Die verbruik van seldsame aardes in 'n land kan gebruik word om sy industriële vlak te bepaal.Enige hoë, presiese en gevorderde materiale, komponente en toerusting kan nie van skaars metale geskei word nie.Hoekom maak dieselfde staal ander meer korrosiebestand as jy?Is dit dieselfde masjiengereedskapspil wat ander meer duursaam en presies is as jy?Is dit ook 'n enkele kristal wat ander 'n hoë temperatuur van 1650 ° C kan bereik?Hoekom het iemand anders se glas so 'n hoë brekingsindeks?Waarom kan Toyota die wêreld se hoogste termiese doeltreffendheid van motors van 41% behaal?Dit hou alles verband met die aanwending van skaars metale.
Skaars aardmetale, ook bekend as seldsame aardelemente, is 'n versamelterm vir 17 elemente van dieskandium, yttrium, en lantaniedreekse in die periodieke tabel IIIB-groep, algemeen voorgestel deur R of RE.Skandium en yttrium word as seldsame aardelemente beskou omdat hulle dikwels saam met lantaniedelemente in mineraalafsettings bestaan en soortgelyke chemiese eienskappe het.
Anders as wat die naam aandui, is die oorvloed van seldsame aardelemente (prometium uitgesluit) in die kors redelik hoog, met serium wat 25ste in die oorvloed van korselemente is, wat 0,0068% (naby koper) uitmaak.Vanweë die geochemiese eienskappe daarvan word seldsame aardelemente egter selde tot 'n ekonomies ontginbare vlak verryk.Die naam van seldsame aardelemente is afgelei van hul skaarsheid.Die eerste seldsame aardmineraal wat deur mense ontdek is, was silikonberillium-yttriumerts wat uit 'n myn in die dorpie Iterbi, Swede, onttrek is, waar baie seldsame aardelementname ontstaan het.
Hulle name en chemiese simbole isSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb en Lu.Hulle atoomgetalle is 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) tot 71 (Lu).
Die ontdekkingsgeskiedenis van seldsame aardelemente
In 1787 het Sweedse CA Arrhenius 'n ongewone seldsame aardmetaal-swarterts in die klein dorpie Ytterby naby Stockholm gevind.In 1794 het die Finse J. Gadolin 'n nuwe stof daaruit geïsoleer.Drie jaar later (1797) het Sweedse AG Ekeberg hierdie ontdekking bevestig en die nuwe stof yttria (yttrium aarde) genoem na die plek waar dit ontdek is.Later, ter nagedagtenis aan Gadoliniet, is hierdie tipe erts gadoliniet genoem.In 1803 het die Duitse chemici MH Klaproth, Sweedse chemici JJ Berzelius en W. Hisinger 'n nuwe stof - cerium - uit 'n erts (ceriumsilikaaterts) ontdek.In 1839 het die Sweed CG Mosander lantaan ontdek.In 1843 het Musander terbium en weer erbium ontdek.In 1878 het Switserse Marinac ytterbium ontdek.In 1879 het die Franse samarium ontdek, die Sweedse het holmium en thulium ontdek, en die Sweedse het scandium ontdek.In 1880 het Switserse Marinac gadolinium ontdek.In 1885 het die Oostenryker A. von Wels bach praseodymium en neodymium ontdek.In 1886 het Bouvabadrand disprosium ontdek.In 1901 het die Franse man EA Demarcay europium ontdek.In 1907 het die Franse man G. Urban lutetium ontdek.In 1947 het Amerikaners soos JA Marinsky prometium uit uraansplytingsprodukte verkry.Dit het meer as 150 jaar geneem vanaf die skeiding van yttriumaarde deur Gadolin in 1794 tot die produksie van prometium in 1947.
Toepassing van Skaars Aarde Elemente
Skaars aardelementestaan bekend as "industriële vitamiene" en het onvervangbare uitstekende magnetiese, optiese en elektriese eienskappe, wat 'n groot rol speel in die verbetering van produkprestasie, die verhoging van produkverskeidenheid en die verbetering van produksiedoeltreffendheid.As gevolg van die groot effek en lae dosis daarvan, het skaars aardes 'n belangrike element geword in die verbetering van produkstruktuur, die verhoging van tegnologiese inhoud en die bevordering van tegnologiese vooruitgang in die industrie.Hulle is wyd gebruik in velde soos metallurgie, militêre, petrochemiese, glaskeramiek, landbou en nuwe materiale.
