Haruldaste muldmetallide tarbimist riigis saab kasutada selle tööstusliku taseme määramiseks. Kõiki kõrgeid, täpseid ja täiustatud materjale, komponente ja seadmeid ei saa eraldada haruldastest metallidest. Miks on see, et sama teras muudab teised teie korrosioonikindlamaks kui teie? Kas see on sama tööpinkide spindl, et teised on vastupidavamad ja täpsemad kui teie? Kas see on ka üksikkristall, mida teised võivad jõuda kõrgele temperatuurile 1650 ° C? Miks on kellegi teise klaasil nii kõrge murdumisnäitaja? Miks saab Toyota saavutada maailma kõrgeima auto soojuslikkuse efektiivsuse 41%? Need kõik on seotud haruldaste metallide rakendamisega.
Haruldased metallid, tuntud ka kui haruldaste muldmetallide elemendid, on kollektiivne termin 17 elemendi jaoksskandium, yttriumja lantaniidiseeria perioodilises tabelis IIIB rühmas, mida tavaliselt esindab R või RE. Skandiumi ja yttriumit peetakse haruldaste muldmetallide elementideks, kuna need eksisteerivad sageli koos mineraalide lahteride lantaniidielementidega ja neil on sarnased keemilised omadused.
Erinevalt nimest tähendab, et haruldaste muldmetallide elementide (välja arvatud prometium) rohkus koorikus on üsna kõrge, keriumi edetabelis on kooriku elementide arvukus 25. kohal, moodustades 0,0068% (vaske lähedal). Kuid oma geokeemiliste omaduste tõttu rikastatakse haruldaste muldmetallide elemente harva majanduslikult kasutatavale tasemele. Haruldaste muldmetallide elementide nimi on tuletatud nende nappusest. Inimeste poolt avastatud esimene haruldaste muldmetallide mineraal oli Räni berüllium yttrium maagi, mis oli kaevandatud Rootsi Itterbi külas asuvast kaevandusest, kust pärinesid paljud haruldaste muldmetallide elementide nimed.
Nende nimed ja keemilised sümbolid onSC, Y, LA, CE, PR, ND, PM, SM, EL, GD, TB, DY, HO, ER, TM, YB, YB ja LU. Nende aatomnumbrid on 21 (SC), 39 (Y), 57 (LA) kuni 71 (LU).
Haruldaste muldmetallide avastusajalugu
Aastal 1787 leidis Rootsi Ca Arrhenius Stockholmi lähedal Ytterby väikelinnast ebahariliku haruldase muldmetalli musta maagi. Aastal 1794 eraldas soomlane J. Gadolin sellest uue aine. Kolm aastat hiljem (1797) kinnitas Rootsi AG Ekeberg seda avastust ja nimetas uue aine Yttria (Yttrium Earth) pärast seda kohta, kus see avastati. Hiljem, Gadoliniidi mälestuseks, nimetati seda tüüpi maagi Gadoliniitiks. Aastal 1803 avastasid saksa keemikud MH Klaproth, Rootsi keemikud JJ Berzelius ja W. Hisinger maagist (Cerium silikaatmaagi) uue aine - Ceria -. 1839. aastal avastas rootslane CG Mosander Lanthanumi. Aastal 1843 avastas Musander taas terbiumi ja erbiumi. 1878. aastal avastas Šveitsi Marinac Ytterbiumi. 1879. aastal avastasid prantslased samariumi, Rootsi avasid Holmiumi ja Thuliumi ning Rootsi avastas Skandiumi. 1880. aastal avastas Šveitsi Marinac Gadoliiniumi. 1885. aastal avastas Austria A. von Wels Bach Praseodymiumi ja neodüümi. 1886. aastal avastas Bouvabadrand düsprosiumi. 1901. aastal avastas prantslane EA DeMarcay Europiumi. 1907. aastal avastas prantsuse mees G. Urban Lutetiumi. 1947. aastal hankisid sellised ameeriklased nagu Ja Marinsky uraani lõhustumisproduktidelt promet. Yttrium Earthi eraldamisest Gadoliiniga 1794. aastal kulus üle 150 aasta Promethiumi tootmisele 1947. aastal.
Haruldaste muldmetallide kasutamine
Haruldaste muldmetallide elemendidon tuntud kui "tööstuslikud vitamiinid" ja neil on asendamatu suurepärased magnetilised, optilised ja elektrilised omadused, mängides tohutut rolli toote jõudluse parandamisel, tootevaliku suurendamisel ja tootmise tõhususe parandamisel. Oma suure mõju ja madala annuse tõttu on haruldased muldmetallid muutunud oluliseks elemendiks tootestruktuuri parandamisel, tehnoloogilise sisu suurendamisel ja tööstuse tehnoloogilise arengu edendamisel. Neid on laialdaselt kasutatud sellistes valdkondades nagu metallurgia, sõjaline, naftakeemia, klaasi keraamika, põllumajandus ja uute materjalid.
