Potrošnja rijetkih metala u zemlji može se koristiti za određivanje njezine industrijske razine.Bilo koji visoki, precizni i napredni materijali, komponente i oprema ne mogu se odvojiti od rijetkih metala.Zašto isti čelik druge čini otpornijima na koroziju od vas?Je li to isto vreteno alatnog stroja koje su drugi izdržljiviji i precizniji od vas?Je li to također jedan kristal koji drugi mogu doseći visoku temperaturu od 1650 ° C?Zašto tuđe staklo ima tako visok indeks loma?Zašto Toyota može postići najveću toplinsku učinkovitost automobila na svijetu od 41%?Sve se to odnosi na primjenu rijetkih metala.
Rijetki zemni metali, također poznati kao elementi rijetke zemlje, zajednički su pojam za 17 elemenataskandij, itrij, i serije lantanida u skupini periodnog sustava IIIB, obično predstavljene s R ili RE.Skandij i itrij smatraju se elementima rijetke zemlje jer često koegzistiraju s elementima lantanida u mineralnim naslagama i imaju slična kemijska svojstva.
Za razliku od njegovog naziva, obilje elemenata rijetke zemlje (isključujući prometij) u kori je prilično visoko, pri čemu je cerij na 25. mjestu u obilju elemenata kore, s udjelom od 0,0068% (blizu bakra).Međutim, zbog svojih geokemijskih svojstava, elementi rijetkih zemalja rijetko se obogaćuju do razine koja se može ekonomski iskoristiti.Naziv elemenata rijetke zemlje izveden je iz njihove oskudnosti.Prvi mineral rijetke zemlje koji su otkrili ljudi bila je ruda silicij berilij itrij izvađena iz rudnika u selu Iterbi u Švedskoj, odakle potječu mnoga imena elemenata rijetke zemlje.
Njihova imena i kemijski simboli suSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb i Lu.Njihovi atomski brojevi su 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) do 71 (Lu).
Povijest otkrića elemenata rijetkih zemalja
Godine 1787. Šveđanin CA Arrhenius pronašao je neobičnu crnu rudu rijetkog zemnog metala u gradiću Ytterby blizu Stockholma.Godine 1794. Finac J. Gadolin iz njega je izolirao novu tvar.Tri godine kasnije (1797.) Šveđanin AG Ekeberg potvrdio je ovo otkriće i novu tvar nazvao itrijem (itrijeva zemlja) po mjestu gdje je otkrivena.Kasnije, u spomen na gadolinit, ova vrsta rude nazvana je gadolinit.Godine 1803. njemački kemičar MH Klaproth, švedski kemičari JJ Berzelius i W. Hisinger otkrili su novu tvar - cerij - iz rude (rude cerijevog silikata).Godine 1839. Šveđanin CG Mosander otkrio je lantan.Godine 1843. Musander je otkrio terbij i ponovno erbij.Godine 1878. Švicarac Marinac otkrio je iterbij.Godine 1879. Francuzi su otkrili samarij, Šveđani holmij i tulij, a Šveđani skandij.Godine 1880. Švicarac Marinac otkrio je gadolinij.Godine 1885. Austrijanac A. von Wels bach otkrio je prazeodim i neodim.Godine 1886. Bouvabadrand je otkrio disprozij.Godine 1901. Francuz EA Demarcay otkrio je europij.Godine 1907. Francuz G. Urban otkrio je lutecij.Godine 1947. Amerikanci poput JA Marinskyja dobili su prometij iz produkata fisije urana.Bilo je potrebno više od 150 godina od izdvajanja itrijeve zemlje od strane Gadolina 1794. do proizvodnje prometija 1947.
Primjena elemenata rijetkih zemalja
Elementi rijetke zemljepoznati su kao "industrijski vitamini" i imaju nezamjenjiva izvrsna magnetska, optička i električna svojstva, igrajući veliku ulogu u poboljšanju performansi proizvoda, povećanju raznolikosti proizvoda i poboljšanju učinkovitosti proizvodnje.Zbog velikog učinka i niske doze, rijetke zemlje postale su važan element u poboljšanju strukture proizvoda, povećanju tehnološkog sadržaja i promicanju tehnološkog napretka industrije.Naširoko su korišteni u područjima kao što su metalurgija, vojska, petrokemija, staklena keramika, poljoprivreda i novi materijali.
