O consumo de terras raras num país pode ser usado para determinar o seu nível industrial.Quaisquer materiais, componentes e equipamentos elevados, precisos e avançados não podem ser separados de metais raros.Por que é que o mesmo aço torna os outros mais resistentes à corrosão do que você?É o mesmo fuso da máquina-ferramenta que outros são mais duráveis e precisos do que você?É também um único cristal que outros podem atingir uma temperatura elevada de 1650 ° C?Por que o vidro de outra pessoa tem um índice de refração tão alto?Por que a Toyota consegue alcançar a maior eficiência térmica automotiva do mundo, de 41%?Tudo isso está relacionado à aplicação de metais raros.
Metais de terras raras, também conhecidos como elementos de terras raras, são um termo coletivo para 17 elementos doescândio, ítrio, e séries de lantanídeos no grupo IIIB da tabela periódica, comumente representados por R ou RE.O escândio e o ítrio são considerados elementos de terras raras porque frequentemente coexistem com elementos lantanídeos em depósitos minerais e possuem propriedades químicas semelhantes.
Ao contrário do que o nome indica, a abundância de elementos de terras raras (excluindo o promécio) na crosta é bastante elevada, com o cério ocupando o 25º lugar na abundância de elementos da crosta, representando 0,0068% (perto do cobre).No entanto, devido às suas propriedades geoquímicas, os elementos de terras raras raramente são enriquecidos a um nível economicamente explorável.O nome dos elementos de terras raras deriva da sua escassez.O primeiro mineral de terras raras descoberto pelo homem foi o minério de silício, berílio e ítrio, extraído de uma mina na vila de Iterbi, na Suécia, de onde se originaram muitos nomes de elementos de terras raras.
Seus nomes e símbolos químicos sãoSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb e Lu.Seus números atômicos são 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) a 71 (Lu).
A história da descoberta de elementos de terras raras
Em 1787, o sueco CA Arrhenius encontrou um minério preto incomum de metal de terras raras na pequena cidade de Ytterby, perto de Estocolmo.Em 1794, o finlandês J. Gadolin isolou dele uma nova substância.Três anos depois (1797), o sueco AG Ekeberg confirmou esta descoberta e batizou a nova substância de ítria (ítrio-terra) em homenagem ao local onde foi descoberta.Mais tarde, em memória da Gadolinita, esse tipo de minério foi denominado gadolinita.Em 1803, os químicos alemães MH Klaproth, os químicos suecos JJ Berzelius e W. Hisinger descobriram uma nova substância - céria - a partir de um minério (minério de silicato de cério).Em 1839, o sueco CG Mosander descobriu o lantânio.Em 1843, Musander descobriu novamente o térbio e o érbio.Em 1878, Swiss Marinac descobriu o itérbio.Em 1879, os franceses descobriram o samário, os suecos descobriram o hólmio e o túlio e os suecos descobriram o escândio.Em 1880, Swiss Marinac descobriu o gadolínio.Em 1885, o austríaco A. von Welsbach descobriu o praseodímio e o neodímio.Em 1886, Bouvabadrand descobriu o disprósio.Em 1901, o francês EA Demarcay descobriu o európio.Em 1907, o francês G. Urban descobriu o lutécio.Em 1947, americanos como JA Marinsky obtiveram promécio a partir de produtos de fissão de urânio.Demorou mais de 150 anos desde a separação da terra de ítrio por Gadolin em 1794 até a produção de promécio em 1947.
Aplicação de Elementos de Terras Raras
Elementos de terras rarassão conhecidas como "vitaminas industriais" e possuem excelentes propriedades magnéticas, ópticas e elétricas insubstituíveis, desempenhando um papel importante na melhoria do desempenho do produto, aumentando a variedade de produtos e melhorando a eficiência da produção.Devido ao seu grande efeito e baixa dosagem, as terras raras tornaram-se um elemento importante na melhoria da estrutura do produto, aumentando o conteúdo tecnológico e promovendo o progresso tecnológico da indústria.Eles têm sido amplamente utilizados em áreas como metalurgia, militar, petroquímica, cerâmica de vidro, agricultura e novos materiais.
