Реферат: Редкие металлы-металлы будущего - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Редкие металлы-металлы будущего

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 987 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ - БУДУЩЕЕ НОВОЙ ТЕХНИКИ на пороге очередного столетия. Со временная цивилизация переходит из железного века в новый - век легких и редких металлов Научно-техническая революция, которая после Второй ми ровой войны стремительно ворвалась в жизнь всех развитых стран мира, свя зана прежде всего с широким применением редких металлов. Использование их вызвало к жизни целые новые области современной промышленности, наук и и техники. Все сверхмагнитные, сверхлегкие, сверхтвердые, сверхжаросто йкие и высокопрочные конструкционные материалы в наши дни создаются на основе или с использованием редких элементов. Все ресурсо- и энергосбере гающие технологии не осуществимы без редких элементов. Даже в сельском х озяйстве применение очень небольших доз редкого металла неодима повыш ает урожайность продовольственных культур на 60 процентов. Сейчас насчит ываются многие тысячи областей эффективного использования редких мета ллов как в военной, так и в гражданских областях промышленности. Промышленно-экономический уровень развития современных государств, по утверждению специалистов, определяется масштабами потребления не сто лько чугуна и стали, сколько редких металлов. Редкие элементы - это своего рода витамины промышленности. И подобно тому, как живой организм не може т полноценно развиваться без микрограммовых количеств витаминов, так и передовая современная промышленность невозможна без редких элементов. В Советском Союзе научно-техническая революция началась несколько поз же, чем в других странах, и проводилась, к сожалению, в основном только в об оронной и аэрокосмической промышленностях. Затраты на поиски, добычу и п роизводство редких металлов в нашей стране даже в 60-70-е годы (период наивыс шего интереса к редкометалльной проблеме в СССР) в общем бюджете государ ства были мизерные - менее 0,2 процента. Это показатель того, что государств енные органы управления народным хозяйством уделяли редким металлам ч резвычайно мало внимания. Динамика производства и потребления редких металлов в СССР по сравнени ю с США всегда была не в нашу пользу. Суммарное потребление всеми капитал истическими странами за 25 лет, с 1960 по 1985 год, по бериллию, кадмию, германию вы росло в 1,4-2 раза, а по всем остальным редким металлам - даже в 3-15 раз. Чрезвычайно быстро растет потребление редких металлов в ведущих капст ранах Западной Европы и Японии, которые по темпам роста начали значитель но обгонять США. В Японии потребление таких металлов, как ниобий, циркони й, иттрий, лантаноиды, литий, ванадий, галлий, за период 1960-1985 годы возросло в 10-25 раз. Более того, некоторые из капстран перегнали Америку не только по т емпам роста, но и по потреблению на душу населения и даже по валовому потр еблению отдельных металлов. В 80-х годах мы уже стали отставать не только от США, но и от других развитых капстран. От Италии по валовому потреблению ниобия - в 1,5 раза, а в расчете н а душу населения даже в 8,4 раза, от ФРГ - в 7 раз, от Японии - в 2,5 раза по потреблен ию тантала и в 9 раз по цирконию. При этом надо еще учитывать, что у нас львиная доля многих редких металло в потреблялась только в оборонной промышленности. На долю народного хоз яйства СССР приходились лишь самые малые крохи. В 80-х годах в капстранах было построено около 20 химико-металлургических з аводов. На старых действующих заводах проведены реконструкция и расшир ение производственных мощностей. Еще большее количество химико-металл ургических заводов запроектировано ввести до 2000 года. Мы же и в 80-е годы, и до сих пор не ввели в действие ни одного нов ого горно-обогатительного комбината и ни одного завода по редким металл ам. Таким образом, и по добыче, и по потреблению СССР уже с 60-80- х годов начал резко отставать от ведущих капстран. И в этом главная причи на чрезвычайной заторможенности, даже провала нашего научно-техническ ого прогресса. Крупные изменения, происходящие в последние годы в экономике России, чре звычайно болезненно отразились на положении дел с редкими