Церий
Нахождение в природе и месторождения редкоземельного металла церия. Главные минералы церия - бастнезит и монацит. Основные химические и физические свойства церия. Особенности технологии получения оксида церия. Области применения минералов церия.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.04.2016 |
| Размер файла | 19,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
(ФГБОУ ВПО "КубГУ")
Кафедра Региональной и морской геологии
РЕФЕРАТ
по дисциплине "Геология полезных ископаемых"
Церий
Выполнила студентка 37 группы
Клюбина Л.В.
Краснодар 2016
1. Нахождение в природе и месторождения
В природе не существует чисто цериевых минералов. Редкоземельные металлы вообще редко встречаются в концентрациях, необходимых для добычи. Обычно встречаются минералы селективные, где доля того или иного РЗМ больше. Содержание церия в земной коре - 70 г/т, в воде океанов - 5,2·10?6 мг/л.
Главные минералы церия - бастнезит и монацит.
Бастнезит содержит фторкарбонат церия и состоит из желтых, красноватых или бурых кристаллов. Монацит представляет собой блестящий минерал класса фосфатов, внешне он обычно желто-бурого цвета. Бастнезитовые месторождения в основном сосредоточены в КНР и США. Другие известные месторождения бастнезитовых руд находятся во Вьетнаме и в Афганистане.
Монацитовые месторождения сосредоточены в Австралии, Бразилии, КНР, Индии, Малайзии, ЮАР, Шри-Ланке, Таиланде и США; монацитовый песок (россыпи) встречается по берегам рек, озер и морей многих континентов.
Бастнезит за рубежом представляет больший интерес, нежели монацит и является основным коммерческим видом сырья. Монацит менее востребован из-за содержания в нем тория. В бастнезите содержится порядка 47% Ce2O3, в монаците - около 30%. Еще для получения окислов РЗЭ цериевой группы используют гадолинит, эвксенит и давидит.
В России главный источник получения цериевых земель - лопаритовые руды Ловозерского месторождения (Кольский полуостров). При хлорировании лопарита получают расплав хлоридов редкоземельных элементов.
церий минерал редкоземельный металл
2. Химические и физические свойства
Церий является химическим элементом третьей группы периодической системы Менделеева и относится к группе легких лантаноидов.
Внешне церий светло-серого цвета. Его атомная масса 140,12. Температура плавления примерно 1000°С (в зависимости от чистоты металла), температура кипения около 3600°С. Теплопроводность церия при 291 К составляет 11,2 Вт/ (моль*К), плотность - 6,789 г/см3. В соединениях церий проявляет две валентности: 3+ и 4+. Церий химически активный металл. Он хорошо соединяется с кислородом, азотом и водородом. Реакция между водородом и церием начинается уже при комнатной температуре и идет с выделением тепла. В разведенных кислотах церий растворяется, при этом выделяется водород. На воздухе церий покрывается тонкой окисной пленкой, но вполне достаточно слабой кислоты, чтобы растворить ее. При температуре свыше 300°С церий воспламеняется и превращается в диоксид церия (порошок желтого цвета). Если диоксид церия далее прокаливать в токе водорода, то можно получить окись трехвалентного церия, которая, в свою очередь, в щелочной среде окисляется до четырехвалентного церия.
Чистый порошок металлического церия имеет светлый оттенок, а концентрат оксидов РЗМ цериевой группы обычно коричневого цвета. Карбонаты цериевой группы представляют собой тонкодисперсные кристаллические порошки и пасты белого или серого цвета.
Церий является ковким и вязким металлом. Он поддается прокатке и в нагретом состоянии тянется в проволоку. Отличительной чертой церия от других лантаноидов является его сильная зависимость от давления. При сильном сжатии объем церия уменьшается сильнее, чем объем лантана. При этом заметно падает и электросопротивление церия.
Изотопы
Природный церий состоит из смеси четырёх стабильных изотопов: 136Ce (0,185 %), 138Ce (0,251 %), 140Ce (88,450 %) и 142Ce (11,114 %). Известны также 26 радионуклидов церия. Из них наиболее стабильны 144Ce (период полураспада 284,893 д), 139Ce (137,640 д) и 141Ce (32,501 д). Остальные известные радионуклиды церия имеют периоды полураспада менее 4 дней, а большинство из них - менее 10 минут.
3. Получения церия
В настоящее время технология получения оксида церия включает в себя осаждение гидроксида церия из нитратного раствора (обработкой гидроксидом аммония при перемешивании), фильтрацию пульпы, сушку осадка и прокалку с получением оксида церия. Данная технология позволяет получать порошки диоксида церия с высокой удельной поверхностью (с кубической формой частиц). В чистом виде металлический церий получают электролизом расплава CeO2. Далее переплавляют и выпускают в виде слитков.
