Ang pagkonsumo ng mga rare earth sa isang bansa ay maaaring gamitin upang matukoy ang antas ng industriya nito.Anumang matataas, tumpak, at advanced na mga materyales, sangkap, at kagamitan ay hindi maaaring ihiwalay sa mga bihirang metal.Bakit ang parehong bakal ay gumagawa ng iba na mas lumalaban sa kaagnasan kaysa sa iyo?Ito ba ang parehong machine tool spindle na ang iba ay mas matibay at tumpak kaysa sa iyo?Isa rin ba itong kristal na maaaring maabot ng iba ang mataas na temperatura na 1650 ° C?Bakit may mataas na refractive index ang salamin ng ibang tao?Bakit makakamit ng Toyota ang pinakamataas na kahusayan sa thermal ng kotse sa mundo na 41%?Ang lahat ng ito ay nauugnay sa paggamit ng mga bihirang metal.
Rare earth metals, na kilala rin bilang rare earth elements, ay isang kolektibong termino para sa 17 elemento ngscandium, yttrium, at lanthanide series sa periodic table IIIB group, na karaniwang kinakatawan ng R o RE.Ang Scandium at yttrium ay itinuturing na mga bihirang elemento ng lupa dahil madalas silang kasama ng mga elemento ng lanthanide sa mga deposito ng mineral at may mga katulad na katangian ng kemikal.
Hindi tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ang kasaganaan ng mga bihirang elemento ng lupa (hindi kasama ang promethium) sa crust ay medyo mataas, na may ranggo ng cerium na ika-25 sa kasaganaan ng mga elemento ng crustal, na nagkakahalaga ng 0.0068% (malapit sa tanso).Gayunpaman, dahil sa mga katangiang geochemical nito, ang mga bihirang elemento ng lupa ay bihirang pinayaman sa isang antas na maaaring mapagsamantalahan sa ekonomiya.Ang pangalan ng rare earth elements ay hinango sa kanilang kakapusan.Ang unang mineral na bihirang lupa na natuklasan ng mga tao ay ang silicon beryllium yttrium ore na nakuha mula sa isang minahan sa nayon ng Iterbi, Sweden, kung saan nagmula ang maraming pangalan ng elemento ng rare earth.
Ang kanilang mga pangalan at simbolo ng kemikal aySc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb, at Lu.Ang kanilang mga atomic number ay 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) hanggang 71 (Lu).
Ang Kasaysayan ng Pagtuklas ng Mga Elemento ng Rare Earth
Noong 1787, natagpuan ng Swedish CA Arrhenius ang isang hindi pangkaraniwang rare earth metal black ore sa maliit na bayan ng Ytterby malapit sa Stockholm.Noong 1794, ang Finnish na si J. Gadolin ay naghiwalay ng isang bagong sangkap mula dito.Pagkaraan ng tatlong taon (1797), kinumpirma ng Swedish AG Ekeberg ang pagtuklas na ito at pinangalanan ang bagong substance na yttria (yttrium earth) ayon sa lugar kung saan ito natuklasan.Nang maglaon, sa memorya ng Gadolinite, ang ganitong uri ng mineral ay tinawag na gadolinite.Noong 1803, natuklasan ng mga German chemist na sina MH Klaproth, Swedish chemists na sina JJ Berzelius, at W. Hisinger ang isang bagong substance - ceria - mula sa isang ore (cerium silicate ore).Noong 1839, natuklasan ng Swede CG Mosander ang lanthanum.Noong 1843, muling natuklasan ni Musander ang terbium at erbium.Noong 1878, natuklasan ng Swiss Marinac ang ytterbium.Noong 1879, natuklasan ng mga Pranses ang samarium, natuklasan ng Swedish ang holmium at thulium, at natuklasan ng Swedish ang scandium.Noong 1880, natuklasan ng Swiss Marinac ang gadolinium.Noong 1885, natuklasan ng Austrian A. von Wels bach ang praseodymium at neodymium.Noong 1886, natuklasan ni Bouvabadrand ang dysprosium.Noong 1901, natuklasan ng lalaking Pranses na si EA Demarcay ang europium.Noong 1907, natuklasan ng lalaking Pranses na si G. Urban ang lutetium.Noong 1947, ang mga Amerikano tulad ni JA Marinsky ay nakakuha ng promethium mula sa uranium fission na mga produkto.Umabot ng mahigit 150 taon mula sa paghihiwalay ng yttrium earth ni Gadolin noong 1794 hanggang sa paggawa ng promethium noong 1947.
