Pasaulē, kas arvien vairāk atkarīga no tehnoloģijām, elementi, kas pazīstami kā retzemju metāli Tie ir kļuvuši par būtiskiem minerāliem, jaunu 21. gadsimta "zeltu", un tie ir bijuši un būs konfliktu avots starp valstīm. Šie elementi, neskatoties uz to nosaukumu, ir vitāli svarīgi, un šeit jūs varat uzzināt, kāpēc tie ir tik svarīgi un kas ir šie REE elementi (retzemju elementi).
Kas ir retās zemes?
the retzemju elementi, angļu valodā REE (Rare-Earth Elements), Tie ir minerālu kopums, starp kuriem 15 elementi ir bagātīgi periodiskajā tabulā, kas pazīstama kā lantanīda sērija. Šie elementi ir būtiski tehnoloģijām, kuru mērķis ir samazināt emisijas, enerģijas patēriņu un uzlabot efektivitāti, veiktspēju, ātrumu, izturību un termisko stabilitāti. Tās ir arī galvenā sastāvdaļa tehnoloģijās, kuru mērķis ir padarīt produktus vieglākus un mazākus. Tāpēc pašreizējās tehnoloģijas pamatā, līdz ar to tā nozīme.
Tas viņus padara neaizstājams un neaizvietojams daudzos elektriskos, optiskos, magnētiskos un katalītiskos lietojumos, un, tā kā to nav daudz, tas ir izraisījis konfliktus, karus un spriedzi starp valstīm, kā mēs to redzēsim vēlāk. Lai gan retzemju elementi Zemes garozā ir salīdzinoši daudz, to ģeoķīmisko īpašību dēļ tie parasti ir plaši izplatīti. Tas nozīmē, ka tie nav bieži sastopami tādā koncentrācijā, kas padara tos dzīvotspējīgus ieguvei. Tieši šī trūkuma dēļ tās tika sauktas par retzemju zemēm.
Starp 17 elementi no REE ir:
- Scandium (Sc)
- Itrijs (Y)
- Lantāns (The)
- Cerijs (Ce)
- Prazeodīms (Pr)
- Neodīms (Nd)
- Prometijs (Pm)
- Samarijs (Sm)
- Eiropijs (ES)
- Gadolīnijs (Gd)
- Terbijs (Tb)
- Disprozijs (Dy)
- holmija (ho)
- Erbijs (Er)
- Tulio
- iterbijs (Yb)
- lutēcijs (Lu)
Retzemju īpašības
Attiecībā uz īpašības No retzemju metāliem vai drīzāk to elementiem ir vērts izcelt:
- Magnētiskās īpašības: Neodīms, disprozijs un samārijs tiek novērtēti to magnētisko īpašību dēļ. Tie var uzglabāt lielu daudzumu magnētiskās enerģijas, padarot tos noderīgus vēja turbīnās, elektromotoros, vadības sistēmās, skaļruņos un cietajos diskos utt.
- Luminiscences īpašības: Eiropijam, itrijam, erbijam un neodīmam piemīt luminiscējošas īpašības, kas nozīmē, ka tie izstaro gaismu, ja tos stimulē elektromagnētiskais starojums. Tos izmanto efektīvos gaismas avotos, displejos, signāla pastiprināšanā optiskās šķiedras līnijās un lāzeros.
- elektriskās īpašības: Cērijs, lantāns, neodīms un prazeodīms tiek izmantoti niķeļa-metāla hidrīda (NiMH) akumulatoros to elektrisko īpašību dēļ. Tie nodrošina akumulatoru ar lielāku enerģijas blīvumu un labāku saglabāšanas spēju pēc daudziem izlādes un uzlādes cikliem.
- Katalītiskās īpašības: Cērijs un lantāns tiek izmantoti kā ķīmisko reakciju katalizatori to elektroniskās struktūras dēļ. Tie ir daudz bagātīgāki un lētāki nekā citi retzemju metāli, padarot tos par primāro izvēli katalītiskajiem lietojumiem.
Vēsture
Retzemju metāli ir bijuši kopš Zemes veidošanās, tomēr Tos atklāja tikai 18. gadsimtā zviedru armijas leitnants Kārlis Aksels Arheniuss.. Un šo zemju elementu izolācija ir vēl nesenāka, daži ieradīsies tikai 20. gadsimtā.
160 atklāšanas gadu laikā (1787-1947) Retzemju elementu atdalīšana un attīrīšana bija grūts un ilgstošs process. Daudzi zinātnieki visu savu dzīvi veltīja šo tīro elementu iegūšanai. Visbeidzot, tā kā tika konstatēts, ka retzemju elementi ir urāna atoma skaldīšanas produkti, ASV Atomenerģijas komisija pielika lielas pūles, lai izstrādātu jaunas atdalīšanas metodes. 1947. gadā tika publicēti rezultāti, kas liecina, ka jonu apmaiņas procesi piedāvā labāku veidu, kā atdalīt retzemju elementus, lai iegūtu izmantotos elementus.