металлами. По ложение ухудшилось еще и оттого, что с распадом СССР многие предприятия, добывающие редкие металлы, остались в бывших союзных республиках. Остан овлена либо резко снижена добыча на крупнейших российских горнодобыва ющих предприятиях: на уральских Изумрудных копях - бериллия; на Орловско м комбинате (в Забайкалье) - тантала; на Ловозерском (Кольский полуостров) - ниобия, тантала, цериевых лантаноидов; на Забайкальском - лития; на уральс ком Вишневогорском - ниобия. Прекращена разработка германия на Павловск ом месторождении в Приморье. В результате положение с добычей, производс твом и потреблением редких металлов сейчас в России просто катастрофич еское. В нынешних рыночных условиях те или иные редкие металлы и даже новую тех нику, сделанную на их основе, зачастую дешевле и проще завести из-за грани цы. И мы, несмотря на острый экономический кризис в стране, покупаем ее. Но покупаем устаревшие образцы. Потому что суперновую технику США и их сате ллиты по официально существующим у них запретам в Россию не поставляют. И не исключено, что из-за капризов международной обстановки нам не стану т продавать даже то, что мы получаем сейчас. Такое было уже с трубами из ле гированного ниобием железа. После ввода наших войск в Афганистан ФРГ отк азалась продавать нам трубы из легированной ниобием стали. Мы начали ста вить свои стальные трубы и при городском строительстве, и в нефтепровода х. И вот через 15-20 лет пожинаем плоды. Трубы рвутся, их приходится заменять. Т огда как легированные ниобием простояли бы еще 40 лет. А главное, какая же мы великая держава, если не можем обеспечить себя свои ми совершенными приборами, своими эффективными технологиями, современ ными машинами, передовой техникой, сверхвысококачественными материала ми? Сейчас электронику, телевизоры, автомашины нам приходится покупать у Кореи, Японии, Германии. Мы вынуждены завозить из Европы продукты питани я! А ведь если бы мы использовали в сельском хозяйстве свой неодим, по той технологии, которая уже разработана и успешно апробирована нашими спец иалистами (Ф. В. Сайкиным и другими), то могли бы получать в 1,6 раза более бога тые урожаи, кормить не только себя, но и продавать продукты питания. Наш Ло возерский горно-обогатительный комбинат, разрабатывающий месторожден ие неодима (лопарит), еще не полностью остановлен. А запасы этого металла н а Ловозерском месторождении неисчерпаемы. ЛАНТАНОИДЫ Быстро реанимировать в нашей стране добычу и производ ство редких металлов, чтобы использовать их в различных областях народн ого хозяйства, - задача вполне реальная. И это - дело государственной важно сти, поскольку именно редкометаллическая промышленность - фундамент не только новой и оборонной техники, но и всего народного хозяйства. Отсутс твие редких металлов - угроза национальной безопасности России. Благодаря интенсивным поискам редких металлов в 40-70-х годах Россия имеет самые крупные в мире детально разведанные месторождения лития, цезия, ит трия, иттриевых и цериевых лантаноидов, циркония, тантала и ниобия, самое богатое месторождение бериллия. Однако все они находятся в труднодосту пных регионах Сибири, Заполярья или высокогорья. При нынешних финансовых возможностях страны промышленное освоение эти х новых месторождений пока нереально. Но есть другой выход. На ближайшие 15-20 лет наша страна может быть обеспечена редкими металлами, если восстан овить в достаточном объеме добычу на законсервированных или работающи х на треть своей мощности редкометалльных горно-обогатительных комбин атах. Например, Ловозерский лопаритовый комбинат может полностью обесп ечить всю нашу перспективную потребность в тантале, ниобии, титане, цери евых лантаноидах (в частности, и в неодиме для сельского хозяйства). Очень важно здесь еще и то, что все эти металлы можно одновременно получать при химико-металлургической переработке всего-навсего одного лопаритовог о концентрата. Здесь же, в богатейшем Ловозерском массиве, давно изучено еще несколько новых типов редкометалльных руд. Они могут быть легко и быстро введены в эксплуатацию. Это прежде всего эвдиалититы (от слова "диалитос" - раствори мый). Их запасы составляют здесь миллионы тонн. И в них содержатся оксиды ц иркония, иттрия и иттриевых