Kovové cerium: vlastnosti, aplikace, technologie výroby

Největší poptávka po kovovém ceru byla ve formě oxidu. Většina z nich se používá k výrobě leštících prášků. Jsou určeny k odbarvení a leštění zrcadel, minerálních čoček, chemicky odolných skel - mají dobrou suspenzi, vysokou účinnost a čisté zpracování.

Povrchy po ukončení práce neobsahují škrábance a poškození. Surovinou v Rusku pro výrobu prášků je loparitový koncentrát, který je dodáván z poloostrova Kola.

Historické pozadí

Jeho název získal prvek ceru na počest planety Ceres. To bylo objeveno téměř současně německým chemikem M. G. Klaprot a dva švédští kolegové V. Hizinger a J. Ya. Berzelius v devatenáctém století. Minerál se nazýval celit a chemický prvek se nazýval cerium. Struktura atomu je zobrazena na fotografii.

Lékař K. G. Mosander izoloval čistou ceriovou zeminu v roce 1839 a cerium forma kovu s pomocí elektrolýzy byl přijat americký chemik WF Gillebrand. Cerium je kov atomové energie. Používá se jako materiál horké zóny.

Vlastnosti lanthanidového kovu

Chemický prvek céru je lehký prvek vzácných zemin, patří do třetí skupiny v periodickém období systém Mendeleev. Má světle šedou barvu s atomovou hmotností 140.12 a bod tání asi 1000 stupňů Celsia. Kov má vysokou aktivitu a ve sloučeninách vykazuje dvě valence 3+ a 4+. Aktivně reaguje s dusíkem, vodíkem a kyslíkem. Interakce s vodíkem začíná při pokojové teplotě a je doprovázena uvolněním tepla. Čím je reakce aktivnější, tím vyšší je teplota.

Kov se může rozpouštět ve zředěných kyselinách s vývojem vodíku. Jednou ze zvláštních vlastností céru je jeho násilná reakce se zinkem, který probíhá okamžitě a končí výbuchem. Ve vzduchu vytváří kov povlak velmi tenkého oxidu. Prvek se vznítí při teplotě vyšší než 300 stupňů Celsia, čímž se změní na oxid uhličitý. Tato prášková látka je žlutá. Když je kalcinován ve vodíku, produkuje trojmocný oxid ceru, který se stává čtyřmocným při reakci s alkalickým činidlem. Cerium je tvárný a viskózní kov. Snadno se protahuje a zahřívá tak, že se protáhne do drátu. Závisí to na tlaku. Během komprese dojde k výraznému poklesu objemu a snížení elektrického odporu. Tento mimořádný jev vysvětluje vzhled čtyřmocných iontů v elektronovém mraku.

Vklady rud obsahujících cer

Čistě ceriové minerály v přírodě neexistují. Nejčastěji obsahuje:

• bastnezit. Ruda se skládá z krystalů žluté, červené nebo hnědé barvy. Vklady v USA a Číně obsahují většinu světových zásob ceru. Známá ložiska bastnezitové rudy se také nacházejí ve Vietnamu a Afghánistánu;
• monazitu. Je to brilantní minerál žlutohnědého odstínu. Jejich vklady jsou soustředěny v Brazílii, Rakousku, Malajsii, Thajsku, USA a Jižní Africe. Na březích moří, jezer a řek mnoha zemí se nacházejí řezníci monazitového písku;
• loparitové rudy. Jsou hlavním zdrojem kovového ceru v Rusku. Hlavní ložisko je na poloostrově Kola.

Prášky pro leštění

Základem pro ně je oxid ceričitý. Vydává se v Rusku ve dvou značkách:

1. "Optipol" je polouniverzální prášek. Kompozice vykazuje vynikající vlastnosti při práci s krystaly, keramikou, plochými částmi zrcadel korunkových skel, vitrínami, automobilovými, borlananty a chemicky odolným sklem.
2. "Fluoropol" je univerzální prášek. Skládá se z jemně rozptýlených krystalických částic majících hnědý nádech.
   
