В настоящее время из 104 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева в промышленности используется около 80 элементов, в том числе большая группа редких и рассеянных металлов. К ним относятся литий, бериллий, титан, вольфрам, молибден, висмут, тантал, скандий, ванадий, галлий, германий, рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, индий, теллур, а также радиоактивные металлы — уран, радий, торий и др. К этой же группе редких и рассеянных металлов относят и так называемые «редкие земли», которые занимают в периодической системе элементов Д. И. Менделеева номера с 57 по 71 (церий, лантан и др.). Преобладающее большинство редких и рассеянных металлов содержится в земной коре в очень малых количествах, порядка тысячных, десятитысячных и даже стотысячных долей процента. Исключение составляют титан, ванадий, литий, бериллий и некоторые другие. Из редких металлов в самородном состоянии встречаются только висмут и очень редко тантал. За исключением молибдена, вольфрама и титана, большинство редких рассеянных металлов не образует самостоятельных месторождений. Так, например, свинцово-цинковые и медно-колчеданные руды многих месторождений очень часто содержат индий, галлий, таллий, германий, селен, теллур, которые попутно извлекаются при переработке руд на главные металлы — медь, свинец и цинк. В золе некоторых углей и сланцев часто присутствует значительное количество германия. В калийных солях находятся цезий, рубидий и литий. В молибденовых рудах встречается рений, в циркониевых — гафний, а в бокситах — галлий. Большая группа редких и редкоземельных металлов встречается в минералах пегматитовых жил (см. стр. 71). Для извлечения редких и рассеянных металлов из руды прибегают к очень сложным способам обработки, которые позволяют довести содержание их до промышленных концентраций. Свойства редких металлов весьма разнообразны и необычайно ценны. Рассмотрим наиболее важные в промышленном отношении редкие и рассеянные металлы. Бериллий применяется в сплавах с медью, алюминием и магнием. Эти сплавы обладают большой прочностью, химической устойчивостью и легкостью. Твердость железа от прибавления бериллия увеличивается в 6 раз. Сплавы бериллия применяются в технике. Главный минерал бериллия — берилл (силикат алюминия и бериллия). Встречается он главным образом в пегматитовых и кварцевых жилах. Ванадий идет для производства особо вязких и прочных сталей и входит важной составной частью в сплав с алюминием. Эти стали и сплав используются в автомобильной и авиационной промышленности. Соединения ванадия употребляются в производстве различных красок, в фотографии и медицине. Ванадий добывают из минералов — ванадинита, тюямунита и др.— или попутно извлекают из руд других металлов (титаномагнетитов, бурых железняков, бокситов). Висмут применяется при изготовлении легкоплавких сплавов, которые нужны в типографском деле, в производстве предохранительных пробок к паровым котлам, автоматическим огнетушителям и т. д. Кроме того, висмутовые соли используются в медицине, при изготовлении фотобумаги, красок и стекол с высоким показателем преломления. Галлий используется для изготовления высокотемпературных кварцевых термометров, заменяя в них ртуть, для специальных оптических зеркал, а также в медицине. Германий, индий, селен, теллур и некоторые другие используются в полупроводниках, для изготовления стекол с очень высоким показателем преломления, в радиотехнике как элементы с очень высоким сопротивле-нием и в медицине. Литий дает легкие и вместе с тем твердые сплавы с алюминием, магнием и другими металлами. Литий используется в технике и медицине. Важнейшим минералом лития является сподумен (алюмосиликат лития). Встречается он в пегматитовых жилах. Молибден и вольфрам отличаются значительной твердостью, ковкостью, высокой химической стойкостью и тугоплавкостью. Температура плавления молибдена 2600°, а вольфрама 3400°, т. е. выше, чем у всех других ме-таллов. Значительная часть молибдена и вольфрама применяется в качестве добавок при выплавке специальных сортов стали, используемых для изготовления различных видов