Оглавление
- 1 Редкоземельный элемент
- 1.1 Редкоземельные элементы
- 1.2 Свойства и применение
- 1.3 История открытия
- 1.4 Спектроскопическая идентификация
- 1.5 Источники и очистка
- 1.6 История разделения редкоземельных элементов
- 1.7 Классификация редкоземельных элементов
- 1.8 Происхождение и соединения
- 1.9 Геологическое распределение
- 1.10 Разделение и распределение
- 1.11 Минералы и добыча
- 1.12 Типы месторождений редкоземельных элементов
- 1.13 Карбонатиты
- 1.14 Надщелочные граниты
- 1.15 Нефелиновые сиениты
- 1.16 Вторичное обогащение
- 1.17 Подводные ресурсы
- 1.18 Геохимия РЗЭ
- 1.19 Приложения РЗЭ
- 1.20 Определение аномалий редкоземельных элементов
- 1.21 Структура редкоземельных элементов в магматических породах
- 1.22 Редкоземельные элементы в осадочных породах
- 1.23 Производство редкоземельных элементов
- 1.24 Спрос и предложение редкоземельных элементов
- 1.25 Китай и экспорт редкоземельных элементов
- 1.26 Мьянма и редкоземельные элементы
- 1.27 Рост спроса и ограничения на экспорт
- 1.28 Значимые объекты за пределами Китая
- 1.29 Месторождения в США и Великобритании
- 1.30 Другие месторождения и проекты
- 1.31 Планы Малайзии и других стран
- 1.32 Новые источники и методы
- 1.33 Свойства и применение редкоземельных элементов
- 1.34 Экологические проблемы
- 1.35 Переработка и повторное использование РЗЭ
- 1.36 Воздействие на растительность и здоровье человека
- 1.37 Исследования и воздействие РЗЭ
- 1.38 Загрязнение и восстановление
- 1.39 Геополитические соображения
- 1.40 Будущее и исследования
- 1.41 Сюжет фильма “Грязная история”
- 1.42 Контекст и детали
- 1.43 Дополнительная информация
- 1.44 Рекомендации и внешние ссылки
- 1.45 Полный текст статьи:
- 2 Редкоземельный элемент – Arc.Ask3.Ru
Редкоземельный элемент
-
Редкоземельные элементы
- Набор из 17 почти неразличимых серебристых металлов
- Используются в электрических и электронных компонентах, лазерах, стекле, магнитных материалах
- Скандий и иттрий также считаются редкоземельными элементами
-
Свойства и применение
- Медленно тускнеют на воздухе, вступают в реакцию с водой и паром
- Не выполняют биологической функции, токсичны в растворимых соединениях
- Изотопы прометия радиоактивны, не встречаются в природе в земной коре
-
История открытия
- Обнаружены в минералах, таких как гадолинит и самарскит
- Первые открытия сделаны в 1787 году, но разделение элементов заняло много времени
- В 1839 году Карл Густав Мосандер выделил церий и лантан
-
Спектроскопическая идентификация
- В 1879 году Делафонтен использовал спектроскопию для идентификации новых элементов
- В 1901 году получен европий
- В 1915 году Мозли присвоил атомные номера элементам
-
Источники и очистка
- В 1940-х годах разработаны методы разделения и очистки редкоземельных элементов
- Основные источники: бастназит, монацит, лопарит, латеритные глины
- Промышленное применение ограничено до 1950-х годов из-за сложности добычи и экстракции
-
История разделения редкоземельных элементов
- До появления методов ионного обмена и элюирования разделение осуществлялось путем многократного осаждения или кристаллизации.
- Элементы делились на цериевые и иттриевые группы.
- Европий, гадолиний и тербий рассматривались как отдельная группа или включались в разные группы.
-
Классификация редкоземельных элементов
- Классификация по атомным номерам: легкие (LREE) и тяжелые (HREE) редкоземельные элементы.
- Европий не подпадает под эту классификацию из-за двухвалентного состояния.
- Иттрий относится к тяжелым редкоземельным элементам.
-
Происхождение и соединения
- Редкоземельные элементы образуются в результате нуклеосинтеза сверхновых или s-процесса.
- В природе встречаются в сочетании с фосфатными, карбонатно-фторидными и кислородными анионами.
- Большинство элементов имеют валентность 3 и образуют полуторакислые соединения.
-
Геологическое распределение
- Редкоземельные элементы встречаются в концентрациях, сходных с переходными металлами.
- Наиболее распространенный элемент — церий, содержание которого составляет 68 частей на миллион.
- Прометий встречается редко из-за радиоактивности.
-
Разделение и распределение
- Редкоземельные элементы часто встречаются вместе.
