El consum de terres rares en un país es pot utilitzar per determinar el seu nivell industrial. Els materials, components i equips alts, precisos i avançats no es poden separar dels metalls rars. Per què el mateix acer fa que els altres siguin més resistents a la corrosió que vosaltres? És el mateix cargol de màquines -eina que altres són més duradors i precisos que vosaltres? També és un sol cristall que altres puguin assolir una temperatura alta de 1650 ° C? Per què el vidre d’algú té un índex de refracció tan elevat? Per què Toyota pot aconseguir la màxima eficiència tèrmica del cotxe del 41%del món? Tot això està relacionat amb l’aplicació de metalls rars.
Metalls de terra rara, també coneguts com a elements de terra rara, són un terme col·lectiu per a 17 elements delescandi, yttrium, i sèries de lantànids al grup periòdic IIIB, representats habitualment per R o RE. Scandium i Yttrium es consideren elements de terra rara perquè sovint conviuen amb elements de lantànids en dipòsits minerals i tenen propietats químiques similars.
A diferència del seu nom indica, l’abundància d’elements de la Terra Rara (excloent el prometi) a l’escorça és força alta, amb el cercador de ceri 25a en l’abundància d’elements de la crosta, que representen el 0,0068% (a prop del coure). No obstant això, a causa de les seves propietats geoquímiques, els elements de la Terra Rara rarament s’enriqueixen a un nivell econòmicament explotable. El nom dels elements de la Terra Rara deriva de la seva escassetat. El primer mineral de la terra rara descoberta pels humans va ser el mineral de berili de silici de silici extret d’una mina al poble d’Iterbi, Suècia, on es van originar molts noms d’elements de la Terra Rara.
Els seus noms i símbols químics ho sónSC, Y, LA, CE, PR, ND, PM, SM, EU, GD, TB, DY, HO, ER, TM, YB, YB i LU. Els seus nombres atòmics són 21 (SC), 39 (y), 57 (la) a 71 (Lu).
La història del descobriment dels elements de la terra rara
El 1787, suec CA Arrhenius va trobar un mineral negre de metall de terra rara inusual a la petita ciutat de Ytterby, a prop d'Estocolm. El 1794, Finnish J. Gadolin va aïllar una nova substància. Tres anys després (1797), suec Ag Ekeberg va confirmar aquest descobriment i va nomenar la nova substància Yttria (Yttrium Earth) després del lloc on es va descobrir. Més tard, en memòria de Gadolinite, aquest tipus de mineral es va anomenar gadolinita. El 1803, els químics alemanys MH Klaproth, els químics suecs JJ Berzelius i W. Hisinger van descobrir una nova substància - Ceria - a partir d’un mineral (mineral de silicat de Cerium). El 1839, el suec CG Mosander va descobrir Lanthanum. El 1843, Musander va descobrir Terbium i Erbium de nou. El 1878, el marinac suís va descobrir Ytterbium. El 1879, els francesos van descobrir el samari, el suec va descobrir Holmium i Thulium, i el suec va descobrir Scandium. El 1880, el marinac suís va descobrir Gadolinium. El 1885, austríac A. von Wels Bach va descobrir praseodim i neodimi. El 1886, Bouvabadrand va descobrir disprosi. El 1901, l’home francès EA Demarcay va descobrir Europium. El 1907, l’home francès G. Urban va descobrir Lutetium. El 1947, nord -americans com JA Marinsky van obtenir prometi de productes de fissió d'urani. Va passar més de 150 anys des de la separació de la terra de Yttrium per Gadolin el 1794 a la producció de Prometium el 1947.
Aplicació d’elements de la Terra Rara
Elements de la Terra Rarasón coneguts com a "vitamines industrials" i tenen propietats magnètiques, òptiques i elèctriques insubstituïbles, que tenen un paper important en la millora del rendiment del producte, l'augment de la varietat de productes i la millora de l'eficiència de la producció. A causa del seu gran efecte i la seva baixa dosi, les terres rares s'han convertit en un element important per millorar l'estructura del producte, augmentar el contingut tecnològic i promoure el progrés tecnològic de la indústria. S'han utilitzat àmpliament en camps com la metal·lúrgia, militar, petroquímica, ceràmica de vidre, agricultura i nous materials.
