Spotřeba vzácných zemin v zemi může být použita k určení její průmyslové úrovně.Žádné vysoké, přesné a pokročilé materiály, komponenty a vybavení nelze oddělit od vzácných kovů.Čím to je, že díky stejné oceli jsou ostatní odolnější vůči korozi než vy?Je to stejné vřeteno obráběcího stroje, které ostatní jsou odolnější a přesnější než vy?Je to také monokrystal, který ostatní mohou dosáhnout vysoké teploty 1650 °C?Proč má sklo někoho jiného tak vysoký index lomu?Proč může Toyota dosáhnout celosvětově nejvyšší tepelné účinnosti automobilů ve výši 41 %?To vše souvisí s aplikací vzácných kovů.
Kovy vzácných zemin, také známé jako prvky vzácných zemin, jsou souhrnným označením pro 17 prvkůskandium, yttriuma lanthanoidové řady ve skupině periodické tabulky IIIB, běžně představované R nebo RE.Scandium a yttrium jsou považovány za prvky vzácných zemin, protože často koexistují s prvky lanthanoidů v minerálních ložiscích a mají podobné chemické vlastnosti.
Na rozdíl od jeho názvu je množství prvků vzácných zemin (kromě promethia) v kůře poměrně vysoké, přičemž cer je na 25. místě v množství prvků kůry, což představuje 0,0068 % (blízko mědi).Kvůli svým geochemickým vlastnostem jsou však prvky vzácných zemin zřídkakdy obohaceny na ekonomicky využitelnou úroveň.Název prvků vzácných zemin je odvozen od jejich nedostatku.Prvním minerálem vzácných zemin objeveným lidmi byla ruda křemíku beryllium yttria extrahovaná z dolu ve vesnici Iterbi ve Švédsku, odkud pochází mnoho názvů prvků vzácných zemin.
Jejich názvy a chemické symboly jsouSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb a Lu.Jejich atomová čísla jsou 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) až 71 (Lu).
Historie objevů prvků vzácných zemin
V roce 1787 našel švédský CA Arrhenius v malém městě Ytterby nedaleko Stockholmu neobvyklou černou rudu kovů vzácných zemin.V roce 1794 z něj Fin J. Gadolin izoloval novou látku.O tři roky později (1797) švédský AG Ekeberg tento objev potvrdil a novou látku pojmenoval yttria (yttrium earth) podle místa, kde byla objevena.Později, na památku gadolinitu, byl tento druh rudy nazýván gadolinit.V roce 1803 němečtí chemici MH Klaproth, švédští chemici JJ Berzelius a W. Hisinger objevili novou látku - cerii - z rudy (silikátová ruda ceru).V roce 1839 objevil Švéd CG Mosander lanthan.V roce 1843 Musander znovu objevil terbium a erbium.V roce 1878 objevil Swiss Marinac ytterbium.V roce 1879 objevili Francouzi samarium, Švédové holmium a thulium a Švédové skandium.V roce 1880 objevil švýcarský Marinac gadolinium.V roce 1885 objevil Rakušan A. von Wels bach praseodym a neodym.V roce 1886 Bouvabadrand objevil dysprosium.V roce 1901 objevil Francouz EA Demarcay europium.V roce 1907 objevil Francouz G. Urban lutecium.V roce 1947 Američané jako JA Marinsky získali promethium z produktů štěpení uranu.Od oddělení yttriové zeminy Gadolinem v roce 1794 do výroby promethia v roce 1947 uběhlo více než 150 let.
Aplikace prvků vzácných zemin
Prvky vzácných zeminjsou známé jako "průmyslové vitamíny" a mají nenahraditelné vynikající magnetické, optické a elektrické vlastnosti, hrají obrovskou roli při zlepšování výkonu produktů, zvyšování rozmanitosti produktů a zlepšování efektivity výroby.Díky svému velkému účinku a nízkému dávkování se vzácné zeminy staly důležitým prvkem při zlepšování struktury produktů, zvyšování technologického obsahu a podpoře technologického pokroku v průmyslu.Byly široce používány v oborech, jako je metalurgie, vojenství, petrochemie, sklokeramika, zemědělství a nové materiály.
