Технология производства Цезия

 Инженер радиологического отдела  по собственному опыту знает,  что среди тех даров леса, которые  вскоре наполнят рынки и супермаркеты, будут радиоактивные продукты. Именно поэтому врачи призывают горожан проверять купленное – особенно на стихийных рынках. Тем более что все анализы в СЭС сделают абсолютно бесплатно. Для этого нужно только взять килограмм или литр продукции и написать заявление на имя главного санитарного врача Киева.

 Поэтому корреспонденты рано  утром отправились на стихийные  рынки за покупками (им врачи  посоветовали брать домашнее  мясо и молоко, речную рыбу, свеклу, редиску, лесные ягоды и грибы  – именно в этих продуктах  может быть повышенное содержание радиоактивных изотопов). Первая покупка была сделана недалеко от метро «Позняки» – купили домашнее молоко. Бабушка-продавец уверяла в его экологической чистоте. Товар она привезла из села Рожев Макаровского района, в пятидесяти километрах от столицы. Далее возле Дарницкого вокзала журналисты взяли килограмм свежего творога из поселка Бабинцы Бородянского района – около тридцати километров на северо-запад от Киева. Продавец никак не могла понять, почему мы решили брать ее товар не попробовав. Женщина даже обиделась и отказалась продавать, пока мы не попробуем кусочек и не похвалим. Пришлось уступить. Возле станции метро «Лесная» купили две палки подозрительно дешевой колбасы якобы из Хмельницкой области – полкило всего 10 грн. На стихийном рынке возле станции «Лукьяновская» взяли три свеклы, выращенные в Мотижине, – село в тридцати километрах от Киева в западном направлении. Возле метро «Нивки» купили редиску, привезенную с огорода возле Броваров. А вот найти свежую рыбу на стихийных рынках не удалось – пришлось брать на стационарном базаре на улице Щербакова. Покупки обошлись в 100 гривен и все продукты отправили в городскую СЭС.

 Газета пишет, что лаборатория,  где проверяют продукты, – это  небольшая комната, заставленная  старыми компьютерами и различными устройствами. Тестирование начали с творога. В первую очередь его взвесили: продавец не обманула – продала ровно килограмм. Потом продукт высыпали в специальный лоток, который установили в гамма-спектрометр – аппарат для измерения спектра гамма-излучения. Попутно поинтересовались, можно ли ходить с дозиметром в руках по рынку и сразу на месте проверять продукты. Посмеявшись, Журавлев объяснил, что это бессмысленно – дозиметр не в состоянии уловить такую слабую активность, которую могут проявлять продукты. На компьютере лаборант запустил специальную программу, которая расшифровывает сигналы со спектрометра. Через пятьдесят минут Журавлев показывает результаты – образец содержит только естественный радионуклид калий-40, который есть во всех продуктах. В молоке также не оказалось радиоактивных добавок, хотя именно молоко – основной показатель радиационной зараженности местности.

 По словам специалиста, «коровы  пасутся на большой территории, если хоть где-то трава содержит  цезий-137 и стронций-90, то они обязательно проявятся». «Если с молоком из Рожева все нормально, то, скорее всего, и в других продуктах из села Рожев не будет отклонений», – отметил он.

 В подозрительно дешевой  колбасе и свекле техногенных  радионуклидов также не оказалось. Зато, как только изрубленные тушки судака попали в спектрометр, компьютер выдал наличие цезия-137 – 16,1 Бк/кг. Эта доза в девять раз меньше максимально допустимой, но ведь и норма в Украине – понятие относительное. По словам Журавлева, у нас никто никогда не изучал влияния небольших доз техногенных радионуклидов на человека. Поэтому не исключено, что после того как вы съедите эту рыбу, в организме начнутся необратимые процессы. Хотя выход есть – перед приготовлением рыбу можно замочить на полчаса в уксусе, это поможет очистить ее от части опасных радионуклидов.

 Цезий и стронций – радиоактивные  изотопы. Попав в организм, они  повреждают костную ткань, приводят  к химическим нарушениям в  клетках, а потом – к раку  крови и костей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сырьевые  источники 

 Содержание цезия в земной  коре а примерно 7–10%. Цезий занимает 49-е место, содержание его в  земной коре (по массе) больше, чем кадмия, мышьяка, ртути, сурьмы  и ниобия. Поскольку и цезий  в минералах (за исключением  поллуцита) является компонентными примесями, то обнаружить их в руде можно только аналитическими методами.