Indústria metal·lúrgica
Terra raras’ha aplicat al camp metal·lúrgic des de fa més de 30 anys i ha format tecnologies i processos relativament madurs. L’aplicació de la terra rara en metalls d’acer i no ferrosos és un camp gran i ampli amb grans perspectives. L’addició de metalls de terra rara, fluorurs i silicides a l’acer pot tenir un paper en la perfecció, la desulfurització, la neutralització de les impureses nocives de baix punt de fusió i la millora del rendiment de processament de l’acer; L’aliatge de ferro de silici de terra rara i aliatge de magnesi de silici de terra rara s’utilitzen com a agents esferoiditzants per produir ferro dúctil de terra rara. A causa de la seva especial idoneïtat per produir peces complexes de ferro dúctil amb requisits especials, aquest tipus de ferro dúctil s’utilitza àmpliament en indústries de fabricació mecànica com ara automòbils, tractors i motors dièsel; Afegir metalls de terra rara a aliatges no ferrosos com el magnesi, l’alumini, el coure, el zinc i el níquel pot millorar les propietats físiques i químiques de l’aliatge, a més de millorar la temperatura ambient i les propietats mecàniques d’alta temperatura.
Camp militar
A causa de les seves excel·lents propietats físiques com la fotoelectricitat i el magnetisme, les terres rares poden formar una gran varietat de materials nous amb diferents propietats i millorar molt la qualitat i el rendiment d'altres productes. Per tant, es coneix com a "or industrial". En primer lloc, l’addició de terres rares pot millorar significativament el rendiment tàctic dels aliatges d’alumini, aliatges de magnesi i aliatges de titani utilitzats en la fabricació de tancs, avions i míssils. A més, les terres rares també es poden utilitzar com a lubricants per a moltes aplicacions d’alta tecnologia com ara electrònica, làser, indústria nuclear i superconductivitat. Un cop utilitzada la tecnologia de la Terra Rare en militars, inevitablement provocarà un salt en la tecnologia militar. En un cert sentit, el control aclaparador dels militars nord -americans en diverses guerres locals després de la guerra freda, així com la seva capacitat per matar obertament enemics amb impunitat, prové de la seva tecnologia de la Terra Rara, com el Superman.
Indústria petroquímica
Els elements de la Terra Rara es poden utilitzar per fer catalitzadors de tamis moleculars de la indústria petroquímica, amb avantatges com ara alta activitat, bona selectivitat i una forta resistència a la intoxicació per metalls pesants. Per tant, han substituït els catalitzadors de silicats d'alumini per processos d'esquerdament catalítics del petroli; En el procés de producció d’amoníac sintètic, s’utilitza una petita quantitat de nitrat de terra rara com a cocatalitzador i la seva capacitat de processament de gas és 1,5 vegades més gran que la del catalitzador d’alumini de níquel; En el procés de sintetització de cautxú cis-1,4-polibutadiene i cautxú d’isoprè, el producte obtingut mitjançant un catalitzador de triisobutiloat de cicloalkanoat de terra rara té un excel·lent rendiment, amb avantatges com ara penjaments adhesius, funcionament estable i un procés curt després del tractament; Els òxids de terra rara compostos també es poden utilitzar com a catalitzadors per purificar els gasos d’escapament dels motors de combustió interna, i el naftenat de ceri també es pot utilitzar com a agent d’assecat de pintura.
Ceràmica de vidre
L’aplicació d’elements de terra rara a la indústria de vidre i ceràmica de la Xina ha augmentat a un ritme mitjà del 25% des del 1988, arribant a aproximadament 1600 tones el 1998. Les ceràmiques de vidre de terra rara no només són materials bàsics tradicionals per a la indústria i la vida diària, sinó també un membre important del camp d’alta tecnologia. Els òxids de terra rara o els concentrats de terra rara processats es poden utilitzar àmpliament com a pols de polit per a vidres òptics, lents d’espectacles, tubs d’imatges, tubs oscil·loscopis, vidre pla, plàstic i vaixella de metall; En el procés de fusió del vidre, el diòxid de ceri es pot utilitzar per tenir un fort efecte d’oxidació sobre el ferro, reduir el contingut de ferro al vidre i aconseguir l’objectiu d’eliminar el color verd del vidre; Afegir òxids de terra rara pot produir vidre òptic i vidre especial per a diferents propòsits, incloent vidre que pot absorbir raigs ultraviolats, vidre resistent a la calor i àcid, vidre resistent als raigs X, etc; Afegir elements de terra rara als vidres de ceràmica i porcellana pot reduir la fragmentació dels vidres i fer que els productes presentin colors i brillants diferents, fent -los àmpliament utilitzats en la indústria ceràmica.
