КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Химические свойства. Лантаноиды отличаются высокой химической активностью
Лантаноиды отличаются высокой химической активностью. Они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, углеводородами, оксидом и диоксидом углерода, азотом, фосфором. Металлы разлагают воду (медленно на холоду, быстрее при нагревании) и легко растворяются в соляной, серной и азотной кислотах. При температурах выше 180 - 200 °С металлы быстро окисляются на воздухе.
Таблица 5.1 - Физические свойства лантаноидов, иттрия и скандия
Оксиды лантаноидов отличаются химической прочностью и плавятся при высоких температурах. Так, СеО2, плавится при температуре около 2500°С, La2О3 свыше 2000 °С. Гидроксиды лантаноидов Ln(OH)3 имеют основный характер и мало растворимы в воде и щелочах. Соответственно понижению основности в ряде лантаноидов от церия к лютецию рН начала осаждения гидроксидов понижается от 7,82 для церия до 6,82 для лютеция. Хлориды, сульфиты и нитраты трехвалентных лантаноидов растворимы в воде и кристаллизуются большей частью в виде кристаллогидратов различного состава. Фториды и оксалаты малорастворимы в воде и разбавленных минеральных кислотах. Фториды осаждаются в виде кристаллогидратов состава LnF3∙0,5Н2О или безводных солей (например, Рг и Nd). Для оксалатов наиболее характерен состав Ln2(C204)3∙10Н2О. Растворимость в воде оксалатов элементов иттриевой группы выше, чем цериевой. При нагревании до 500 - 600°С оксалаты разлагаются с образованием оксидов типа Ln203. К трудно растворимым в воде солям лантаноидов относятся также фосфиты, карбонаты и феррицианиды. Большинство простых солей лантаноидов склонно к образованию двойных или комплексных солей с солями щелочных металлов и аммония, а также рядом солей двухвалентных элементов. Лантаноиды образуют комплексные соединения со многими органическими веществами. Среди них важное значение имеют комплексы, образуемые с лимонной кислотой и рядом аминополиуксусных кислот; нитрилотриуксусной (НТЛ), ЭДТЛ и другими «комплексонами». Устойчивость комплексных соединений с органическими кислотами большей частью возрастает в ряду от лантана к лютецию, что широко используют в некоторых методах разделения лантаноидов.
5.1.5. Области применения
Редкоземельные элементы (в виде металлов, сплавов и химических соединений) нашли применение в различных отраслях техники: 1. черной металлургии; 2. производстве стекла и керамики; 3. атомной, электроосветительной; 4. телевизионной и лазерной технике; 5. химической промышленности; 6. медицине; 7. сельском хозяйстве. Возможности их использования далеко не исчерпаны и расширяются по мере исследования свойств лантаноидов, их сплавов и соединений.
5.1.6. Источники сырья. Минералы, руды, концентраты
Суммарное весовое содержание лантаноидов в земной коре, 0,01 %, что равно содержанию меди. Элементы с нечетным атомным номером содержатся в земной коре в меньших количествах, чем их ближайшие соседи с четными номерами. Известно более 250 минералов, содержащих РЗЭ. К собственным минералам можно отнести 60 - 65 из них, в которых содержание суммы оксидов редких земель выше 5 - 8 %. По химической природе минералы представляют собой главным образом фосфаты, фториды или фторокарбонаты, силикаты и силикотитанаты, ниоботанталаты, титанониобаты. Минералы обычно содержат некоторое количество тория, иногда урана. Наибольшее промышленное значение имеют следующие минералы: монацит (Се, La...) РО4, содержит 50 - 60 % Ln2О3 и 4 – 12 % ТhO2; бастнезит (Се, La...) FCО3, содержит 73 - 77 % Ln2O3 паризит Са(Се, La...)2 (CО3)3F2, содержит 53 - 64,5% РЗM2O3, от следов до 8 % Y (иттропаризит); лопарит (Nа, Са, Се...)2 (Ti, Nb, Та)2О6, содержит 39,2 - 40% ТiO2, 32 – 34 % (Се, La...)2O3, 8 - 10% (Nb, Ta)2O5; эвксенит (Y, Се, Са...) (Ti, Nb, Та)2O6, содержит 18,2 - 27,7 % (Y,Ег...)2O3, 0,2 - 4,3 % (Се, La...)2O3, 16 – 30 %, ТiO2, 4,3 - 41,4 % Nb2O5, 1,3 -23 % Ta2O5; ксенотим YPO4, содержит 52 - 62,6 % Y2O3 и примеси лантаноидов. Соотношение между отдельными элементами в минералах сильно колеблется. В одних преобладают элементы цериевой группы и только до 5 % иттриевых земель (например, монацит, бастнезит, лопарит), в других - иттриевой группы (ксенотим, эвксенит). До настоящего времени промышленность базируется главным образом на разработке монацитовых россыпей, а также месторождений, в которых содержится минерал бастнезит (бастнезит-кальцитовые жилы). Один из основных источников получения элементов цериевой подгруппы - монацит - обычно встречается в пегматитах, иногда в гранатах и гнейсах. При разрушении коренных пород он переходит в россыпи (речные и морские) вместе с ильменитом, цирконом, магнетитом и другими минералами. Минимальное содержание монацита в разрабатываемых россыпях - около 1%. Наиболее крупные месторождения найдены Индии, Бразилии, США, Австралии, на Мадагаскаре и Цейлоне. Применяя гравитационные и магнитные способы обогащения, получают монацитовые концентраты с содержанием 58 - 65 % Ln2О3. Из них попутно с торием извлекают лантаноиды. В результате флотационного обогащения получают концентраты, содержащие ~60 % Ln2О3. Сочетая обжиг таких концентратов с последующей кислотной обработкой, доводят содержание Ln2О3 в концентратах до 90 %. Лопаритовые руды легко обогащаются с получением концентратов, содержащих 80 – 90 % минерала. При их переработке лантаноиды извлекают попутно с ниобием, танталом и титаном. К минералам, которые служат богатым сырьем для извлечения редких земель группы иттрия, относятся эвксенит, ксенотим, а также хвосты переработки некоторых урансодержащих руд. Потенциальным источником РЗЭ являются апатиты, которые обычно содержат 0,01 - 0,1 % и более Ln2О3. Лантаноиды могут извлекаться попутно при переработке апатита на фосфорные удобрения.
5.1.7. Способы переработки монацитовых концентратов
В результате переработки монацита получают два вида продуктов: ториевый концентрат и техническую (загрязненную примесями) смесь соединений РЗЭ. В промышленной практике используют два способа разложения монацитовых концентратов: 1. Серной кислотой; 2. Растворами гидроксида натрия.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 479; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |