گفته می شود که تنها با افزودن آنها می توان عملکرد مواد را بهبود بخشید

از مصرف زمین های نادر در یک کشور می توان برای تعیین سطح صنعتی آن استفاده کرد. هر ماده ، اجزای و تجهیزات بالا ، دقیق و پیشرفته را نمی توان از فلزات نادر جدا کرد. چرا همین فولاد باعث می شود دیگران از شما مقاوم در برابر خوردگی بیشتر باشند؟ آیا این همان اسپیندل ابزار دستگاه است که دیگران از شما دوام تر و دقیق تر از شما هستند؟ آیا این یک کریستال واحد است که دیگران می توانند به دمای بالای 1650 درجه سانتیگراد برسند؟ چرا شیشه شخص دیگری چنین ضریب انکسار بالایی دارد؟ چرا تویوتا می تواند به بالاترین راندمان حرارتی اتومبیل در جهان 41 ٪ برسد؟ اینها همه مربوط به استفاده از فلزات نادر است.

فلزات نادر زمین، همچنین به عنوان عناصر خاکی نادر شناخته می شود ، یک اصطلاح جمعی برای 17 عنصر ازرسوایی, یدتیم، و سری لانتانید در گروه تناوبی جدول IIIB ، که معمولاً توسط r یا re نشان داده می شود. اسکاندیوم و yttrium عناصر خاکی نادر در نظر گرفته می شوند زیرا اغلب با عناصر لانتانید در ذخایر معدنی همزیستی می شوند و از خواص شیمیایی مشابهی برخوردار هستند.

بر خلاف نام آن حاکی از آن است ، فراوانی عناصر نادر زمین (به استثنای پروتیوم) در پوسته بسیار زیاد است ، در حالی که سریم در وفور عناصر پوسته در رده 25 قرار دارد و 0.0068 ٪ (نزدیک به مس) را تشکیل می دهد. با این حال ، به دلیل خاصیت ژئوشیمیایی آن ، عناصر نادر زمین به ندرت به یک سطح قابل بهره برداری از نظر اقتصادی غنی می شوند. نام عناصر نادر زمین از کمبود آنها گرفته شده است. اولین ماده معدنی نادر زمین که توسط انسان کشف شده بود ، سنگ سیلیکون بریلیم Yttrium سنگ معدن در روستای ایتربی ، سوئد استخراج شد ، جایی که بسیاری از نام های نادر از عناصر زمین سرچشمه گرفتند.

نام آنها و نمادهای شیمیایی استSC ، Y ، LA ، CE ، PR ، ND ، PM ، SM ، EU ، GD ، TB ، DY ، HO ، ER ، TM ، YB ، YB و Lu. تعداد اتمی آنها 21 (SC) ، 39 (Y) ، 57 (LA) تا 71 (LU) است.

تاریخ کشف عناصر نادر زمین

در سال 1787 ، CA Arrhenius سوئد یک سنگ معدن سیاه و سفید نادر از زمین سیاه در شهر کوچک Ytterby در نزدیکی استکهلم پیدا کرد. در سال 1794 ، فنلاندی جی. گادولین ماده جدیدی را از آن جدا کرد. سه سال بعد (1797) ، سوئد AG Ekeberg این کشف را تأیید کرد و پس از مکانی که در آن کشف شد ، ماده جدید Yttria (Yttrium Earth) را نامگذاری کرد. بعداً ، به یاد گادولینیت ، این نوع سنگ معدن گادولینیت نامیده می شد. در سال 1803 ، شیمیدان آلمانی MH Klaproth ، شیمیدان سوئدی JJ Berzelius و W. Hisinger یک ماده جدید - Ceria - از سنگ معدن (سنگ سیلیکات Cerium) را کشف کردند. در سال 1839 ، CG Mosander سوئدی Lanthanum را کشف کرد. در سال 1843 ، موسندر دوباره تربیم و اربیم را کشف کرد. در سال 1878 ، ماریناک سوئیس Ytterbium را کشف کرد. در سال 1879 ، فرانسوی ها ساماریوم را کشف کردند ، سوئدی هولمیوم و توولیوم را کشف کرد و سوئدی اسکاندیوم را کشف کرد. در سال 1880 ، ماریناک سوئیس گادولینیوم را کشف کرد. در سال 1885 ، اتریشی A. von Wels Bach Praseodymium و Neodymium را کشف کرد. در سال 1886 ، Bouvabadrand Dysprosium را کشف کرد. در سال 1901 ، مرد فرانسوی EA DeMarcay Europium را کشف کرد. در سال 1907 ، مرد فرانسوی G. Urban Lutetium را کشف کرد. در سال 1947 ، آمریکایی هایی مانند Ja Marinsky پروتیوم را از محصولات شکافت اورانیوم به دست آوردند. بیش از 150 سال از جدایی زمین Yttrium توسط گادولین در سال 1794 به تولید پروتیوم در سال 1947 طول کشید.

استفاده از عناصر نادر زمین

عناصر نادر زمینبه عنوان "ویتامین های صنعتی" شناخته می شوند و دارای خواص مغناطیسی ، نوری و الکتریکی عالی غیر قابل تعویض هستند و نقش بزرگی در بهبود عملکرد محصول ، افزایش تنوع محصول و بهبود کارایی تولید دارند. با توجه به اثر زیاد و دوز کم ، زمین های نادر به یک عنصر مهم در بهبود ساختار محصول ، افزایش محتوای تکنولوژیکی و ارتقاء پیشرفت تکنولوژیکی صنعت تبدیل شده اند. آنها به طور گسترده در مزارع مانند متالورژی ، نظامی ، پتروشیمی ، سرامیک شیشه ای ، کشاورزی و مواد جدید مورد استفاده قرار گرفته اند.

صنعت متالورژی

زمین نادربیش از 30 سال در زمینه متالورژیکی اعمال شده است و فناوری ها و فرآیندهای نسبتاً بالغ را تشکیل داده است. استفاده از زمین نادر در فلزات فولادی و غیر آهنی ، یک میدان بزرگ و گسترده با چشم انداز گسترده است. علاوه بر این از فلزات نادر زمین ، فلورایدها و سیلیکیدها به فولاد می توانند در پالایش ، سولفوریزاسیون ، خنثی کردن ناخالصی های مضر نقطه ذوب کم و بهبود عملکرد پردازش فولاد نقش داشته باشند. آلیاژ آهن سیلیکون زمین نادر و آلیاژ منیزیم سیلیکون زمین نادر به عنوان عوامل کروی برای تولید آهن انعطاف پذیر زمین نادر استفاده می شود. با توجه به مناسب بودن آنها برای تولید قطعات پیچیده آهن انعطاف پذیر با نیازهای خاص ، این نوع آهن انعطاف پذیر به طور گسترده در صنایع تولید مکانیکی مانند خودرو ، تراکتور و موتورهای دیزلی مورد استفاده قرار می گیرد. اضافه کردن فلزات نادر زمین به آلیاژهای غیر آهنی مانند منیزیم ، آلومینیوم ، مس ، روی و نیکل می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی آلیاژ را بهبود بخشد و همچنین دمای اتاق و خصوصیات مکانیکی با درجه حرارت بالا را تقویت کند.
میدان نظامی

با توجه به خصوصیات بدنی عالی مانند فوتوالکتریسیت و مغناطیس ، زمین های نادر می توانند طیف گسترده ای از مواد جدید را با خواص مختلف تشکیل دهند و کیفیت و عملکرد سایر محصولات را تا حد زیادی بهبود بخشند. بنابراین ، به عنوان "طلا صنعتی" شناخته می شود. در مرحله اول ، افزودن زمین های نادر می تواند عملکرد تاکتیکی فولاد ، آلیاژهای آلومینیوم ، آلیاژهای منیزیم و آلیاژهای تیتانیوم مورد استفاده در ساخت مخازن ، هواپیما و موشک را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. علاوه بر این ، زمین های نادر نیز می توانند به عنوان روان کننده برای بسیاری از کاربردهای پیشرفته مانند الکترونیک ، لیزر ، صنعت هسته ای و ابررساناتی استفاده شوند. هنگامی که از فناوری نادر زمین در ارتش استفاده می شود ، به ناچار جهشی در فناوری نظامی به همراه خواهد داشت. به معنای خاص ، کنترل قریب به اتفاق ارتش ایالات متحده در چندین جنگ محلی پس از جنگ سرد و همچنین توانایی آن در کشتن آشکارا دشمنان با مصونیت از مجازات ، ناشی از فناوری نادر زمین آن مانند سوپرمن است.