Metallurgiatööstus
Haruldane muldkehaon metallurgilises valdkonnas rakendatud enam kui 30 aastat ning see on moodustanud suhteliselt küpsed tehnoloogiad ja protsessid. Haruldaste muldmetallide kasutamine terase- ja mittepüree metallides on suur ja laiaulatuslik põld, millel on laiad väljavaated. Haruldaste muldmetallide, fluoriidide ja silikiidide lisamine terasele võib mängida rolli rafineerimisel, vääveldamisel, madala sulamistemperatuuri kahjulike lisandite neutraliseerimisel ja terase töötlemise parandamisel; Haruldaste muldmetallide magneesiumisulamit kasutatakse haruldaste muldmetallide ränisulamit ja haruldaste muldmetallide magneesiumisulamit haruldaste muldmetallide tugineva raua tootmiseks. Tänu nende erilistele sobivatele erinõuetega keerukate kõrgtugevate rauaosade tootmiseks kasutatakse seda tüüpi kõrgtugevat rauda laialdaselt mehaanilistes töötlevates tööstustes nagu autod, traktorid ja diiselmootorid; Haruldaste muldmetallide lisamine kahjulikele sulamitele nagu magneesium, alumiinium, vask, tsink ja nikkel võib parandada sulami füüsikalisi ja keemilisi omadusi, samuti suurendada selle toatemperatuuri ja kõrge temperatuuriga mehaanilisi omadusi.
Sõjaline valdkond
Oma suurepäraste füüsiliste omaduste, näiteks fotoelektrilisuse ja magnetilisuse tõttu võivad haruldased muldmetallid moodustada mitmesuguseid uusi materjale, millel on erinevad omadused ja parandada oluliselt teiste toodete kvaliteeti ja jõudlust. Seetõttu tuntakse seda kui "tööstuslik kuld". Esiteks võib haruldaste muldmetallide lisamine märkimisväärselt parandada teras, alumiiniumsulamite, magneesiumisulamite ja titaansulamite taktikalist jõudlust, mida kasutatakse paakide, lennukite ja rakettide tootmisel. Lisaks saab haruldaste muldmike määrdeainetena kasutada ka paljude kõrgtehnoloogiliste rakenduste, näiteks elektroonika, laserite, tuumatööstuse ja ülijuhtivuse jaoks. Kui haruldaste muldraua tehnoloogia on sõjaväes kasutatud, toob see paratamatult läbi sõjaväetehnoloogia hüppe. Teatud mõttes tuleneb ülekaalukas USA sõjaväe üle mitmes kohalikus sõjas pärast külma sõda, samuti võime vaenlasi avalikult karistamatult tappa, selle haruldaste muldmetallide tehnoloogiast, näiteks Superman.
Naftakeemiatööstus
Haruldaste muldmetallide elemente saab kasutada naftakeemiatööstuses molekulaarsete sõelakatalüsaatorite valmistamiseks, mille eelised on sellised nagu kõrge aktiivsus, hea selektiivsus ja tugev vastupidavus raskemetallide mürgistusele. Seetõttu on nad asendanud naftakatalüütiliste pragunemisprotsesside alumiiniumist silikaatkatalüsaatorid; Sünteetilise ammoniaagi tootmisprotsessis kasutatakse kokatalüsaatorina väikest kogust haruldast muldmetalli nitraati ja selle gaasi töötlemisvõime on 1,5 korda suurem kui nikli alumiiniumist katalüsaatoril; Cis-1,4-polübutadieeni kummi ja isopreeni kummi sünteesimise käigus on haruldaste muldmetallide tsükloalkanoaadi triisobutüül-alumiiniumkatalüsaatori abil saadud toode suurepärase jõudlusega, nagu näiteks eelised, näiteks vähem seadmed, rippuv, stabiilne töö ja lühikese töötlemise protsess; Komposiitharu haruldaste oksiide saab kasutada ka sisepõlemismootorite heitgaaside puhastamiseks katalüsaatoritena ja ka tseerium -naftenaati saab kasutada ka värvi kuivatusainena.
Klaas-keraamika
Haruldaste muldmetallide elementide rakendamine Hiina klaasi- ja keraamikatööstuses on alates 1988. aastast kasvanud keskmiselt 25% -ni, ulatudes 1998. aastal umbes 1600 tonni. Harvakese klaasist keraamika pole mitte ainult traditsioonilised põhimaterjalid tööstuse ja igapäevase elu jaoks, vaid ka kõrgtehnoloogilise valdkonna peamine liige. Haruldaste muldmetallide oksiide või töödeldud haruldaste muldmetallide kontsentraate saab laialdaselt kasutada optilise klaasi, vaatemänguläätsede, pilditorude, ostsilloskoobitorude, lameda klaasi, plasti ja metallilaudade poleerimispulbritena; Sulamisklaasi käigus saab tseeriumdioksiidi kasutada raua tugeva oksüdatsioonimõju, vähendades klaasi rauasisaldust ja saavutades eesmärgi, et roheline värv klaasist eemaldada; Haruldaste maapealsete oksiidide lisamine võivad saada optilist klaasi ja spetsiaalset klaasi erinevatel eesmärkidel, sealhulgas klaasil, mis võib imada ultraviolettkiirte, happe- ja kuumakindla klaasi, röntgenikindlat klaas jne; Haruldaste muldmetallide lisamine keraamilistele ja portselanist glasuuridele võib vähendada glasuuride killustatust ja muuta tooteid erinevaid värve ja läikeid, muutes need keraamikatööstuses laialdaselt kasutatavaks.
