El consumo de tierras raras en un país puede usarse para determinar su nivel industrial. Cualquier material, componentes y equipos altos, precisos y avanzados no puede separarse de metales raros. ¿Por qué es que el mismo acero hace que otros sean más resistentes a la corrosión que tú? ¿Es el mismo huso de la máquina herramienta que otros son más duraderos y precisos que tú? ¿Es también un solo cristal que otros pueden alcanzar una temperatura alta de 1650 ° C? ¿Por qué el vidrio de otra persona tiene un índice de refracción tan alto? ¿Por qué Toyota puede lograr la eficiencia térmica del automóvil más alta del mundo del 41%? Todos estos están relacionados con la aplicación de metales raros.
Metales de tierras raras, también conocidos como elementos de tierras raras, son un término colectivo para 17 elementos delescandio, itrioy series de lantánidos en el grupo periódico de la Tabla IIIB, comúnmente representada por R o Re. El escandio y el itrio se consideran elementos de tierras raras porque a menudo coexisten con elementos de lantánidos en depósitos minerales y tienen propiedades químicas similares.
A diferencia de su nombre implica, la abundancia de elementos de tierras raras (excluyendo Promethium) en la corteza es bastante alta, con el puesto de cerio en el puesto 25 en la abundancia de elementos corticales, que representan el 0.0068% (cerca del cobre). Sin embargo, debido a sus propiedades geoquímicas, los elementos de tierras raras rara vez se enriquecen en un nivel económicamente explotable. El nombre de los elementos de tierras raras se deriva de su escasez. El primer mineral de tierras raras descubiertas por los humanos fue el mineral de ictrium de berilio de silicio extraído de una mina en el pueblo de Iterbi, Suecia, donde se originaron muchos nombres de elementos de tierras raras.
Sus nombres y símbolos químicos sonSC, Y, LA, CE, PR, ND, PM, SM, EU, GD, TB, DY, HO, ER, TM, YB, YB y LU. Sus números atómicos son 21 (SC), 39 (y), 57 (la) a 71 (Lu).
La historia del descubrimiento de los elementos de tierras raras
En 1787, el sueco Ca Arrhenius encontró un mineral de metal de tierras raras inusuales en el pequeño pueblo de Ytterby cerca de Estocolmo. En 1794, J. Gadolin finlandés aisló una nueva sustancia de él. Tres años más tarde (1797), el Ag Ekeberg sueco confirmó este descubrimiento y nombró la nueva sustancia Yttria (Tierra de itrio) después del lugar donde se descubrió. Más tarde, en memoria de la gadolinita, este tipo de mineral se llamaba gadolinita. En 1803, los químicos alemanes MH Klaproth, los químicos suecos JJ Berzelius y W. Hisinger descubrieron una nueva sustancia, ceria, de un mineral (mineral de silicato de cerio). En 1839, la mosca CG suecal descubrió el lantano. En 1843, Musander descubrió Terbium y Erbium nuevamente. En 1878, Swiss Marinac descubrió Ytterbium. En 1879, los franceses descubrieron Samario, el sueco descubrió Holmium y Thulium, y el sueco descubrió el escandio. En 1880, Swiss Marinac descubrió Gadolinium. En 1885, el austriaco A. von Wels Bach descubrió praseodimio y neodimio. En 1886, Bouvabadrand descubrió el disposio. En 1901, el hombre francés Ea DeMarcay descubrió Europium. En 1907, el hombre francés G. Urban descubrió Lutetium. En 1947, los estadounidenses como JA Marinsky obtuvieron Promethium de los productos de fisión de uranio. Gadolina tardó más de 150 años desde la separación de la tierra de itrio por gadolina en 1794 hasta la producción de Promethium en 1947.
Aplicación de elementos de tierras raras
Elementos de tierras rarasse conocen como "vitaminas industriales" y tienen excelentes propiedades magnéticas, ópticas y eléctricas insustituibles, desempeñando un papel importante en la mejora del rendimiento del producto, el aumento de la variedad de productos y la mejora de la eficiencia de producción. Debido a su gran efecto y baja dosis, las tierras raras se han convertido en un elemento importante para mejorar la estructura del producto, aumentar el contenido tecnológico y promover el progreso tecnológico de la industria. Han sido ampliamente utilizados en campos como metalurgia, militar, petroquímica, cerámica de vidrio, agricultura y nuevos materiales.
