Селен: что это, как добывают и где, для чего нужен. Перспективы добычи и использования элемента
Селен был открыт в 1817 году шведским химиком Йонсом Якобом\u000AБерцелиусом. Открытие произошло, когда Берцелиус анализировал вещества с\u000Aсернокислотного завода, где он заметил красновато-коричневый осадок, который\u000Aпоначалу принял за теллур.
При дальнейшем изучении он понял, что это новый\u000Aэлемент, который он назвал селеном в честь Селены, греческой богини Луны, в\u000Aзнак уважения к ранее открытому элементу теллуру, который был назван в честь\u000Aлатинского слова, обозначающего землю, «tellus». Открытие Берцелиусом селена\u000Aдобавило еще один элемент в периодическую таблицу и расширило представление о\u000Aхимических элементах, из которых состоит Земля.Что такое селен простыми словами
Селен (символ Se, атомный номер 34) — это неметаллический\u000Aхимический элемент, принадлежащий к группе халькогенов в периодической таблице,\u000Aв которую также входят кислород, сера, теллур и полоний. Он часто встречается в\u000Aразличных минералах и иногда образуется как побочный продукт при переработке\u000Aсульфидных руд металлов, особенно меди. В небольших количествах селен необходим\u000Aживотным и людям, играя важнейшую роль в функционировании некоторых ферментов,\u000Aзащищающих клетки от окислительного разрушения. Однако в больших дозах он может\u000Aбыть токсичен. Селен используется в различных областях, в том числе в стекловарении,\u000Aэлектронике и даже в качестве пищевой добавки.
Где применяют селен и для чего он нужен
Селен, благодаря своим уникальным свойствам, находит широкое\u000Aприменение в различных отраслях промышленности.
Электроника
Хотя использование селена в электронике сократилось в пользу\u000Aболее распространенных и дешевых материалов, таких как кремний, он все еще\u000Aиграет роль в определенных разработках, где его уникальные свойства являются\u000Aпреимуществом.
Выпрямители и источники питания
Одним из первых применений селена было использование его в\u000Aвыпрямителях. До того как кремний стал доминирующим материалом для этих целей,\u000Aселеновые выпрямители широко использовались для преобразования переменного тока\u000A(AC) в постоянный ток (DC) в источниках питания для радиоприемников,\u000Aтелевизоров и другого электронного оборудования. Селеновые выпрямители состоят\u000Aиз стопок металлических пластин, покрытых селеном, и известны своей высокой\u000Aимпульсной мощностью и долговечностью.
Фотокопировальные аппараты и лазерные принтеры
Фотопроводящие свойства селена используются в барабанах\u000Aфотокопировальных аппаратов и лазерных принтеров. Под воздействием света селен\u000Aможет проводить электричество, что позволяет ему временно удерживать\u000Aизображение в виде электрического заряда. Этот заряд притягивает частицы\u000Aтонера, которые затем переносятся на бумагу для создания печатного изображения.\u000AХотя новые материалы в значительной степени заменили селен в этой области, он\u000Aсыграл решающую роль в развитии ранних технологий ксероксов.
Солнечные элементы
Селен используется в производстве тонкопленочных солнечных\u000Aэлементов, в частности, в фотоэлектрических элементах на основе селенида\u000Aмеди-индия-галлия (CIGS). Эти элементы используют слой CIGS для поглощения\u000Aсолнечного света и преобразования его в электричество, предлагая многообещающую\u000Aальтернативу традиционным солнечным элементам на основе кремния благодаря\u000Aвозможности снижения стоимости производства и гибкости в применении.
Датчики и детекторы
Фотопроводящие и фотоэлектрические свойства селена полезны в\u000Aсветоизмерительных приборах, экспонометрах для фотографии и детекторах пламени.\u000AСеленовые датчики могут обнаруживать свет или пламя по изменению\u000Aэлектропроводности или по генерации фотоэлектрического тока.
Стеклоделие
Добавление селена в стекло может нейтрализовать зеленый\u000Aоттенок, вызванный примесями железа, в результате чего стекло становится\u000Aпрозрачным или приобретает красный цвет при использовании больших количеств.\u000AЭто особенно полезно при производстве цветного стекла и стеклянной посуды.
