Потреблението на редкоземни елементи в дадена страна може да се използва за определяне на нейното индустриално ниво. Всички висококачествени, прецизни и модерни материали, компоненти и оборудване не могат да бъдат отделени от редките метали. Защо същата стомана прави другите по-устойчиви на корозия от вас? Това ли е същият шпиндел на машината, който другите са по-издръжливи и прецизни от вас? Също така ли е единичен кристал, който други могат да достигнат висока температура от 1650 ° C? Защо стъклото на някой друг има толкова висок индекс на пречупване? Защо Toyota може да постигне най-високата в света топлинна ефективност на автомобили от 41%? Всички те са свързани с приложението на редки метали.
Редкоземни метали, известни още като редкоземни елементи, са сборен термин за 17 елемента отскандий, итрий, и сериите на лантанидите в групата IIIB на периодичната таблица, обикновено представени с R или RE. Скандият и итрият се считат за редкоземни елементи, тъй като те често съществуват заедно с лантанидни елементи в минерални находища и имат сходни химични свойства.
За разлика от името му, изобилието от редкоземни елементи (с изключение на прометий) в кората е доста високо, като церият е на 25-то място в изобилието на елементи от кората, представлявайки 0,0068% (близо до медта). Въпреки това, поради своите геохимични свойства, редкоземните елементи рядко се обогатяват до икономично експлоатируемо ниво. Името на редкоземните елементи произлиза от техния недостиг. Първият редкоземен минерал, открит от хората, е силициева берилиево-итриева руда, извлечена от мина в село Итерби, Швеция, откъдето произлизат много имена на редкоземни елементи.
Техните имена и химически символи саSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb и Lu. Техните атомни номера са 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) до 71 (Lu).
Историята на откриването на редкоземни елементи
През 1787 г. шведският CA Arrhenius открива необичайна черна руда от редкоземни метали в малкия град Ytterby близо до Стокхолм. През 1794 г. финландецът Я. Гадолин изолира от него ново вещество. Три години по-късно (1797 г.) шведският AG Ekeberg потвърждава това откритие и наименува новото вещество итрий (итриева пръст) на името на мястото, където е открито. По-късно, в памет на гадолинита, този вид руда се нарича гадолинит. През 1803 г. немските химици MH Klaproth, шведските химици JJ Berzelius и W. Hisinger откриват ново вещество - цериев диоксид - от руда (цериева силикатна руда). През 1839 г. шведът CG Mosander открива лантана. През 1843 г. Мусандър открива тербий и отново ербий. През 1878 г. швейцарецът Маринак открива итербия. През 1879 г. французите откриват самария, шведите откриват холмия и тулиума, а шведите откриват скандия. През 1880 г. швейцарецът Маринак открива гадолиния. През 1885 г. австриецът А. фон Велс Бах открива празеодима и неодима. През 1886 г. Bouvabadrand открива диспрозия. През 1901 г. французинът EA Demarcay открива европий. През 1907 г. французинът Г. Урбан открива лутеция. През 1947 г. американци като JA Marinsky получават прометий от продукти на делене на уран. Изминаха над 150 години от отделянето на итриевата пръст от Гадолин през 1794 г. до производството на прометий през 1947 г.
Приложение на редкоземни елементи
Редкоземни елементиса известни като "промишлени витамини" и имат незаменими отлични магнитни, оптични и електрически свойства, играещи огромна роля за подобряване на производителността на продукта, увеличаване на продуктовото разнообразие и подобряване на производствената ефективност. Поради големия си ефект и ниската дозировка, редкоземните метали се превърнаха във важен елемент в подобряването на продуктовата структура, увеличаването на технологичното съдържание и насърчаването на технологичния прогрес в индустрията. Те са широко използвани в области като металургията, военната промишленост, нефтохимията, стъклокерамиката, селското стопанство и новите материали.
Металургична промишленост
Редкоземнисе прилага в металургичната област повече от 30 години и е формирал относително зрели технологии и процеси. Приложението на редкоземни метали в стоманата и цветните метали е голяма и широкообхватна област с широки перспективи. Добавянето на редкоземни метали, флуориди и силициди към стоманата може да играе роля в рафинирането, десулфуризацията, неутрализирането на вредни примеси с ниска точка на топене и подобряването на обработката на стоманата; Редкоземната силициево-желязна сплав и редкоземната силициево-магнезиева сплав се използват като сфероидизиращи агенти за производството на редкоземно сферографитен чугун. Поради специалната им пригодност за производство на сложни части от сферографитен чугун със специални изисквания, този тип сферографитен чугун се използва широко в машиностроителните индустрии като автомобили, трактори и дизелови двигатели; Добавянето на редкоземни метали към сплави от цветни метали като магнезий, алуминий, мед, цинк и никел може да подобри физичните и химичните свойства на сплавта, както и да подобри нейните механични свойства при стайна температура и при висока температура.
Военно поле
Благодарение на отличните си физични свойства като фотоелектричество и магнетизъм, редкоземните елементи могат да образуват голямо разнообразие от нови материали с различни свойства и значително да подобрят качеството и производителността на други продукти. Поради това е известно като "индустриално злато". Първо, добавянето на редкоземни елементи може значително да подобри тактическите характеристики на стоманата, алуминиевите сплави, магнезиевите сплави и титановите сплави, използвани в производството на танкове, самолети и ракети. В допълнение, редкоземните елементи могат да се използват и като смазочни материали за много високотехнологични приложения като електроника, лазери, ядрена индустрия и свръхпроводимост. След като технологията за редкоземни елементи бъде използвана във военните, тя неизбежно ще доведе до скок във военните технологии. В известен смисъл преобладаващият контрол на американската армия в няколко локални войни след Студената война, както и способността й открито да убива врагове безнаказано, произтича от нейната технология за редки земни елементи, като Супермен.
