Potrošnja rijetkih zemalja u zemlji može se koristiti za određivanje njenog industrijskog nivoa. 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 alatnih mašina koje su drugi izdržljiviji i precizniji od vas? Da li je to i monokristal koji drugi mogu dostići visoku temperaturu od 1650°C? Zašto tuđe staklo ima tako visok indeks prelamanja? Zašto Toyota može postići najveću termalnu efikasnost automobila na svijetu od 41%? Sve se to odnosi na primjenu rijetkih metala.
Rijetki zemni metali, također poznati kao elementi rijetkih zemalja, zajednički su naziv za 17 elemenataskandij, itrijum, i niz lantanida u grupi IIIB periodnog sistema, obično predstavljen sa R ili RE. Skandij i itrij se smatraju elementima retkih zemalja jer često koegzistiraju sa elementima lantanida u mineralnim naslagama i imaju slična hemijska svojstva.
Za razliku od njegovog imena, obilje rijetkih zemnih elemenata (isključujući prometijum) u kori je prilično veliko, a cerijum je na 25. mjestu po obilju elemenata kore, čineći 0,0068% (blizu bakra). Međutim, zbog svojih geohemijskih svojstava, rijetki zemni elementi se rijetko obogaćuju do nivoa koji se može ekonomski iskoristiti. Naziv rijetkih zemnih elemenata izveden je iz njihove oskudice. Prvi rijetki zemni mineral koji su ljudi otkrili bila je ruda silicijum berilijum itrijuma izvađena iz rudnika u selu Iterbi, u Švedskoj, odakle potiču mnoga imena rijetkih zemnih elemenata.
Njihova imena i hemijski 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).
Istorija otkrića rijetkih zemnih elemenata
Godine 1787. švedski CA Arrhenius pronašao je neobičnu crnu rudu retkih zemnih metala u malom gradu Ytterby blizu Stockholma. Godine 1794. Finac J. Gadolin je iz njega izolovao novu supstancu. Tri godine kasnije (1797.), švedski AG Ekeberg je potvrdio ovo otkriće i nazvao novu supstancu yttria (itrijum zemlja) po mjestu gdje je otkrivena. Kasnije, u spomen na gadolinit, ova vrsta rude je nazvana gadolinit. Godine 1803., njemački hemičari MH Klaproth, švedski hemičari JJ Berzelius i W. Hisinger otkrili su novu supstancu - ceriju - iz rude (rude cerijum silikata). 1839. Šveđanin CG Mosander je otkrio lantan. Godine 1843. Musander je ponovo otkrio terbijum i erbijum. 1878. Švicarac Marinac je otkrio iterbijum. Godine 1879. Francuzi su otkrili samarijum, Šveđani holmijum i tulij, a Šveđani skandij. 1880. Švicarac Marinac je otkrio gadolinij. 1885. Austrijanac A. von Wels bach otkrio je prazeodimijum i neodimijum. Godine 1886. Bouvabadrand je otkrio disprozijum. 1901. godine, Francuz EA Demarcay je otkrio europijum. Godine 1907. Francuz G. Urban je otkrio lutecijum. Godine 1947., Amerikanci kao što je JA Marinsky dobili su prometijum iz proizvoda fisije uranijuma. Prošlo je više od 150 godina od odvajanja itrijuma od strane Gadolina 1794. do proizvodnje prometijuma 1947. godine.
Primjena rijetkih zemljanih elemenata
Rijetki zemljani elementipoznati su kao "industrijski vitamini" i imaju nezamjenjiva odlična magnetska, optička i električna svojstva, igrajući ogromnu ulogu u poboljšanju performansi proizvoda, povećanju raznolikosti proizvoda i poboljšanju efikasnosti proizvodnje. Zbog velikog učinka i male doze, rijetke zemlje su postale važan element u poboljšanju strukture proizvoda, povećanju tehnološkog sadržaja i promicanju tehnološkog napretka industrije. Široko se koriste u oblastima kao što su metalurgija, vojska, petrohemija, staklena keramika, poljoprivreda i novi materijali.
