Vízföldtani szem pontból a telepekkel kap csolatos hom okrétegek érdem elnek em lítést. A széntelepekkel szingenetikus fosszilis vizet ta r talm aznak a rétegek. K ülszíni utánpótlásuk a kányási tapasztalatok alap ján nem lehet, ugyan is a vastag slír takaró vízzáró rétegként szere pel. Jelentősebb m ennyiségű vizet a chlamysos homok tárol és az I. sz. telep, valam int a II. sz. telep alatti 8— 10 m vastagságú hom okré tegek. A rétegek vize a bányabeli feltárások során iecsapolódik. A kányási tapasztalatok alapján leggyakoribb vízbetörések 200—500 l'perc nagyságrendűek voltak, egy-két esetben érték el az 1 m:Vperc és egy esetben pedig a 2 m3/perc vízbetörést. Ezek a vízbetörések vi szont nagy terü leten lecsapolták a hom okré tegek vizét. A kutatófúrásók m élyítése során Kányás aknán többféle vízm egfigyelő m ódszerrel kí sérleteztünk. Végeztünk olyan m egfigyelése ket, hogy a hom okréteget külön vizsgáltuk, kanalazássa! em eltük ki a fúratból a vizet, m ajd m értük a visszatöltődést és az állandó vízní vót. A rétegeket béléscsövezéssel cem entálás nélkül próbáltuk egymástól elkülöníteni. A módszer nem v ált be. a béléscsövek nem zár ták el egym ástól a hom okrétegeket, az állandó víznívó m indhárom rétegnél 1— 2 m különb séggel ugyanott állt be. N éhány fúrásnál geo fizikai m ódszerekkel is kísérletezett a miskolci
geofizikus m érőcsoport, de eredm énytelenül. A m átraverebélyi területen m ár csak a fúrás befejezése u tán az állandó víznívót határoztuk meg. Ezek adatai nem m egbízhatóak, ugyanis sok esetben a rosszul kiöblített fúrásokban nem víznívót, hanem Iszapnívót m értek. A jövő kutatásoknál az a javaslatunk, hogy c:ak szabályosan kiképzett hidrogeológiai fúrá sokkal lehet elfogadható eredm ényt elérni. V a lószínű a m egkom presszornzott rétegek a gáz viszonyokra is több adatot szolgáltatnak, hiszen a működő bányák m indkét oldalról gázveszé lyesek. Tiribes akna m etán és széndioxid K á nyás m etángáz veszélyes. Az eddigi m átraverebélyi fúrásokban sem m ilyen gázt nem észleltek, valószínű a nagy vízoszlop, illetve iszaposzlop nyom ása m iatt. A kutatási terü let előzetes és részletes k u tatása 1967-ben megindul. Az 1967. évi kutatási keretből tervbe vettü k 3 hidrogeológiai fúrás lem élyítését. Ezen fúrások szám át a részletes kutatási fázis befejezéséig 6 db-ra emeljük, hogy m inden krrr területen egy hidrogeológiai fúrás legyen. A m átraverebélyi terü let bányászati feltá rását a részletes kutatás eredm ényei döntik el arra vonatkozóan, hogy önálló aknaként kerüle feltárásra, vagy a két szomszédos aknából in dulnak m ajd a feltárp vágatok. Az utóbbi meg oldás gazdaságosabbnak látszik.
