5.1.5. Области применения

Редкоземельные элементы (в виде металлов, сплавов и химических соединений) нашли применение в различных отраслях техники:

1. черной металлургии;

2. производстве стекла и керамики;

3. атомной, электроосветительной;

4. телевизионной и лазерной технике;

5. химической промышленности;

6. медицине;

7. сельском хозяйстве.

Возможности их использования далеко не исчерпаны и расширяются по мере исследования свойств лантаноидов, их сплавов и соединений.

5.1.6. Источники сырья. Минералы, руды, концентраты

Суммарное весовое содержание лантаноидов в земной коре, 0,01 %, что равно содержанию меди. Элементы с нечетным атомным номером содержатся в земной коре в меньших количествах, чем их ближайшие соседи с четными номерами.

Известно более 250 минералов, содержащих РЗЭ. К собственным минералам можно отнести 60 - 65 из них, в которых содержание суммы оксидов редких земель выше 5 - 8 %. По химической природе минералы представляют собой главным образом фосфаты, фториды или фторокарбонаты, силикаты и силикотитанаты, ниоботанталаты, титанониобаты. Минералы обычно содержат некоторое количество тория, иногда урана.

Наибольшее промышленное значение имеют следующие минералы:

монацит (Се, La...) РО₄, содержит 50 - 60 % Ln₂О₃ и 4 – 12 % ТhO₂;

бастнезит (Се, La...) FCО₃, содержит 73 - 77 % Ln₂O₃

паризит Са(Се, La...)₂ (CО₃)₃F₂, содержит 53 - 64,5% РЗM₂O₃, от следов до 8 % Y (иттропаризит);

лопарит (Nа, Са, Се...)₂ (Ti, Nb, Та)₂О₆, содержит 39,2 - 40% ТiO₂, 32 – 34 % (Се, La...)₂O₃, 8 - 10% (Nb, Ta)₂O₅;

эвксенит (Y, Се, Са...) (Ti, Nb, Та)₂O₆, содержит 18,2 - 27,7 % (Y,Ег...)₂O₃, 0,2 - 4,3 % (Се, La...)₂O₃, 16 – 30 %, ТiO₂, 4,3 - 41,4 % Nb₂O₅, 1,3 -23 % Ta₂O₅;

ксенотим YPO₄, содержит 52 - 62,6 % Y₂O₃ и примеси лантаноидов.

Соотношение между отдельными элементами в минералах сильно колеблется. В одних преобладают элементы цериевой группы и только до 5 % иттриевых земель (например, монацит, бастнезит, лопарит), в других - иттриевой группы (ксенотим, эвксенит). До настоящего времени промышленность базируется главным образом на разработке монацитовых россыпей, а также месторождений, в которых содержится минерал бастнезит (бастнезит-кальцитовые жилы).

Один из основных источников получения элементов цериевой подгруппы - монацит - обычно встречается в пегматитах, иногда в гранатах и гнейсах. При разрушении коренных пород он переходит в россыпи (речные и морские) вместе с ильменитом, цирконом, магнетитом и другими минералами.

Минимальное содержание монацита в разрабатываемых россыпях - около 1%. Наиболее крупные месторождения найдены Индии, Бразилии, США, Австралии, на Мадагаскаре и Цейлоне.

Применяя гравитационные и магнитные способы обогащения, получают монацитовые концентраты с содержанием 58 - 65 % Ln₂О₃. Из них попутно с торием извлекают лантаноиды.

В результате флотационного обогащения получают концентраты, содержащие ~60 % Ln₂О₃. Сочетая обжиг таких концентратов с последующей кислотной обработкой, доводят содержание Ln₂О₃ в концентратах до 90 %. Лопаритовые руды легко обогащаются с получением концентратов, содержащих 80 – 90 % минерала. При их переработке лантаноиды извлекают попутно с ниобием, танталом и титаном.

К минералам, которые служат богатым сырьем для извлечения редких земель группы иттрия, относятся эвксенит, ксенотим, а также хвосты переработки некоторых урансодержащих руд.

Потенциальным источником РЗЭ являются апатиты, которые обычно содержат 0,01 - 0,1 % и более Ln₂О₃. Лантаноиды могут извлекаться попутно при переработке апатита на фосфорные удобрения.