быстрорежущих инструментов, котлов высокого давления, наиболее ответственных частей автомобилей и др. Молибден и вольфрам применяются также для электротехнических приборов, радио и рентгена. Практически весь молибден получают из молибденита (соединения молибдена с серой). Главными минералами, из которых извлекается вольфрам, являются вольфрамит (соединение вольфрама с железом, марганцем и кислородом) и шеелит (соединение вольфрама с кальцием и кислородом). Эти минералы обычно встречаются в кварцевых жилах и в рудных зонах, расположенных на границе осадочных пород и гранитов. Ниобий и тантал применяются в производстве особо прочных сортов стали, используемых в технике. Особую роль играет тантал в электровакуумной технике. Рений широко используется в электротехнике и в химической промышленности, в частности как катализатор (ускоритель процессов). Рубидий, цезий и селен благодаря своим особым фотоэлектрическим свойствам необходимы в производстве фотоэлементов. Титан обладает высокой температурой плавления (1725°) и температурой кипения (более 3000°), в нем сочетается легкость с большой прочностью (равной прочности стали). Титан очень стоек к воздействию кислот и щелочей, не поддается ржавлению. Поэтому металлический титан теперь широко применяют в реактивных самолетах и в других областях новейшей техники. Двуокись титана используется для изготовления высококачественных белил, лаков, эмалей, водонепроницаемых материалов. Титан идет в качестве добавки для получения сверхпрочных сталей. Главное сырье для титановой промышленности — минералы рутил, ильменит и титаномагнетит. Большинство наиболее важных месторождений титана связано с глубинными магматическими породами (габбро и др.) и с россыпями, образовавшимися за счет их разрушения. В Российском Союзе месторождения титана есть на Урале, Кольском п-ове, Украине, в Казахстане, Сибири, Карелии. Относительно недавно используется в промышленности цирконий. Окись циркония принадлежит к наиболее огнеупорным окисям. Ее употребляют для изготовления тиглей, химически устойчивых кирпичей и высокотемпературных цементов. В виде металла цирконий применяется для дающих вспышку порошков, радиоламп, электродов и сплавов. Из циркониевых сталей делают хорошую броню, а с никелем эти стали применяются для производства быстрорежущих инструментов. В последнее время цирконий стал употребляться для изготовления ядерных реакторов. Цирконий извлекают из минералов циркона (соединение циркония с кремнием и кислородом) и бадделеита (соединение циркония с кислородом). Оба минерала встречаются в гранитах и нефелиновых сиени-тах, а также и в пегматитовых жилах этих пород. Основная масса циркона добывается теперь из россыпных месторождений. К радиоактивным металлам относятся торий, уран и радий. В земной коре их немного. Из радиоактивных металлов особенно важен уран. Будучи исключительно активным элементом, уран никогда не встречается в самородном виде, а только в соединениях с другими элементами. В 1898 г. супругам Кюри удалось выделить из урановых соединений новый элемент — радий. Содержание радия в урановой руде ничтожно мало, и для получения 1 Г радия надо переработать свыше 2 тыс. Т урановой руды. Поэтому цена его была колоссальной: 1 Г бромистой соли радия стоил до 200 тыс. руб. золотом. Радий применяется пока главным образом для научных исследований и в медицине. Урановые руды — важнейший источник колоссальных запасов внутриядерной энергии. При расщеплении 1 Т урана выделяется столько же энергии, как при сжигании 100 тыс. Т угля. Сейчас ученые напряженно работают, чтобы возможно скорее овладеть этой новой могучей силой в мирных целях. В РОССИИ атомная энергия используется в мирных целях: построены атомные электростанции, ледокольный атомоход «Ленин» и т. д. Недалеко то время, когда ученые откроют дешевые и доступные пути получения атомной энергии в неограниченных количествах. Тогда мы будем иметь электростанции, помещающиеся в чемодане, моторы в несколько лошадиных сил и размером не больше карманных часов, ракетные двигатели, самолеты и автомобили, «заряженные» атомным топливом на ряд лет.
|