- LREE сильнее разделяются в расплавленной фазе, чем HREE.
- HREE могут оставаться в кристаллическом остатке, если он содержит минералы, совместимые с HREE.
-
Минералы и добыча
- Иттрий и HREE менее богаты хондритами, чем церий и LREE.
- Основные руды церия и легких лантаноидов: монацит, бастназит и лопарит.
- Богатые залежи связаны с щелочным плутонизмом и рифтогенезом.
-
Типы месторождений редкоземельных элементов
- Карбонатиты и гранитоиды А- и М-типа образуются в рифтовых зонах.
- Вблизи зон субдукции образуются богатые летучими веществами магмы.
- Обогащенные редкоземельными элементами отложения представляют собой гранитоиды S-типа.
-
Карбонатиты
- Кристаллизуются из флюидов, богатых CO2.
- Феррокарбонатиты обогащены РЗЭ и встречаются в виде брекчированных трубок.
- Примеры месторождений: Маунт-Уэлд, озеро Тор, Зандкопсдрифт, Маунтин-Пасс.
-
Надщелочные граниты
- Имеют высокие концентрации щелочных элементов и низкие концентрации фосфора.
- Залегают на умеренных глубинах, часто в виде магматических кольцевых комплексов.
- Примеры месторождений: озеро Стрейндж, Халадеан-Бурегтей.
-
Нефелиновые сиениты
- Состоят на 90% из полевых шпатов и полевошпатоидных минералов.
- Залегают небольшими круглыми массивами, содержат высокие концентрации РЗЭ.
- Примеры месторождений: Иллимауссак-Кванефельд, Ловозера.
-
Вторичное обогащение
- Аргиллизация первичных минералов обогащает РЗЭ.
- В тропических регионах образуется латерит, содержащий РЗЭ.
- РЗЭ также извлекаются из россыпных месторождений.
-
Подводные ресурсы
- В иле на дне Тихого океана обнаружены богатые концентрации РЗЭ.
- Один квадратный участок может удовлетворить мировой спрос на РЗЭ в течение года.
-
Геохимия РЗЭ
- Классификация по атомному весу: легкие, промежуточные, тяжелые.
- РЗЭ характеризуются идентичностью химической реактивности.
- Сжатие лантаноидов влияет на геохимическое поведение РЗЭ.
-
Приложения РЗЭ
- Важны для понимания петрологических процессов.
- Нормализация концентраций позволяет сравнивать содержание элементов.
- “Паутинные” диаграммы показывают последовательную динамику содержания РЗЭ.
-
Определение аномалий редкоземельных элементов
- Аномалии определяются как отношение нормализованной концентрации элемента к прогнозируемой концентрации.
- Уравнение учитывает нормализованные концентрации предыдущих и следующих элементов.
-
Структура редкоземельных элементов в магматических породах
- Зависит от химического состава источника и истории фракционирования.
- Коэффициенты распределения определяют фракционирование элементов.
- Элементы могут быть совместимыми или несовместимыми.
-
Редкоземельные элементы в осадочных породах
- Показатель происхождения осадочных пород.
- Морские и речные воды не влияют на концентрацию редкоземельных элементов.
- Редкоземельные элементы полезны для датирования горных пород.
-
Производство редкоземельных элементов
- До 1948 года добывались в Индии и Бразилии.
- В 1950-х годах Южная Африка была основным источником.
- В 1960-1980-х годах США лидировали по добыче.
- В 2017 году Китай добывал 81% мировых запасов.
-
Спрос и предложение редкоземельных элементов
- Спрос растет из-за новых технологий.
- Ожидается нехватка редкоземельных элементов через несколько лет.
- Китай ввел ограничения на экспорт и производство.
-
Китай и экспорт редкоземельных элементов
- Китай сократил экспортные квоты и производство.
- США, ЕС и Япония подали иск в ВТО.
- В 2015 году Китай отменил квоты, но лицензии на экспорт остались.
-
Мьянма и редкоземельные элементы
- Штат Качин в Мьянме является крупнейшим источником.
- Китай импортировал из Мьянмы в 2021 году на сумму 200 миллионов долларов.
- Китайские компании незаконно добывают редкоземельные элементы в Мьянме.
-
Рост спроса и ограничения на экспорт
- Китай снижает мировые цены на металлы, что приводит к накоплению запасов редкоземельных элементов в других странах.
- Шахты в Австралии, Бразилии, Канаде, Южной Африке, Танзании, Гренландии и США закрыты, но возобновляются.
-
Значимые объекты за пределами Китая
- Стинкампскрааль в Южной Африке готовится к возобновлению добычи.