Indústria Metalúrgica
Terra raratem sido aplicado na área metalúrgica há mais de 30 anos e formou tecnologias e processos relativamente maduros.A aplicação de terras raras em aço e metais não ferrosos é um campo amplo e abrangente, com amplas perspectivas.A adição de metais de terras raras, fluoretos e silicietos ao aço pode desempenhar um papel no refino, dessulfurização, neutralização de impurezas prejudiciais de baixo ponto de fusão e melhoria do desempenho de processamento do aço;Liga de ferro silício de terras raras e liga de magnésio de silício de terras raras são usadas como agentes esferoidizantes para produzir ferro dúctil de terras raras.Devido à sua aptidão especial para a produção de peças complexas de ferro dúctil com requisitos especiais, este tipo de ferro dúctil é amplamente utilizado em indústrias de fabricação mecânica, como automóveis, tratores e motores a diesel;A adição de metais de terras raras a ligas não ferrosas, como magnésio, alumínio, cobre, zinco e níquel, pode melhorar as propriedades físicas e químicas da liga, bem como melhorar sua temperatura ambiente e propriedades mecânicas de alta temperatura.
Campo Militar
Devido às suas excelentes propriedades físicas, como fotoeletricidade e magnetismo, as terras raras podem formar uma grande variedade de novos materiais com propriedades diferentes e melhorar significativamente a qualidade e o desempenho de outros produtos.Por isso, é conhecido como “ouro industrial”.Em primeiro lugar, a adição de terras raras pode melhorar significativamente o desempenho tático do aço, ligas de alumínio, ligas de magnésio e ligas de titânio utilizadas na fabricação de tanques, aeronaves e mísseis.Além disso, as terras raras também podem ser usadas como lubrificantes para muitas aplicações de alta tecnologia, como eletrônica, lasers, indústria nuclear e supercondutividade.Uma vez que a tecnologia de terras raras seja usada nas forças armadas, isso inevitavelmente provocará um salto na tecnologia militar.Num certo sentido, o controlo esmagador dos militares dos EUA em várias guerras locais após a Guerra Fria, bem como a sua capacidade de matar inimigos abertamente e impunemente, decorre da sua tecnologia de terras raras, como o Super-Homem.
Indústria petroquímica
Elementos de terras raras podem ser usados para fabricar catalisadores de peneira molecular na indústria petroquímica, com vantagens como alta atividade, boa seletividade e forte resistência ao envenenamento por metais pesados.Portanto, eles substituíram os catalisadores de silicato de alumínio nos processos de craqueamento catalítico de petróleo;No processo de produção de amônia sintética, uma pequena quantidade de nitrato de terras raras é utilizada como cocatalisador, e sua capacidade de processamento de gás é 1,5 vezes maior que a do catalisador de níquel-alumínio;No processo de síntese de borracha cis-1,4-polibutadieno e borracha de isopreno, o produto obtido usando um catalisador de terras raras cicloalcanoato triisobutil alumínio tem excelente desempenho, com vantagens como menos fixação de adesivo no equipamento, operação estável e curto processo de pós-tratamento ;Óxidos de terras raras compostos também podem ser usados como catalisadores para purificação de gases de escape de motores de combustão interna, e naftenato de cério também pode ser usado como agente de secagem de tintas.
Vitrocerâmica
A aplicação de elementos de terras raras na indústria de vidro e cerâmica da China aumentou a uma taxa média de 25% desde 1988, atingindo aproximadamente 1.600 toneladas em 1998. As cerâmicas de vidro de terras raras não são apenas materiais básicos tradicionais para a indústria e a vida diária, mas também um importante membro do campo da alta tecnologia.Óxidos de terras raras ou concentrados de terras raras processados podem ser amplamente utilizados como pós de polimento para vidro óptico, lentes de óculos, tubos de imagem, tubos de osciloscópio, vidro plano, plástico e talheres de metal;No processo de fusão do vidro, o dióxido de cério pode ser utilizado para ter um forte efeito de oxidação no ferro, reduzindo o teor de ferro no vidro e atingindo o objetivo de remover a cor verde do vidro;A adição de óxidos de terras raras pode produzir vidro óptico e vidro especial para diferentes fins, incluindo vidro que pode absorver raios ultravioleta, vidro resistente a ácidos e ao calor, vidro resistente a raios X, etc;A adição de elementos de terras raras aos esmaltes cerâmicos e porcelanatos pode reduzir a fragmentação dos esmaltes e fazer com que os produtos apresentem diferentes cores e brilhos, tornando-os amplamente utilizados na indústria cerâmica.