Retzemju elementi, izņemot skandiju, ir smagāki par dzelzi, un tos ražo supernovu nukleosintēze vai s-process zvaigznēs milzu asimptotiskā zara. Dabā urāna-238 spontānas skaldīšanas rezultātā rodas neliels daudzums radioaktīvā prometija, bet lielākā daļa prometija tiek ražota sintētiski kodolreaktoros.
Pasaules retzemju metālu rezerves
the svarīgākās retzemju metālu rezerves Pasaulē tie ir sastopami šādās valstīs:
- Ķīna: Tai ir lielākās rezerves pasaulē ar aptuveni 44 miljoniem tonnu. Turklāt tas ir lielākais retzemju metālu ražotājs.
- Vjetnama: Šeit atrodas milzīgas retzemju metālu rezerves, īpaši gar ziemeļrietumu robežu ar Ķīnu un gar austrumu krastu, 22 miljonu tonnu apmērā.
- Brazīlija un Krievija: Abām valstīm ir 21 MT rezerves.
- Indija: ir rezerves 6,9 miljoni tonnu.
- Austrālija: ir rezerves 4,2 miljoni tonnu.
- ASV: Tās rezerves ir 2,3 miljoni tonnu.
- Grenlande: Tas ir aprēķināts aptuveni 1,5 MT.
Svarīgi pieminēt, ka, lai arī atsevišķām valstīm ir lielas rezerves, to ražošana dažādu iemeslu dēļ var būt zema...
Un Eiropa?
Eiropā retzemju rezerves ir ierobežotas, un tie galvenokārt atrodami šādās vietās:
- Zviedrija: Tiek uzskatīts, ka tai ir lielākā retzemju metālu rezerve Eiropā. Zviedrijas valsts kalnrūpniecības uzņēmums LKAB ir identificējis atradni netālu no Kirunas pilsētas valsts ziemeļos, kurā ir vairāk nekā viens miljons tonnu retzemju metālu.
- Somija un Portugāle: Šajās valstīs ir noteiktas arī ekspluatācijas vietas.
Attiecībā uz Spāniju, ir zināms, ka pastāv retzemju rezerves, lai gan tās nav rūpīgi izpētītas. Piemēram, izceļas Campo de Montiel (Ciudad Real), Monte Galiñeiro (Pontevedra), un pēdējā laikā daudz tiek runāts par jūras gultni, salīdzinot ar lietām Kanāriju salās. Dažas no šīm vietām vēl nav izmantotas, un esošie krājumi nav zināmi.Galīsijas rezervāta gadījumā tā izmantošana tika noraidīta vides apsvērumu dēļ, un Kanāriju salu gadījumā Maroka saglabā spriedzi, lai pārņemtu varu. šīs ekspluatācijas...
Apstrāde un atdalīšana
Retzemju metālus iegūst galvenokārt caur rūpnieciskā atklātā kalnrūpniecība., dažos gadījumos retzemju metālu ražošana notiek kā dzelzs ieguves blakusprodukts. Minerāli, kas satur retzemju metālus, rodas kā oksīdi, tāpēc tie ir jāapstrādā, lai iegūtu elementus:
- Retzemju metālu ieguve notiek atklātās raktuvēs, izmantojot detonācijas un smago tehniku.
- Pēc ekstrakcijas minerāls tiek sasmalcināts vai samalts pareizai apstrādei.
- Lai atdalītu rūdu oksīdos, var izmantot izskalošanas, izgulsnēšanas un kristalizācijas metodes.
- Izmantojot fizikāli ķīmiskās metodes, tiek veikta retzemju oksīdu attīrīšana metālos ar dažādu tīrības pakāpi.
- Retzemju metālu sakausēšana ķīmiskos procesos.
- Retzemju sakausējumu pārveidošana komponentos, ko izmanto komerciālos lietojumos.
Retzemju metālu veidi
Pirmkārt, jāsaka, ka tādas ir vieglie retzemju metāli un smagie retzemju metāli. Vieglie jeb LREE ir daudz bagātīgāki, un tie sastāv no lantāna, cērija, prazeodīma, neodīma, prometija, samārija, eiropija un skandija. Smago vai HREE gadījumā tie parasti nav tik bagātīgi, un tajos ir gadolīnija, terbija, disprozija, holmija, erbija, tūlija, iterbija, lutēcija un itrija koncentrācija.
pieteikumi
Visbeidzot, ir svarīgi zināt kādi ir iespējamie pielietojumi retzemju metāliem, lai izprastu to pašreizējo nozīmi:
- Katalizatori un magnēti: Globāli lielākā daļa retzemju elementu tiek izmantoti augstas veiktspējas katalizatoriem un magnētiem (neodīms), kā arī īpašu keramikas materiālu, stiklu radīšanai un pulēšanai. Piemēram, cērijs un lantāns ir svarīgi katalizatori, un tos izmanto naftas pārstrādē un kā dīzeļdegvielas piedevas. No otras puses, runājot par magnētiem, mēs nerunājam tikai par parastajiem magnētiem, bet tos izmanto tādiem lietojumiem kā elektromotori hibrīdos un elektriskos transportlīdzekļos, ģeneratori dažās vēja turbīnās, cietie diski, portatīvā elektronika, mikrofoni un skaļruņi.