 Поскольку в настоящее время  извлечение цезия из полевых  шпатов и слюд (кроме лепидолита) практически еще не освоено,  балансовыми являются только  запасы цезия в поллуците.

 Для цезия в настоящее  время известно два минерала: поллуцит и авогадрит. Впервые  поллуцит был найден в 1846 г., в миаролито-вых пустотах среди  гранитов на о. Эльба (Италия), а в 1891 г. он был найден  в Геброне (США) в ассоциации  с кварцем и цезий-содержащим бериллом. Поллуцит обычно ассоциируется с полевым шпатом, петалитом, лепидолитом, кварцем, амблигонитом, сподуменом, турмалином, белым и розовым бериллом. Поллуцит является водным алюмосиликатом цезия.

 По мере понижения содержания  цезия в поллуците (в результате выветривания) в нем увеличивается содержание натрия (1,7–3,9% NaО) и воды (1,5–2,6 не более 4,0%), что объясняется объемным изоморфизмом (замещением Сs+ на Na+ с вхождением в решетку минерала Н20).

 Важнейшие месторождения поллуцита найдены в Юго-Западной Африке, США, Швеции, Южной Родезии, Канаде, Китае. В виде побочного продукта при обогащении литиевых руд в Южной Родезии и Юго-Западной Африке ежегодно добывается около 100–150 т поллуцита. Мировые запасы этого минерала оцениваются в 300 тыс. т.

 Авогадрит-борофторид калия  (К, Сs) [ВР4], в котором калий  частично изоморфно замещен цезием. Авогадрит назван в честь итальянского  физика Амедо Авогадро. Состав  минерала непостоянен, содержание  СзВР4 в нем достигает 20%. Авогадрит  найден с сасолином Ве(ОН)3 и другими солями на Везувии.

 К минералам, в которых  содержание рубидия и цезия  достигает относительно высоких  концентраций, относится также лепидолит,  который служит литиевым сырьем. Рубидия в нем содержится от 3 до 4%, цезия до 0,5%. Это самый богатый по содержанию рубидия минерал. Лепидолит встречается исключительно в пегматитах. Важнейшие зарубежные месторождения лепидолита промышленного значения находятся в Юго-Западной Африке, Южной Родезии, США и Канаде.

 Основное значение для получения соединений цезия имеет в настоящее время поллуцит, однако цезий извлекают попутно из карналлита. Карналлит – двойной хлорид калия и магния КС1-МgС12-6Н20 – является минеральным образованием и представляет собой типичный продукт последних стадий усыхания морских бассейнов. Рубидий и цезий присутствуют в карналлите как изоморфные заменители калия в кристаллической решетке минерала. Среднее содержание рубидия, в карналлите составляет 0,015–0,04% в пересчете на хлориды, а цезия в десятки раз меньше, чем рубидия.

 Всемирно известны месторождения  карналлита Соликамское и Стасфуртское. Запасы карналлитов огромны. 

 В таких же количествах,  как в карналлитах, цезий и  рубидий содержатся в кионите  (КС1 Мб504-ЗН20), который также имеется  в соляных месторождениях. Гигантские запасы карналлита являются перспективными источниками извлечения рубидия и

 цезия. Во многих горных  породах соотношение К: КЬ остается  постоянным, равным 90,

 Цезий поглощаются такими  растениями, как чай, кофе и  особенно табак. В золе табачных листьев содержание цезия, по исследованиям японских авторов, достигает 0,4–10-2% КЬ и 0,17–10-4% Сs.

 Обычно основное количество  поллуцита отделяют от пегматитовой  породы вручную. Исходную руду  измельчают до крупности не  менее 0,15 мм, обрабатывают серной кислотой до рН = 1,4–2,7, затем добавляют соляную кислоту, небольшое количество сульфата алюминия и катионного реагента – аминоацетата коксового масла. Флотацию проводят с тремя перечистками, при этом из руды, содержащей 8% Сs, получают концентрат, содержащий более 20% Сs. Извлечение цезия составляет 87%.

 Все способы разложения поллуцита  можно объединить в три группы: кислотные, способы спекания и  способы прямого получения цезия.  Выбор способа определяется составом  и качеством конечного продукта, а также экономическими соображениями.

