Việc tiêu thụ đất hiếm ở một quốc gia có thể được sử dụng để xác định mức độ công nghiệp của nó. Bất kỳ vật liệu, thành phần và thiết bị cao, chính xác và tiên tiến nào cũng không thể tách rời khỏi các kim loại hiếm. Tại sao cùng một loại thép làm cho người khác chống ăn mòn hơn bạn? Có phải nó cùng một trục chính máy công cụ mà những người khác bền và chính xác hơn bạn? Có phải nó cũng là một tinh thể duy nhất mà những người khác có thể đạt đến nhiệt độ cao 1650 ° C? Tại sao kính của người khác có chỉ số khúc xạ cao như vậy? Tại sao Toyota có thể đạt được hiệu suất nhiệt xe cao nhất thế giới là 41%? Tất cả đều liên quan đến việc áp dụng các kim loại hiếm.
Kim loại đất hiếm, còn được gọi là các yếu tố đất hiếm, là một thuật ngữ tập thể cho 17 yếu tố củascandium, yttrivà chuỗi lanthanide trong nhóm tuần hoàn IIIB, thường được đại diện bởi R hoặc RE. Scandium và yttri được coi là các nguyên tố đất hiếm vì chúng thường cùng tồn tại với các nguyên tố lanthanide trong các mỏ khoáng sản và có tính chất hóa học tương tự.
Không giống như tên của nó ngụ ý, sự phong phú của các nguyên tố đất hiếm (không bao gồm promethium) trong lớp vỏ khá cao, với thứ hạng cerium thứ 25 trong sự phong phú của các yếu tố vỏ, chiếm 0,0068% (gần với đồng). Tuy nhiên, do các đặc tính địa hóa của nó, các yếu tố đất hiếm hiếm khi được làm giàu đến một mức độ khai thác kinh tế. Tên của các yếu tố đất hiếm có nguồn gốc từ sự khan hiếm của chúng. Khoáng sản đất hiếm đầu tiên được phát hiện bởi con người là Silicon Beryllium yttri Yttri được chiết xuất từ một mỏ ở làng Iterbi, Thụy Điển, nơi có nhiều tên nguyên tố đất hiếm có nguồn gốc.
Tên và biểu tượng hóa học của họ làSC, Y, LA, CE, PR, ND, PM, SM, EU, GD, TB, DY, HO, ER, TM, YB, YB và LU. Số nguyên tử của chúng là 21 (SC), 39 (y), 57 (LA) đến 71 (LU).
Lịch sử khám phá của các yếu tố đất hiếm
Năm 1787, CA Arrhenius Thụy Điển đã tìm thấy một quặng màu đen kim loại quý hiếm khác thường ở thị trấn nhỏ Ytterby gần Stockholm. Năm 1794, J. Gadolin Phần Lan đã phân lập được một chất mới từ nó. Ba năm sau (1797), Ag Ekeberg của Thụy Điển đã xác nhận khám phá này và đặt tên cho chất mới Yttria (Yttrium Earth) sau nơi được phát hiện. Sau đó, để tưởng nhớ gadolinite, loại quặng này được gọi là gadolinite. Năm 1803, các nhà hóa học Đức MH Klaproth, các nhà hóa học Thụy Điển JJ Berzelius và W. Hisinger đã phát hiện ra một chất mới - ceria - từ một quặng (quặng silicat cerium). Năm 1839, CG Mosander Thụy Điển đã phát hiện ra Lanthanum. Năm 1843, Musander phát hiện ra Terbium và Erbium một lần nữa. Năm 1878, Thụy Sĩ Marinac đã phát hiện ra Ytterbium. Năm 1879, người Pháp đã phát hiện ra Samarium, Thụy Điển đã phát hiện ra Holmium và Thulium, và người Thụy Điển đã phát hiện ra scandium. Năm 1880, Thụy Sĩ Marinac đã phát hiện ra gadolinium. Năm 1885, Áo A. von Wels Bach đã phát hiện ra Praseodymium và Neodymium. Năm 1886, Bouvabadrand đã phát hiện ra chứng khó đọc. Năm 1901, người đàn ông Pháp EA DeMarcay đã phát hiện ra Europium. Năm 1907, người đàn ông Pháp G. Urban phát hiện ra lutetium. Năm 1947, người Mỹ như JA Marinsky đã thu được Promethium từ các sản phẩm phân hạch uranium. Phải mất hơn 150 năm so với sự tách biệt của trái đất yttri của Gadolin vào năm 1794 để sản xuất promethium vào năm 1947.
Áp dụng các yếu tố đất hiếm
Các yếu tố đất hiếmđược gọi là "vitamin công nghiệp" và có tính chất từ tính, quang học và điện tuyệt vời không thể thay thế, đóng một vai trò rất lớn trong việc cải thiện hiệu suất sản phẩm, tăng đa dạng sản phẩm và cải thiện hiệu quả sản xuất. Do tác dụng lớn và liều lượng thấp, đất hiếm đã trở thành một yếu tố quan trọng trong việc cải thiện cấu trúc sản phẩm, tăng nội dung công nghệ và thúc đẩy tiến bộ công nghệ của ngành. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như luyện kim, quân sự, hóa dầu, gốm thủy tinh, nông nghiệp và vật liệu mới.