Agricultura
Os resultados da pesquisa indicam que os elementos de terras raras podem aumentar o conteúdo de clorofila das plantas, melhorar a fotossíntese, promover o desenvolvimento das raízes e aumentar a absorção de nutrientes pelas raízes.Os elementos de terras raras também podem promover a germinação das sementes, aumentar a taxa de germinação das sementes e promover o crescimento das mudas.Além das funções principais mencionadas acima, também tem a capacidade de aumentar a resistência a doenças, ao frio e à seca de certas culturas.Numerosos estudos também mostraram que o uso de concentrações adequadas de elementos de terras raras pode promover a absorção, transformação e utilização de nutrientes pelas plantas.A pulverização de elementos de terras raras pode aumentar o teor de Vc, o teor de açúcar total e a proporção açúcar-ácido de maçãs e frutas cítricas, promovendo a coloração e o amadurecimento precoce dos frutos.E pode suprimir a intensidade respiratória durante o armazenamento e reduzir a taxa de decomposição.
Novo campo de materiais
O material de ímã permanente de terras raras, neodímio, ferro e boro, com alta remanência, alta coercividade e produto de alta energia magnética, é amplamente utilizado nas indústrias eletrônica e aeroespacial e na condução de turbinas eólicas (especialmente adequado para usinas offshore);Os monocristais e policristais de ferrita do tipo granada formados pela combinação de óxidos de terras raras puros e óxido férrico podem ser usados nas indústrias de micro-ondas e eletrônica;Granada de ítrio-alumínio e vidro de neodímio feito de óxido de neodímio de alta pureza podem ser usados como materiais sólidos de laser;Hexaboretos de terras raras podem ser usados como materiais catódicos para emissão de elétrons;O metal níquel lantânio é um material de armazenamento de hidrogênio recentemente desenvolvido na década de 1970;O cromato de lantânio é um material termoelétrico de alta temperatura;Atualmente, países ao redor do mundo fizeram avanços no desenvolvimento de materiais supercondutores usando óxidos à base de bário modificados com elementos de oxigênio de bário, ítrio e cobre, que podem obter supercondutores na faixa de temperatura do nitrogênio líquido.Além disso, as terras raras são amplamente utilizadas na iluminação de fontes de luz através de métodos como pó fluorescente, pó fluorescente de tela intensificadora, pó fluorescente de três cores primárias e pó de lâmpada de cópia (mas devido ao alto custo causado pelo aumento dos preços das terras raras, as suas aplicações em iluminação estão a diminuir gradualmente), bem como em produtos eletrónicos, como televisores de projeção e tablets;Na agricultura, a aplicação de vestígios de nitrato de terras raras nas culturas arvenses pode aumentar o seu rendimento em 5-10%;Na indústria têxtil leve, os cloretos de terras raras também são amplamente utilizados no curtimento de peles, tingimento de peles, tingimento de lã e tingimento de carpetes;Elementos de terras raras podem ser usados em conversores catalíticos automotivos para converter os principais poluentes em compostos não tóxicos durante a exaustão do motor.
Outras aplicações
Os elementos de terras raras também são aplicados a vários produtos digitais, incluindo dispositivos audiovisuais, fotográficos e de comunicação, atendendo a vários requisitos, como menor, mais rápido, mais leve, maior tempo de uso e conservação de energia.Ao mesmo tempo, também foi aplicado em vários campos, como energia verde, saúde, purificação de água e transporte.
Horário da postagem: 16 de agosto de 2023