Metalurška industrija
Rijetka zemljaprimjenjuje se u metalurškom području više od 30 godina, te je stvorio relativno zrele tehnologije i procese.Primjena rijetkih zemalja u čeliku i obojenim metalima veliko je i široko polje sa širokim izgledima.Dodatak rijetkih zemnih metala, fluorida i silicida čeliku može igrati ulogu u rafiniranju, odsumporavanju, neutraliziranju štetnih nečistoća s niskim talištem i poboljšanju performansi obrade čelika;Silicij željeza od rijetke zemlje i silicij magnezija od rijetke zemlje koriste se kao sredstva za sferoidizaciju za proizvodnju nodularnog željeza od rijetke zemlje.Zbog njihove posebne prikladnosti za proizvodnju složenih dijelova od nodularnog željeza s posebnim zahtjevima, ova vrsta nodularnog željeza naširoko se koristi u industrijama mehaničke proizvodnje kao što su automobili, traktori i dizelski motori;Dodavanje rijetkih zemnih metala legurama obojenih metala kao što su magnezij, aluminij, bakar, cink i nikal može poboljšati fizikalna i kemijska svojstva legure, kao i poboljšati mehanička svojstva pri sobnoj temperaturi i visokim temperaturama.
Vojno polje
Zbog svojih izvrsnih fizičkih svojstava kao što su fotoelektricitet i magnetizam, rijetke zemlje mogu formirati širok izbor novih materijala s različitim svojstvima i uvelike poboljšati kvalitetu i učinkovitost drugih proizvoda.Stoga je poznato kao "industrijsko zlato".Prvo, dodavanje rijetkih zemalja može značajno poboljšati taktičku izvedbu čelika, aluminijskih legura, magnezijevih legura i titanskih legura koje se koriste u proizvodnji tenkova, zrakoplova i projektila.Osim toga, rijetke zemlje također se mogu koristiti kao maziva za mnoge visokotehnološke primjene kao što su elektronika, laseri, nuklearna industrija i supravodljivost.Jednom kada se tehnologija rijetkih zemalja počne koristiti u vojsci, to će neizbježno dovesti do skoka u vojnoj tehnologiji.U određenom smislu, ogromna kontrola američke vojske u nekoliko lokalnih ratova nakon Hladnog rata, kao i njena sposobnost da otvoreno nekažnjeno ubija neprijatelje, proizlazi iz njene tehnologije rijetkih zemalja, kao što je Superman.
Petrokemijska industrija
Elementi rijetke zemlje mogu se koristiti za izradu katalizatora molekularnih sita u petrokemijskoj industriji, s prednostima kao što su visoka aktivnost, dobra selektivnost i jaka otpornost na trovanje teškim metalima.Stoga su zamijenili aluminij silikat katalizatore za procese katalitičkog krekiranja nafte;U procesu proizvodnje sintetskog amonijaka, mala količina nitrata rijetke zemlje koristi se kao kokatalizator, a njegov kapacitet prerade plina je 1,5 puta veći od kapaciteta nikal-aluminijskog katalizatora;U procesu sintetiziranja cis-1,4-polibutadienske gume i izopren gume, proizvod dobiven korištenjem katalizatora cikloalkanoata rijetke zemlje triizobutil aluminija ima izvrsnu izvedbu, s prednostima kao što su manje ljepila na opremi, stabilan rad i kratak postupak naknadne obrade ;Kompozitni oksidi rijetkih zemalja također se mogu koristiti kao katalizatori za pročišćavanje ispušnih plinova iz motora s unutarnjim izgaranjem, a cerijev naftenat također se može koristiti kao sredstvo za sušenje boje.
Staklokeramika
Primjena elemenata rijetkih zemalja u kineskoj industriji stakla i keramike povećala se prosječnom stopom od 25% od 1988., dosegnuvši približno 1600 tona 1998. Staklokeramika rijetkih zemalja nije samo tradicionalni osnovni materijal za industriju i svakodnevni život, već i glavni član polja visoke tehnologije.Oksidi rijetkih zemalja ili prerađeni koncentrati rijetkih zemalja mogu se široko koristiti kao praškovi za poliranje optičkog stakla, leća za naočale, slikovnih cijevi, cijevi osciloskopa, ravnog stakla, plastike i metalnog posuđa;U procesu taljenja stakla, cerijev dioksid se može koristiti za jak oksidacijski učinak na željezo, smanjujući sadržaj željeza u staklu i postižući cilj uklanjanja zelene boje sa stakla;Dodavanje oksida rijetkih zemalja može proizvesti optičko staklo i posebno staklo za različite namjene, uključujući staklo koje može apsorbirati ultraljubičaste zrake, staklo otporno na kiseline i toplinu, staklo otporno na X-zrake, itd.;Dodavanje elemenata rijetke zemlje u keramičke i porculanske glazure može smanjiti fragmentaciju glazura i učiniti proizvode različitim bojama i sjajima, što ih čini širokom uporabom u keramičkoj industriji.
