Haruldaste muldmetallide tarbimist riigis saab kasutada selle tööstusliku taseme määramiseks. Mis tahes kõrgetasemelisi, täpseid ja täiustatud materjale, komponente ja seadmeid ei saa haruldastest metallidest eraldada. Miks teeb sama teras teised korrosioonikindlamaks kui sina? Kas see on sama tööpinkide spindel, mille teised on sinust vastupidavamad ja täpsemad? Kas see on ka monokristall, mille teised võivad saavutada kõrge temperatuuri 1650 ° C? Miks on kellegi teise klaasil nii kõrge murdumisnäitaja? Miks suudab Toyota saavutada maailma kõrgeima auto soojusliku kasuteguri 41%? Need kõik on seotud haruldaste metallide kasutamisega.
Haruldased muldmetallid, tuntud ka kui haruldased muldmetallid, on koondnimetus 17 elemendi kohtaskandium, ütriumja lantaniidi seeriad perioodilise tabeli IIIB rühmas, mida tavaliselt tähistab R või RE. Skandiumi ja ütriumi peetakse haruldaste muldmetallide elementideks, kuna need eksisteerivad sageli koos lantaniidelementidega maavarades ja neil on sarnased keemilised omadused.
Erinevalt nimetusest on haruldaste muldmetallide (v.a promeetium) sisaldus maakoores üsna kõrge, tseerium on maakoore elementide arvukuse poolest 25. kohal, moodustades 0,0068% (vase lähedal). Kuid haruldaste muldmetallide elemente rikastatakse oma geokeemiliste omaduste tõttu harva majanduslikult kasutatava tasemeni. Haruldaste muldmetallide elementide nimetus tuleneb nende vähesusest. Esimene haruldaste muldmetallide mineraal, mille inimesed avastasid, oli räni-berüllium-ütriumimaak, mis kaevandati Rootsis Iterbi külas asuvast kaevandusest, kust pärinevad paljud haruldaste muldmetallide elementide nimetused.
Nende nimed ja keemilised sümbolid onSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb ja Lu. Nende aatomnumbrid on 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) kuni 71 (Lu).
Haruldaste muldmetallide avastamise ajalugu
1787. aastal leidis Rootsi CA Arrhenius Stockholmi lähedal Ytterby väikelinnast ebahariliku haruldaste muldmetallide musta maagi. 1794. aastal eraldas soomlane J. Gadolin sellest uue aine. Kolm aastat hiljem (1797) kinnitas Rootsi AG Ekeberg seda avastust ja nimetas uue aine ütriumiks (ütriummaa) selle avastamiskoha järgi. Hiljem hakati seda tüüpi maake gadoliniidi mälestuseks nimetama gadoliniidiks. 1803. aastal avastasid Saksa keemikud MH Klaproth, Rootsi keemikud JJ Berzelius ja W. Hisinger maagist (tseerium-silikaatmaagist) uue aine – tseeria. 1839. aastal avastas rootslane CG Mosander lantaani. 1843. aastal avastas Musander uuesti terbiumi ja erbiumi. 1878. aastal avastas šveitslane Marinac ytterbiumi. 1879. aastal avastasid prantslased samariumi, rootslased holmiumi ja tuliumi ning rootslased skandiumi. 1880. aastal avastas šveitslane Marinac gadoliiniumi. 1885. aastal avastas austerlane A. von Wels bach praseodüümi ja neodüümi. 1886. aastal avastas Bouvabadrand düsproosiumi. 1901. aastal avastas prantslane EA Demarcay euroopiumi. 1907. aastal avastas prantslane G. Urban luteetiumi. 1947. aastal said ameeriklased, näiteks JA Marinsky, uraani lõhustumisproduktidest prometiumi. Ütriummulda eraldamisest Gadolini poolt 1794. aastal kuni prometiumi tootmiseni 1947. aastal kulus üle 150 aasta.
Haruldaste muldmetallide kasutamine
Haruldased muldmetallidon tuntud kui "tööstuslikud vitamiinid" ja neil on asendamatud suurepärased magnetilised, optilised ja elektrilised omadused, mis mängivad tohutut rolli toote jõudluse parandamisel, tootevaliku suurendamisel ja tootmise efektiivsuse parandamisel. Tänu suurele toimele ja väikesele doosile on haruldastest muldmetallidest saanud oluline element toote struktuuri parandamisel, tehnoloogilise sisu suurendamisel ja tööstuse tehnoloogilise arengu edendamisel. Neid on laialdaselt kasutatud sellistes valdkondades nagu metallurgia, sõjavägi, naftakeemia, klaaskeraamika, põllumajandus ja uued materjalid.