- Sakausējumu ražošana un kurināmā elementu un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoru ražošana: Cērijs, lantāns un neodīms ir svarīgi sakausējumu ražošanā un kurināmā elementu un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoru ražošanā.
- Elektronika: Cērijs, gallijs un neodīms ir svarīgi elektronikā, un tos izmanto LCD un plazmas displeju, optisko šķiedru un lāzeru ražošanā, kā arī medicīniskajā attēlveidošanā.
- Medicīniskā pielietošana, mēslojums un ūdens apstrāde: Tos izmanto kā marķieri medicīnā, mēslošanas līdzekļos un ūdens attīrīšanā.
- Lauksaimniecība: ir izmantoti lauksaimniecībā, lai palielinātu augu augšanu, produktivitāti un izturību pret stresu, acīmredzot bez negatīvas ietekmes uz cilvēku un dzīvnieku uzturu. Turklāt retzemju elementi ir lopbarības piedevas, kā rezultātā ir palielinājusies ražošana, piemēram, lielāki dzīvnieki un palielināta olu un piena produktu ražošana.
- vairāk: Izmantošana ir ļoti plaša, piemēram, tās var izmantot arī fosiliju datēšanai, jo retzemju metālu koncentrācijas iežos ģeoķīmisko procesu ietekmē mainās tikai lēni, un tas padara tos noderīgus datēšanai. Citi piemēri ir:
- Skandiju izmanto augstas intensitātes lukturu izgatavošanai un kā izsekošanas līdzekli naftas pārstrādes rūpnīcās.
- Itriju var pievienot daudziem metālu sakausējumiem, lai uzlabotu to īpašības.
- Lantānu izmanto kā naftas krekinga katalizatoru un kā piedevu mezglveida čuguna ražošanai.
- Cēriju var izmantot dažādās nozarēs, sākot no katalizatoriem piesārņojuma samazināšanai, līdz transportlīdzekļu izplūdes gāzēm, tīrīšanas līdzekļiem un pigmentiem.
- Prazeodīmu var leģēt ar citiem metāliem, lai izveidotu magnētus elektroniskām ierīcēm, kā arī kā katalizatoru.
- Neodīmu plaši izmanto, lai ražotu ļoti spēcīgus magnētus, piemēram, elektromotoru rūpniecībā, lai gan to izmanto arī kamerām, optikā ar lāzeriem utt.
- Prometiju izmanto biezuma mērītāji kā beta avotu, arī kā impulsa akumulatoru, to var pārveidot par portatīvo rentgena avotu utt.
- Samariju izmanto arī lieljaudas pastāvīgo magnētu ražošanai, īpašām lēcām un neitronus absorbējošus materiālus kodolreaktoriem.
- Eiropijs ir visreaktīvākais no retzemju metāliem, un praktiskos lietojumos tas nav izplatīts.
- Gadolīniju izmanto medicīnā, magnētiskās rezonanses attēlveidošanā, kā arī mikroviļņu krāsnīs, krāsu televizoros, pastiprinātājos un profesionālās audio sistēmās.
- Terbiju izmanto noteiktu komponentu viltošanai, elektronisku ierīču ražošanai utt.
- Disproziju izmanto magnētu sakausējumos uz neodīma bāzes, lai tie būtu izturīgāki pret demagnetizāciju augstās temperatūrās. To izmanto arī halogenīdu gāzizlādes spuldzēs.
- Holmium elektroniskām ierīcēm, plazmas ekrāniem, dzīvsudraba lampām utt.
- Herbijs, ko izmanto sakausējumiem, elektroniskajiem pastiprinātājiem, lāzeriem utt.
- Tuliju izmanto rentgena ierīcēm, liela diapazona lāzeriem, keramikas-magnētiskiem materiāliem utt.
- Iterbijs, izplatīts metalurģijas nozarē sakausējumiem ar dzelzi un tēraudu, katalizatoriem, lāzeriem un optisko šķiedru šķiedrām. Arī kodolmedicīnā noteiktu slimību ārstēšanai un staru terapijai.
- Lutecijs, ko izmanto kā katalizatoru ogļūdeņražu krekingam naftas ķīmijas rūpniecībā, vēža terapijā utt.
Kā redzat, tas ir īpaši svarīgi elektronikas nozarei keramikas kondensatoru ražošanai ka jūs tos atradīsit daudzos PCB…