На тлі перемовин про можливу угоду між Україною та США ми попросили вчителя хімії пояснити все про рідкісноземельні метали на території нашої держави. Що це, власне, за метали і чи справді вони рідкісні? Як їх добувають і де використовують? Чому супердержави так затято полюють на рідкісноземельні метали інших країн? Розповідаємо.
Спікер:
Іван Заболотських,
учитель хімії в Новопечерській школі
⚛︎Що таке рідкісноземельні метали, скільки їх у природі та як їх добувають?
У Періодичній системі хімічних елементів є родина елементів під назвою лантаноїди. Раніше вважалося, що в природі сполук лантаноїдів критично мало, тому їх так і назвали: «рідкісноземельні елементи». Їхні прості речовини є металами.
Але згодом учені й дослідники дійшли висновку, що помилялися. Рідкісноземельні метали поширені по всій Землі й присутні чи не в кожному мінералі. Вони є навіть у вугіллі, але в нерелевантній кількості — ідеться про міліграми. Тож питання не в самій наявності рідкісноземельного елемента, а в його кількості в тому чи тому мінералі. Для видобутку підходять лише ті мінерали, у яких масова частка рідкісноземельних металів суттєва.
Скандій
Ітрій
Лантан
Церій
Празеодим
Неодим
Прометій
Самарій
Європій
Гадоліній
Тербій
Диспрозій
Гольмій
Ербій
Тулій
Ітербій
Лютецій
Назви лантаноїдів утворені переважно від латинських назв тих чи тих міст або країн. Лютецій, наприклад, назвали на честь Парижа (Lutetia Parisiorum), а гольмій — на честь Стокгольма. У чистому вигляді рідкісноземельних металів не існує в природі, а добути їх можна з мінералів. Найбільше рідкісноземельних елементів приховує в собі мінерал монацит. Він містить найбільше церію. Але ось що цікаво: мінерал монацит — шалений мікс із багатьох рідкісноземельних металів. Треба ду-у-уже постаратися, щоб видобудити необхідне.
80–90% рідкісноземельних металів планети зараз під контролем Китаю. Решта — у США й Австралії.
Чи добуває Україна рідкісноземельні метали? Ні, і ніколи не добувала. У нас немає потрібного обладнання, на відміну від згаданих вище країн. А сам спосіб видобутку цих металів надзвичайно дороговартісний і може тривати місяцями, а то й роками. Родовища мінералів, що містять рідкісноземельні метали, в Україні розташовані на тимчасово окупованих територіях — переважно це Донецька й Луганська області. Є родовища і на Закарпатті. Наразі немає точних даних, бо під час війни така інформація — це державна таємниця.
Як відбувається видобуток рідкісноземельних металів?
Добувають «материнський» мінерал
↓
Подрібнюють мінерал, ретельно очищують від «бруду»
↓
Обробляють кислотою (сульфатною, хлоридною, фторидною) або лугом, проводять екстракцію, переводять елементи в стан їхніх оксидів або солей (фториди, сульфати, хлорид)
↓
Отримують чистий метал за допомогою електролізу (пропускають через розплав солі електричний струм) або відновленням за участі інших металів (кальцію, наприклад)
⚛︎Де використовують наявні в Україні рідкісноземельні метали?
Фероцерій
— для важкої військової техніки, тракторів, потягів
В Україні точно є церій, пірофорний метал. Де ми з ним зустрічаємось?
Є сплав під назвою фероцерій, який використовується в запальничках — у народі ми називаємо цей елемент, що висікає іскру, «кременем». Фероцерій містить близько 38% металу церію та 19% заліза, 4% неодиму, 4% празеодиму.
Але у фероцерію є й цікавіша властивість: якщо додавати його до чавуну, міцність останнього посилюється щонайменше вдвічі. Такий чавун використовують у світі для виготовлення важкої військової техніки, потягів, тракторів.
Неодим
— для вартісного медичного обладнання, ракетної і літальної техніки
Кожна людина хоч раз у своєму житті робила МРТ. До складу цієї дороговартісної медичної техніки входять сполуки, які містять у своєму складі рідкісноземельні метали.