Industria metalúrgica
Tierra rarase ha aplicado en el campo metalúrgico durante más de 30 años, y ha formado tecnologías y procesos relativamente maduros. La aplicación de tierras raras en acero y metales no ferrosos es un campo grande y amplio con amplias perspectivas. La adición de metales de tierras raras, fluoruros y silicidas al acero puede desempeñar un papel en la refinación, la desulfuración, la neutralización de las impurezas no dañinas del punto de fusión y mejorar el rendimiento del procesamiento del acero; La aleación de hierro de silicio de tierra rara y la aleación de magnesio de silicio de tierras raras se usan como agentes esferoidizantes para producir hierro dúctil de tierras raras. Debido a su especialidad especial para producir piezas complejas de hierro dúctil con requisitos especiales, este tipo de hierro dúctil se usa ampliamente en industrias de fabricación mecánica, como automóviles, tractores y motores diesel; Agregar metales de tierras raras a aleaciones no ferrosas como magnesio, aluminio, cobre, zinc y níquel puede mejorar las propiedades físicas y químicas de la aleación, así como mejorar su temperatura ambiente y propiedades mecánicas de alta temperatura.
Campo militar
Debido a sus excelentes propiedades físicas, como la fotoelectricidad y el magnetismo, las tierras raras pueden formar una amplia variedad de materiales nuevos con diferentes propiedades y mejorar en gran medida la calidad y el rendimiento de otros productos. Por lo tanto, se conoce como "oro industrial". En primer lugar, la adición de tierras raras puede mejorar significativamente el rendimiento táctico de acero, aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio y aleaciones de titanio utilizadas en la fabricación de tanques, aviones y misiles. Además, las tierras raras también pueden usarse como lubricantes para muchas aplicaciones de alta tecnología, como electrónica, láseres, industria nuclear y superconductividad. Una vez que la tecnología de tierras raras se usa en el ejército, inevitablemente provocará un salto en la tecnología militar. En cierto sentido, el control abrumador del ejército estadounidense en varias guerras locales después de la Guerra Fría, así como su capacidad para matar abiertamente a los enemigos con impunidad, proviene de su tecnología de tierras raras, como el Superman.
Industria petroquímica
Se pueden usar elementos de tierras raras para hacer catalizadores de tamiz molecular en la industria petroquímica, con ventajas como alta actividad, buena selectividad y fuerte resistencia a la intoxicación por metales pesados. Por lo tanto, han reemplazado catalizadores de silicato de aluminio para los procesos de agrietamiento catalítico de petróleo; En el proceso de producción de amoníaco sintético, se usa una pequeña cantidad de nitrato de tierras raras como cocatalizador, y su capacidad de procesamiento de gases es 1.5 veces mayor que la del catalizador de aluminio de níquel; En el proceso de sintetización del caucho cis-1,4-polibutadieno y el caucho de isopreno, el producto obtenido utilizando un catalizador de aluminio de triisobutil triisobutil de cicloalkanoato de tierras raras tiene un rendimiento excelente, con ventajas como menos colgado adhesivo de equipos, operación estable y proceso posterior al tratamiento posterior; Los óxidos de tierras raras compuestas también se pueden usar como catalizadores para purificar gases de escape de motores de combustión interna, y el naftenato de cerio también se puede usar como agente de secado de pintura.
Cerámico de vidrio
La aplicación de elementos de tierras raras en la industria de vidrio y cerámica de China ha aumentado a una tasa promedio del 25% desde 1988, alcanzando aproximadamente 1600 toneladas en 1998. Las cerámicas de vidrio de tierras raras no son solo materiales básicos tradicionales para la industria y la vida cotidiana, sino también un miembro importante del campo de alta tecnología. Los óxidos de tierras raras o los concentrados de tierras raras procesadas pueden usarse ampliamente como polvo de polvo para vidrio óptico, lentes de espectáculos, tubos de imágenes, tubos de osciloscopio, vidrio plano, plástico y vajilla de metal; En el proceso de vidrio de fusión, se puede usar dióxido de cerio para tener un fuerte efecto de oxidación en el hierro, reducir el contenido de hierro en el vidrio y lograr el objetivo de eliminar el color verde del vidrio; Agregar óxidos de tierras raras puede producir vidrio óptico y vidrio especial para diferentes propósitos, incluido el vidrio que puede absorber rayos ultravioleta, vidrio resistente al ácido y resistente al calor, vidrio resistente a rayos X, etc. Agregar elementos de tierras raras a los esmaltes de cerámica y porcelana puede reducir la fragmentación de los esmaltes y hacer que los productos presenten diferentes colores y glosas, lo que los hace ampliamente utilizados en la industria de la cerámica.
