Рідкісні і рідкоземельні метали отримали свою назву через їх невеликий масовій частці в структурі земної кори в порівнянні з іншими елементами. Ця назва вперше було озвучено на початку XIX століття, коли родовища були ще не до кінця розвідані. В результаті виявилося, що метали даної групи аж ніяк не є настільки рідкісними, як вважалося раніше. Але назва вже міцно увійшло в літературу і наукову термінологію, тому міняти його не стали.
Які метали отностясяк групі рідкоземельних?
До групи входить 17 металів, які мають подібні хімічні властивості. Наприклад, всі вони утворюють з киснем тривалентні оксиди, які не розчиняються у воді. Рідкоземельні метали досить активні хімічні елементи. Особливо зростає їх активність при температурі понад 300 градусів за Цельсієм. У цих умовах вони реагують навіть з чистим воднем, утворюючи двоатомні і трьохатомні гідриди. Реакція горіння даних металів супроводжується виділенням великої кількості тепла в атмосферу.
Найактивніший метал з даної групи - лантан. Його доводиться зберігати під шаром парафіну, так як на відкритому повітрі він миттєво утворює оксид. Рідкоземельні елементи добре реагують з усіма галогенами з утворенням трьохатомних з'єднань. Їх гідроксиди дуже погано розчиняються у воді. Солі рідкоземельних металів добре розчиняються в кислотах.
Найменшу температуру плавлення має церій - 797 градусів за Цельсієм, а найвищу - лютеций - 1652 градуса за Цельсієм. Ці ж елементи є найбільш і найменш поширеними серед всіх металів, що входять в групу.
Видобуток рідкоземельних металів в світі
Лідером з видобутку рідкоземельних металів є Китай. У цій країні щорічно видобувається з надр близько 100 тисяч тонн чистих елементів, що становить більше половини від загальної кількості, що видобувається в усьому світі. Основна частина запасів знаходиться в районі Баян-Обо.
На другому місці за цим показником іде США, що виробляє близько 13% світової продукції. Незважаючи на настільки скромний показник, Америка має досить значними запасами. Але вона, на відміну від багатьох інших країн не поспішає розробляти свої родовища, віддаючи перевагу імпортувати сировину. Розрахунок ведеться виходячи з вичерпності природних ресурсів. З кожним роком їх стає все менше і менше, а ціна на них відповідно зростає. Тому зараз є можливість купувати більш дешеву сировину, а коли прийде момент, можна буде продавати вже своє, але набагато дорожче. Відмінна з економічної точки зору політика.
Досить великі запаси рідкоземельних металів і в Росії. За оцінками геологів на сьогоднішній момент наша країна займає по наявним запасам друге місце в світі після Китаю. Понад 70% родовищ зосереджено в Мурманської області, решта припадає на Республіку Комі, Республіку Сахи і Красноярський край. Поки що головним стратегічним сировиною для Російської Федерації є нафта і газ. Основні сили видобувних промисловості спрямовані саме на них. Але в подальшому, чим менше буде їх залишатися в надрах, тим більше важливе місце займатиме видобуток рідкоземельних металів в Росії.
Запаси рідкоземельних металів в світі оцінюються в 110 мільйонів тонн. За підрахунками вчених це приблизно 80% з усіх розвіданих наземних родовищ. Близько 48% припадає на Китай. Також останні дослідження дозволяють зробити припущення, що на дні світового океану є величезні запаси рідкоземельних металів на рівні 80-100 мільярдів тонн.
Зараз тривають додаткові дослідження даних фактів. Якщо вони підтвердяться, це стане справжнім проривом в галузі. Але швидко налагодити їх видобуток все одно не вийде. На сьогоднішній день не існує технології, що дозволяє вести розробку корисних копалин на величезній глибині. І можуть знадобитися десятиліття на пошуки найбільш ефективного і рентабельного методу освоєння родовищ рідкоземельних металів під водою.
Як вже було сказано вище, основним гравцем на ринку рідкоземельних металів є Китай. Від нього відчувають залежність практично всі інші держави. Це дозволяє диктувати свої умови, погрожуючи так званої «сировинної війною». Даний термін став дуже популярний останнім часом. І дуже багато великі експортери корисних копалин стали лобіювати свої інтереси в світовій політиці за допомогою даного виду впливу.
Так що розвинені країни намагаються вирватися з сировинної залежності і освоїти альтернативні види матеріалів. Ще 8 років тому виробництво рідкісноземельних металів в Китаї задовольняло до 97% світового ринку. Всього за 7 років вдалося відвоювати близько 40% від зазначеної цифри. Але найближчим часом не передбачається передумов для подальшого збереження тенденції. Швидше за все, ще 10-15 років Китай буде мати близько 60% частки ринку.
Особливості отримання рідкоземельних металів
Витяг рідкоземельних металів із землі в чистому вигляді не можливо. Це пов'язано з їх високою хімічною активністю. У природних умовах вони утворюють багатоатомні складні сполуки, що входять до складу гірських порід. Всього на сьогоднішній день відомо близько 250 мінералів, що містять у складі рідкоземельні елементи. При цьому не більше 60 з них мають промислове значення. В інших частка чистого металу становить менше 5% і їх переробка не рентабельно.
Отримання рідкоземельних металів розділяється на кілька етапів. В першу чергу розкладають на складові частини складні з'єднання. Для цього застосовуються реакції термічного розкладання. Вони дозволяють виділити двоатомні з'єднання металів, які піддаються подальшій обробці. Найбільш часто проводять реакцію відновлення хлориду або фториду більш активним металом (кальцієм, натрієм, літієм). Також використовують процедуру електролізу, іонної хроматографії або екстракції.
Застосування рідкоземельних металів охоплює багато галузей промисловості. У скляному виробництві застосовують оксиди лантану, церію, празеодима і неодиму для підвищення прозорості скла. Також за допомогою металів цієї групи виготовляють термостійкі і несприйнятливі до впливу кислоти скла. Рідкоземельні елементи входять до складу пігментів, що застосовуються в лакофарбовій промисловості. В автомобільному виробництві лантан використовується при виробництві акумуляторів для гібридних машин.
У військовій справі речовини використовуються для виготовлення вибухових речовин. На основі сплавів неодиму, самарію, ітрію, европия і ербію виробляють надпотужні постійні магніти.Редкоземельние елементи в якості присадок додають в деякі види сплавів для надання їм необхідних властивостей. Зокрема дані метали надають матеріалу жаростійкість і підвищений захист від впливу корозії. У чистому вигляді вони практично не використовуються з причини своєї дорожнечі.