 Кислотные способы. Для разложения  поллуцита используются кислоты:  соляная, плавиковая, серная и  бромистоводородная. Сущность солянокислого  способа заключается в обработке  поллуцита при нагревании соляной  кислотой с последующим обезвоживанием для удаления Si02 и осаждения цезия в виде комплексной соли Сs3. Очистка хлорида цезия через эту соль сразу позволяет получать препараты чистотой 99,9%.

 Разложение комплексной соли  осуществляется следующими способами: 1) гидролизом при нагревании соли с избыточным количеством воды; 2) нейтрализацией раствором аммиака; 3) нагревом в вакууме.

 Реакция взаимодействия поллуцита  с концентрированной соляной  кислотой протекает при нагревании  по реакции: 

 Сs20-А1203.4SiO2.nН20 + 8НС1 = 2СsС1 + 2А1С13 + 4Si02 + (n+4) Н20.

 Лучшим режимом разложения  поллуцита соляной кислотой (температура  100° С, НС1 8,8 н., время 6 ч) можно  обеспечить переход в раствор  до 95–98% Cs, содержащегося в поллуците. 

 Наиболее прогрессивен способ  разложения двойного хлорида цезия и сурьмы в вакууме при 450° С. Так как SbС18 кипит при 220° С, а СsС1 лишь плавится при 646° С, то SbС13 в условиях процесса легко отгоняется, а хлорид цезия остается в твердой фазе.

 Так как по всем указанным  вариантам некоторое количество хлорида сурьмы остается в хлориде цезия, то его удаляют с помощью сероводорода после растворения в малом объеме воды. К раствору после отделения сурьмы сероводородом добавляют НС104 (избыток до 100%) для осаждения СsClO4. Последний после отделения медленно и осторожно нагревают до плавления, получая СsС1 с содержанием суммы примесей ~0,001%.

 Для разложения поллуцитового  концентрата плавиковой кислотой  его измельчают до размера  частиц 0,20–0,25 мм, помещают в чугунные  реакторы, смешивают с водой  и обрабатывают технической (50–60%) плавиковой кислотой, взятой с большим избытком (из расчета 2–2,2 кг кислоты на 1 кг поллуцитового концентрата), при нагревании до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч для удаления кремния в виде SiР4.

 Для получения чистых солей  цезия из квасцов их растворяют  в кипящей воде, и в раствор  добавляют гидрат окиси бария.  Алюминий при этом выделяется  в осадок в виде А1 (ОН)3, а  сульфат-ионы образуются в виде  ВаS04.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

Если бы писателю-беллетристу пришлось заняться «биографией» цезия, то он, может быть, начал так: «Открыт цезий сравнительно недавно, в 1860 г., в минеральных водах известных целебных источников Шварцвальда (Баден-Баден и др.). За короткий исторический срок прошел блистательный путь – от редкого, никому не ведомого химического элемента до стратегического металла. Принадлежит к трудовой семье щелочных металлов, по в жилах его течет голубая кровь последнего в роде... Впрочем, это нисколько не мешает ему общаться с другими элементами и даже, если они не столь знамениты, он охотно вступает с ними в контакты и завязывает прочные связи. В настоящее время работает одновременно в нескольких отраслях: в электронике и автоматике, в радиолокации и кино, в атомных реакторах и на космических кораблях...».

Не принимая всерьез шутливого  топа и некоторых явно литературных преувеличений, это жизнеописание  можно смело принять за «роман без вранья». Не беспредметен разговор о «голубой крови» цезия – впервые  он был обнаружен по двум ярким  линиям в синей области спектра и латинское слово «caesius», от которого произошло его название, означает небесно-голубой. Неоспоримо утверждение о том, что цезий практически последний в ряду щелочных металлов. Правда, еще Менделеев предусмотрительно оставил в своей таблице пустую клетку для «экацезия», который должен был следовать в I группе за цезием. И этот элемент (франций) в 1939 г. был открыт. Однако франций существует лишь в виде быстро распадающихся радиоактивных изотопов с периодами полураспада в несколько минут, секунд или даже тысячных долей секунды. Наконец, правда и то, что цезий применяется в некоторых важнейших областях современной техники и науки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

 

Плющев В. С., Степин Б. Д. Химия и  технология соединений лития, рубидия и цезия. М., «Химия», 1970. 407 с. с ил.

Коган Б. И., Названова В. А., Солодов  Н. А. Рубидий и цезий. М., «Наука», 1971. 336 с. с ил.