Справочник по редким металлам

ред. Гемпел К.А.

Мир, 1965 г.

Вторая мировая война не только глубоко затронула основные области науки и техники, но и повысила также темпы внедрения новых достижений и расширила масштабы их применения. С тех пор эти тенденции сохраняются, причем никаких признаков замедления неуклонного прогресса не наблюдается.

Возник новый и разносторонний интерес к материалам, которые в состоянии удовлетворить изменяющиеся и непрерывно растущие требования технологии. Для исследовательских работ и новой техники потребовались материалы, ранее не известные или считавшиеся научной диковинкой.

Первое место среди таких материалов занимают редкие или необычные по своим свойствам металлы. Ускорение темпов освоения научных достижений показало, что довольствоваться получением редких металлов в лабораторных масштабах нельзя. Если до войны редкими металлами занимались лишь отдельные научные работники, то теперь в данной области работают сотни ученых, пополняя наши знания о способах получения и областях применения этих металлов. Об этом свидетельствует, например, множество научно-исследовательских программ по вопросам получения и применения редких металлов.

Едва ли нужно напоминать общеизвестную историю с ураном (и в меньшей мере с торием), необходимым для получения атомной энергии, но она показывает стремительность роста спроса на весьма дефицитный металл, все наличие которого в чистом виде составляло в 1940 г. всего несколько граммов. Сведения о нем в ту пору были настолько скудны, что даже температура его плавления не была точно известна. Так, в одном физико-химическом справочнике за 1943 г. указывалось, что температураплавленияурана не превышает 1850°, тогда как в настоящее время известно, что она оставляет 1132°. Наряду с этим возник спрос и на бериллий высокой степени чистоты для применения в качестве источника нейтронов в урановых котлах.

С тех пор работы в области ядерной энергетики вызвали повышенный интерес и к другим металлам с особыми свойствами, в частности к галлию, индию и висмуту, как возможным теплоносителям, к очищенному от гафния цирконию, как к весьма коррозионно-стойкому конструкционному материалу с малым поперечным сечением захвата тепловых нейтронов, к таким элементам, как гадолиний, гафний и бор, высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов у которых делает их полезными материалами для регулирующих стержней, и к плутонию, как к ядерному топливу.

Такая быстро развивающаяся отрасль, как электроника, нуждается во многих редких металлах для разнообразных целей. В качестве примеров достаточно указать, что германий и кремний требуются для изготовления полупроводниковых триодов и других устройств на полупроводниках; селен нашел применение при производстве фотоэлементов и выпрямителей;

вольфрам и бериллий — дли рентгеновских трубок; тантал — для электронныхламп и конденсаторов передающих устройств; молибден — для приемных электронных ламп; платина и вольфрам - для контактов и теллур — как полупроводник в термоэлектрических устройствах.

Применение кобальтовых сплавов для работы при высоких температурах и для изготовления постоянных магнитов вызывает острую потребность dкобальте, которого раньше производилось почти столько же, сколько и серебра. Титан, отличающийся высокой прочностью и малой плотностью, представляет значительный интерес для авиационной и судостроительной промышленности, и на него обратили серьезное внимание. Хотя проявляемый к титану интерес то возрастает, то уменьшается в зависимости от требований программы развития военно-воздушных сил, все же этот металл, несомненно, займет свое место в технике среди основных конструкционных материалов. Чтобы удовлетворить спрос на бериллий, обладающий уникальными свойствами для ядерной и космической техники, его производят в непрерывно возрастающих количествах. Многим другим отраслям промышленности также нужны в той или иной степени редкие металлы для удовлетворения специальных требований, возникающих при практическом применении новых открытий, но приведенные примеры достаточно хорошо показывают весьма разнообразный и растущий спрос па эти металлы.

Все эти металлы считаются редкими: 1) из-за ограниченности природных запасов или мало! о содержания в земной коре; 2) вследствие низкой концентрации даже сравнительно распространенных металлов в доступных месторождениях, так что возможна только ручная разработка, и для извлечения даже небольших количеств нужного элемента в виде соединений или в свободном состоянии приходится перерабатывать громадную массу пустой породы, а также потому, что месторождения руд с экономически выгодной концентрацией немногочисленны; 3) из-за трудностей выделения в элементарном состоянии, связанных с. химическими и физическими свойствами элемента; 4) из-за отсутствия спроса даже на довольно доступные, но более дорогие по сравнению с другими материалами металлы.

Само собой разумеется, что решающим фактором здесь являются экономические соображения. Химики, инженеры п металлурги достаточно изобретательны, чтобы найти способы получения того или иного металла, если только при этом расходы не служат препятствием. Ведь прежде чем окажется возможным широко применять металл в различных областях, его нужно научиться получать с приемлемыми расходами. Исключение составляют только стратегические металлы, особенно уран, стоимость производства которых, естественно, в расчет не принимается.

Производство п применение многих редких металлов могут тормозиться при несоответствии между производством и сбытом. Так, сбыт часто ненадежен, пока металл не выпускается в достаточном количестве, и, наоборот, иногда металл не производят, так как на него нет гарантированного спроса. Чтобы разорвать этот заколдованный круг, нужна известная смелость со стороны предпринимателя, сознательно ищущего рынок и новые области применения металла, который он может начать выпускать. Так обычно делается в химической промышленности, в которой ежегодно выпускают много новых продуктов, а затем уже находят для них области применения и рынки сбыта. Такой же практике все больше начинают следовать и в металлургии, чем отчасти и объясняется разносторонний интерес к редким металлам.

Большое значение для расширения знаний по вопросам, связанным с производством, свойствами и областями применения редких металлов, а также с ростом их применения, имеют программы исследований и развития