Ritkaföldfémek és felhasználásuk a korszerű iparban Irta: Dr. Pőcze László
A fejlődő technika ragyogó eredm ényei nek elérése céljából a rendelkezésre álló anya gokat a legváltozatosabb form ában használja fel. F elk u tatja és kiaknázza az összes lehető ségeket. Az igen kis m ennyiségben előforduló anyagokat, elem eket is szám ításba veszi a m i nél tökéletesebb szerkezetek és m űszerek elő állítása érdekében. A ritkaföldfém eket az 1950-es évekig gya korlatilag nem tek in th e tjü k ipari anyagoknalc. Tudom ányos k utatási célokra igen kis m ennyi ségben állították elő. Előállításuk igen költsé ges volt. A k iterjed t k utatási tevékenység kö vetkeztében a ritkaföldfém ek m ind nagyobb m ennyiségben álltak rendelkezésre. T ulajdon ságaik tüzetesebb m egism erése egym ásután adott lehetőséget ipari felhasználásukra. Az öt
venes évek szédületes technikai fejlődése ((elek tronika. űrkutatás, petrokém ia) sok lehetősé get n y ú jto tt a ritkaföldfém ek felhasználása te rén is. Ez a fejlődés napjainkban is tart sőt fokozódik. R itka fö ld fém ek tulajdonságai és előfordulásuk A ritkaföldfém ek (továbbiakban R. F.) ki lépve eddigi tanulm ányaink csak em lítésrem éltó érdekességei közül, igen jelentős szere pet kezdenek elfoglalni a korszerű ipar alap anyagai között. Ezek az elem ek a periódusos rendszerben a bárium és hafnium közötti helyet foglalják el. Rendszám uk 57-71. Közéjük so roljuk m ég a 39-es rendszám ú y ttrium ot és a
11
90-es rendszám ú tórium ot. Nem azért, m intha ez a két elem hasonlítana kém iai tulajdonságaibán az R. F.-hez, hanem azért, m ert velük
együtt fordulnak elő. Előállításuk szorosan hozzátartozik a R. F. gyártásához. Az 1. táblázat összefoglalja az R. F. fontosabb adatait. (1)
1. táblázat '
Elem
'Lanitán (La) Oerium (Cie) Priaaeodiimiium (Pr) Neodiimium (Nd) P ram étiu m (Pr) ** S zam arium (Sm) E uropium (Eu) tJadolinium (Gd) Terhi um (Tb) D iszprózium (Dy) H dlm ium (Ho) Enbium (Er) Tuiliuim (T>m) Y tteebium ((Yb) Lubetium (Lu) Ytfcrium (Y) *
—
R end szám
A tom súly
57 58 59 60 61 62 63 64 615 66 67 68 60 70 71 39
138,92 140,13 140,92 144,27 145 150,35 152,0 157.26 158,98 162,51 164,94 167,21 168,94 173,04 174,99 88,92
V egyérték 3 3,4 3,4 3 3 2,3 2,3 3 3,4 3 3 3 3 2,3 3 3
Olv. p. : oc
Sűrűség g/om3
920 795 935 1024
6,2 6,7 6,7 7,0
—
1072 826 1312 1356 1407 1401 1497 1545 824 1652 1509
0 bairn/atom* 9,3 0,73 11,6 46
—
7,4 5,3 7,8 8,3 8,5 8,8 9,0 9,3 6,9 9,8 4,4
± ± ± ±
_
0,3 0,08 0,6 2
Bt
4 O 'u ü o
5600 ± 200 4300 ± 100 46000 ± 1000 46 ± 4 950 :!: 50 65 ± 3 173 ± 17 127 ± 4 37 + 4 112 ± 5 1.31 + 0,08
Sk 3 Ö '9 o EH á otrx S 'u 1— i
neutron aktivációs hatáskeresztmetiszet,
** = csak rádióaikitív állapotban ism eretes, m in t m aghasadás! leírnék.
Az R. F. alapanyaga a m onacit és basztneeit homokok. Apatitos, foszfáté® társulásban is előfordulnak. A kola-foszfát pl. kb. 0,5—1% R. F. oxidókat tartalm az. Előállításuk alapanya ga. jelenleg túlnyom órészt a m onacit és a basznecit homokok. A m onacit a tengerpartok alluviális lerakodásaiban található jórészt arany és gyém ánt lelőhelyekkel együtt. Lerakodási lelőhelyek: Brazília, USA délkeleti partvidéke, kisebb lelőhelyek: Ceylon, Indonézia, A usztrá lia, Mozam'bik és Madagaszkár. Folyami hordalékos lelőhelyek: Burma, Malaysia, Dél-Korea, USA. Tel érés előfordulások: D él-A frika, Nyaszszaföld, USA. A basztnecit lelőhelyei: USA, SZU, M ada gaszkár, R uanda— IJrundi, Transvaal, és Svéd ország. A kaliforniai basztnecit előfordulást kb. 1.5 m illiárd kg R. F. oxidra becsülik. Jelenleg ez a világ leggazdagabb ritkaföldfém lelőhe lye (2). R itkaföldfém ek előállítása és term elési adatok A ritkaföldfém ek előállítása a korszerű kémiai m űveletek ipari m éretűvé válása foly tán valósulhatott meg nagyobb m értékben. A kémiailag nagyon hasonló elem eket a klasszi kus kém iai-technológiai m űveletekkel csak igen nagy veszteséggel leh e tett elválasztani. Nagy tisztaságú, ún. rádiókém iailag tiszta anyagokat nem is lelhetett előállítani. Az ioncserélő, és extrakciós eljárásokkal mód nyílik arra, hogy az egyes elem eket egym ástól is elválasztva na gyon tisztán előállíthassuk.