صنعت پتروشیمی

از عناصر نادر زمین می توان برای ایجاد کاتالیزورهای الک مولکولی در صنعت پتروشیمی استفاده کرد ، با مزایایی مانند فعالیت بالا ، انتخاب خوب و مقاومت شدید در برابر مسمومیت با فلزات سنگین. بنابراین ، آنها جایگزین کاتالیزورهای سیلیکات آلومینیوم برای فرآیندهای ترک خوردگی کاتالیزوری نفت شده اند. در فرآیند تولید آمونیاک مصنوعی ، مقدار کمی از نیترات زمین نادر به عنوان یک کوکاتالیست استفاده می شود و ظرفیت پردازش گاز آن 1.5 برابر بیشتر از کاتالیزور آلومینیوم نیکل است. در فرآیند سنتز لاستیک CIS-1،4-Polybutadiene و لاستیک ایزوپرن ، محصول به دست آمده با استفاده از یک کاتالیزور آلومینیوم سیکلوکانوتیل به نادر زمین عملکرد بسیار خوبی دارد ، با مزایایی مانند آویزان چسبنده تجهیزات کمتر ، عملکرد پایدار و فرآیند کوتاه پس از درمان. اکسیدهای کمیاب زمین کامپوزیت همچنین می تواند به عنوان کاتالیزور برای تصفیه گاز اگزوز از موتورهای احتراق داخلی مورد استفاده قرار گیرد ، و می توان از Cerium Naphthenate نیز به عنوان یک ماده خشک کردن رنگ استفاده کرد.

شیشه ای

استفاده از عناصر نادر زمین در صنعت شیشه و سرامیک چین از سال 1988 با نرخ متوسط ​​25 ٪ افزایش یافته است و در سال 1998 به حدود 1600 تن رسیده است. سرامیک های نادر شیشه ای زمین نه تنها مواد اساسی سنتی برای صنعت و زندگی روزمره هستند ، بلکه عضو اصلی این زمینه با تکنولوژی بالا هستند. اکسیدهای نادر زمین یا کنسانتره های نادر زمین فرآوری شده می تواند به طور گسترده ای به عنوان پودرهای پولیش برای شیشه نوری ، لنزهای دیدنی ، لوله های تصویر ، لوله های اسیلوسکوپ ، شیشه مسطح ، پلاستیک و کارد و چنگال های فلزی مورد استفاده قرار گیرد. در فرآیند ذوب شیشه ، می توان از دی اکسید سریم استفاده کرد تا اثر اکسیداسیون قوی بر روی آهن داشته باشد ، میزان آهن را در شیشه کاهش دهد و به هدف از بین بردن رنگ سبز از شیشه برسد. اضافه کردن اکسیدهای نادر زمین می تواند شیشه نوری و شیشه مخصوص را برای مقاصد مختلف تولید کند ، از جمله شیشه ای که می تواند پرتوهای ماوراء بنفش ، شیشه های مقاوم در برابر اسید و گرما ، شیشه مقاوم در برابر اشعه ایکس و غیره را جذب کند. اضافه کردن عناصر نادر زمین به لعاب های سرامیکی و چینی می تواند تکه تکه شدن لعاب ها را کاهش داده و محصولات را ایجاد کند و رنگ ها و براق های مختلفی را ارائه دهد و آنها را به طور گسترده ای در صنعت سرامیک استفاده می کند.