лантаноидов; цериевых лантаноидов, ниобия, т антала, гафния. Эвдиалитовые руды выходят непосредственно на поверхнос ть в центральной части массива, поэтому их добыча не представляет больши х трудностей. Таким образом, при нормальной работе Ловозерского комбина та Россия будет обеспечена не менее чем двадцатью редкими металлами, и э то восполнит нам потерю четырех месторождений: Кутессайского, оставшег ося в Киргизии, Шевченковского в Казахстане, Желтые Воды и Малышевского - на Украине. Проблема добычи бериллия решается тоже сравнительно легко - восстановлением работ на забайкальском Ермаковском месторожде нии. Оттуда до 90-х годов рудный концентрат вывозили для химико-металлурги ческого передела в Казахстан, где он и остался после распада СССР. Но, к сч астью, на Ермаковском месторождении, с самыми богатыми в мире рудами бер иллия (1,2 процента ВеО), еще сохранилась примерно четверть запасов. Их нам в полне хватит на ближайшие 25 лет, а то и более. Наша промышленность может быть обеспечена литием, рубидием и цезием за с чет переработки слюд, которые были попутно добыты и сброшены в отвалы в п режние десятилетия на Изумрудных копях, а также на Вознесенском и Орловс ком месторождениях. Этих запасов хватит на 100 лет. Безотходная технология извлечения редких щелочных металлов из слюд хорошо разработана и запат ентована. Причем она позволяет одновременно получать еще и магний, и азо тисто-калиевые удобрения, и, что, может быть, особо важно, новый сверхлегки й, кислото- и термостойкий материал сипласт. Он может стать незаменимым в летательных аппаратах, в аэрокосмической т ехнике, при строительстве морских судов (для теплозащитных прокладок), п ри строительстве зданий, мостов позволяет значительно облегчить эти со оружения. Сипласт успешно был использован при строительстве "Бурана" - на шего космического корабля многоразового использования. И, наконец, редкий металл - стронций может быть получен попутно при перера ботке Хибинского апатита на удобрения по азотно-кислотной схеме. Таким образом, реанимация наших редкометалльных горно-обогатительных комбинатов позволяет целиком и достаточно быстро обеспечить российску ю промышленность, науку, технику и сельское хозяйство собственными редк ими металлами. А там, почему бы нам и не выйти с некоторыми редкими металла ми на мировой рынок. Ведь такие элементы, как скандий, рений, тербий, европ ий, диспрозий, по цене сопоставимы с серебром и с некоторыми платиноидам и. Реанимация редкометалльных комбинатов не единственный путь обеспечен ия страны редкими металлами. Довольно быстро, легко и дешево можно добыв ать их из всевозможных техногенных источников и различных попутно добы ваемых продуктов. Например, из золы, полученной от сжигания каменных и бу рых углей, из продуктов переработки и очистки нефти и газа; из шахтных и ру дничных вод, а также из вулканогенных вод и газов. При этом из техногенных продуктов могут быть попутно извле чены содержащиеся в них разные токсичные компоненты. От них все равно ра но или поздно непременно придется избавляться по экологическим требов аниям. Наш институт (ИМГРЭ) уже многие годы ведет исследовани я по изучению химических элементов, содержащихся в техногенных продукт ах. С помощью новейшей аппаратуры обнаружено 70 элементов (в их числе 35 редк их металлов) в немалых количествах. В ближайшее время мы планируем проанализировать исходные угли и нефти п о всем бассейнам России. Уже установлено, что в нашем углеводородном сыр ье присутствуют в промышленно-ценных количествах иттрий, лантаноиды, ва надий и другие металлы, цена которых соизмерима со стоимостью самой нефт и. За рубежом их извлекают из купленной у нас нефти. Мы за это ничего не пол учаем. Например, в татарстанской нефти содержится до 700 г/т ванадия. Он не то лько представляет ценность, но еще и весьма токсичен. Мы его не извлекаем. При сгорании нефти ванадий рассеивается по нашим полям. За десятилетия е го накопится там столько, что сельскохозяйственная продукция может ста ть ядовитой. Таким образом, обеспечить свою страну жизненно необходимыми ей редкими металлами можно довольно быстро и с не очень большими затратами. Геологи ческая служба страны (буквально за 2-3 ближайших года) способна провести ши рокую ревизию