12
A 2. táblázat a m onacit és basztnecit átla gos összetételét m u tatja (1). Vegyület lq 2o
M onacit USA %
Basztnecit U.S.A . 0/0
3 Ce20 3 P r20 3 Nd2Oa Sm20 3 Eu.>03 Od2Ó3 Egyéb berhium cs. oxid Y ttriu m cs. oxid y 2o 3
17
összes R. F. oxid
64,8
89,9
3,5 0,1 0,3
0,1
ThO, MgO OaO RaO AloOrj+FenO-j t íö 2 ZrO a F
p2o 5 s ío 2
so3
24,6 47,1 4,4 12,6 0,7
29,9 3,9 11 1,3 0,001 0,5 0,2 0,1 0,9
0,6 0,2 0,1
0,5
>[
/ ’,
^
10,0
28 1
__________
A korszerű gyártási eljárás a ritkaföldfé m ek elválasztására ioncserélőket és oldószeres extrakciós elválasztást alkalmaz. Az ioncserés eljárás lemosásos krom atográfiából és kiszorításos krom atográfiából áll. A lemosásos krom atográfiát csak kis m ennyiségű anyag elő
A nagytisztaságú fém eket általában fémes redukcióval állítják elő tiszta sóikból. Redu káló fém a kalcium. A redukált fém ek a kal ciummal ötvözetet alkotnak. Ebből az ötvözet ből a kalcium ot elűzik, s visszamarad a tiszta fém. Ilyen m ódon állítanak elő lantánt, cériuniot, neodimiumot, prazeodim iumot, gadoliniumot. Ezzel a m ódszerrel nem lehet előállítani szam ariumot, ytterbium ot és európium ot. Ezeket tiszta lantán fém m el lehet sóikból redukálni.
A ritkaföldfém ek term elése és előállítása a hatvanas évek elején nagy arányban kezdett fejlődni. Alkalm azási területük szélesedése m ind nagyobb igényt jelentett. 1963-ban a vi lág m onacit homok term elése kb. 270 000 t, a következőképpen oszlik meg: Brazília 37%, India 24%, Délafrikai Unió 22%, USA 6,5%, A usztrália 5%, M alaysia 2%. A m aradék In donézia, Ceylon, Korea, Taiföld, Kongó, Ni géria és M adagaszkár között oszlik meg. A term elő országok nem dolgozzák fel, vagy csak kis részét a monacithomoknak. A fő feldolgozó az USA. A fejlett technológiai eljárással 45,36 kg m onacithomokból a követ kező fém eket lehet kinyerni [5]: Lantán Neodimium Prazecdium Szam arium Gadolinium Diszprozium
10,89 kg 5,44 „ CO
Cerium
©
állítására, m integy analitikai célokra alkalm az zák. A kiszorításos krom atográfia alkalm as a nagyobb ^m ennyiségű, nagytisztaságú fémek előállítására. Ú jabban kom plex-képző vegyületeket használnak, hogy az elválasztási faktor m egváltoztatásával a két ion elkülönítését m eg könnyítsék. A néhány kom plex képző között szerepel pl. a nitrilotriecetsav (NTA). Nagyobb ph-nál, 7—8 között, nagyon alkalmas a cerrum csoport lemosására. Alkalm azzák még az etiléndiam intetraecetsavat (EDTA) és a hidroxietil-étilén-diam intetraecetsavat (HEDTA). M a gasabb hőm érsékleten jobb hatásfokot lehet el érni, s az alcsoportok egyes elem einek szétvá lasztása is lehetséges. Az ioncserélős eljárás nagyon alkalm as nagytisztaságú elem ek előál lítására. Nagy hátránya, hogy eléggé költséges és időigényes, kb. 30 nap szükséges az elem ek elválasztására, s kb. 1 év a 99,999%-os tiszta ságú fémek, előállítására. Az oldószeres kivo nási eljárást m ajd m inden gyártó cég használ ja, de ez még eléggé kezdeti állapotban van. A ritka földfém eket az egyéb szennyezőktől így választják el, m ajd ioncserélőn tisz títjá k to vább. Jelentős m unkát végeztek ezen a té re n h a zánkban is a N ehézvegyipari K utató Intézet ben dr. Almássy és m unkatársai. Tejsavas ' kom plexeket lemosási krom atográfiával v á lasztják el egymástól. Ezekről a m unkálatok ról több alkalom m al és helven szám oltak be. [3, 4] Ezekkel az eljárásokkal az R. F.