کشاورزی

نتایج تحقیق نشان می دهد که عناصر نادر زمین می توانند محتوای کلروفیل گیاهان را افزایش دهند ، فتوسنتز را تقویت کنند ، رشد ریشه را تقویت کنند و جذب مواد مغذی را توسط ریشه ها افزایش دهند. عناصر نادر زمین همچنین می توانند جوانه زنی بذر را تقویت کنند ، میزان جوانه زنی بذر را افزایش داده و رشد نهال را تقویت کنند. علاوه بر کارکردهای اصلی ذکر شده در بالا ، همچنین توانایی تقویت مقاومت به بیماری ، مقاومت در برابر سرما و مقاومت در برابر خشکی محصولات خاص را دارد. مطالعات بیشماری همچنین نشان داده است که استفاده از غلظت های مناسب عناصر نادر زمین می تواند جذب ، تحول و استفاده از مواد مغذی توسط گیاهان را تقویت کند. پاشیدن عناصر نادر زمین می تواند میزان VC ، کل قند و نسبت اسید قند میوه های سیب و مرکبات را افزایش دهد ، باعث ایجاد رنگ آمیزی میوه و رسیدن زودرس شود. و می تواند شدت تنفسی را در حین ذخیره سازی سرکوب کرده و میزان پوسیدگی را کاهش دهد.

میدان مواد جدید

خاک نادر نئودیمیوم آهن آهن آهن آهن دائمی ، با بازداشت بالا ، فشار زیاد و محصول انرژی مغناطیسی بالا ، به طور گسترده ای در صنایع الکترونیکی و هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد و توربین های بادی رانندگی می کند (به خصوص برای نیروگاه های دریایی مناسب است). کریستال های تک فریت از نوع گارنت و پلی کریستال های تشکیل شده توسط ترکیبی از اکسیدهای نادر زمین خالص و اکسید آهن در صنایع مایکروویو و الکترونیکی قابل استفاده هستند. گارنت آلومینیومی Yttrium و شیشه نئودیمیم ساخته شده از اکسید نئودیمیوم با خلوص بالا می تواند به عنوان مواد لیزری جامد استفاده شود. هگزابوریدهای زمین نادر می توانند به عنوان مواد کاتدی برای انتشار الکترونی استفاده شوند. Lanthanum Nickel Metal یک ماده ذخیره سازی هیدروژن تازه توسعه یافته در دهه 1970 است. کرومات Lanthanum یک ماده ترموالکتریک درجه حرارت بالا است. در حال حاضر ، کشورها در سراسر جهان با استفاده از اکسیدهای مبتنی بر باریم اصلاح شده با عناصر اکسیژن مس باریوم Yttrium ، که می توانند ابررسانا را در محدوده دمای نیتروژن مایع بدست آورند ، در توسعه مواد ابررسانا پیشرفت کرده اند. علاوه بر این ، زمین های نادر به طور گسترده ای در منابع نورپردازی از طریق روش هایی مانند پودر فلورسنت ، تشدید پودر فلورسنت ، سه پودر فلورسنت رنگ اصلی و پودر لامپ کپی استفاده می شوند (اما به دلیل هزینه بالای ناشی از افزایش قیمت زمین نادر ، کاربردهای آنها در نورپردازی به تدریج کاهش می یابد) ، و همچنین محصولات الکترونیکی مانند تلویزیون های طرح ریزی و لوح ها. در کشاورزی ، استفاده از مقادیر ردیابی نیترات زمین نادر در محصولات زراعی می تواند عملکرد آنها را 5-10 ٪ افزایش دهد. در صنعت نساجی سبک ، کلریدهای نادر زمین نیز به طور گسترده در برنزه کردن خز ، رنگ آمیزی خز ، رنگ آمیزی پشم و رنگ آمیزی فرش استفاده می شود. عناصر نادر زمین را می توان در مبدل های کاتالیزوری خودرو برای تبدیل آلاینده های اصلی به ترکیبات غیر سمی در حین اگزوز موتور استفاده کرد.

برنامه های دیگر

عناصر نادر زمین نیز در مورد محصولات مختلف دیجیتالی از جمله دستگاه های شنوایی و بصری ، عکاسی و ارتباطی استفاده می شود ، و الزامات متعدد مانند زمان کوچکتر ، سریعتر ، سبک تر ، زمان استفاده طولانی تر و حفظ انرژی را برآورده می کند. در عین حال ، در زمینه های مختلفی مانند انرژی سبز ، مراقبت های بهداشتی ، تصفیه آب و حمل و نقل نیز اعمال شده است.