отвального хозяйства горнодобывающих и химико-металлург ических предприятий России, проверить на редкие металлы нефтеносные и у гольные бассейны страны; апробировать новейшие технологические схемы утилизации полезных (и токсичных) металлов из всех попутно получаемых пр одуктов. Особых ассигнований на это не потребуется. Просто необходимо не сколько переориентировать тематику работ сырьевых институтов Министе рства природных ресурсов России. Литература Месторождения литофильных редких металлов. Под редакцией Овчинникова Л. Н., Солодова Н. А. М., Недра, 1980. Солодов Н. А. Формационные типы редкометальных ка рбонатитов. // Отечественная геология, № 6, 1996. Солодов Н. А. Условия образования крупных и богаты х редкометальных месторождений. // Геология рудных месторождений, т. 39, № 5, 1997. Солодов Н. А. Концепция экстренного обеспечения Р оссии редкими металлами. // Минеральные ресурсы Рос сии. Экономика управления, № 4, 1992. ЦИФРЫ И ФАКТЫ › Многие редкие металлы, долгое время почти не находившие применения, сейчас широко используютс я в мире. Они вызвали к жизни целые новые области современной промышленн ости, науки и техники - такие, как солнечная энергетика, сверхскоростной т ранспорт на магнитной подушке, инфракрасная оптика, оптоэлектроника, ла зеры, ЭВМ последних поколений. › Используя низколегиро ванные стали, содержащие всего 0,03-0,07% ниобия и 0,01-0,1% ванадия, можно на 30-40% снизить вес конструкций при строительстве мостов, многоэтажных зданий, газо- и н ефтепроводов, геологоразведочного бурильного оборудования и т. п. При эт ом срок службы конструкций увеличивается в 2-3 раза. › Магниты с использован ием сверхпроводящих материалов на основе ниобия дали возможность пост роить в Японии поезда на воздушной подушке, развивающие скорость до 577 к м/ч. › В рядовом американско м автомобиле используется 100 кг стали марки HSLA с ниобием, ванадием, редкими землями, 25 деталей из медно-бери ллиевых сплавов, цирконий, иттрий. При этом вес автомобиля в США (с 1980 по 1990 го д) уменьшился в 1,4 раза. С 1986 года автомобили начали оснащаться неодимсодер жащими магнитами (37 г неодима на один автомобиль). › Интенсивно разрабатыв аются электромобили с литиевыми аккумуляторами, автомобили на водород ном топливе с нитридом лантана и другие. › Американская фирма "Ве стингауз" разработала высокотемпературные топливные элементы на основ е оксидов циркония и иттрия, которые повышают кпд тепловых электростанц ий с 35 до 60%. › За счет внедрения энер гоэкономичных осветительных приборов и электронной аппаратуры, сделан ной с использованием редких элементов, США предполагают сберегать до 50% э лектроэнергии из 420 млрд. кВт/часов, расходуемых на освещение. В Японии и США созданы лампы с люминофорами, содержащими иттрий, европий, тербий, це рий. Лампы мощностью 27 Вт с успехом заменяют 60-75-ваттные лампы накаливания. Расход электроэнергии на освещение снижаетс я в 2-3 раза. › Использован ие солнечной энергии невозможно без галлия. НАСА США планирует оборудов ать космические спутники солнечными элементами на основе арсенида гал лия. › Чрезвычайно высоки темпы роста потребления редких металлов в электронике. В 1984 году с тоимость мирового сбыта интегральных схем с использованием арсенида г аллия составляла 30 млн. долларов, в 1990 году она уже оценивалась в 1 млрд. долл аров. › Применение р едкоземельных элементов (редких земель) и редкого металла рения при крек инге нефти позволило США резко снизить использование дорогостоящей пл атины, при этом повысить кпд процесса и увеличить на 15 процентов выход выс окооктанового бензина. › В Китае успеш но применяются редкие земли в сельском хозяйстве для удобрения риса, пше ницы, кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, табака, чая, хлопка, арахиса, фруктов, цветов. Урожай продовольственных культур увеличился н а 5-10%, технических - более чем на 10%. Улучшилось качество пшеницы за счет боле е высокого содержания протеина и лизина, увеличилась сахаристость фрук тов, сахарного тростника и свеклы, улучшилась окраска цветов, повысилось качество чая и табака. › В Казахстане по рекомендации российских ученых была применена разработанная Ф. В. Сай киным новая методика использования редких земель в сельском