-et vegyület alakban nyerik. Ezekből az oxidok illetve a tiszta fém ek előállítása külön feladat. Különö sen a nagytisztaságú fém ek előállítása jelent nagyobb nehézségeket és kíván igen fejlett technológiát és berendezést. A fém eket általá ban elektrolízissel állítják elő, de a nagytiszta ságú fém ek előállítására az elektrolízis kevésbé alkalmas. Az elektrolízist több változatban al kalmazzák: a) Oxidok és fluoridok elektrolízise keve rés közben fluorid fürdőben. b) Oxidok és fluoridok elektrolízise keve rés közben flúorid-klorid fürdőiben. c) Alacsony olvadáspontú fém ekkel alko to tt elektrolitból olvadék elektrolízis (cink, kadmium). d) Amalgámos vizes elektrolízis.
1,36 „ 0,45 „
Erbium Terbium Holmium Y tterbium Europium
Tullium 100 „ Lutetium
275 g
80 g 70 „ 60 „ 30 „ 20 „ 20 „ 2 „
A színes televízió és az olajipar növekvő igénye kielégítésére 2,7 millió dolláros bővítést hajtanák végre az USA-ban a ritkaföldfém ek és vegyületeiknek előállítására. A három lép csőben tervezett bővítés után (bánya és koncentratum előállítás, europium -oxid üzem, prazeodimium- és neodim ium oxid üzem) a gyár kapacitása kb. évi 15 millió kg ritkaföldfém oxid lesz. 1966-ra a tervek szerint a term elés kb. 5 millió k g-t tesz m ajd ki. Különösen az europium oxid term elést szorgalmazzák és kétszeresére emelik, am i évi kb. 6 000 kg-nak felel meg. A beruházások között szerepel a m i nőséget vizsgáló egységek fejlesztése. M űszeres analitikával a tisztasági vizsgá latoknál a p. p. b. (pars pro billió) nagyságrendű szennyezéseket is ki fogják m utatni (aktivációs analízis, abszorpciós spektrográfra stb.) A nagyarányú fejlesztés bizonyára arány ban van az igényekkel és a növekvő kereslet tel távolabbi időszakra is. Nagyon nehéz erről a területről összefogó adatokat begyűjteni v i lágviszonylatban. Igen jelentős m unka folyik a SZU-ban és Japánban is. A nyugat-európai országok is jelentős erőfeszítéseket tette k a ritkaföldfém eket előállító iparuk fejlesztésére. Négy vállalat látja el gyakorlatilag az USA ritkaföldfém szükségletét. Ezek évi k a pacitása kb. 9 millió kg ritkaföldfémoxid. A lapanyaguk jórészt monacit, s kb. 25% basztnecit. Az árak alakulása is jellemző ennek a te rületnek a fejlődési viszonyaira. A 3. táblázat összehasonlítást ad az R. F.-ek 1960-as és 1966os árairól. [6, 7],
13
3. táblázat Fém, iil. vegyület L an tb an 99,9 LciioO.'j ,, Cerium 99,9
A r $/'font 1960
Á r $/font 1966
153
75 9,50 75 9,— 185,— 50 — 150,— 40,— 220,— 60,— 5000,— 1350,— 250,— 90 — 1100,— 925,— 190,— 125,— 450,— 220.— 270,— 175,— — 2000,— 410,— 300,—
—
148 —
P razeodim ium 99,99 P r20 | 99,9 N eodim ium 99,9 Nd20 3 Szam arium 99,9 Sm2Oi „ E urópium 99,9 Eu 20 3 Gajdolinium 99,9 G d ,0 3 99,9 T erbium 99,9 Tb20 3 Disziprczium 99,9 Dy20 3 Hoilimium 99,9 HO'oOj Ertoium 99,9 E r20 ;j T ullium 99,9
189 50 189 —
198 60 4158 2480 328 125 1685 900 328 — *28
■
—
328 —
2080 —
Y tterbium 99,9 Y b )0 3 L u tétiu m 99,9 Du20 3 Y ttriu m 99,9 y 2o 3
850 —
3060 243 70
—
3500,— 180,— 60,—
