Применение лития, рубидия, цезия, и их соединений

Литий принадлежит к тем редким элементам, которые имеют исключительно важнее значение для техники и инновационного развития. Основные направления применения лития и соединений следующие:

1– Электротехника: одна из наиболее широких областей использования лития. Из лития изготовляют аноды химических источников тока (литий ионных аккумуляторов) и гальванических элементов. Применяется литий также в щелочных аккумуляторах, сухие батареях.

2– Цветная металлургия: производство двойных, тройных и других многокомпонентных сплавов цветных и редких металлов; рафинирование сплавов; применение солей лития при электролитическом получении алюминия.

3– Черная металлургия: применение лития и его сплавов для раскисления, легирования и модифицирования чугуна, стали, различных сплавов.

4– Силикатная промышленность: производство керамических масс, эмалей, глазурей, стекла, в том числе специального назначения, и кислотоупорных покрытий с использованием неорганических соединений лития (карбонаты, силикаты).

5– Техника, военная техника: производство консистентных смазок на основе органических производных лития; использование лития как промежуточного продукта для получения реактивного и ракетного топлива; применение LiH как портативного источника водорода.

6– Химическая промышленность: использование лития и его соединений в реакциях Гриньяра, конденсации, ацетилирования; применение в качестве катализаторов и стабилизаторов в органическом синтезе.

7– Атомная техника: производство трития на основе изотопа ⁶Li; применение изотопа ⁷Li совместно с другими щелочными металлами в качестве теплоносителя для охлаждения реакторов.

8– Очистка газов, кондиционирование воздуха.

9– Сельское хозяйство: получение инсектисидов, фунгисидов, стимуляторов роста растений.

10–Прочие направления: оптика; радиоэлектроника; легкая и пищевая промышленность; холодильная техника; УЗ-дефектоскопия; катализ; медицина.

Современная структура потребления лития и его соединений показана на рисунке 2.5ю

Рисунок 2.5 — Структура потребления литиевой продукции по отраслям.

Рубидий и цезий не нашли такого широкого применения, как литий и используются в следующих областях:

1– электроника, электро-, радио- и рентгенотехника (фотоэлементы, фотокатоды и эмиттеры, чувствительные в УФ-области спектра, люминесцентные трубки, аккумуляторы, работающие при низких температурах, выпрямители, вакуумные лампы для ИК-сигнализации, флуоресцирующие экраны, чувствительные к рентгеновским лучам);

2– получение катализаторов для неорганического и органического синтеза;

3– оптика (ИК-спектроскопия, оптические приспособления для приборов ночного видения, люминесцентные трубки и материалы и т. п.);

4– производство стекла и керамики (химически стойкая стеклокерамика, стекла с высокими показателями преломления и металлическими электродными функциями);

5– получение полупроводниковых материалов, пьезоэлекгриков;

6– получение гидридов, боргидридов, а также дейтеридов, удобных для разделения изотопов водорода.

В ряде случаев соединения более редкого цезия применяются наряду с аналогичными соединениями рубидия, а иногда могут быть и заменены ими. Однако чаще замена не является равноценной.

С развитием техники и наукоемких технологий потребности в редких металлах постоянно увеличиваются. Особенно резко возросло в последние годы потребление лития, связанное с производством получивших широкое распространение химических источников тока. Динамика роста потребления лития показана на рисунке 2.6.

В 2009 году крупнейшими странами-продуцентами лития являлись Чили, с долей в мировой добыче 42% и Австралия с долей 25%. Кроме того заметными продуцентами также являются Китай, Аргентина, Португалия, Канада, Зимбабве и Бразилия и ряд других стран. Россия с учетом достаточно небольших запасов занимает в производстве лития низкие позиции, и находится среди других стран.

Масштабы мирового производства рубидия, цезия и их соединений остаются пока небольшими, а высокая стоимость делает их малодоступными. Ориентировочный годовой уровень производства составляет ~20 тонн.

Рисунок 2.6 — Динамика мирового производства лития и изменения цен на литиевую продукцию.