Paglalapat ng Rare Earth Elements
Rare earth elementsay kilala bilang "industrial vitamins" at may hindi mapapalitang mahusay na magnetic, optical, at electrical properties, na gumaganap ng malaking papel sa pagpapabuti ng performance ng produkto, pagtaas ng iba't ibang produkto, at pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon.Dahil sa malaking epekto nito at mababang dosis, ang mga rare earth ay naging mahalagang elemento sa pagpapabuti ng istraktura ng produkto, pagtaas ng teknolohikal na nilalaman, at pagtataguyod ng pag-unlad ng teknolohiya sa industriya.Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga larangan tulad ng metalurhiya, militar, petrochemical, glass ceramics, agrikultura, at mga bagong materyales.
Industriya ng Metalurhiko
Rare earthay inilapat sa larangan ng metalurhiko nang higit sa 30 taon, at nakabuo ng medyo mature na mga teknolohiya at proseso.Ang paggamit ng rare earth sa bakal at non-ferrous na mga metal ay isang malaki at malawak na larangan na may malawak na mga prospect.Ang pagdaragdag ng mga bihirang lupa na metal, fluoride, at silicides sa bakal ay maaaring gumanap ng isang papel sa pagpino, desulfurization, pag-neutralize sa mababang punto ng pagkatunaw ng mga nakakapinsalang impurities, at pagpapabuti ng pagganap ng pagproseso ng bakal;Rare earth silicon iron alloy at rare earth silicon magnesium alloy ay ginagamit bilang mga spheroidizing agent para makagawa ng rare earth ductile iron.Dahil sa kanilang espesyal na kaangkupan para sa paggawa ng mga kumplikadong bahagi ng ductile iron na may mga espesyal na pangangailangan, ang ganitong uri ng ductile iron ay malawakang ginagamit sa mga industriya ng mekanikal na pagmamanupaktura tulad ng mga sasakyan, traktora, at mga makinang diesel;Ang pagdaragdag ng mga rare earth metal sa mga non-ferrous na haluang metal tulad ng magnesium, aluminum, copper, zinc, at nickel ay maaaring mapabuti ang pisikal at kemikal na mga katangian ng haluang metal, gayundin ang pagpapahusay sa temperatura ng silid at mataas na temperatura na mga mekanikal na katangian nito.
Larangan ng Militar
Dahil sa mahusay na pisikal na katangian nito tulad ng photoelectricity at magnetism, ang mga rare earth ay maaaring bumuo ng iba't ibang uri ng mga bagong materyales na may iba't ibang mga katangian at lubos na mapabuti ang kalidad at pagganap ng iba pang mga produkto.Samakatuwid, ito ay kilala bilang "industrial gold".Una, ang pagdaragdag ng mga rare earth ay maaaring makabuluhang mapabuti ang taktikal na pagganap ng bakal, aluminyo haluang metal, magnesiyo haluang metal, at titanium haluang metal na ginagamit sa pagmamanupaktura ng mga tangke, sasakyang panghimpapawid, at missiles.Bilang karagdagan, ang mga rare earth ay maaari ding gamitin bilang lubricant para sa maraming high-tech na application tulad ng electronics, lasers, nuclear industry, at superconductivity.Kapag ginamit na ang rare earth technology sa militar, hindi maiiwasang magdulot ito ng isang lukso sa teknolohiya ng militar.Sa isang tiyak na kahulugan, ang labis na kontrol ng militar ng US sa ilang mga lokal na digmaan pagkatapos ng Cold War, pati na rin ang kakayahang hayagang pumatay ng mga kaaway nang walang parusa, ay nagmumula sa teknolohiyang rare earth nito, gaya ng Superman.