хозяйстве. Опыты провели на больших площадях и получили великолепный эффект - увели чение урожайности хлопка, пшеницы и других культур на 65%. Столь высокая эф фективность была достигнута , во-первых, благодаря тому, что использовал и не смеси всех редких земель одновременно, как это практиковалось в Кит ае, а только один неодим (поскольку некоторые из лантаноидов не способст вуют повышению урожайности, а наоборот - понижают ее). Во-вторых, не провод или, как это делают в Китае, трудоемкого опрыскивания сельскохозяйствен ных растений в периоды их цветения. Вместо этого только замачивали зерно перед посевом в водном растворе, содержащем неодим. Эта операция много п роще и дешевле. › До последнег о времени иттрий использовался в технике чрезвычайно редко, и добыча его была соответствующей - исчислялась килограммами. Но вот оказалось, что и ттрий способен резко увеличивать электропроводность алюминиевого каб еля и прочность новых керамических конструкционных материалов. Это обе щает весьма большой экономический эффект. Интерес к иттрию и к иттриевым лантаноидам - самарию, европию, требию значительно вырос. › Скандий (его ц ена одно время была на порядок выше цены золота) благодаря уникальному с очетанию целого ряда своих свойств теперь пользуется сверхповышенным интересом в авиационной, ракетной и лазерной технике. Названия "редки е металлы", "редкие элементы", "редкоземельные элементы" - не совсем правиль ны, потому что эти химические элементы вовсе не такие уж редкие. Их средне е содержание в земной коре сопоставимо или даже выше, чем большинства ши роко используемых нами в повседневной жизни металлов. Например, таких ре дких металлов, как скандий, церий, лантан, литий, иттрий, ниобий, галлий, в зе мной коре содержится примерно столько же, сколько хрома, цинка, никеля, ме ди, свинца. А стронция, циркония, рубидия - даже на порядок больше. Полвека назад считали, что редкие элементы не способны образовывать крупные месторождения и в ысокие концентрации в руде. Сейчас мы знаем, что это не так, что учтенные м ировые запасы, например, ниобия, лития и цериевых земель не уступают запа сам титана, никеля и превышают запасы свинца и олова. В наиболее крупных м есторождениях цериевых земель, ниобия, лития, стронция, циркония, ванади я хранятся миллионы тонн этих ценнейших редких металлов. По способности концентрироваться в рудах промышленных месторождений редкие элементы не уступают, а часто даже превосходят цветные и малые металлы. Может быть, правильнее было бы называть эти металлы не редкими, а новыми, как предлагал академик В. И. Смирнов. Ведь все редкие элементы открыты за последние 60-220 лет, а исполь зование их в промышленности по-настоящему началось только 20-40 лет назад. Пирамида наглядно показывает распространенно сть химических элементов в земной коре. В "шпиле" уместились редкие и некоторые малораспространенные металлы. Универсальная ракетно-космическая транспортная система "Энергия" на космодроме Байко нур. В ее состав входят мощная ракета-носитель и орбитальный корабль мно горазового пользования "Буран". Чтобы изготовить сверхлегкие материалы для этой сло жнейшей транспортной системы, были использованы редкие металлы. Одна из секци й установки Т-15 Токамака со сверхпроводящими магнитными катушками. периодическая система элементов Д. И. Менделеева Здесь, в Периоди ческой системе элементов Д. И. Менделеева, выделены (подчеркнуты) редкие м еталлы. Как видите, их не так уж мало - 35 из 104-х. Удивительная к расота и сияние рубиновых звезд на башнях Кремля - одна из достопримечат ельностей нашей столицы. Звезды сделаны из селенового рубина - стекла, со держащего редкие металлы - селен, сернистый и углекислый кадмий. Современные от ечественные автомашины возят в основном сами себя. Например, в "Жигулях" и з 1400 кг их общего веса полезный груз составляет менее одной трети. Не лучше соотношение полезного груза и общего веса у железнодорожных составов, о собенно пассажирских, у самолетов, у водных судов. Сплавы на основе легки х и редких металлов позволяют исправить столь несуразное соотношение.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Мам, смотри, снегирь! У тебя хлеб есть?
- Без хлеба ешь!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru