يقال أنه فقط عن طريق إضافتها يمكن تحسين أداء المادة

يمكن استخدام استهلاك الأرض النادرة في بلد ما لتحديد مستواه الصناعي. لا يمكن فصل أي مواد ومكونات ومعدات عالية الدقة ودقيقة ومتقدمة عن المعادن النادرة. لماذا أن نفس الصلب يجعل الآخرين أكثر مقاومة للتآكل؟ هل هي نفس مغزل أداة الآلة التي يكون الآخرون أكثر متانة ودقيقة منك؟ هل هي أيضًا بلورة واحدة يمكن للآخرين الوصول إليها إلى درجة حرارة عالية تبلغ 1650 درجة مئوية؟ لماذا يمتلك زجاج شخص آخر فهرس الانكسار العالي؟ لماذا يمكن لـ Toyota تحقيق أعلى الكفاءة الحرارية في العالم بنسبة 41 ٪؟ هذه كلها مرتبطة بتطبيق المعادن النادرة.

المعادن الأرض النادرة، المعروفة أيضًا باسم العناصر الأرضية النادرة ، هي مصطلح جماعي لـ 17 عنصرًا منScandium, yttrium، وسلسلة Lanthanide في مجموعة الجدول IIIB الدورية ، والتي يمثلها عادة R أو RE. تعتبر Scandium و Yttrium عناصر أرضية نادرة لأنها تعايش غالبًا مع عناصر اللانثانيد في الرواسب المعدنية ولها خصائص كيميائية مماثلة.

على عكس اسمها ، فإن وفرة العناصر الأرضية النادرة (باستثناء البروميثيوم) في القشرة مرتفعة للغاية ، مع ترتيب سيريوم 25 في وفرة العناصر القشرية ، وهو ما يمثل 0.0068 ٪ (بالقرب من النحاس). ومع ذلك ، نظرًا لخصائصها الجيوكيميائية ، نادراً ما يتم إثراء عناصر الأرض النادرة إلى مستوى قابل للاستغلال اقتصاديًا. اسم العناصر الأرضية النادرة مشتقة من ندرةها. أول معادن أرضية نادرة اكتشفها البشر هي السيليكون البريليوم yttrium خام مستخرج من منجم في قرية إيتربي ، السويد ، حيث نشأت العديد من أسماء العناصر الأرضية النادرة.

أسمائهم والرموز الكيميائيةSC ، Y ، LA ، CE ، PR ، ND ، PM ، SM ، EU ، GD ، TB ، DY ، HO ، ER ، TM ، YB ، YB ، و LU. أرقامهم الذرية هي 21 (SC) ، 39 (Y) ، 57 (LA) إلى 71 (LU).

تاريخ اكتشاف العناصر الأرضية النادرة

في عام 1787 ، وجد Ca Arrhenius السويدي خامًا أسودًا من الأرض غير عادي في بلدة Ytterby الصغيرة بالقرب من ستوكهولم. في عام 1794 ، عزل الفنلندي جادولين مادة جديدة منه. بعد ثلاث سنوات (1797) ، أكدت السويدية Ag Ekeberg هذا الاكتشاف وسميت المادة الجديدة Yttria (Yttrium Earth) بعد المكان الذي تم اكتشافه. في وقت لاحق ، في ذكرى الجادولينيت ، كان هذا النوع من الخام يسمى الجادولينيت. في عام 1803 ، اكتشف الكيميائيون الألمان MH Klaproth ، والكيميائيين السويديين JJ Berzelius ، و W. Hisinger مادة جديدة - Ceria - من خام خام السيليكات). في عام 1839 ، اكتشف السويدي CG Mosander اللانثانوم. في عام 1843 ، اكتشف موساندر تيربيوم وإربيوم مرة أخرى. في عام 1878 ، اكتشف سويسري ماريناك ytterbium. في عام 1879 ، اكتشف الفرنسيون الساماريوم ، اكتشف السويدية هولميوم وتوليوم ، والسويدية المكتشفة. في عام 1880 ، اكتشف سويسري ماريناك الجادولينيوم. في عام 1885 ، اكتشف النمساوي أ. في عام 1886 ، اكتشف Bouvabadrand dysprosium. في عام 1901 ، اكتشف الرجل الفرنسي EA Demarcay أوروبيوم. في عام 1907 ، اكتشف الرجل الفرنسي G. Urban Lutetium. في عام 1947 ، حصل الأمريكيون مثل JA Marinsky على Promethium من منتجات الانشطار في اليورانيوم. استغرق الأمر أكثر من 150 عامًا من فصل Yttrium Earth بواسطة Gadolin في عام 1794 إلى إنتاج Promethium في عام 1947.

تطبيق العناصر الأرضية النادرة

عناصر أرضية نادرةتُعرف باسم "الفيتامينات الصناعية" ولديها خصائص مغناطيسية وبصرية وكهربائية ممتازة لا يمكن الاستغناء عنها ، حيث تلعب دورًا كبيرًا في تحسين أداء المنتج ، وزيادة تنوع المنتج ، وتحسين كفاءة الإنتاج. نظرًا لتأثيرها الكبير وجرعة منخفضة ، أصبحت الأرض النادرة عنصرًا مهمًا في تحسين بنية المنتج ، وزيادة المحتوى التكنولوجي ، وتعزيز التقدم التكنولوجي للصناعة. لقد تم استخدامها على نطاق واسع في مجالات مثل المعادن ، العسكرية ، البتروكيماويات ، السيراميك الزجاجي ، الزراعة ، والمواد الجديدة.

صناعة المعادن

أرض نادرةتم تطبيقه في المجال المعدني لأكثر من 30 عامًا ، وشكلت تقنيات وعمليات ناضجة نسبيًا. تطبيق الأرض النادرة في المعادن الصلب وغير الحديدية هو مجال كبير وواسع النطاق مع آفاق واسعة. يمكن أن تلعب إضافة المعادن الأرضية النادرة والفلوريدات والسيليبيدات إلى الصلب دورًا في تكرير ، وتهدئة الكبريت ، وتحييد شوائب انصهار ضارة منخفضة ، وتحسين أداء معالجة الصلب ؛ يتم استخدام سبيكة الحديد السيليكون الأرضية النادرة وسبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة كعوامل كروية لإنتاج مكواة دكتايل أرضية نادرة. نظرًا لمدى ملاءمتها الخاصة لإنتاج أجزاء الحديد المعقدة المعقدة مع متطلبات خاصة ، يستخدم هذا النوع من الحديد الدكتايل على نطاق واسع في صناعات التصنيع الميكانيكية مثل السيارات والجرارات ومحركات الديزل ؛ يمكن أن تؤدي إضافة المعادن الأرضية النادرة إلى السبائك غير المحلية مثل المغنيسيوم والألومنيوم والنحاس والزنك والنيكل إلى تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للسبائك ، وكذلك تعزيز درجة حرارة الغرفة والخصائص الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية.
المجال العسكري

نظرًا لخصائصها الفيزيائية الممتازة مثل الكهروضوئية والمغناطيسية ، يمكن أن تشكل الأرض النادرة مجموعة واسعة من المواد الجديدة ذات الخصائص المختلفة وتحسين جودة المنتجات الأخرى بشكل كبير. لذلك ، يُعرف باسم "الذهب الصناعي". أولاً ، يمكن أن تؤدي إضافة الأرض النادرة إلى تحسين الأداء التكتيكي لسبائك الصلب ، وسبائك الألومنيوم ، وسبائك المغنيسيوم ، وسبائك التيتانيوم المستخدمة في تصنيع الخزانات والطائرات والصواريخ. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام الأرض النادرة كمواد تشحيم للعديد من التطبيقات عالية التقنية مثل الإلكترونيات والليزر والصناعة النووية والموصلية الفائقة. بمجرد استخدام تكنولوجيا الأرض النادرة في الجيش ، فإنها ستحقق حتماً قفزة في التكنولوجيا العسكرية. بمعنى ما ، السيطرة الساحقة للجيش الأمريكي في العديد من الحروب المحلية بعد الحرب الباردة ، وكذلك قدرتها على قتل الأعداء بشكل صريح دون عقاب ، تنبع من تكنولوجيا الأرض النادرة ، مثل سوبرمان.