Metalurška industrija
Rijetka zemljaprimjenjuje se u metalurškoj oblasti više od 30 godina i formirao je relativno zrele tehnologije i procese. Primjena rijetkih zemalja u čeliku i obojenim metalima je velika i široka oblast sa širokim perspektivama. Dodavanje retkih zemnih metala, fluorida i silicida čeliku može igrati ulogu u rafiniranju, odsumporavanju, neutralizaciji štetnih nečistoća niske tačke topljenja i poboljšanju performansi obrade čelika; Legura retke zemlje silicijum gvožđa i legura retke zemlje silicijum magnezijuma koriste se kao agensi za sferoidizaciju za proizvodnju retke zemlje nodularnog gvožđa. Zbog svoje posebne pogodnosti za proizvodnju složenih dijelova nodularnog gvožđa sa posebnim zahtjevima, ova vrsta nodularnog gvožđa se široko koristi u mehaničkoj proizvodnoj industriji kao što su automobili, traktori i dizel motori; Dodavanje retkih zemnih metala u obojene legure kao što su magnezijum, aluminijum, bakar, cink i nikl može poboljšati fizička i hemijska svojstva legure, kao i poboljšati njenu sobnu temperaturu i mehanička svojstva pri visokim temperaturama.
Vojno polje
Zbog svojih odličnih fizičkih svojstava kao što su fotoelektričnost i magnetizam, rijetke zemlje mogu formirati širok izbor novih materijala s različitim svojstvima i uvelike poboljšati kvalitetu i performanse drugih proizvoda. Stoga je poznato kao "industrijsko zlato". Prvo, dodavanje retkih zemalja može značajno poboljšati taktičke performanse čelika, legura aluminijuma, legura magnezijuma i legura titanijuma koje se koriste u proizvodnji tenkova, aviona i projektila. Osim toga, rijetke zemlje se također mogu koristiti kao maziva za mnoge primjene visoke tehnologije kao što su elektronika, laseri, nuklearna industrija i supravodljivost. Jednom kada se tehnologija rijetkih zemalja koristi u vojsci, to će neizbježno donijeti iskorak 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, proizilazi iz tehnologije rijetkih zemalja, kao što je Superman.
Petrohemijska industrija
Elementi rijetkih zemalja mogu se koristiti za izradu molekularnih sita katalizatora u petrohemijskoj industriji, s prednostima kao što su visoka aktivnost, dobra selektivnost i jaka otpornost na trovanje teškim metalima. Stoga su zamijenili aluminij-silikatne katalizatore za procese katalitičkog krekinga nafte; U procesu proizvodnje sintetičkog amonijaka, mala količina nitrata rijetkih zemalja koristi se kao kokatalizator, a njegov kapacitet obrade plina je 1,5 puta veći od kapaciteta nikl-aluminijskog katalizatora; U procesu sintetizacije cis-1,4-polibutadien gume i izopren gume, proizvod dobijen korištenjem katalizatora cikloalkanoata rijetkih zemalja triizobutil aluminija ima odlične performanse, s prednostima kao što su manje vješanje opreme, stabilan rad i kratak proces naknadne obrade. ; Kompozitni oksidi rijetkih zemalja mogu se koristiti i kao katalizatori za prečišćavanje izduvnih plinova iz motora s unutrašnjim sagorijevanjem, a cerijum naftenat se može koristiti i kao sredstvo za sušenje boje.
Staklokeramika
Primjena rijetkih zemljanih elemenata u kineskoj staklarskoj i keramičkoj industriji porasla je prosječnom stopom od 25% od 1988. godine, dostigavši otprilike 1600 tona 1998. Staklokeramika od rijetkih zemalja nije samo tradicionalni osnovni materijal za industriju i svakodnevni život, već i glavni član oblasti visoke tehnologije. Oksidi rijetkih zemalja ili prerađeni koncentrati rijetkih zemalja mogu se naširoko koristiti kao praškovi za poliranje optičkog stakla, sočiva za naočale, cijevi za slike, cijevi osciloskopa, ravnog stakla, plastike i metalnog posuđa; U procesu topljenja stakla, cerij dioksid se može koristiti za snažan oksidacijski učinak na željezo, smanjujući sadržaj željeza u staklu i postizanje cilja uklanjanja zelene boje sa stakla; Dodavanjem oksida rijetkih zemalja može se proizvesti optičko staklo i specijalno staklo za različite svrhe, uključujući staklo koje može apsorbirati ultraljubičaste zrake, staklo otporno na kiseline i toplinu, staklo otporno na X-zrake, itd. Dodavanje retkozemnih elemenata u keramičke i porcelanske glazure može smanjiti fragmentaciju glazura i učiniti da proizvodi imaju različite boje i sjaj, što ih čini širokom upotrebom u keramičkoj industriji.
