Редкие металлы, условное название группы металлов (свыше 50), перечень которых дан в таблице. Это металлы, относительно новые в технике или ещё мало используемые и освоенные. Масштабы производства и области применения их ещё не стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Термин появился в литературе примерно в 20-е гг. 20 в. За рубежом редкими металлами иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Большинство редких металлов мало распространены, а часто и рассеяны в земной коре; их извлечение из сырья и получение в чистом виде связаны с большими технологическими трудностями. В этом причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения редких металлов.
Особенно быстро производство редких металлов развивается после 2-й мировой войны 1939—45. Они необходимы для таких новых отраслей техники, как скоростная авиация, ракетостроение, электроника, атомная энергетика. Естественно, что по мере увеличения производства и потребления этих металлов термин «редкие металлы» утрачивает первоначальное значение.
На основании близости физико-химических свойств, сходства технологии производства и по некоторым др. признакам составлена техническая классификация редких металлов, приведённая в табл. Эта классификация весьма условна: многие элементы могут быть отнесены к разным группам одновременно; так, Rb, Cs — и лёгкие, ирассеянные элементы; типичный рассеянный элемент Re — в то же время тугоплавкий металл; а типичные тугоплавкие металлы V и Hf — одновременно рассеянные элементы; Ti принадлежит и к тугоплавким, и к лёгкимметаллам, и т. д.
Лёгкие редкие металлы обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Li до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na). См. Лёгкиеметаллы.
Тугоплавкие редкие металлы относятся к числу переходных металлов IV, V, VI, и VII групп периодической системы; в их атомах происходит достройка электронами d-yровней. Они характеризуются высокими температурами плавления(от 1670 °С для Ti до 3410 °С для W), образованием тугоплавких металлоподобных соединений с рядом неметаллов(карбидов, нитридов, силицидов, боридов, бериллидов). См. Тугоплавкие металлы.
Рассеянные редкие металлы большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах др. элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства; например, Ga — в производстве окиси Al2О3 (глинозёма), In — из отходов производства Zn и Рb. См. Рассеянные элементы.
Редкоземельные металлы характеризуются большой близостью химических свойств. В рудном сырье эти металлысопутствуют друг другу и разделить их — задача весьма сложная. Для разделения используют метод экстракцииорганическими растворителями и ионообменные процессы. См. Редкоземельные элементы, Лантаноиды.
Радиоактивные металлы. В этой группе объединены радиоактивные элементы, встречающиеся в природе (Fr, Ra, Po, Ac, Th, Pa, U) и искусственно полученные (Tc, Np, Pu и др.). Наиболее важное практическое значение из этих элементов имеют уран и плутоний (в производстве ядерной энергии). См. Радиоактивные элементы.
В рудном сырье редкие металлы обычно содержатся в небольших концентрациях, и сырьё часто является сложным, комплексным. Поэтому большое значение в технологии извлечения редких металлов имеют обогащение руд и химические процессы выделения, разделения и очистки соединений редких металлов. Как правило, редкие металлыне выплавляют непосредственно из рудных концентратов, а восстанавливают различными методами из чистыххимических соединений. В металлургии редких металлов широко используют разнообразные методы:восстановление окислов и солей газами, углеродом или металлами (см. Металлотермия), термическую диссоциациюсоединений, электролиз в водных и расплавленных средах, вакуумную, дуговую, электроннолучевую и зонную плавкуи др. Для тугоплавких металлов, кроме того, большое распространение получили методы порошковой металлургии.
Техническая классификация редких металлов
Группа периодической системы
|
Элементы
|
Группа редких металлов
|
I
II
|
Литий, рубидий, цезий
Бериллий
|
Лёгкие
|
IV
V
VI
|
Tитан, цирконий, гафний
Ванадий, ниобий, тантал
Молибден, вольфрам
|
Тугоплавкие
|
III
IV
VI
VII
|
Галлий, индий, таллий
Германий*
Селен*, теллур*
Рений
|
Рассеянные
|
III
|
Cкaндий, иттрий, лантан и лантаноиды
|
Редкоземельные
|
I
II
|
Франций
Радий
|
Радиоактивные
|
VI
|
Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и другиетрансурановые элементы
|
VII
|
Полоний Технеций
|
* Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.
|