A fejlett gyártási eljárások alap ján az egyes férnek árának csökkennie k e lle tt volna, mégis jelentős árem elkedés m utatkozik (Eu, He. Lu, Trn, Sm). N yilvánvalóan ezek azok a fémek, m elyek az olajipari katalizátor gyártás, s egyéb célokra kerülnek felhasználásra és ezekből még m indig növekvő a kereslet. A növekvő felhasználást m utatja, hogy a m onacit homok ára az 1963. évi 45—55 Font/tról 1966-ban 60— 70 F ont/t-ra em elkedett. A ritkaföldfém ek ipari alkalmazása A ritkaföldfém ek k iterjed t alkalm azásáról az alábbi általános összefoglalás ad tájékozta tót: Lantán: üvegipar, kerám ia, elektronika, vas és fémötvözés. Cerium : üvegipar, kerám ia, elektronika, vas és fémötvözés, nukleáris kutatás, gyógy szeripar, fém -üveg csiszolás, analitika. Prazeodim ium : üvegipar, fém ipar, elek tronika, katalizátor-gyártás, világító porok, op tikai laser-ek. Neodimium: üvegipar, fém ipar, elek tro n i ka, katalizátor-gyártás, világító porok, optikai laserek. Szam arium : optikai laserek, katalizátorok, világító porok, elektronika, nukleáris ipar, kém iai analitika.
14
Európium : világító porok, elektronika, nukleáris ipar. Gadolinium : fém kohászat, optikai laserek, katalizátorok, világító porok, elektronika, nuk leáris ipar. Yttriuim: vas- és fém ipar, kerám ia, k a ta lizátorok. világító porok .elektronika, nukleá ris ipar. A jelentősebb alkalm azási területekről né hány szem léltető példával, s adatokkal világít ju k m eg a ritkaföldfém ek felhasználási terü le tét és ezek fontosságát. 1. Vas és fém kohászat [8, 9, 10] Az OMFB ezzel a tém akörrel foglalkozó tanulm ánya is széles és átfogó tájékoztatást ad a ritkaföldfém ek kohászati felhasználásáról. Az elm ú lt években sok irodalm i közlem ény jeen t m eg erről a területről. A szovjet kohásza ti ipar különösen sok figyelm et szentel ennek a területnek. A minőségi acélgyártás, s a jobb kihozatal érdekében sikerrel a lk alm azn ak ' külonboző kom plex dezoxidáló és kéntelenítő ritkaföldfém ötvözeteket. Az e lé rt eredm ények, m int a hivatkozott irodalm i közlem ények iga zolják, sürgetően követelik ezen ötvözési és dexoxidálási eljárás alkalm azását. A vizsgálati adatok szerint a helyesen m egválasztott ritkaföldfém ötvözés a következő eredm ényeket m utatja: a) Csökkenti a m űszaki jellem zők anizo tró p iáját a term ék hossz- és k eresztirá nyában. T ehát finom abb, hom ogénebb szöveteloszlást és orientációt biztostí. b) Csökkenti a kénzárványosságot, hom o génebb szulfideloszlást eredm ényez és kéntelenítő hatása van. c) K okillába ötvözés esetén is jav ítja az ütőm unkát és a képlékenységi tu la j donságokat. d) A ritkaföldfém zárványok (La, Ce, Pr)iO.)- és a vegyes zárványok (vegyes szulfidok) kevésbé képlékenyek, kisebb a kem énységük és m agasabb az olva dáspontjuk. Az acél alakváltozása köz b en azonban változatlanul m aradnak, nem okoznak az acélban járulékos fe szültségeket a hengerléskor és alakí táskor. Igen fontos tény, hogy az ötvözési kon centrációk igen kicsinyek. Á ltalában 200 g/t-tól max. 1550 g/t-ig te rje d az ötvözési határ, mely biztosítja a fen t leírt eredm ényeket. Term észetesen a legváltozatosabb ötvöze tek készíthetők a ritkaföldfém ek ötvözésével a legkülönbözőbb fém ekkel, tetszőleges arányok ban. A fejlődő technika fel is használja eze ket az anyagokat, különösen az új anyag-igé
nyes iparágak fejlesztésekor kriotechnika, elektronika stb.).