Poljoprivreda
Rezultati istraživanja pokazuju da rijetki zemni elementi mogu povećati sadržaj hlorofila u biljkama, poboljšati fotosintezu, promovirati razvoj korijena i povećati apsorpciju hranjivih tvari u korijenu. Elementi rijetkih zemalja također mogu potaknuti klijanje sjemena, povećati brzinu klijanja sjemena i potaknuti rast sadnica. Pored gore navedenih glavnih funkcija, ima i sposobnost povećanja otpornosti na bolesti, hladnoću i otpornost na sušu određenih usjeva. Brojne studije su također pokazale da upotreba odgovarajućih koncentracija rijetkih zemnih elemenata može promovirati apsorpciju, transformaciju i korištenje hranjivih tvari od strane biljaka. Prskanjem rijetkih zemnih elemenata može se povećati sadržaj Vc, ukupni sadržaj šećera i omjer šećerne kiseline u jabuci i citrusima, podstičući bojenje voća i rano sazrijevanje. I može potisnuti respiratorni intenzitet tokom skladištenja i smanjiti stopu propadanja.
Polje novih materijala
Rijetka zemlja neodimijum željezo bor trajni magnetni materijal, s visokom remanentnošću, visokom koercitivnošću i visokim proizvodom magnetne energije, široko se koristi u elektronskoj i svemirskoj industriji i pogonskim vjetroturbinama (posebno pogodno za elektrane na moru); Monokristali feritnog tipa granata i polikristali formirani kombinacijom čistih oksida rijetkih zemalja i željeznog oksida mogu se koristiti u mikrovalnoj i elektronskoj industriji; Itrij-aluminijski granat i neodimijsko staklo od neodimijum oksida visoke čistoće mogu se koristiti kao čvrsti laserski materijali; Heksaboridi rijetkih zemalja mogu se koristiti kao katodni materijali za emisiju elektrona; Metalni lantan nikal je novorazvijeni materijal za skladištenje vodonika 1970-ih; Lantan hromat je termoelektrični materijal visoke temperature; Trenutno su zemlje širom svijeta napravile napredak u razvoju supravodljivih materijala korištenjem oksida na bazi barija modificiranih barijevim itrijum-bakrenim kisikovim elementima, koji mogu dobiti superprovodnike u temperaturnom rasponu tekućeg dušika. Osim toga, rijetke zemlje se široko koriste u izvorima svjetlosti putem metoda kao što su fluorescentni prah, fluorescentni prah za intenziviranje ekrana, fluorescentni prah tri osnovne boje i prah lampe za kopiranje (ali zbog visoke cijene uzrokovane porastom cijena rijetkih zemalja, njihova primjena u rasvjeti se postepeno smanjuje), kao i elektronički proizvodi poput projekcijskih televizora i tableta; U poljoprivredi, primjena nitrata retkih zemalja u tragovima na ratarske kulture može povećati njihov prinos za 5-10%; U lakoj tekstilnoj industriji, hloridi rijetkih zemalja također se široko koriste za štavljenje krzna, bojenje krzna, bojenje vune i bojenje tepiha; Elementi rijetkih zemalja mogu se koristiti u automobilskim katalizatorima za pretvaranje velikih zagađivača u netoksična jedinjenja tokom ispuha motora.
Ostale aplikacije
Elementi rijetkih zemalja također se primjenjuju na različite digitalne proizvode, uključujući audiovizualne, fotografske i komunikacijske uređaje, ispunjavajući više zahtjeva kao što su manji, brži, lakši, duže vrijeme upotrebe i ušteda energije. U isto vrijeme, također je primijenjen na više polja kao što su zelena energija, zdravstvo, prečišćavanje vode i transport.
Vrijeme objave: 16.08.2023