Agricultura
Els resultats de la investigació indiquen que els elements de terra rara poden augmentar el contingut de clorofil·la de les plantes, millorar la fotosíntesi, promoure el desenvolupament de les arrels i augmentar l’absorció de nutrients per les arrels. Els elements de terra rara també poden afavorir la germinació de les llavors, augmentar la taxa de germinació de les llavors i afavorir el creixement de les plàntules. A més de les funcions principals esmentades anteriorment, també té la capacitat de millorar la resistència a la malaltia, la resistència al fred i la resistència a la sequera de certs cultius. Nombrosos estudis també han demostrat que l’ús de concentracions adequades d’elements de terra rara pot afavorir l’absorció, la transformació i l’ús de nutrients per part de les plantes. La polvorització d’elements de terra rara pot augmentar el contingut de VC, el contingut total de sucre i la relació d’àcid de sucre de poma i cítrics, promovent la coloració de fruites i la maduració precoç. I pot suprimir la intensitat respiratòria durant l’emmagatzematge i reduir la taxa de decadència.
Nou camp de materials
El material d’imant permanent de bor de ferro de la terra rara, amb alta remanència, alta coercitivitat i producte d’alta energia magnètica, s’utilitza àmpliament en les indústries electròniques i aeroespacials i els aerogeneradors de conducció (especialment adequats per a centrals fora del mar); Els cristalls i els policristalls de ferrite de tipus de granat formats per la combinació d'òxids de terra rara pura i òxid fèrric es poden utilitzar a les indústries de microones i electròniques; El granat d'alumini de Yttrium i el vidre de neodimi elaborat amb òxid de neodimi d'alta puresa es pot utilitzar com a materials làser sòlids; Els hexaborides de terra rara es poden utilitzar com a materials càtodes per a l’emissió d’electrons; Lanthanum Níquel Metal és un material d’emmagatzematge d’hidrogen de nova etapa a la dècada de 1970; El cromat de Lanthanum és un material termoelèctric a alta temperatura; Actualment, els països de tot el món han fet avenços en el desenvolupament de materials superconductors mitjançant l’ús d’òxids a base de bari modificats amb elements d’oxigen de coure de yttrium de bari, que poden obtenir superconductors en el rang de temperatures de nitrogen líquid. A més, les terres rares s’utilitzen àmpliament en fonts de llum d’il·luminació a través de mètodes com la pols fluorescent, intensificant la pols fluorescent de la pantalla, tres en pols fluorescent de color primari i la pols de làmpada (però a causa de l’elevat cost causat per l’augment dels preus de la terra rara, les seves aplicacions a la il·luminació disminueixen gradualment), així com a productes electrònics com ara productes i taules de projecció; A l’agricultura, l’aplicació de traces de nitrat de terres rares als cultius de camp pot augmentar el seu rendiment en un 5-10%; A la indústria tèxtil lleugera, els clorurs de terra rara també s’utilitzen àmpliament en la pell de bronzejat, la tintura de pell, la tintura de llana i la tintura de catifes; Els elements de terra rara es poden utilitzar en convertidors catalítics d'automòbils per convertir grans contaminants en compostos no tòxics durant l'escapament del motor.
Altres aplicacions
Els elements de terra rara també s’apliquen a diversos productes digitals, inclosos dispositius audiovisuals, fotografiats i de comunicació, complint diversos requisits com ara més petits, més ràpids, lleugers, temps d’ús més llarg i conservació d’energia. Al mateix temps, també s’ha aplicat a diversos camps com l’energia verda, l’assistència sanitària, la purificació d’aigua i el transport.
Hora de publicació: 16-2023 d'agost