(atom technika,
2. A to m technika [11] Az atom technikai felhasználás k é t nagy terü letre határolható: a) N ukleáris szerkezetek, berendezések, reaktorok építő elem ei (ötvözetek, védő és egyéb m űszaki célokat szolgáló al katrészek, szabályozó rudak stb.) ■b) Izotóptechnikai eljárások sugárforrásai, aktív anyagai stb. A szerkezeti felhasználás teré n az Eu, Dy, Sm, Gd ötvözeteket abszorpciós célokra, sza bályozó rudak készítésére használják. Leégő hasadási inhibitorokat készítenek Eu, Dy, Er, és Lu- ötvözetekből. Az Y -al és Ce-al ötvözött Z r-ötvözeteket szilárd hidrogén hordozóként m oderátoroknak használják. A különböző nagy neutron abszorpciójú ritkaföldfém ötvözeteket vagy tiszta fém eket árnyékolásra használunk fel. Az yttriu m o t jó korróziós tulajdonságai révén hűtővezetékek készítésére használjuk (yttrium csővezetékek). A külső korróziós hatástól védőgázos b urkolat tal védik. Felhasználnak még a reaktor technikában különböző ritkaföldfém ekkel ötvözött niobium alapú ötvözeteket is. Az izotóptechnikai e ljá rások tiszta sugárforrásként felhasználnak r it kaföldfém eket. Az 1. táblázat adatai szerint egyes ritkaföldfém eknek igen nagy aktivációs hatáskeresztm etszetük van. Ez azt jelenti, hogy nagyon jól aktiválhatok. Ha ehhez még jellem ző /-sugárzás járni, akkor az ilyen elem ek na gyon alkalm asak nyom jelzéstechnikai célokra. Sugárforrásként használatos az europium , radiografiai célokra. Az Eu 153-as izotópja 420 barn hatáskeresztm etszettel aktiválódik és ke letkezik Eu 154, m ely 16 évi felezési idővel bomlik. Á tvilágítási célokra alkalm as /-su g ár zása van; 1,01, 1,28 MeV energiával. Jó sugárforrás a Tm 170 129 nap felezési idővel, s 0,96 MeV /^-sugárzással. Az inaktív nyom jelzéstechnika céljaira igen alkalm asak a nagy aktivációs hatáskeresztm etszettel bíró ele mek; Gd, Lu, Eu, Sm. A La-nak ugyan kisebb az aktivációs hatáskeresztm etszete [9, 3], de igen jól m érhető jellem ző /-sugárzása révén nagyon könnyen m eghatározható. Az inaktív
nyom jelzés-technika m ódszere abban áll, hogy valam ilyen vizsgálandó folyam atot a megfele lő elem m el ill. vegyülettel jelzünk. A folya m at egyes fázisaiban m intát veszünk. A min tákban aktivációs analízissel m eghatározzuk n jelzett elem et. A koncentráció viszonyokból követkéztethetünk a folyam at alakulására, el oszlási, s koncentráció viszonyókra. A ritkaföldfém ek aktivációs analízissel 10-12— 10-1/* g/g koncentrációban m eghatározha tók. Így igen kevés anyaggal (10— 100 g) nagy anyag m ennyiségek jelezhetők (10— 10 000 t). 3. E lektronika és m ikrohullám ú technika Ez az a terü let, ahol a ritkaföldfém ek felhasználása igen sokrétű és nagyon szerteágazó Legfontosabb alkalm azási terü letü k : laser, ma ser készítés, gránátok előállítása, a színes te levízió. A laser készítés te ré n a La—N d-fluorid kristályokat használják fel. Ezekhez term észe tesen nagy tisztaságú anyagok szükségesek. A grán át-típ u sú vegyületekhez ritkaföldféméi, adva a m ágneses és term isztoros tulajdonságok változnak kedvezően. E rre a célra főleg y ttriu m ot használnak de Tb, Pr, D y-al is végeztek kísérleteket. Igen fontos alkalm azást találnak a Ce, La, Eu és az Y- a színes televízió vevőkészü lékek. készítésénél. Míg