Металлургия
Селен добавляется в различные сплавы, улучшая их свойства.
Медные сплавы: селен добавляется в медь для улучшения\u000Aее обрабатываемости без существенного влияния на электропроводность. Это\u000Aособенно полезно для медных сплавов, используемых в электротехнике, где важны\u000Aкак электропроводность, так и простота изготовления. Добавление селена\u000Aпозволяет меди легче образовывать стружку при обработке, что уменьшает износ\u000Aинструментов и повышает эффективность производственного процесса.
Нержавеющая сталь: селен может быть добавлен в\u000Aнержавеющую сталь для улучшения ее обрабатываемости. Хотя количество\u000Aдобавляемого селена обычно невелико, он способствует образованию в стали\u000Aвключений селенида марганца, который разбивает стружку при обработке, облегчая\u000Aработу со сталью. Это особенно полезно для нержавеющих сталей, используемых в\u000Aобластях, требующих интенсивной механической обработки.
Сплавы свинца: селен добавляется в свинец для\u000Aповышения его прочности и долговечности, особенно в свинцово-кислотных\u000Aаккумуляторах. Он также помогает снизить скорость коррозии свинца, тем самым\u000Aпродлевая срок службы батарей. В некоторых случаях селен используется в\u000Aкачестве замены сурьмы в свинцовых сплавах для создания более экологичного\u000Aпродукта, поскольку селен менее токсичен.
Сельское хозяйство
Селен является важным микроэлементом для животных. Его часто\u000Aдобавляют в корма для животных, чтобы предотвратить и вылечить дефицит селена,\u000Aкоторый может привести к различным проблемам со здоровьем у скота.
Химическая промышленность
Соединения селена используются в качестве катализаторов в\u000Aхимических реакциях и в синтезе органических соединений.
Пищевые добавки
Благодаря своей роли в биохимии человека селен входит в\u000Aсостав пищевых добавок. Он необходим для правильного функционирования иммунной\u000Aсистемы и щитовидной железы, а также для защиты от окислительных повреждений и\u000Aинфекций.
Как добывают селен
Селен не добывается непосредственно в качестве первичной\u000Aруды, поскольку он относительно редко встречается в земной коре в своей\u000Aэлементарной форме. Вместо этого селен получают в основном как побочный продукт\u000Aпри рафинировании медных и других металлических руд.
Процесс извлечения селена из этих руд включает в себя\u000Aнесколько этапов.
1. Рафинирование меди. Селен чаще всего получают из\u000Aанодных шламов, образующихся при электролитическом рафинировании меди. Эти\u000Aшламы представляют собой остатки, оставшиеся после извлечения меди из медной\u000Aруды, и содержат различные примеси, в том числе драгоценные металлы, такие как\u000Aсеребро и золото, а также селен и теллур.
2. Обработка анодных шламов. Анодные шламы собираются\u000Aи затем перерабатываются для извлечения ценных элементов. Процесс извлечения\u000Aобычно включает в себя обжиг шлама в присутствии карбоната натрия или серной кислоты,\u000Aчто помогает отделить селен от других материалов.
После обжига селен обычно извлекается с помощью ряда\u000Aхимических процессов. Он может быть отогнан в виде диоксида селена (SeO2)\u000Aили преобразован в элементарный селен с помощью восстановителей, таких как\u000Aдиоксид серы (SO2). Конкретный метод может варьироваться в\u000Aзависимости от состава анодного шлама и желаемой чистоты селена.
3. Очистка. Элементарный селен, полученный в\u000Aрезультате этих процессов, может подвергаться дальнейшей очистке для удаления\u000Aпримесей, в результате чего получаются различные сорта селена для различных\u000Aпромышленных применений.
Селен также может быть извлечен из серной кислоты,\u000Aиспользуемой при производстве фосфорной кислоты из фосфатных руд. В регионах,\u000Aгде распространены эти отрасли, например, в некоторых частях США, Китая и\u000AКанады, извлечение селена является ценным процессом, способствующим увеличению\u000Aпоставок этого элемента.