Metallurgiese industrie
Skaars aardeword al meer as 30 jaar in die metallurgiese veld toegepas, en het relatief volwasse tegnologieë en prosesse gevorm.Die toepassing van skaars aarde in staal en nie-ysterhoudende metale is 'n groot en wydlopende veld met breë vooruitsigte.Die byvoeging van seldsame aardmetale, fluoriede en silicides by staal kan 'n rol speel in raffinering, ontzwaveling, neutralisering van lae smeltpunt skadelike onsuiwerhede, en die verbetering van die verwerking prestasie van staal;Seldsame aarde silikon yster legering en seldsame aard silikon magnesium legering word as sferoidiseringsmiddels gebruik om seldsame aard rekbare yster te produseer.As gevolg van hul spesiale geskiktheid vir die vervaardiging van komplekse rekbare ysteronderdele met spesiale vereistes, word hierdie tipe rekbare yster wyd gebruik in meganiese vervaardigingsbedrywe soos motors, trekkers en dieselenjins;Deur skaars aardmetale by nie-ysterhoudende legerings soos magnesium, aluminium, koper, sink en nikkel te voeg, kan die fisiese en chemiese eienskappe van die legering verbeter word, asook die kamertemperatuur en hoë-temperatuur meganiese eienskappe verbeter.
Militêre veld
As gevolg van sy uitstekende fisiese eienskappe soos foto-elektrisiteit en magnetisme, kan skaars aardes 'n wye verskeidenheid nuwe materiale met verskillende eienskappe vorm en die kwaliteit en werkverrigting van ander produkte aansienlik verbeter.Daarom staan dit bekend as "industriële goud".Eerstens kan die byvoeging van skaars aardes die taktiese werkverrigting van staal, aluminiumlegerings, magnesiumlegerings en titaniumlegerings wat in die vervaardiging van tenks, vliegtuie en missiele gebruik word, aansienlik verbeter.Boonop kan skaars aardes ook as smeermiddels gebruik word vir baie hoëtegnologietoepassings soos elektronika, lasers, kernindustrie en supergeleiding.Sodra seldsame aarde-tegnologie in weermag gebruik word, sal dit onvermydelik 'n sprong in militêre tegnologie meebring.In 'n sekere sin spruit die oorweldigende beheer van die Amerikaanse weermag in verskeie plaaslike oorloë ná die Koue Oorlog, sowel as sy vermoë om vyande straffeloos dood te maak, uit sy seldsame aarde-tegnologie, soos die Superman.
Petrochemiese industrie
Skaars aardelemente kan gebruik word om molekulêre sif-katalisatore in die petrochemiese industrie te maak, met voordele soos hoë aktiwiteit, goeie selektiwiteit en sterk weerstand teen swaarmetaalvergiftiging.Daarom het hulle aluminiumsilikaat katalisators vir petroleum katalitiese kraakprosesse vervang;In die produksieproses van sintetiese ammoniak word 'n klein hoeveelheid seldsame aardnitraat as 'n kokatalisator gebruik, en die gasverwerkingskapasiteit daarvan is 1,5 keer groter as dié van nikkelaluminiumkatalisator;In die proses om cis-1,4-polibutadieenrubber en isopreenrubber te sintetiseer, het die produk wat verkry word met behulp van 'n seldsame aard-sikloalkanoat triisobutiel aluminium katalisator uitstekende werkverrigting, met voordele soos minder toerusting kleefmiddel hang, stabiele werking en kort nabehandelingsproses ;Saamgestelde seldsame aardoksiede kan ook as katalisators gebruik word vir die suiwering van uitlaatgas van binnebrandenjins, en seriumnaftenaat kan ook as verfdroogmiddel gebruik word.