صناعة البتروكيماويات

يمكن استخدام عناصر أرضية نادرة لصنع محفزات غربال جزيئي في صناعة البتروكيماويات ، مع مزايا مثل النشاط العالي ، والانتقائية الجيدة ، والمقاومة القوية للتسمم بالمعادن الثقيلة. لذلك ، استبدلوا محفزات سيليكات الألومنيوم لعمليات تكسير الحفاز البترولية ؛ في عملية إنتاج الأمونيا الاصطناعية ، يتم استخدام كمية صغيرة من نترات الأرض النادرة كمحفز محفز ، وسعة معالجة الغاز أكبر بمقدار 1.5 مرة من محفز الألومنيوم النيكل ؛ في عملية تصنيع مطاط CIS-1،4-polybutadiene ومطاط الأيزوبرين ، يتم الحصول على المنتج الذي تم الحصول عليه باستخدام محفز ألومنيوم تريزوبوتيل للأرض الأرضية النادرة ، مع مزايا مثل معلقة من المعدات المعلقة ، والعملية المستقرة ، وعملية ما بعد المعالجة القصيرة ؛ يمكن أيضًا استخدام أكاسيد الأرض النادرة المركب كعوامل الحفازة لتنقية غاز العادم من محركات الاحتراق الداخلي ، ويمكن أيضًا استخدام نافثينيات السيريوم كعامل تجفيف الطلاء.

الزجاج ceramic

زاد تطبيق العناصر الأرضية النادرة في صناعة الزجاج والسيراميك في الصين بمعدل متوسط ​​قدره 25 ٪ منذ عام 1988 ، حيث وصل إلى حوالي 1600 طن في عام 1998. إن السيراميك الزجاجي الأرضي النادر ليس فقط مواد أساسية تقليدية للصناعة والحياة اليومية ، ولكن أيضًا عضوًا رئيسيًا في مجال التكنولوجيا العالية. يمكن استخدام أكاسيد الأرض النادرة أو تركيزات الأرض النادرة على نطاق واسع كمساحيق تلميع للزجاج البصري ، والعدسات المظلمة ، وأنابيب الصور ، وأنابيب الذبذبات ، والزجاج المسطح ، والبلاستيك ، وأدوات المائدة المعدنية ؛ في عملية ذوبان الزجاج ، يمكن استخدام ثاني أكسيد السيريوم لتأثير أكسدة قوي على الحديد ، مما يقلل من محتوى الحديد في الزجاج وتحقيق هدف إزالة اللون الأخضر من الزجاج ؛ يمكن أن تؤدي إضافة أكاسيد الأرض النادرة إلى إنتاج زجاج بصري وزجاج خاص لأغراض مختلفة ، بما في ذلك الزجاج الذي يمكن أن يمتص أشعة الأشعة فوق البنفسجية ، والزجاج المقاوم للحمض والحرارة ، والزجاج المقاوم للأشعة السينية ، إلخ ؛ يمكن أن تؤدي إضافة عناصر أرضية نادرة إلى الزجاج الخزفي والخزف إلى تقليل تجزئة الزجاج وجعل المنتجات تقدم ألوانًا مختلفة وألوانًا مختلفة ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في صناعة السيراميك.

زراعة

تشير نتائج البحث إلى أن العناصر الأرضية النادرة يمكن أن تزيد من محتوى الكلوروفيل للنباتات ، وتعزيز التمثيل الضوئي ، وتعزيز تطور الجذر ، وزيادة امتصاص المغذيات بواسطة الجذور. يمكن أن تعزز العناصر الأرضية النادرة إنبات البذور ، وزيادة معدل إنبات البذور ، وتعزيز نمو الشتلات. بالإضافة إلى الوظائف الرئيسية المذكورة أعلاه ، فإنه لديه أيضًا القدرة على تعزيز مقاومة المرض ، ومقاومة البرد ، ومقاومة الجفاف لبعض المحاصيل. وقد أظهرت العديد من الدراسات أيضًا أن استخدام التركيزات المناسبة للعناصر الأرضية النادرة يمكن أن يعزز امتصاص المواد الغذائية وتحويلها واستخدامها بواسطة النباتات. إن رش العناصر الأرضية النادرة يمكن أن يزيد من محتوى VC ، ومحتوى السكر الكلي ، ونسبة حمض السكر من ثمار التفاح والحمضيات ، وتعزيز تلوين الفاكهة ونضجها المبكر. ويمكن أن تقمع شدة الجهاز التنفسي أثناء التخزين وتقليل معدل التحلل.

مجال المواد الجديدة

تُستخدم مواد المغناطيس الدائمة للبورون الحديد النادرة الأرضية ، مع ارتفاع الإكراه ، والإكراه العالي ، ومنتج الطاقة المغناطيسية العالية ، على نطاق واسع في الصناعات الإلكترونية والفضاء التوربيني وتوربينات الرياح (بشكل خاص لمحطات الطاقة الخارجية) ؛ يمكن استخدام بلورات فردية من نوع الفريت والبلورات المتعددة الكريستات التي تتشكل من خلال مزيج من أكاسيد الأرض النادرة النقية وأكسيد الحديديك في الصناعات الميكرووية والإلكترونية ؛ يمكن استخدام العقيق الألومنيوم Yttrium وزجاج النيوديميوم المصنوع من أكسيد النيوديميوم عالي النقاء كمواد ليزر صلبة ؛ يمكن استخدام سداسي الأرض النادر كمواد الكاثود لانبعاث الإلكترون ؛ Lanthanum Nickel Metal هو مادة تخزين الهيدروجين تم تطويرها حديثًا في السبعينيات ؛ لانثانوم كرومات هو مادة حرارية عالية الحرارة. في الوقت الحاضر ، حققت البلدان في جميع أنحاء العالم اختراقات في تطوير مواد توصيل فائقة باستخدام أكاسيد تعتمد على الباريوم المعدلة مع عناصر الأكسجين النحاسية الباريوم Yttrium ، والتي يمكن أن تحصل على موصلات فائقة في نطاق درجة حرارة النيتروجين السائل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الأرض النادرة على نطاق واسع في مصادر الإضاءة الإضاءة من خلال طرق مثل مسحوق الفلورسنت ، ومسحوق الفلورسنت الشاشة المكثفة ، وثلاثة مسحوق الفلورسنت الأساسي ، ونسخ مسحوق المصباح (ولكن بسبب ارتفاع التكلفة الناتجة عن ارتفاع أسعار الأرض النادرة ، تتناقص تطبيقاتها في الإضاءة تدريجياً) ، وكذلك المنتجات الإلكترونية مثل التليفزيونات الإسقارية والألواح ؛ في الزراعة ، يمكن لتطبيق كميات ناتجة من نترات الأرض النادرة على المحاصيل الميدانية أن تزيد من عائدها بنسبة 5-10 ٪ ؛ في صناعة النسيج الخفيف ، تستخدم كلوريد الأرض النادرة أيضًا على نطاق واسع في دباغة الفراء ، وصباغة الفراء ، وصباغة الصوف ، وصبغ السجاد ؛ يمكن استخدام عناصر أرضية نادرة في المحولات الحفزية للسيارات لتحويل الملوثات الرئيسية إلى مركبات غير سامة أثناء عادم المحرك.

تطبيقات أخرى

يتم تطبيق العناصر الأرضية النادرة أيضًا على مختلف المنتجات الرقمية ، بما في ذلك أجهزة التصوير السمعي والتصوير الفوتوغرافي والاتصالات ، وتلبية متطلبات متعددة مثل أصغر وأسرع وأخف وزناً وأطول في الاستخدام ، وحفظ الطاقة. في الوقت نفسه ، تم تطبيقه أيضًا على حقول متعددة مثل الطاقة الخضراء والرعاية الصحية وتنقية المياه والنقل.