Где добывают селен
Страны и регионы, лидирующие по производству селена, обычно\u000Aсовпадают с основными предприятиями по добыче и рафинированию меди. К числу\u000Aосновных стран и регионов, участвующих в добыче селена, относятся:
1. Китай. Будучи одним из крупнейших в мире\u000Aпроизводителей меди и других металлов, Китай является значительным источником\u000Aселена. Обширные горнодобывающие и перерабатывающие предприятия страны\u000Aпозволяют извлекать селен из медных анодных шламов и других источников.
2. США. В США есть несколько медных рудников и\u000Aрафинировочных заводов, особенно в таких штатах, как Аризона, которые вносят\u000Aсвой вклад в производство селена. Селен извлекается как побочный продукт при\u000Aвыплавке и рафинировании меди.
3. Чили. Чили — крупнейший в мире производитель меди,\u000Aи ее горнодобывающая промышленность является важнейшим источником селена.\u000AМедные рудники и плавильные печи страны обеспечивают значительный объем\u000Aмирового предложения селена.
4. Перу. Перу — еще один ведущий производитель меди,\u000Aгде селен извлекается в качестве побочного продукта при добыче и рафинировании\u000Aмеди.
5. Канада. Горнодобывающая промышленность Канады,\u000Aособенно в регионах с добычей меди и никеля, также вносит свой вклад в\u000Aпроизводство селена.
6. Япония и Бельгия. Эти страны, хотя и не являются\u000Aкрупными производителями меди, имеют значительную металлургическую и\u000Aрафинировочную промышленность, которая перерабатывает импортируемые руды и\u000Aконцентраты, в том числе для извлечения селена.
7. Россия и Казахстан. Обе страны имеют значительную\u000Aгорнодобывающую и металлургическую промышленность, которая может производить\u000Aселен, особенно в процессе рафинирования меди и никеля.
Запасы и заменители селена
Селен не является дефицитным в том смысле, что его нет или\u000Aон заканчивается, но он относительно редок в земной коре по сравнению с другими\u000Aэлементами. Поскольку его производство зависит от добычи и переработки первичных\u000Aметаллов, предложение селена может колебаться в зависимости от спроса и темпов\u000Aпроизводства этих металлов, а не от прямого спроса на сам селен.
Что касается промышленного использования, то в некоторых\u000Aобластях применения селена наблюдается его замена или снижение спроса в связи с\u000Aтехнологическим прогрессом и экологическими проблемами.
Электроника. Использование селена в электронных\u000Aкомпонентах, таких как выпрямители, было в значительной степени вытеснено\u000Aтехнологиями на основе кремния, которые являются более эффективными и обладают\u000Aлучшими электрическими свойствами.
Производство стекла. Селен по-прежнему используется в\u000Aстекольном производстве для обесцвечивания стекла и придания ему красного цвета\u000Aв некоторых специальных видах. Однако его количество относительно невелико, и\u000Aпромышленность может регулировать его в зависимости от имеющихся поставок.
Фотокопировальные аппараты и лазерные принтеры.\u000AИспользование селена в барабанах фотокопировальных аппаратов и лазерных\u000Aпринтеров сократилось с появлением органических фотопроводников, которые имеют\u000Aпреимущества с точки зрения стоимости, воздействия на окружающую среду и\u000Aпроизводительности.
Селен по-прежнему важен в различных отраслях промышленности,\u000Aвключая металлургию (для улучшения обрабатываемости некоторых сталей и\u000Aсплавов), сельское хозяйство (в качестве диетической добавки для животных) и\u000Aхимическую промышленность (как катализатор в некоторых реакциях). Роль этого\u000Aэлемента в фотовольтаике, особенно в тонкопленочных солнечных элементах, также\u000Aподчеркивает его актуальность в новых технологиях.
Однако в настоящее время селен не считается дефицитным, и\u000Aпромышленность не испытывает недостатка в этом редкоземе.
Свежие комментарии