Công nghiệp luyện kim
Trái đất hiếmđã được áp dụng trong lĩnh vực luyện kim trong hơn 30 năm, và đã hình thành các công nghệ và quy trình tương đối trưởng thành. Ứng dụng của đất hiếm trong thép và kim loại màu là một lĩnh vực lớn và rộng với triển vọng rộng. Việc bổ sung kim loại đất hiếm, fluoride và silic vào thép có thể đóng một vai trò trong việc tinh chế, khử lưu huỳnh, trung hòa các tạp chất có hại của điểm nóng chảy thấp và cải thiện hiệu suất xử lý của thép; Hợp kim sắt silicon hiếm và hợp kim magiê silicon đất hiếm được sử dụng làm tác nhân hình cầu để sản xuất sắt dẻo đất hiếm. Do sự phù hợp đặc biệt của chúng để sản xuất các bộ phận sắt dễ uốn với các yêu cầu đặc biệt, loại sắt dễ uốn này được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất cơ khí như ô tô, máy kéo và động cơ diesel; Việc thêm kim loại đất hiếm vào các hợp kim màu sắc như magiê, nhôm, đồng, kẽm và niken có thể cải thiện tính chất vật lý và hóa học của hợp kim, cũng như tăng cường nhiệt độ phòng và tính chất cơ học ở nhiệt độ cao.
Lĩnh vực quân sự
Do tính chất vật lý tuyệt vời của nó như quang điện và từ tính, đất hiếm có thể tạo thành nhiều loại vật liệu mới với các tính chất khác nhau và cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu suất của các sản phẩm khác. Do đó, nó được gọi là "vàng công nghiệp". Đầu tiên, việc bổ sung đất hiếm có thể cải thiện đáng kể hiệu suất chiến thuật của thép, hợp kim nhôm, hợp kim magiê và hợp kim titan được sử dụng trong sản xuất xe tăng, máy bay và tên lửa. Ngoài ra, đất hiếm cũng có thể được sử dụng làm chất bôi trơn cho nhiều ứng dụng công nghệ cao như thiết bị điện tử, laser, công nghiệp hạt nhân và siêu dẫn. Một khi công nghệ đất hiếm được sử dụng trong quân đội, chắc chắn nó sẽ mang lại một bước nhảy vọt trong công nghệ quân sự. Theo một nghĩa nào đó, sự kiểm soát áp đảo của quân đội Hoa Kỳ trong một số cuộc chiến tranh địa phương sau Chiến tranh Lạnh, cũng như khả năng tiêu diệt kẻ thù công khai với sự trừng phạt, xuất phát từ công nghệ đất hiếm, như Superman.
Công nghiệp hóa dầu
Các yếu tố đất hiếm có thể được sử dụng để tạo ra các chất xúc tác sàng phân tử trong ngành hóa dầu, với những lợi thế như hoạt động cao, chọn lọc tốt và khả năng kháng ngộ độc kim loại nặng. Do đó, họ đã thay thế các chất xúc tác silicat nhôm cho các quá trình nứt xúc tác dầu khí; Trong quá trình sản xuất amoniac tổng hợp, một lượng nhỏ nitrat đất hiếm được sử dụng làm chất xúc tác và khả năng xử lý khí của nó lớn hơn 1,5 lần so với chất xúc tác nhôm niken; Trong quá trình tổng hợp cao su CIS-1,4-polybutadien và cao su isopren, sản phẩm thu được bằng cách sử dụng chất xúc tác nhôm cycloalkanoate đất hiếm có thể có hiệu suất tuyệt vời, với các ưu điểm như treo thiết bị hơn, hoạt động ổn định và quy trình sau điều trị ngắn; Các oxit đất hiếm hỗn hợp cũng có thể được sử dụng làm chất xúc tác để tinh chế khí thải từ các động cơ đốt trong, và cerium naphthenate cũng có thể được sử dụng như một tác nhân sấy sơn.
Thủy tinh-gốm
Việc áp dụng các nguyên tố đất hiếm trong ngành công nghiệp thủy tinh và gốm của Trung Quốc đã tăng với tốc độ trung bình 25% kể từ năm 1988, đạt khoảng 1600 tấn vào năm 1998. Gốm thủy tinh đất hiếm không chỉ là vật liệu cơ bản truyền thống cho ngành công nghiệp và cuộc sống hàng ngày, mà còn là thành viên chính của lĩnh vực công nghệ cao. Các oxit đất hiếm hoặc các chất cô đặc đất hiếm được chế biến có thể được sử dụng rộng rãi làm bột đánh bóng cho kính quang học, ống kính cảnh tượng, ống hình, ống dao động, kính phẳng, nhựa và bộ đồ kim loại; Trong quá trình tan chảy thủy tinh, cerium dioxide có thể được sử dụng để có tác dụng oxy hóa mạnh đối với sắt, làm giảm hàm lượng sắt trong kính và đạt được mục tiêu loại bỏ màu xanh lá cây khỏi kính; Thêm các oxit đất hiếm có thể tạo ra thủy tinh quang học và thủy tinh đặc biệt cho các mục đích khác nhau, bao gồm thủy tinh có thể hấp thụ tia cực tím, thủy tinh chịu axit và nhiệt, thủy tinh chống tia X, vv; Việc thêm các yếu tố đất hiếm vào các men gốm và sứ có thể làm giảm sự phân mảnh của men và làm cho các sản phẩm thể hiện các màu sắc và độ bóng khác nhau, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành gốm.