hutní průmysl
Vzácná zeměse v metalurgické oblasti uplatňuje již více než 30 let a vytvořila relativně vyspělé technologie a procesy.Aplikace vzácných zemin v oceli a neželezných kovech je velká a rozsáhlá oblast se širokými perspektivami.Přidání kovů vzácných zemin, fluoridů a silicidů do oceli může hrát roli při rafinaci, odsíření, neutralizaci škodlivých nečistot s nízkou teplotou tání a zlepšení zpracovatelského výkonu oceli;Slitina křemíkového železa vzácných zemin a slitina křemíku hořčíku vzácných zemin se používají jako sféroidizační činidla k výrobě tvárné litiny vzácných zemin.Vzhledem ke své speciální vhodnosti pro výrobu složitých dílů z tvárné litiny se speciálními požadavky je tento typ tvárné litiny široce používán ve strojírenském průmyslu, jako jsou automobily, traktory a dieselové motory;Přidání kovů vzácných zemin do neželezných slitin, jako je hořčík, hliník, měď, zinek a nikl, může zlepšit fyzikální a chemické vlastnosti slitiny a také zlepšit její mechanické vlastnosti při pokojové teplotě a při vysokých teplotách.
Vojenské pole
Díky svým vynikajícím fyzikálním vlastnostem, jako je fotoelektřina a magnetismus, mohou vzácné zeminy tvořit širokou škálu nových materiálů s různými vlastnostmi a výrazně zlepšit kvalitu a výkon jiných produktů.Proto je známé jako „průmyslové zlato“.Za prvé, přidání vzácných zemin může výrazně zlepšit taktický výkon oceli, hliníkových slitin, hořčíkových slitin a titanových slitin používaných při výrobě tanků, letadel a střel.Kromě toho mohou být vzácné zeminy také použity jako maziva pro mnoho high-tech aplikací, jako je elektronika, lasery, jaderný průmysl a supravodivost.Jakmile se technologie vzácných zemin použije ve vojenství, nevyhnutelně to povede ke skoku ve vojenské technologii.V jistém smyslu, drtivá kontrola americké armády v několika místních válkách po studené válce, stejně jako její schopnost otevřeně beztrestně zabíjet nepřátele, pramení z její technologie vzácných zemin, jako je Superman.
Petrochemický průmysl
Prvky vzácných zemin lze použít k výrobě katalyzátorů na molekulárním sítu v petrochemickém průmyslu s výhodami, jako je vysoká aktivita, dobrá selektivita a silná odolnost vůči otravě těžkými kovy.Proto nahradily hliníkové silikátové katalyzátory pro procesy katalytického krakování ropy;Ve výrobním procesu syntetického amoniaku se jako kokatalyzátor používá malé množství dusičnanu vzácných zemin a jeho kapacita zpracování plynu je 1,5krát větší než kapacita nikl-hliníkového katalyzátoru;V procesu syntézy cis-1,4-polybutadienového kaučuku a isoprenového kaučuku má produkt získaný za použití cykloalkanoátového triisobutylhlinitého katalyzátoru vzácných zemin vynikající výkon s výhodami, jako je menší visení lepidla na zařízení, stabilní provoz a krátký proces následného zpracování. ;Kompozitní oxidy vzácných zemin lze také použít jako katalyzátory pro čištění výfukových plynů ze spalovacích motorů a naftenát ceru lze také použít jako činidlo pro vysoušení barev.
Sklokeramika
Použití prvků vzácných zemin v čínském sklářském a keramickém průmyslu vzrostlo od roku 1988 v průměru o 25 % a v roce 1998 dosáhlo přibližně 1600 tun. Skleněná keramika ze vzácných zemin není jen tradičním základním materiálem pro průmysl a každodenní život, ale také hlavní člen high-tech oblasti.Oxidy vzácných zemin nebo zpracované koncentráty vzácných zemin mohou být široce používány jako leštící prášky pro optické sklo, brýlové čočky, obrazové trubice, osciloskopové trubice, ploché sklo, plasty a kovové nádobí;V procesu tavení skla lze použít oxid ceričitý, který má silný oxidační účinek na železo, snižuje obsah železa ve skle a dosahuje cíle odstranění zelené barvy ze skla;Přidáním oxidů vzácných zemin lze vyrobit optické sklo a speciální sklo pro různé účely, včetně skla, které může absorbovat ultrafialové paprsky, skla odolného vůči kyselinám a teplu, skla odolného vůči rentgenovému záření atd.;Přidání prvků vzácných zemin do keramických a porcelánových glazur může snížit fragmentaci glazur a způsobit, že produkty budou mít různé barvy a lesky, což je činí široce používanými v keramickém průmyslu.