Glas-keramiek
Die toepassing van seldsame aardelemente in China se glas- en keramiekindustrie het sedert 1988 teen 'n gemiddelde koers van 25% toegeneem, en bereik ongeveer 1600 ton in 1998. Skaars aardglaskeramiek is nie net tradisionele basiese materiale vir industrie en daaglikse lewe nie, maar ook 'n groot lid van die hoë-tegnologie veld.Seldsame aardoksiede of verwerkte seldsame aardkonsentrate kan wyd gebruik word as poleerpoeiers vir optiese glas, brillense, prentbuise, ossilloskoopbuise, plat glas, plastiek en metaal tafelgerei;In die proses om glas te smelt, kan seriumdioksied gebruik word om 'n sterk oksidasie-effek op yster te hê, die ysterinhoud in die glas te verminder en die doelwit te bereik om die groen kleur uit die glas te verwyder;Die byvoeging van seldsame aardoksiede kan optiese glas en spesiale glas vir verskillende doeleindes produseer, insluitend glas wat ultravioletstrale kan absorbeer, suur- en hittebestande glas, X-straalbestande glas, ens.Deur skaars aarde-elemente by keramiek- en porseleinglasure te voeg, kan die fragmentasie van glasure verminder en produkte verskillende kleure en glans laat vertoon, wat dit wyd in die keramiekbedryf maak.
Landbou
Die navorsingsresultate dui daarop dat seldsame aardelemente die chlorofil-inhoud van plante kan verhoog, fotosintese kan verbeter, wortelontwikkeling kan bevorder en voedingstofabsorpsie deur wortels kan verhoog.Skaars aardelemente kan ook saadontkieming bevorder, saadontkiemingstempo verhoog en saailinggroei bevorder.Benewens die hooffunksies hierbo genoem, het dit ook die vermoë om die siekteweerstand, koueweerstand en droogteweerstand van sekere gewasse te verbeter.Talle studies het ook getoon dat die gebruik van gepaste konsentrasies van seldsame aardelemente die opname, transformasie en benutting van voedingstowwe deur plante kan bevorder.Bespuiting van seldsame aardelemente kan die Vc-inhoud, totale suikerinhoud en suikersuurverhouding van appel- en sitrusvrugte verhoog, wat vrugtekleur en vroeë rypwording bevorder.En dit kan respiratoriese intensiteit tydens berging onderdruk en vervaltempo verminder.
Nuwe materiaalveld
Skaars aarde neodymium yster boor permanente magneet materiaal, met 'n hoë remanensie, hoë dwang, en 'n hoë magnetiese energie produk, word wyd gebruik in die elektroniese en lugvaartindustrieë en aandryf van windturbines (veral geskik vir buitelandse kragsentrales);Granaat tipe ferriet enkelkristalle en polikristalle wat gevorm word deur die kombinasie van suiwer seldsame aardoksiede en ferrioksied kan in die mikrogolf- en elektroniese industrieë gebruik word;Yttrium aluminium granaat en neodymium glas gemaak van hoë suiwer neodymium oksied kan gebruik word as soliede laser materiale;Skaars aard-heksaboriede kan as katodemateriaal vir elektronemissie gebruik word;Lantaan-nikkelmetaal is 'n nuut ontwikkelde waterstofbergingsmateriaal in die 1970's;Lantaanchromaat is 'n hoë-temperatuur termo-elektriese materiaal;Tans het lande regoor die wêreld deurbrake gemaak in die ontwikkeling van supergeleidende materiale deur bariumgebaseerde oksiede te gebruik wat met barium yttrium koper suurstofelemente gemodifiseer is, wat supergeleiers in die vloeibare stikstof temperatuurreeks kan verkry.Boonop word skaars aardes wyd gebruik in die verligting van ligbronne deur metodes soos fluoresserende poeier, versterkende skerm fluoresserende poeier, drie primêre kleur fluoresserende poeier, en kopieer lamp poeier (maar as gevolg van die hoë koste wat veroorsaak word deur die styging in seldsame aarde pryse, hul toepassings in beligting neem geleidelik af), asook elektroniese produkte soos projeksietelevisies en tablette;In die landbou kan die toediening van spoorhoeveelhede seldsame aardnitraat op veldgewasse hul opbrengs met 5-10% verhoog;In die ligte tekstielbedryf word seldsame aardchloriede ook wyd gebruik in die looiery van pels, pelskleur, wolverf en matverf;Skaars aardelemente kan in motorkatalitiese omsetters gebruik word om groot besoedelingstowwe in nie-giftige verbindings om te skakel tydens enjinuitlaat.
Ander toepassings
Skaars aarde-elemente word ook op verskeie digitale produkte toegepas, insluitend oudiovisuele, fotografie- en kommunikasietoestelle, wat aan veelvuldige vereistes voldoen soos kleiner, vinniger, ligter, langer gebruikstyd en energiebesparing.Terselfdertyd is dit ook toegepas op verskeie velde soos groen energie, gesondheidsorg, watersuiwering en vervoer.
Postyd: 16 Aug. 2023