Industriya ng petrochemical
Maaaring gamitin ang mga elemento ng rare earth upang gumawa ng mga molecular sieve catalyst sa industriya ng petrochemical, na may mga pakinabang tulad ng mataas na aktibidad, mahusay na pagpili, at malakas na pagtutol sa pagkalason ng mabibigat na metal.Samakatuwid, pinalitan nila ang mga aluminum silicate catalyst para sa mga proseso ng pag-crack ng petrolyo ng catalytic;Sa proseso ng produksyon ng synthetic ammonia, ang isang maliit na halaga ng rare earth nitrate ay ginagamit bilang isang cocatalyst, at ang kapasidad ng pagproseso ng gas nito ay 1.5 beses na mas malaki kaysa sa nickel aluminum catalyst;Sa proseso ng pag-synthesize ng cis-1,4-polybutadiene rubber at isoprene rubber, ang produktong nakuha gamit ang isang rare earth cycloalkanoate triisobutyl aluminum catalyst ay may mahusay na pagganap, na may mga bentahe tulad ng mas kaunting kagamitan na nakabitin, matatag na operasyon, at maikling proseso pagkatapos ng paggamot. ;Ang mga composite rare earth oxides ay maaari ding gamitin bilang mga catalyst para sa paglilinis ng exhaust gas mula sa mga internal combustion engine, at ang cerium naphthenate ay maaari ding gamitin bilang paint drying agent.
Glass-ceramic
Ang paggamit ng mga elemento ng rare earth sa industriya ng salamin at ceramic ng China ay tumaas sa average na rate na 25% mula noong 1988, umabot sa humigit-kumulang 1600 tonelada noong 1998. Ang mga rare earth glass ceramics ay hindi lamang tradisyonal na pangunahing materyales para sa industriya at pang-araw-araw na buhay, kundi pati na rin isang pangunahing miyembro ng high-tech na larangan.Ang mga rare earth oxide o naprosesong rare earth concentrates ay maaaring malawakang gamitin bilang mga pulbos na buli para sa optical glass, spectacle lenses, picture tubes, oscilloscope tubes, flat glass, plastic, at metal tableware;Sa proseso ng pagtunaw ng salamin, ang cerium dioxide ay maaaring gamitin upang magkaroon ng isang malakas na epekto ng oksihenasyon sa bakal, pagbabawas ng nilalaman ng bakal sa salamin at pagkamit ng layunin na alisin ang berdeng kulay mula sa salamin;Ang pagdaragdag ng mga rare earth oxide ay maaaring makagawa ng optical glass at espesyal na salamin para sa iba't ibang layunin, kabilang ang salamin na maaaring sumipsip ng ultraviolet rays, acid at heat resistant glass, X-ray resistant glass, atbp;Ang pagdaragdag ng mga bihirang elemento ng lupa sa mga ceramic at porcelain glaze ay maaaring mabawasan ang fragmentation ng glazes at gumawa ng mga produkto na magpakita ng iba't ibang kulay at glosses, na ginagawa itong malawakang ginagamit sa industriya ng ceramic.