Agricultura
Los resultados de la investigación indican que los elementos de tierras raras pueden aumentar el contenido de clorofila de las plantas, mejorar la fotosíntesis, promover el desarrollo de la raíz y aumentar la absorción de nutrientes por raíces. Los elementos de tierras raras también pueden promover la germinación de semillas, aumentar la tasa de germinación de semillas y promover el crecimiento de las plántulas. Además de las funciones principales mencionadas anteriormente, también tiene la capacidad de mejorar la resistencia a las enfermedades, la resistencia al frío y la resistencia a la sequía de ciertos cultivos. Numerosos estudios también han demostrado que el uso de concentraciones apropiadas de elementos de tierras raras puede promover la absorción, transformación y utilización de nutrientes por parte de las plantas. La pulverización de elementos de tierras raras puede aumentar el contenido de VC, el contenido total de azúcar y la relación de ácido de azúcar de las frutas de manzana y cítricos, promoviendo colorante de frutas y maduración temprana. Y puede suprimir la intensidad respiratoria durante el almacenamiento y reducir la velocidad de descomposición.
Nuevo campo de materiales
Tierra rara Neodimio El material magnet permanente del boro de hierro, con alta remanencia, alta coercitividad y producto de alta energía magnética, se usa ampliamente en las industrias electrónicas y aeroespaciales y conduce turbinas eólicas (especialmente adecuadas para centrales eléctricas en alta mar); Los cristales individuales y policristales de tipo granate formados por la combinación de óxidos de tierras raras puras y óxido férrico pueden usarse en las industrias de microondas y electrónicas; El granate de aluminio de itrio y el vidrio de neodimio hecho de óxido de neodimio de alta pureza se pueden usar como materiales láser sólidos; Las hexaboruras de tierras raras se pueden usar como materiales de cátodo para la emisión de electrones; Lanthanum Nickel Metal es un material de almacenamiento de hidrógeno recientemente desarrollado en la década de 1970; El cromato de lantano es un material termoeléctrico de alta temperatura; En la actualidad, los países de todo el mundo han realizado avances en el desarrollo de materiales superconductores mediante el uso de óxidos basados en bario modificados con elementos de oxígeno de cobre de itrio bario, que pueden obtener superconductores en el rango de temperatura de nitrógeno líquido. Además, las tierras raras se usan ampliamente en las fuentes de luz de iluminación a través de métodos como polvo fluorescente, intensificación de polvo fluorescente de pantalla, tres polvo fluorescente de color primario y polvo de lámpara de copia (pero debido al alto costo causado por el aumento de los precios de las tierras raras, sus aplicaciones en la iluminación disminuyen gradualmente), así como productos electrónicos como los proyectos y las tabletas; En la agricultura, la aplicación de trazas de nitrato de tierras raras a los cultivos de campo puede aumentar su rendimiento en un 5-10%; En la industria textil de luz, los cloruros de tierras raras también se usan ampliamente para broncearse pelaje, teñido de piel, teñido de lana y teñido de alfombras; Los elementos de tierras raras se pueden usar en convertidores catalíticos automotrices para convertir los contaminantes principales en compuestos no tóxicos durante el escape del motor.
Otras aplicaciones
Los elementos de tierras raras también se aplican a varios productos digitales, incluidos los dispositivos audiovisuales, de fotografía y de comunicación, que cumplen con múltiples requisitos, como el tiempo de uso más pequeño, más rápido, más ligero, más largo y la conservación de la energía. Al mismo tiempo, también se ha aplicado a múltiples campos como energía verde, atención médica, purificación de agua y transporte.
Tiempo de publicación: agosto-16-2023