Metallurgiatööstus
Haruldased muldmetallidon metallurgia valdkonnas kasutatud enam kui 30 aastat ning see on kujundanud suhteliselt küpseid tehnoloogiaid ja protsesse. Haruldaste muldmetallide kasutamine terases ja värvilistes metallides on laiaulatuslik ja laiaulatuslik valdkond. Haruldaste muldmetallide, fluoriidide ja silitsiidide lisamine terasele võib mängida rolli rafineerimisel, väävlitustamisel, madala sulamistemperatuuriga kahjulike lisandite neutraliseerimisel ja terase töötlemisvõime parandamisel; Haruldaste muldmetallide räni rauasulamit ja haruldaste muldmetallide räni magneesiumisulamit kasutatakse haruldaste muldmetallide kõrgtugeva malmi tootmiseks sferoidiseerivate ainetena. Tänu nende erilisele sobivusele erinõuetega kõrgtugevast malmist keerukate osade tootmiseks kasutatakse seda tüüpi kõrgtugevat malmi laialdaselt mehaanilistes tootmisharudes, nagu autod, traktorid ja diiselmootorid; Haruldaste muldmetallide lisamine värvilistele sulamitele, nagu magneesium, alumiinium, vask, tsink ja nikkel, võib parandada sulami füüsikalisi ja keemilisi omadusi, samuti parandada selle toatemperatuuri ja kõrge temperatuuri mehaanilisi omadusi.
Sõjaväe väli
Tänu oma suurepärastele füüsikalistele omadustele, nagu fotoelektrilisus ja magnetism, võivad haruldased muldmetallid moodustada mitmesuguseid uusi erinevate omadustega materjale ning parandada oluliselt teiste toodete kvaliteeti ja toimivust. Seetõttu nimetatakse seda "tööstuslikuks kullaks". Esiteks võib haruldaste muldmetallide lisamine märkimisväärselt parandada tankide, lennukite ja rakettide tootmisel kasutatava terase, alumiiniumisulamite, magneesiumisulamite ja titaanisulamite taktikalist jõudlust. Lisaks saab haruldasi muldmetalle kasutada ka määrdeainetena paljudes kõrgtehnoloogilistes rakendustes, nagu elektroonika, laserid, tuumatööstus ja ülijuhtivus. Kui haruldaste muldmetallide tehnoloogiat kasutatakse sõjanduses, toob see paratamatult kaasa hüppe sõjatehnikas. Teatud mõttes tuleneb USA sõjaväe ülekaalukas kontroll mitmes külma sõja järgses kohalikus sõjas, samuti selle võime avalikult ja karistamatult vaenlasi tappa, selle haruldaste muldmetallide tehnoloogiast, nagu Superman.
Naftakeemiatööstus
Haruldasi muldmetalli elemente saab kasutada naftakeemiatööstuses molekulaarsõela katalüsaatorite valmistamiseks, millel on sellised eelised nagu kõrge aktiivsus, hea selektiivsus ja tugev vastupidavus raskmetallide mürgistusele. Seetõttu on nad nafta katalüütilise krakkimise protsessides asendanud alumiiniumsilikaatkatalüsaatorid; Sünteetilise ammoniaagi tootmisprotsessis kasutatakse kokatalüsaatorina väikest kogust haruldaste muldmetallide nitraati ja selle gaasitöötlusvõimsus on 1,5 korda suurem kui nikkel-alumiiniumkatalüsaatoril; Cis-1,4-polübutadieenkummi ja isopreenkummi sünteesimisel on haruldaste muldmetallide tsükloalkanoaattriisobutüülalumiiniumkatalüsaatori abil saadud tootel suurepärane jõudlus, mille eelised on näiteks vähem kleepuvaid seadmeid, stabiilne töö ja lühike järeltöötlusprotsess. ; Haruldaste muldmetallide oksiide võib katalüsaatorina kasutada ka sisepõlemismootorite heitgaaside puhastamisel ning tseeriumnaftenaati saab kasutada ka värvikuivatusainena.
Klaaskeraamika
Haruldaste muldmetallide kasutamine Hiina klaasi- ja keraamikatööstuses on alates 1988. aastast kasvanud keskmiselt 25%, ulatudes 1998. aastal ligikaudu 1600 tonnini. Haruldaste muldmetallide klaaskeraamika pole mitte ainult tööstuse ja igapäevaelu traditsioonilised algmaterjalid, vaid ka kõrgtehnoloogia valdkonna peamine liige. Haruldasi muldmetallide oksiide või töödeldud haruldaste muldmetallide kontsentraate saab laialdaselt kasutada optilise klaasi, prilliläätsede, pilditorude, ostsilloskoobitorude, lehtklaasi, plasti ja metallist lauanõude poleerimispulbrina; Klaasi sulatamise protsessis saab kasutada tseeriumdioksiidi, millel on tugev raua oksüdeeriv toime, mis vähendab rauasisaldust klaasis ja saavutab eesmärgi eemaldada klaasilt roheline värvus; Haruldaste muldmetallide oksiidide lisamine võib toota optilist klaasi ja eriotstarbelist klaasi, sealhulgas ultraviolettkiirgust absorbeerivat klaasi, happe- ja kuumakindlat klaasi, röntgenkiirtekindlat klaasi jne; Haruldaste muldmetallide elementide lisamine keraamika- ja portselanglasuuridele võib vähendada glasuuride killustumist ning muuta tooted erinevat värvi ja läikega, muutes need keraamikatööstuses laialdaseks.