Сегодня в химической промышленности для получения оксидов РЗМ цериевой группы высокой чистоты используются экстракционные и ионообменные способы разделения. Экстракционный процесс очистки церия от примесей РЗМ осуществляется из нитратных растворов с использованием различных экстрагентов: трибутилфосфата (ТБФ), ди-2-этилгексил-фосфорной кислоты (Д2ЭГФК), высших изомерных карбоновых кислот (ВИК), а также солей четвертичных аммониевых оснований (ЧАО). Экстракция осуществляется в экстракторах - смесителях-отстойниках ящичного типа методом полного противотока, позволяющим повысить извлечение очищаемого компонента в продукт.
Сорбционные (ионообменные) процессы используют обычно для получения продуктов высокой чистоты из богатых концентратов после экстракционного разделения. Основные процессы в данной технологии - сорбция, элюирование и десорбция. Сначала проводят сорбцию из растворов РЗМ (хлоридных или нитратных), а затем фронтальную сорбцию комплексонатов РЗМ. Основа элюирующего раствора: аммонийная соль ЭДТА (Этилендиаминтетрауксусная кислота). Десорбция осуществляется элюантом того же состава, что и при элюировании. Растворы церия, очищенные от примесей сопутствующих РЗМ экстракционным и сорбционным методами, поступают на очистку от красящих и переходных металлов, которая проводится в колонне, заполненной активированным углем и различными комплексообразователями. Далее раствор идет на осаждение оксалатов, которые прокаливаются до оксидов.
4. Применение
Металлургия
В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния, добавления 1 % церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести. Церий повышает электропроводность алюминия, меди, ниобия, титана.
Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее лантана, значение церия как легирующей добавки больше. Легирование церием алюминия резко увеличивает его прочность и электропроводность (на несколько процентов).
Катализаторы
В химической и нефтяной промышленности диоксид церия СеО2 (т. пл.2600°C) используют как катализатор. В частности, CeO2 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода. Так же хорошо и надёжно работает диоксид церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Сульфат церия Ce (SO4) 2 - считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.
Получение и измерение сверхнизких температур
Церий-магниевый нитрат (ЦМН) Ce2Mg3 (NO3) 12·24H2O используют в магнитных термометрах и как вещество для адиабатического размагничивания.
Термоэлектрические материалы
Сульфид церия применяется в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала с высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется сульфидом стронция.
Производство стекла
В атомной технике широко применяют церий-содержащие стекла - они не тускнеют под действием радиации, позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала.
Диоксид церия входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-жёлтый краситель.
Абразивные материалы
Диоксид церия - основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полирования оптического и зеркального стекла. Полирит - коричневый порошок, состоящий из оксидов редкоземельных элементов. Оксида церия в нем не меньше 45 %.
Пирофорные сплавы
Сплав церия с 50 % железа (ферроцерий), а иногда и мишметалл используется как искусственный "кремень" в зажигалках.
Источники света
Трифторид церия используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения.
Оксид церия (IV) совместно с диоксидом титана используется для варки цветных стекол, окрашенных от светло-жёлтого до оранжевого оттенка.
Огнеупорные материалы
В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют диоксид церия (до 2300°C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800°C в восстановительной атмосфере).
Церий в медицинеСоли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов "морской болезни". В стоматологии используется цериевая сталь и керамика с содержанием диоксида церия.
Топливные элементы
Диоксид церия применяется в качестве компонента для производства твёрдого электролита высокотемпературных топливных элементов.
Химические источники тока
Трифторид церия в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей. Анодом в таких батареях является чистый металлический церий.
Источники
1) http://www.proatom.ru/modules. php? name=News&file=print&sid=383
2) https: // ru. wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B9#. D0.9F. D1.80. D0. B8. D0. BC. D0. B5. D0. BD. D0. B5. D0. BD. D0. B8. D0. B5
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Процесс образования изумрудов. Физические, химические и оптические свойства минералов. Дихроизм, дисперсия света, плотность, твердость, спайность и блеск. Определение синтетических изумрудов. Главные месторождения минералов. Самые уникальные изумруды.
реферат [570,6 K], добавлен 19.03.2012Понятие и место в природе минералов, их строение и значение в организме человека, определение необходимых для здоровья доз. История исследования минералов от древних времен до современности. Классификация минералов, их физические и химические свойства.
реферат [36,2 K], добавлен 22.04.2010Характеристика золота как химического элемента, его главные физические и химические свойства, история его становления как всеобщей меры стоимости. Геохимические особенности золота, промышленные минералы и типы руд на территории современной России.