- Проекты “Ноланс” в Центральной Австралии, “Бокан Маунтин” на Аляске, “Удаленное озеро Хойдас” в Канаде и “Маунт Уэлд” в Австралии также разрабатываются.
- Проект по озеру Хойдас может обеспечить 10% ежегодного потребления РЗЭ в Северной Америке.
-
Месторождения в США и Великобритании
- Крупнейшее месторождение в США находится в Маунтин-Пасс, Калифорния.
- В Великобритании компания Pensana строит завод по переработке редкоземельных элементов.
-
Другие месторождения и проекты
- В Гренландии обнаружено крупное месторождение редкоземельных минералов.
- В Испании проект “Матамулас” приостановлен из-за социальных и экологических проблем.
- В Танзании проект Ngualla содержит 6-е по величине месторождение за пределами Китая.
-
Планы Малайзии и других стран
- Малайзия планирует перерабатывать редкоземельные металлы, но сталкивается с экологическими и социальными проблемами.
- В Эстонии добыча оксидов редкоземельных элементов из хвостов шахт стала экономически целесообразной.
- В Японии и Франции строятся заводы по переработке электронных отходов.
-
Новые источники и методы
- В океане обнаружены глубоководные илы с высоким содержанием оксидов редкоземельных элементов.
- Электронные отходы и побочные продукты переработки угля также являются потенциальными источниками РЗЭ.
- Разработаны новые методы извлечения редкоземельных элементов из золы-унос и других материалов.
-
Свойства и применение редкоземельных элементов
- Редкоземельные элементы (РЗЭ) обладают уникальными электронными и магнитными свойствами.
- Используются в качестве катализаторов, магнитов, в производстве стекла, электроники и других областях.
- Важны в медицине, сельском хозяйстве и производстве удобрений.
-
Экологические проблемы
- Добыча РЗЭ часто сопровождается загрязнением окружающей среды.
- Образуются токсичные отходы, включая радиоактивные.
- РЗЭ могут выщелачиваться в почву и воду, что приводит к загрязнению.
-
Переработка и повторное использование РЗЭ
- Переработка РЗЭ сложна и требует значительных усилий.
- Вторичные ресурсы, такие как электронные отходы, могут быть источником РЗЭ.
- Исследования направлены на повышение эффективности переработки и снижение загрязнения.
-
Воздействие на растительность и здоровье человека
- Загрязнение РЗЭ влияет на растительность, уменьшая выработку хлорофилла.
- РЗЭ могут накапливаться в организме человека и животных, что требует дополнительных исследований.
-
Исследования и воздействие РЗЭ
- РЗЭ не являются высокотоксичными, но длительное вдыхание пыли вызывает пневмокониоз.
- РЗЭ могут накапливаться в организме, но уровни недостаточны для вреда здоровью.
- В процессе добычи РЗЭ выделяется фтор, который может попадать в дыхательную систему.
-
Загрязнение и восстановление
- В Китае уровень РЗЭ в крови и моче жителей вблизи шахт выше, чем в контрольной группе.
- В уличной пыли и зерновых культурах в горнодобывающих районах уровень РЗЭ низкий.
- В Малайзии после радиоактивного загрязнения Букит Мера проводится программа очистки.
-
Геополитические соображения
- Китай ограничивает добычу РЗЭ из-за истощения ресурсов и экологических проблем.
- Китай контролирует мировую цепочку создания стоимости из РЗЭ.
- Китай сокращает экспорт РЗЭ, чтобы продвигать китайских производителей.
-
Будущее и исследования
- Китай планирует ограничить производство РЗЭ до 130-140 тысяч тонн в год.
- Геологическая служба США ищет месторождения РЗЭ в Афганистане.
- В литературе по геополитике возобновляемых источников энергии преувеличивается значение РЗЭ.
-
Сюжет фильма “Грязная история”
- Международный криминальный триллер Эрика Эмблера
- Вышел в 1967 году
- Рассказывает о борьбе двух горнодобывающих картелей
- Действие происходит в вымышленной африканской стране
- Картели борются за контроль над участком земли с залежами редкоземельных руд
-
Контекст и детали
- Редкоземельные руды богаты и пригодны для добычи
- Фильм не следует путать с фильмом “Оружие напрокат” (1942)
-
Дополнительная информация
- Геологический портал
- Список элементов, испытывающих нехватку
- Паспорт материала: перечень материалов, используемых в изделиях
- Солевой наконечник Пенсана
- Драгоценный металл
- Редкоземельный магнит
- Редкоземельный минерал
-
Рекомендации и внешние ссылки
- Материалы, связанные с редкоземельными элементами на Викискладе
- Редкоземельный элемент в Британской энциклопедии