Nông nghiệp
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các yếu tố đất hiếm có thể làm tăng hàm lượng chất diệp lục của thực vật, tăng cường quang hợp, thúc đẩy sự phát triển của rễ và tăng sự hấp thụ chất dinh dưỡng bằng rễ. Các yếu tố đất hiếm cũng có thể thúc đẩy sự nảy mầm của hạt, tăng tốc độ nảy mầm của hạt và thúc đẩy sự phát triển của cây con. Ngoài các chức năng chính được đề cập ở trên, nó cũng có khả năng tăng cường khả năng kháng bệnh, kháng lạnh và kháng hạn của một số loại cây trồng. Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc sử dụng nồng độ thích hợp của các nguyên tố đất hiếm có thể thúc đẩy sự hấp thụ, biến đổi và sử dụng chất dinh dưỡng của thực vật. Phun các yếu tố đất hiếm có thể làm tăng hàm lượng VC, tổng hàm lượng đường và tỷ lệ axit đường của trái cây táo và cam quýt, thúc đẩy màu trái cây và chín sớm. Và nó có thể ngăn chặn cường độ hô hấp trong quá trình lưu trữ và giảm tốc độ phân rã.
Trường vật liệu mới
Vật liệu nam châm vĩnh cửu sắt Neodymium Neodymium, với độ trễ cao, cưỡng chế cao và sản phẩm năng lượng từ tính cao, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp điện tử và hàng không vũ trụ và lái xe tua -bin gió (đặc biệt phù hợp với các nhà máy điện ngoài khơi); Loại tinh thể đơn garnet và các tinh thể đa tinh thể được hình thành bởi sự kết hợp của các oxit đất hiếm tinh khiết và oxit sắt có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp vi sóng và điện tử; Yttri nhôm garnet và thủy tinh neodymium làm từ oxit neodymium có độ tinh khiết cao có thể được sử dụng làm vật liệu laser rắn; Hexaboride đất hiếm có thể được sử dụng làm vật liệu catốt cho phát xạ electron; Lanthanum Niken kim loại là vật liệu lưu trữ hydro mới được phát triển vào những năm 1970; Lanthanum cromat là một vật liệu nhiệt điện nhiệt độ cao; Hiện tại, các quốc gia trên thế giới đã tạo ra các bước đột phá trong việc phát triển các vật liệu siêu dẫn bằng cách sử dụng các oxit dựa trên bari được biến đổi với các yếu tố oxy đồng barium yttri, có thể thu được chất siêu dẫn trong phạm vi nhiệt độ nitơ lỏng. Ngoài ra, đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong các nguồn ánh sáng thông qua các phương pháp như bột huỳnh quang, tăng cường bột huỳnh quang màn hình, ba loại bột huỳnh quang màu chính và sao chép bột đèn (nhưng do chi phí cao gây ra bởi sự gia tăng của giá đất hiếm, các ứng dụng của chúng trong ánh sáng đang giảm dần), cũng như các sản phẩm điện tử như các máy tính truyền hình truyền hình và máy tính để làm máy tính Trong nông nghiệp, việc áp dụng một lượng vi lượng đất nitrat hiếm cho cây trồng tại hiện trường có thể làm tăng năng suất của chúng lên 5-10%; Trong ngành công nghiệp dệt may, clorua đất hiếm cũng được sử dụng rộng rãi trong bộ da, nhuộm lông, nhuộm len và nhuộm thảm; Các yếu tố đất hiếm có thể được sử dụng trong các bộ chuyển đổi xúc tác ô tô để chuyển đổi các chất ô nhiễm lớn thành các hợp chất không độc hại trong quá trình xả động cơ.
Các ứng dụng khác
Các yếu tố trái đất hiếm cũng được áp dụng cho các sản phẩm kỹ thuật số khác nhau, bao gồm nghe nhìn, nhiếp ảnh và truyền thông, đáp ứng nhiều yêu cầu như nhỏ hơn, nhanh hơn, nhẹ hơn, thời gian sử dụng dài hơn và bảo tồn năng lượng. Đồng thời, nó cũng đã được áp dụng cho nhiều lĩnh vực như năng lượng xanh, chăm sóc sức khỏe, tinh chế nước và vận chuyển.
Thời gian đăng: Tháng 8-16-2023