a Ce és a La a képcső üveggyártás ötvöző anyagai, az Eu és Y a vö rösre érzékeny világító porok lényeges alkotói. Az újabb kísérletek szerint [12] a ZnS-alapú vörösre érzékeny világító porok h ely ett a rit kaföldfém ekkel a k tív á it yttrium oxidot ill. yttrium vanadátot használják a képcső gyártás hoz. A nagy képcsöves (65 cm átm.) készülé kek képcsöveinek gyártásához kb. 9 g világító porra van szükség színenként. Mivel az értékes ritkaföldfém tartalm ú vörösre érzékeny port a képcső gyártása köz ben visszanyerik, egy készülék kb 3 g- anyag felhasználást jelent. A veszteségekkel és bizo nyos egyenetlenségekkel szám olva kb. 4 g-t kell egy készülékhez tervezni. 100 g YVO/i-hez kell 5.3 g Yi:G’, és az aktiváláshoz kb 2,4 g EU2O3. A ritkaföldfém szükséglet teh á t egy készülék hez kb 0,1 g E-U2O:: és 2,1 g Y 2O3. A távlati becslések szerint az USA és a nyugat-európai fejlődést ezen a té re n a 4. táblázat m utatja.
U. S. A. Év
Színes tv telítődést %
Ü zem ben levő Évi term elés készülékek m illió m illió
Színes tv telítődési '%
N y.-E urápa Ü zem ben levő Évi term elés készülékek m illió m illió
1965
9,5
5,5
2,6
0
0
1970
40,0
25,0
6,7
1,8
1,7
0,85
1980
80,0
60,0
6,0
40,0
44,0
6,0
0
15
Érmeik a fejlődésnek m egfelelően az YVO,, az YaOn és Eu-iO.-! szükséglet a következőképpen a la k u l: 5. táblázat Év
YVO/,: Eu kg
y 2o 3
kg
EuO j kg
1986 1970 1900
17.500 33.000 48.000
9.300 17.000 26.000
420 800 1200
A ritkíaöldfém ek elektronikai, távközlési és m ikrohullám ú technika teré n m utatkozó felhasználása sürgetően írja elő ezeknek az anya goknak a m egfelelő m ennyiségben és m inőség ben való term elését. A további kutatások bi zonyára szélesebb körű felhasználást tesznek lehetővé. 4. Vegyipari felhasználás A vegyipari felhasználás három területen érdem el em lítést: katalizátorok a szerves ké m iai folyam atokban (krakkolás, hidrogénezés stb.), szilikátipar (főleg üveg) és gyógyszeripar. Az ásványolaj feldolgozás a ritkaföldfém oxidok egyik legnagyobb fogyasztója. 1963-ban az U SA -ban kb 2 millió kg ritkaföldfém oxidot használtak az olajipar katalizátorainak az előállításához. A katalizátorok pontosabb öszszetételét, s előállítási m ódját nem ism erjük. A szilikátipar főleg az üvegek szín-kom penzációjára, az átbocsátó képesség növelésére (Ce, Nd, Er) fényelnyelési tulajdonságok jav í tására (infravörös, ultraibolya elnyelés), m ű szerüvegek ((vezetőképességi üvegek ph) készí tésére, és egyéb speciális célokra alkalm as üve gek előállítására használja a ritkaföldfém eket. A gyógyszeripar terén részben k atalizáto r ként alkalm azzák a ritkaföldfém eket különböző oxidációs folyam atok elősegítésére a gyógy szergyártásban. A Gd, Tb, Dy, Ho baktericid hatásúak, a La, Ce, P r véralvadás gátlók. Egyéb ritkaföld fém vegyül eteket használnak a tuberkulózis, a rák, reum a elleni terápiás eljárásokban. A ritkaföldfém ek néhány felhasználási te rü letét ism ertettük. Az összeállításból is k itű nik, hogy az ipari tevékenység elég széles ská lájá t fogja á t a vázlatosan felsorolt anyag. Teljességre term észetesen nem törekedhettünk, a lényeges terü letek re ak artu k irányítani a fi gyelmet. Hazai vonatkozásban ezt a tém át az OMFB 1965-ben kiadott tanulm ánya részletesebben feldolgozta. A tanulm ány több tájékoztatót tartalm az az egyes ritkaföldfém vegyületek és félkészterm ékek (lemezek, huzalok) árairól is. A tanulm ány javaslatai rám u tatn ak a szüksé ges tennivalókra is, A rendelkezésünkre álló hazai adatok alapján a ritkaföldfém ek felhasználása nagyon kicsi. Pl. 1961-ben kb. 1000 kg keverékfém et