Нефтохимическа промишленост
Редкоземните елементи могат да се използват за производство на катализатори на молекулярно сито в нефтохимическата промишленост, с предимства като висока активност, добра селективност и силна устойчивост на отравяне с тежки метали. Поради това те са заменили алуминиеви силикатни катализатори за процеси на каталитичен крекинг на нефт; В производствения процес на синтетичен амоняк малко количество редкоземен нитрат се използва като кокатализатор, а капацитетът му за преработка на газ е 1,5 пъти по-голям от този на никел-алуминиевия катализатор; В процеса на синтезиране на цис-1,4-полибутадиенов каучук и изопренов каучук, продуктът, получен с помощта на рядкоземен циклоалканоат триизобутил алуминиев катализатор, има отлична производителност, с предимства като по-малко залепване на оборудването, стабилна работа и кратък процес на последваща обработка ; Композитните редкоземни оксиди могат също да се използват като катализатори за пречистване на отработените газове от двигатели с вътрешно горене, а цериевият нафтенат също може да се използва като агент за сушене на боя.
Стъклокерамика
Прилагането на редкоземни елементи в стъкларската и керамичната промишленост на Китай се е увеличило със среден темп от 25% от 1988 г. насам, достигайки приблизително 1600 тона през 1998 г. Редкоземните стъклени керамики са не само традиционни основни материали за индустрията и ежедневието, но и основен член на областта на високите технологии. Редкоземните оксиди или преработените редкоземни концентрати могат да бъдат широко използвани като полиращи прахове за оптично стъкло, лещи за очила, тръби за картини, тръби за осцилоскопи, плоско стъкло, пластмаса и метални съдове за хранене; В процеса на топене на стъкло може да се използва цериев диоксид, за да има силен окислителен ефект върху желязото, намалявайки съдържанието на желязо в стъклото и постигайки целта за премахване на зеления цвят от стъклото; Добавянето на редкоземни оксиди може да произведе оптично стъкло и специално стъкло за различни цели, включително стъкло, което може да абсорбира ултравиолетови лъчи, киселинно и топлоустойчиво стъкло, устойчиво на рентгенови лъчи стъкло и т.н.; Добавянето на редкоземни елементи към керамични и порцеланови глазури може да намали фрагментирането на глазурите и да направи продуктите да представят различни цветове и гланц, което ги прави широко използвани в керамичната индустрия.
Селско стопанство
Резултатите от изследването показват, че редкоземните елементи могат да увеличат съдържанието на хлорофил в растенията, да подобрят фотосинтезата, да насърчат развитието на корените и да увеличат усвояването на хранителни вещества от корените. Редкоземните елементи също могат да стимулират покълването на семената, да увеличат скоростта на покълване на семената и да насърчат растежа на разсада. В допълнение към основните функции, споменати по-горе, той също има способността да повишава устойчивостта на болести, студоустойчивостта и устойчивостта на суша на определени култури. Многобройни проучвания показват също, че използването на подходящи концентрации на редкоземни елементи може да насърчи усвояването, трансформацията и използването на хранителни вещества от растенията. Пръскането на редкоземни елементи може да увеличи съдържанието на Vc, общото съдържание на захар и съотношението на захарната киселина в ябълките и цитрусовите плодове, насърчавайки оцветяването на плодовете и ранното им узряване. И може да потисне интензивността на дишането по време на съхранение и да намали скоростта на гниене.
Област на нови материали
Редкоземен неодимов железен бор постоянен магнитен материал с висока остатъчна устойчивост, висока коерцитивност и продукт с висока магнитна енергия се използва широко в електронната и космическата промишленост и задвижване на вятърни турбини (особено подходящи за офшорни електроцентрали); Феритни монокристали и поликристали тип гранат, образувани от комбинацията от чисти редкоземни оксиди и железен оксид, могат да се използват в микровълновата и електронната промишленост; Итриевият алуминиев гранат и неодимовото стъкло, изработени от неодимов оксид с висока чистота, могат да се използват като твърди лазерни материали; Редкоземните хексабориди могат да се използват като катодни материали за електронна емисия; Металният лантанов никел е новоразработен материал за съхранение на водород през 70-те години на миналия век; Лантановият хромат е високотемпературен термоелектричен материал; Понастоящем страните по света са направили пробив в разработването на свръхпроводящи материали чрез използване на бариеви оксиди, модифицирани с барий итрий мед кислородни елементи, които могат да получат свръхпроводници в температурния диапазон на течен азот. В допълнение, редкоземните метали се използват широко в осветителните източници на светлина чрез методи като флуоресцентен прах, флуоресцентен прах за интензифициран екран, флуоресцентен прах с три основни цвята и прах за копиране на лампи (но поради високата цена, причинена от покачването на цените на редкоземните елементи, техните приложения в осветлението постепенно намаляват), както и електронни продукти като прожекционни телевизори и таблети; В селското стопанство прилагането на следи от редкоземни нитрати върху полските култури може да увеличи добива им с 5-10%; В леката текстилна промишленост редкоземните хлориди също се използват широко при дъбене на кожи, боядисване на кожи, боядисване на вълна и боядисване на килими; Редкоземните елементи могат да се използват в автомобилните каталитични конвертори за превръщане на основните замърсители в нетоксични съединения по време на изгорелите газове на двигателя.
Други приложения
Редкоземните елементи се прилагат и към различни цифрови продукти, включително аудиовизуални, фотографски и комуникационни устройства, отговарящи на множество изисквания като по-малки, по-бързи, по-леки, по-дълго време за използване и пестене на енергия. В същото време той е приложен и в множество области като зелена енергия, здравеопазване, пречистване на водата и транспорт.
Време на публикуване: 16 август 2023 г