Також неодим використовується у військовій літальній чи ракетній техніці. Також у техніці, яка проводить сканування об’єктів чи території.
Неодимові магніти ви могли бачити в руках мисливців за загубленими коштовностями.
Рідкісноземельні метали також входять до складу чипів суперкомп’ютерів.
Диспрозій
— побутова техніка
Зараз серед молоді дуже популярні «віброколонки». Якщо тримати їх у руках — звук негучний, але все змінюється, щойно ставиш колонку на стіл чи іншу рівну поверхню: звук стає гучним і об’ємним. Без диспрозію таку колонку не створити.
Лютецій
— складова в лікуванні раку
Також речовини на основі лантаноїдів використовують для лікування ракових пухлин, зокрема у складі комплексної терапії раку простати.
Оксиди рідкісноземельних металів
— електроніка, детектори радіації
Рідкісноземельні елементи входять до складу речовин, які називаються «люмінофори». Вони світяться під час контакту з іншими джерелами світла. Люмінофори широко використовують в електроніці для покриття екранів електропроменевих трубок. А ще в сцинтиляційних лічильниках — це детектори радіоактивного випромінювання.
⚛︎Які ще багатства з надр України можуть цікавити США?
Уран
— виробництво цивільної ядерної енергії, ядерної зброї
Ще до широкомасштабного вторгнення експерти оцінювали уранові запаси України у 2,3% від світових. Наші уранові родовища зосередились в Інгульському блоку Українського кристалічного щита. Українські рудні мінерали уранових порід це:
- ураніт,
- кофініт,
- бранерит.
Вміст урану в таких рудах — 0,1–0,2%.
Ще одне родовище з ураном розташоване в Дніпрово-Бузькій металогенічній зоні, а вміст урану там значно менший — 0,02–0,06%. Там же є поклади лантаноїдів — тих самих рідкісноземельних металів, про які постійно говорить Дональд Трамп.
Уран в Україні активно видобували ще за часів срср, і частина знайдених родовищ були відпрацьовані ще в 70-х роках минулого століття (Жовторіченське, Первомайське, Девладівське, Братське). Чимало відомих уранових родовищ або не розроблялися, або законсервовані: ідеться про Квітневе, Сафонівське та Северинівське, Ватутінське родовища.
Із часів незалежності уран в Україні виробляли на Кіровоградщині. Видобуту руду збагачували до уранового оксидного концентрату під назвою «жовтий кек». Цей порошок жовтого кольору використовують для отримання ізотопів урану 233 та 235 для атомної енергетики. Але основне те, що зараз для України унеможливлено виробіток ядерного палива.
Літій
— електромобілі, літієві батареї
Україна — країна № 1 в Європі з найвищими запасами літію. Звісно, наші літієві багатства і близько не зрівняються із запасами США чи Китаю. Китай узагалі є «металевим монстром» Землі — у нього є все: золото, титан, літій, рідкісноземельні метали.
Про значні поклади літію в Україні було відомо ще за часів срср. Наприклад, це Шевченківське родовище в Донецькій області та Полохівське родовище на Кіровоградщині.
Ще до широкомасштабного вторгнення експерти зазначали, що повноцінна розвідка родовищ літія в Україні займе не менш ніж три роки, а бюджет такої розвідки становитиме не менш ніж 10–15 млн доларів. Водночас такі вкладення експерти називають більш ніж доцільними, адже вони потенційно зможуть вивести нашу країну в групу провідних країн енергетичного сектора, відбуватимуться позитивні технологічні та інвестиційні зрушення.
Ресурсна літієва база України перевищує 500 тис. тонн, але це вельми відносні показники.
Титан
— реактори, космічна і військова техніка, косметика
Із титанових сплавів, міцних і легких водночас, роблять високотехнологічне обладнання, реактори, протези, насоси, електрофільтри. Економічна вигода титану — величезна! Він незамінний у виготовленні військової техніки, надміцних пластин для бронежилетів. Може входити до певних сплавів для будівництва космічних кораблів.
А добавка під назвою «титан (IV) оксид» (формула — TiO2, титанові білила) часто міститься в косметиці та сонцезахисних кремах.
Поділитися цією статтею
Источник: www.osvitoria.media