Agrikultura
Ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapahiwatig na ang mga elemento ng bihirang lupa ay maaaring magpapataas ng nilalaman ng chlorophyll ng mga halaman, mapahusay ang photosynthesis, itaguyod ang pag-unlad ng ugat, at pataasin ang pagsipsip ng sustansya ng mga ugat.Ang mga elemento ng rare earth ay maaari ding magsulong ng pagtubo ng binhi, pataasin ang rate ng pagtubo ng binhi, at isulong ang paglaki ng punla.Bilang karagdagan sa mga pangunahing pag-andar na nabanggit sa itaas, mayroon din itong kakayahang pahusayin ang paglaban sa sakit, paglaban sa malamig, at paglaban sa tagtuyot ng ilang mga pananim.Ipinakita rin ng maraming pag-aaral na ang paggamit ng naaangkop na konsentrasyon ng mga elemento ng bihirang lupa ay maaaring magsulong ng pagsipsip, pagbabago, at paggamit ng mga sustansya ng mga halaman.Ang pag-spray ng mga rare earth na elemento ay maaaring tumaas ang nilalaman ng Vc, kabuuang nilalaman ng asukal, at ratio ng asukal sa acid ng mga prutas ng mansanas at sitrus, na nagpo-promote ng pangkulay ng prutas at maagang pagkahinog.At maaari nitong sugpuin ang intensity ng paghinga sa panahon ng pag-iimbak at bawasan ang rate ng pagkabulok.
Bagong larangan ng mga materyales
Rare earth neodymium iron boron permanent magnet material, na may mataas na remanence, mataas na coercivity, at mataas na magnetic energy na produkto, ay malawakang ginagamit sa mga industriya ng electronic at aerospace at sa pagmamaneho ng mga wind turbine (lalo na angkop para sa mga offshore power plant);Garnet uri ferrite solong kristal at polycrystals nabuo sa pamamagitan ng kumbinasyon ng purong bihirang lupa oxides at ferric oxide ay maaaring gamitin sa microwave at electronic na industriya;Ang Yttrium aluminum garnet at neodymium glass na gawa sa high-purity neodymium oxide ay maaaring gamitin bilang solidong laser materials;Rare earth hexaborides ay maaaring gamitin bilang cathode materials para sa electron emission;Ang lanthanum nickel metal ay isang bagong binuo na materyal na imbakan ng hydrogen noong 1970s;Ang Lanthanum chromate ay isang materyal na thermoelectric na may mataas na temperatura;Sa kasalukuyan, ang mga bansa sa buong mundo ay gumawa ng mga tagumpay sa pagbuo ng mga superconducting na materyales sa pamamagitan ng paggamit ng barium based oxides na binago ng barium yttrium copper oxygen elements, na maaaring makakuha ng mga superconductor sa hanay ng temperatura ng likidong nitrogen.Bilang karagdagan, ang mga bihirang lupa ay malawakang ginagamit sa pag-iilaw ng mga pinagmumulan ng liwanag sa pamamagitan ng mga pamamaraan tulad ng fluorescent powder, pagpapatindi ng screen fluorescent powder, tatlong pangunahing kulay na fluorescent powder, at copy lamp powder (ngunit dahil sa mataas na gastos na dulot ng pagtaas ng mga presyo ng rare earth, ang kanilang mga aplikasyon sa pag-iilaw ay unti-unting bumababa), pati na rin ang mga produktong elektroniko tulad ng mga projection na telebisyon at tablet;Sa agrikultura, ang paglalagay ng mga bakas na halaga ng rare earth nitrate sa mga pananim ay maaaring tumaas ang kanilang ani ng 5-10%;Sa magaan na industriya ng tela, ang mga rare earth chlorides ay malawakang ginagamit sa pangungulti ng balahibo, pagtitina ng balahibo, pagtitina ng lana, at pagtitina ng karpet;Maaaring gamitin ang mga elemento ng rare earth sa mga automotive catalytic converter upang i-convert ang mga pangunahing pollutant sa mga hindi nakakalason na compound sa panahon ng tambutso ng makina.
Iba pang mga application
Inilalapat din ang mga elemento ng rare earth sa iba't ibang digital na produkto, kabilang ang audiovisual, photography, at mga device sa komunikasyon, na nakakatugon sa maraming kinakailangan gaya ng mas maliit, mas mabilis, mas magaan, mas mahabang oras ng paggamit, at pagtitipid ng enerhiya.Kasabay nito, nailapat din ito sa maraming larangan tulad ng berdeng enerhiya, pangangalaga sa kalusugan, paglilinis ng tubig, at transportasyon.
Oras ng post: Aug-16-2023