реферат [22,2 K], добавлен 01.06.2010Происхождение, химические свойства минералов. Особенности формирования эвапоритовых залежей. Плотность, спайность, излом минералов. Пылеватые и глинистые сцементированные и сильноуплотненные породы. Физико-механические свойства алевролитов и аргиллитов.
реферат [25,4 K], добавлен 13.12.2012Твердое природное неорганическое кристаллическое вещество. Строение, свойства минералов, их применение. Озотропные и анизотропные минералы. Разная структура полиморфных разновидностей. Природные минеральные формы. Химические и кристаллохимические формулы.
реферат [37,6 K], добавлен 19.09.2013Понятие и особенности минеральных видов, их признаки. Полиморфные модификации веществ, свойства минеральных индивидов. Нахождение минералов в природе. Характеристика физических, оптических, механических свойств минералов. Наука минералогия, ее задачи.
реферат [161,3 K], добавлен 09.12.2011Геологическая характеристика и анализ состава минералов Верхнекамского месторождения калийных солей. Определение соотношения чисел минералов разных химических элементов. Описание минералов-микропримесей нерастворимого остатка соляных пород месторождения.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 27.06.2015Принципы классификации кристаллов. Физические свойства, происхождения и применение минералов класса вольфраматов. Особенности аморфных тел. Свойства кристаллических веществ. Минералы черной металлургии осадочного происхождения, механизм их образования.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 03.04.2012Понятия: минерал, руда, минеральный вид. Характеристика, физические свойства минералов. Минералы как полезные ископаемые в недрах Крымского полуострова. Рудник Камыш-Бурун. Эльтиген-Ортельское месторождение. Майкопские глины - органический материал.
реферат [30,8 K], добавлен 16.11.2008Главные сведения о минералах и их основные свойства. Исследование происхождения, условий нахождения и природных ассоциаций минералов. Классификация изверженных, осадочных и метаморфических пород. Принцип формирования картотеки рентгеновских данных.
реферат [45,8 K], добавлен 04.04.2015Физические свойства ртути. Применение полезного ископаемого. Номенклатура товарной продукции, получаемой из ртутного сырья и ее назначение. Минералы, из которых извлекают ртуть, их описание и состав. Технологические свойства основных минералов ртути.
реферат [888,0 K], добавлен 21.05.2015Физические свойства минералов и их использование в качестве диагностических признаков. Понятие о горных породах и основные принципы их классификации. Охрана природы при разработке месторождений полезных ископаемых. Составление геологических разрезов.
контрольная работа [843,1 K], добавлен 16.12.2015Основные физические и химические характеристики барита. Гидротермальное происхождение, процесс образования самостоятельных рудных жил мощностью в несколько метров. Основные месторождения барита в России и в мире. Области применения данного минерала.
презентация [7,1 M], добавлен 18.01.2015Понятия и основные физические и химические свойства свинца. Основные минералы элемента. Основные геолого-промышленные типы месторождений. Конфигурация внешних электронных оболочек атома. Применение свинца в производстве свинцовых аккумуляторов.
реферат [54,0 K], добавлен 17.03.2013Свойства кристаллического вещества. Природа окраски минералов и твердость минералов. Характеристика алмаза. Островные силикаты, их свойства. Основные типы неметаллических полезных ископаемых. Главные представители драгоценных и поделочных камней.
реферат [3,0 M], добавлен 12.01.2011Образование оксидов, связанное с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Физические свойства арсенолита - редкого минерала, оксида мышьяка. Химическая формула, морфология, разновидности и образование кварца.
презентация [6,5 M], добавлен 05.02.2016Морфология минералов, их свойства, зависимость состава и структуры. Развитие минералогии, связь с другими науками о Земле. Формы минералов в природе. Габитус природных и искусственных минералов, их удельная плотность и хрупкость. Шкала твёрдости Мооса.
презентация [2,0 M], добавлен 25.01.2015Геологическое происхождение яшмы, ее разновидности и химические состав. Физические свойства минерала, основные его месторождения в мире. Применение яшмы в поделках и высокохудожественных изделиях. Торговые наименования в зависимости от многих факторов.
презентация [683,9 K], добавлен 28.06.2015Месторождения благородных корундов. Выращивание крупногабаритных монокристаллов сапфира методом Киропулоса. Основные физико-химические свойства синтетических рубинов и сапфиров. Синтез нанокристаллических порошков. Пленки пористого оксида алюминия.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 15.09.2015Оптические и электрические свойства минералов, направления использования минералов в науке и технике. Характеристика минералов класса "фосфаты". Обломочные осадочные породы, месторождения графита, характеристика генетических типов месторождений.
контрольная работа [32,4 K], добавлен 20.12.2010