16
hoztunk be ötvözést célokra, m íg 1964-ben csak 200 kg-t, 1965-ben 300 kg-t, s 1966-ban kb. 400 k g -t használtunk fel. A ritkaföldfém ötvö zet nem esítő hatása m ind a vasalapú, m ind az egyéb fém ötvözetek te ré n kiváló és ism ert. M éltán vetődik fel a kérdés, hogy a minőségi term elés javítása érdekében a m agyar vas- és fém kohászat m ié rt nem használja ezeket az anyagokat. Az 1961-ben felhasznált ritkaföldfém ve gyületek és fém ek összes értéke kb 21000 dFt, 1965-ben az a szám kb. 40 000 dFt. Ha igaz az, hogy egy ország ipari fejlettségének a ritkaföldfém felhasználása egy bizonyos m é rőszám a, akkor ezen a téren sok tennivalónk van. Az elm ú lt években kidolgoztak itth o n a ritkaföldfém ek előállítására egy kísérleti eljá rást a legkorszerűbb kém iai m ódszerekkel. Jó l lehet — alapanyag bázisunk csak kism értékben van, (az im portált kola-foszfát) az eljárás szel lem i é rté k e igen jelentős, m ert a kapott te r m ékek nagy-értékűek (3. táblázat). Jelenleg a ritkaföldfém et m inden m ennyi ségben el leh et adni kapitalista viszonylatban is. M éltán m erül fel a kérdés, hogy ezt a jól jövedelm ező és fontos iparágat m iért nem fej lesztettük ki kellő m értékben, annál is inkább, mejrt jelentős eredm ényeket értü n k el kutatási és kisérleti téren és fejlődő m űszer és elektronkius iparunknak ezekre az anyagokra nagy szüksége van és lesz. IRO D A LO M [1]
C. A. H arnpal: Rore M etals Haindbooik, Reinhold Publiishing Corporation. London 1961. [2] Miniing Amnual Review 1966. London 1968. May. [3] ALmásy A.: A ritk afö ld fém ek m eghatározása k e v e ré k ü k b e! Actia Ohiimicia 17. 1958. [4] Alimásy A.: Ioncserélő m űgyantákon lejátszódó je lenségek vizsgálata a ritk afö ld fém ek an a litik ai elválasztási m ódszerének továbbfejlesztése g y ár tá si eljárásra . N ehézvegyipart K u tató In tézet zárójelentése 1961 [5] S chw eisheim er W.: R itkaföldfém ek növekvő fel haszn álása k o rszerű iparban. C him ie e t In d u strie 93. 5. sz. 1965. [6] E ngieering an d M ining Jo u rn al 162. k. 1961. 2. sz. 105 old. [7] A m erican M etál M arkét 1966. juh 17. [8] Kulikova és tá rsa i: R itkaföldfém ek h atása a 12 Hl ME acél tu lajd o n ság aira, Stalj. 1966. jan. [9] P oliszador és tsiad: R itkaföldfém ek h atása a sa v a n y ú elek trokem encében g y árto tt gyengén ötvö zött acél tulajdonságaira. Lityejmoje Proizvodsztvo 1966. 6. sz. [10] R itkaföldfém ek tu lajdonságainak, tech n o ló g iájá nak, felhasználási terü letén ek ism ertetése és ja v aslatok a hazai szükséglet kielégítésére. O. M. F. B. ta n u lm á n y 1965. aug. [11] Mialtki W.: R itkaföldfém ek a reak to rtech n ik áb an . M etál 1965. jan. [1*2] G ünzei H., K n o rr B.: E urapium m al a k tiv á lt y ttrium -vegyületeik, m in t vörösre érzékeny világító anyagok alk alm azásán ak gazdasági k ih atása a színes T V képcső gyártásban. M etál 1966. jul.