Põllumajandus
Uurimistulemused näitavad, et haruldaste muldmetallide elemendid võivad suurendada taimede klorofülli sisaldust, suurendada fotosünteesi, soodustada juurte arengut ja suurendada juurte poolt toitainete imendumist. Haruldaste muldmetallide elemendid võivad soodustada ka seemnete idanemist, suurendada seemnete idanemise kiirust ja soodustada seemikute kasvu. Lisaks ülalnimetatud peamistele funktsioonidele on sellel ka võime suurendada teatud põllukultuuride haiguse resistentsust, külmaresistentsust ja põuaresistentsust. Samuti on näidanud arvukalt uuringuid, et haruldaste muldmetallide elementide sobivate kontsentratsioonide kasutamine võib soodustada toitainete imendumist, muundamist ja kasutamist taimede poolt. Haruldaste muldmetallide pritsimine võib suurendada VC sisaldust, suhkru kogusisaldust ning õuna- ja tsitrusviljaviljade suhkruhappe suhet, soodustades puuviljade värvimist ja varajast küpsemist. Ja see võib ladustamise ajal pärssida hingamisteede intensiivsust ja vähendada lagunemiskiirust.
Uus materjalide väli
Kärbakeelne neodüümraudse boori püsiv magnetmaterjal, millel on suure remanents, kõrge sunniviisiline ja kõrge magnet energiatootmine, kasutatakse laialdaselt elektroonilistes ja kosmosetööstustes ning tuuleturbiinides (eriti sobib avamere elektrijaamade jaoks); Mikrolaineahjus ja elektroonilises tööstuses saab kasutada puhaste haruldaste oksiidide ja raudoksiidi kombinatsiooniga moodustatud granaadi tüüpi ferriitkristalle ja polükristalle; Tahkete lasermaterjalidena saab kasutada kõrge puhtusarjaga neodüümioksiidist valmistatud yttrium alumiinium granaat ja neodüümklaasi; Haruldaste muldmetallide heksabooriide saab kasutada elektronide emissiooni katoodimaterjalidena; Lanthanum nikkelmetall on 1970. aastatel äsja välja töötatud vesiniku ladustamismaterjal; Lanthanum-kromaati on kõrgtemperatuuriline termoelektriline materjal; Praegu on kogu maailma riigid teinud läbimurdeid ülijuhtivate materjalide väljatöötamisel, kasutades baariumipõhiseid oksiide, mis on modifitseeritud baarium -yttrium vask -hapnikuelementidega, mis võivad saada ülijuhid vedela lämmastiku temperatuuride vahemikus. Lisaks kasutatakse haruldaseid muldakesi laialdaselt valgustusallikates selliste meetodite abil nagu fluorestsentspulber, intensiivistav ekraaniga fluorestsentspulber, kolm primaarvärvi fluorestsentspulbrit ja koopialampipulbrit (kuid haruldaste maapealsete hindade suurenemise tõttu põhjustatud kõrgete kulude tõttu, nende rakendused valgustuses, aga ka elektroonilised tooted, näiteks prognoosid televisioonid ja tabelid; Põllumajanduses võib haruldaste muldmetallide nitraatide kasutamine põllukultuuridele suurendada nende saagikust 5-10%; Kerges tekstiili tööstuses kasutatakse haruldaste murdikloriide laialdaselt ka karusnaha karusnaha, karusnahavärvi, villa värvimise ja vaiba värvimisel; Mootorse katalüüsmuundurites saab kasutada haruldaste muldmetallide elemente, et muuta peamised saasteained mootori heitgaaside ajal mittetoksilisteks ühenditeks.
Muud rakendused
Haruldaste muldmetallide elemente rakendatakse ka erinevate digitaalsete toodete jaoks, sealhulgas audiovisuaalsed, fotograafia- ja kommunikatsiooniseadmed, mis vastavad mitmetele nõuetele, näiteks väiksematele, kiirem, kergem, pikem kasutusaeg ja energiakaitse. Samal ajal on seda rakendatud ka mitmes valdkonnas, näiteks roheline energia, tervishoiuteenus, vee puhastamine ja transport.
Postiaeg: 16. august 20123