Zemědělství
Výsledky výzkumu naznačují, že prvky vzácných zemin mohou zvýšit obsah chlorofylu v rostlinách, zlepšit fotosyntézu, podpořit vývoj kořenů a zvýšit absorpci živin kořeny.Prvky vzácných zemin mohou také podporovat klíčení semen, zvyšovat rychlost klíčení semen a podporovat růst sazenic.Kromě hlavních funkcí uvedených výše má také schopnost zvýšit odolnost některých plodin vůči chorobám, mrazu a suchu.Četné studie také ukázaly, že použití vhodných koncentrací prvků vzácných zemin může podpořit absorpci, transformaci a využití živin rostlinami.Postřik prvky vzácných zemin může zvýšit obsah Vc, celkový obsah cukru a poměr cukerných kyselin v jablku a citrusových plodech, což podporuje vybarvení ovoce a předčasné zrání.A může potlačit intenzitu dýchání během skladování a snížit rychlost rozkladu.
Nové pole materiálů
Materiál permanentních magnetů na bázi neodymového železa a bóru ze vzácných zemin s vysokou remanencí, vysokou koercitivitou a produktem s vysokou magnetickou energií je široce používán v elektronickém a leteckém průmyslu a při pohonu větrných turbín (zvláště vhodný pro pobřežní elektrárny);Monokrystaly a polykrystaly feritu granátového typu vytvořené kombinací čistých oxidů vzácných zemin a oxidu železitého lze použít v mikrovlnném a elektronickém průmyslu;Yttrium-hliníkový granát a neodymové sklo vyrobené z vysoce čistého oxidu neodymu lze použít jako pevné laserové materiály;Hexaboridy vzácných zemin lze použít jako katodové materiály pro emisi elektronů;Lanthanový niklový kov je nově vyvinutý vodíkový skladovací materiál v 70. letech;Chroman lanthanitý je vysokoteplotní termoelektrický materiál;V současné době země po celém světě učinily průlom ve vývoji supravodivých materiálů pomocí oxidů na bázi barya modifikovaných kyslíkovými prvky barya yttria a mědi, které mohou získat supravodiče v teplotním rozsahu kapalného dusíku.Kromě toho jsou vzácné zeminy široce používány v osvětlovacích zdrojích světla prostřednictvím metod, jako je fluorescenční prášek, fluorescenční prášek zesilující obrazovky, fluorescenční prášek se třemi primárními barvami a prášek pro kopírovací lampy (ale kvůli vysokým nákladům způsobeným nárůstem cen vzácných zemin, jejich aplikace v osvětlení se postupně snižují), stejně jako elektronické produkty, jako jsou projekční televizory a tablety;V zemědělství může aplikace stopových množství dusičnanu vzácných zemin na polní plodiny zvýšit jejich výnos o 5–10 %;V lehkém textilním průmyslu jsou chloridy vzácných zemin také široce používány při činění kožešin, barvení kožešin, vlny a koberců;Prvky vzácných zemin lze použít v automobilových katalyzátorech k přeměně hlavních znečišťujících látek na netoxické sloučeniny během výfuku motoru.
Jiné aplikace
Prvky vzácných zemin jsou také aplikovány na různé digitální produkty, včetně audiovizuálních, fotografických a komunikačních zařízení, které splňují různé požadavky, jako je menší, rychlejší, lehčí, delší doba používání a úspora energie.Zároveň byl také použit v mnoha oblastech, jako je zelená energie, zdravotnictví, čištění vody a doprava.
Čas odeslání: 16. srpna 2023