebno kovino. Pridobite cerij iz rud, pogosteje iz monazita po naslednji tehnologiji:

• cerijevega hidroksida oborimo iz raztopine nitrata;
• filtrirajo celulozo;
• sušenje oborine;
• pridobljen oksid je žarjen.

S to tehnologijo se pridobi cvetni dioksid v prahu. V čistem oblika kovine dobimo z elektrolizo taline. Nato se stopi in oblikuje v ingote.

Namesto sklepanja

Mineralne leče zamenjajo plastične leče. So veliko lažji in bolj odporni in pri proizvodnji poceni. Na svetovnih trgih se je povpraševanje po mineralnem steklu spremenilo. Ruski proizvajalec ni ostal na oddaljenosti. To je prispevalo k zmanjšanju povpraševanja po izdelkih iz kovinskega cerija. Domači proizvajalci se morajo osredotočiti na drug trg.

Preklopili so na proizvodnjo praškov za poliranje televizijskih zaslonov in monitorjev s tekočimi kristali. Glavni potrošnik je bila Jugovzhodna Azija. Poleg tega ruski izdelki vstopajo tudi na domači trg, ki zadovoljujejo povpraševanje po kerijevem prahu. Uporabljajo se za navigacijske tehnike letalstva, mornarice in obrambe. Poleg tega se kovinski cerij uporablja za proizvodnjo optičnih prevlek, pa tudi za proizvodnjo fluorescenčnih sijalk in keramike.