   Je leštěn optickými brýlemi (objektivy zaměřovače, periskopy, dalekohledy), různé zrcadla, brýle na brýle, fotomasky, desky pro polovodiče, kameny na šperky a ozdoby. Základem prášku je směs oxyfluoridů a oxidů vzácných zemin.

Světové ceny ceru

Důležitým výrobkem céru na trhu prodeje jsou slitiny, oxidy, uhličitany, acetáty a některé další sloučeniny. Cena ceriového kovu je určena typem výrobku a jeho čistotou. Náklady na oxid siřičitý, jehož čistota je 99,99%, na kilogram se rovná 29,5 USD.

Prášky používané pro leštění, značka "Ftoropol" stojí asi 8, a "Optopol" asi 6 dolarů za kilogram. Cena cerium mischmetal je od 14 do 18 dolarů za kilogram. Na ruském trhu stojí oxid ceru zhruba 17 000 a ceriový elektrolyt stojí 90 dolarů za kilogram.

Aplikace céru v domácím průmyslu

Poprvé v roce 1884 byl získán patent na použití ceru. Kov z oceli Použijte v lampách pro spalování plynu, abyste zvýšili jas svítidel. V současné době je široce používán:

• s malými přísadami k slitinám, které jsou trhliny, lepší kování, válcování, plechy, trubky a tyče. Kov podporuje úpravu slitin ze železných, hořčíkových, hliníkových, konstrukčních ocelí, zvyšuje jejich pevnost a odolnost proti korozi;
• jako přísady do litiny. To zvyšuje tekutost, zlepšuje obrobitelnost odlitků a fyzikálních a mechanických vlastností;
• v ropném a chemickém průmyslu se používají jako katalyzátor pro urychlení reakčního času;
• v magnetických teploměrech;
• v jaderné technologii se používají skla obsahující cerium. Pod vlivem radiace neztrácejí a chrání personál;
• je součástí nejefektivnějšího prášku "Polyrite" pro leštění zrcadlového a optického skla;

• slitina ceru se železem se používá jako umělá kamínka pro zapalovače;
• Používá se pro vaření barevného skla, které má odstín žluté až oranžové;
• jedna z nejdůležitějších sfér světového použití ceru se projevuje při ověřování výfukových plynů motorových vozidel. Tento prvek podporuje odstranění oxidu siřičitého z nich. Cerium zavedené do kompozice katalyzátorů podstatně zlepšuje a stabilizuje práci se změnou struktury výfukových směsí;
• přidat pro výrobu velmi kalené žáruvzdorné materiály;
• se používají k výrobě vysokokapacitních akumulátorů, které jsou určeny pro elektrická vozidla, počítače, mobilní telefony, kino a kamery;
• v medicíně léčí a zabraňují příznakům neplodnosti. Ve stomatologii se používá ceriová ocel a keramika.

Technologie výroby ceru

Při zpracování koncentrátů obsahujících kovy vzácných zemin se v počátečním stádiu oddělují lehké prvky od těžkých prvků a teprve potom extrahují potřebný kov. Získejte cerium z rud častěji od monazitu podle následující technologie:

• z roztoku dusičnanu se vysráží hydroxid céru;
• filtrování buničiny;
• sušení sraženiny;
• získaný oxid je kalcinován.

S touto technologií se získává prášek z oxidu ceričitého. V čistém forma kovu se získá elektrolýzou taveniny. Pak se roztaví a formuje se do ingotů.

Namísto závěru

Minerální čočky jsou nahrazeny plastovými čočkami. Jsou mnohem lehčí a odolnější a při výrobě nízkých nákladů. Na světových trzích se změnila poptávka po minerálním skle. Ruský výrobce nezůstal odložen. To přispělo ke snížení poptávky po výrobcích vyrobených z kovového ceru. Domácí výrobci se musí zaměřit na jiný trh.

Přešli na výrobu prášků pro leštění obrazovky a monitory s tekutými krystaly. Hlavním spotřebitelem byl jihovýchodní Asie. Ruské výrobky navíc vstupují také na domácí trh a splňují požadavek na ceriové prášky. Používají se pro navigační techniky letectví, námořnictva a obrany. Kromě toho se kovový cer použije k výrobě optických povlaků, stejně jako k výrobě žárovky a keramiky.