Põllumajandus
Uurimistulemused näitavad, et haruldaste muldmetallide elemendid võivad suurendada taimede klorofüllisisaldust, kiirendada fotosünteesi, soodustada juurte arengut ja suurendada toitainete omastamist juurtest. Haruldased muldmetallid võivad samuti soodustada seemnete idanemist, suurendada seemnete idanemist ja soodustada seemikute kasvu. Lisaks ülalmainitud põhifunktsioonidele on sellel ka võime tõsta teatud põllukultuuride haiguskindlust, külmakindlust ja põuakindlust. Paljud uuringud on samuti näidanud, et haruldaste muldmetallide sobivate kontsentratsioonide kasutamine võib soodustada toitainete imendumist, muundumist ja kasutamist taimede poolt. Haruldaste muldmetallide elementide pihustamine võib suurendada õuna- ja tsitrusviljade Vc-sisaldust, üldsuhkrusisaldust ja suhkruhappe suhet, soodustades puuviljade värvumist ja varajast valmimist. Ja see võib ladustamise ajal suruda hingamise intensiivsust ja vähendada lagunemiskiirust.
Uued materjalid
Haruldaste muldmetallide neodüümi rauast boor-püsimagnetmaterjali, millel on kõrge remanents, kõrge koertsitiivsus ja kõrge magnetenergia toode, kasutatakse laialdaselt elektroonika- ja kosmosetööstuses ning tuuleturbiinide juhtimiseks (eriti sobib avamereelektrijaamadele); Granaattüüpi ferriidi monokristalle ja polükristalle, mis on moodustunud puhaste haruldaste muldmetallide oksiidide ja raudoksiidi kombinatsioonist, saab kasutada mikrolaine- ja elektroonikatööstuses; Tahkete lasermaterjalidena saab kasutada kõrge puhtusastmega neodüümoksiidist valmistatud ütriumalumiiniumgranaati ja neodüümklaasi; Haruldasi muldmetallide heksaboriide saab kasutada elektronide emissiooni katoodmaterjalina; Lantaannikkelmetall on 1970. aastatel äsja välja töötatud vesiniku säilitamise materjal; Lantaankromaat on kõrge temperatuuriga termoelektriline materjal; Praegu on riigid üle maailma teinud läbimurdeid ülijuhtivate materjalide väljatöötamisel, kasutades baariumipõhiseid oksiide, mida on modifitseeritud baariumütriumi vase hapnikuelementidega, mis võivad saada ülijuhte vedela lämmastiku temperatuurivahemikus. Lisaks kasutatakse haruldasi muldmetalle laialdaselt valgusallikate valgustamiseks selliste meetodite abil nagu fluorestsentspulber, intensiivistava ekraaniga luminofoorpulber, kolme põhivärvi luminofoorpulber ja koopialampide pulber (kuid haruldaste muldmetallide hinnatõusust tingitud kõrgete kulude tõttu, nende kasutamine valgustuses väheneb järk-järgult), samuti elektroonikatooted, nagu projektsioontelerid ja tahvelarvutid; Põllumajanduses võib haruldaste muldmetallide nitraadi mikrokoguste kasutamine põllukultuuridele suurendada nende saaki 5-10% võrra; Kerges tekstiilitööstuses kasutatakse haruldasi muldmetallide kloriide laialdaselt ka karusnaha parkimisel, karusnaha värvimisel, villa värvimisel ja vaipade värvimisel; Haruldasi muldmetalli elemente saab kasutada autode katalüüsmuundurites, et muuta peamised saasteained mootori heitgaaside käigus mittetoksilisteks ühenditeks.
Muud rakendused
Haruldasi muldmetalli elemente kasutatakse ka mitmesugustes digitaalsetes toodetes, sealhulgas audiovisuaal-, fotograafia- ja sideseadmetes, mis vastavad mitmetele nõuetele, nagu väiksem, kiirem, kergem, pikem kasutusaeg ja energiasääst. Samal ajal on seda rakendatud ka mitmetes valdkondades, nagu roheline energia, tervishoid, veepuhastus ja transport.
Postitusaeg: 16. august 2023