Poljoprivreda
Rezultati istraživanja pokazuju da elementi rijetke zemlje mogu povećati sadržaj klorofila u biljkama, poboljšati fotosintezu, pospješiti razvoj korijena i povećati apsorpciju hranjivih tvari od strane korijena.Elementi rijetke zemlje također mogu pospješiti klijanje sjemena, povećati stopu klijavosti sjemena i potaknuti rast sadnica.Uz gore navedene glavne funkcije, također ima sposobnost poboljšati otpornost na bolesti, hladnoću i otpornost na sušu određenih usjeva.Brojne su studije također pokazale da upotreba odgovarajućih koncentracija elemenata rijetkih zemalja može pospješiti apsorpciju, transformaciju i iskorištavanje hranjivih tvari od strane biljaka.Prskanje elemenata rijetke zemlje može povećati sadržaj Vc, ukupni sadržaj šećera i omjer šećerne kiseline u jabukama i agrumima, pospješujući bojenje voća i rano sazrijevanje.I može potisnuti intenzitet disanja tijekom skladištenja i smanjiti stopu raspadanja.
Polje novih materijala
Materijal trajnih magneta od rijetke zemlje, neodima, željeza i bora, s visokom remanentnošću, visokom koercitivnošću i visokim produktom magnetske energije, naširoko se koristi u elektroničkoj i zrakoplovnoj industriji i pogonu vjetroturbina (posebno pogodan za elektrane na moru);Feritni monokristali i polikristali tipa granata formirani kombinacijom čistih oksida rijetkih zemalja i željeznog oksida mogu se koristiti u mikrovalnoj i elektroničkoj industriji;Itrij aluminijski granat i neodimijsko staklo izrađeno od neodimijeva oksida visoke čistoće mogu se koristiti kao čvrsti laserski materijali;Heksaboridi rijetkih zemalja mogu se koristiti kao katodni materijali za emisiju elektrona;Lantan nikal je novorazvijeni materijal za skladištenje vodika 1970-ih;Lantanov kromat je visokotemperaturni termoelektrični materijal;Trenutačno su zemlje diljem svijeta napravile pomak u razvoju supravodljivih materijala korištenjem oksida na bazi barija modificiranih elementima barij itrij bakar kisik, koji mogu dobiti supravodiče u temperaturnom rasponu tekućeg dušika.Osim toga, rijetke zemlje naširoko se koriste u rasvjetnim izvorima svjetlosti putem metoda kao što su fluorescentni prah, fluorescentni prah za pojačavanje ekrana, fluorescentni prah tri primarne boje i prah za kopirne lampe (ali zbog visokih troškova uzrokovanih porastom cijena rijetkih zemalja, njihove primjene u rasvjeti postupno se smanjuju), kao i elektronički proizvodi poput projekcijskih televizora i tableta;U poljoprivredi, primjena u tragovima nitrata rijetke zemlje na poljske usjeve može povećati njihov prinos za 5-10%;U lakoj tekstilnoj industriji, kloridi rijetkih zemalja također se naširoko koriste u štavljenju krzna, bojenju krzna, bojenju vune i bojanju tepiha;Elementi rijetke zemlje mogu se koristiti u automobilskim katalizatorima za pretvaranje glavnih zagađivača u netoksične spojeve tijekom ispušnih plinova motora.
Ostale aplikacije
Elementi rijetke zemlje također se primjenjuju na razne digitalne proizvode, uključujući audiovizualne, fotografske i komunikacijske uređaje, ispunjavajući višestruke zahtjeve kao što su manji, brži, lakši, dulje vrijeme upotrebe i ušteda energije.U isto vrijeme, također je primijenjen na više polja kao što su zelena energija, zdravstvena zaštita, pročišćavanje vode i transport.
Vrijeme objave: 16. kolovoza 2023