A ritkaföldfémek fogyasztása egy ország ipari szintjének meghatározására használható. Semmilyen magas szintű, pontos és fejlett anyagot, komponenst és berendezést nem lehet elválasztani a ritka fémektől. Miért van az, hogy ugyanaz az acél tesz másokat korrózióállóbbá, mint te? Ugyanaz a szerszámgép-orsó, amelynél mások tartósabbak és precízebbek, mint te? Az is egykristály, hogy mások elérhetik a magas, 1650 °C-os hőmérsékletet? Miért van valaki más üvegének ilyen magas a törésmutatója? Miért érheti el a Toyota a világ legmagasabb, 41%-os hőhatékonyságát? Ezek mind a ritka fémek alkalmazásához kapcsolódnak.
Ritkaföldfémek, más néven ritkaföldfém elemek, a 17 elemének gyűjtőfogalmaskandium, ittrium, és lantanid sorozat a periódusos rendszer IIIB csoportjában, amelyet általában R vagy RE jelöl. A szkandiumot és az ittriumot ritkaföldfém elemeknek tekintik, mert gyakran együtt élnek a lantanid elemekkel az ásványlelőhelyekben, és hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.
A nevétől eltérően a ritkaföldfém elemek (a prométium kivételével) mennyisége meglehetősen magas a kéregben, a cérium a 25. helyen áll a kéregelemek bőségében, 0,0068%-kal (közel a rézhez). A ritkaföldfém elemeket azonban geokémiai tulajdonságai miatt ritkán dúsítják gazdaságilag hasznosítható szintre. A ritkaföldfémek elnevezése a szűkösségükből származik. Az első ritkaföldfém ásvány, amelyet az emberek fedeztek fel, a svédországi Iterbi falu bányájából kitermelt szilícium-berillium ittrium érc volt, ahonnan sok ritkaföldfém-elem név származik.
Nevük és vegyjeleik azSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb és Lu. Atomszámuk 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) és 71 (Lu).
A ritkaföldfémek felfedezésének története
1787-ben a svéd CA Arrhenius egy szokatlan ritkaföldfém-feketeércet talált a Stockholm melletti Ytterby kisvárosban. 1794-ben a finn J. Gadolin új anyagot izolált belőle. Három évvel később (1797) a svéd AG Ekeberg megerősítette ezt a felfedezést, és az új anyagot ittriumnak (itriumföldnek) nevezte el a felfedezés helyéről. Később a gadolinit emlékére ezt az ércfajtát gadolinitnek nevezték el. 1803-ban MH Klaproth német kémikusok, JJ Berzelius svéd kémikusok és W. Hisinger egy új anyagot – a cériumot – fedeztek fel egy ércből (cérium-szilikát érc). 1839-ben a svéd CG Mosander felfedezte a lantánt. 1843-ban Musander ismét felfedezte a terbiumot és az erbiumot. 1878-ban a svájci Marinac felfedezte az itterbiumot. 1879-ben a franciák felfedezték a szamáriumot, a svédek a holmiumot és a tuliumot, a svédek pedig a szkandiumot. 1880-ban a svájci Marinac felfedezte a gadolíniumot. 1885-ben az osztrák A. von Wels bach felfedezte a prazeodímiumot és a neodímiumot. 1886-ban Bouvabadrand felfedezte a diszpróziumot. 1901-ben a francia EA Demarcay felfedezte az európiumot. 1907-ben a francia G. Urban felfedezte a lutéciumot. 1947-ben az amerikaiak, például JA Marinsky prométiumot nyertek uránhasadási termékekből. Több mint 150 év telt el attól, hogy Gadolin 1794-ben leválasztotta az ittriumföldet a prométium 1947-es előállításáig.
Ritkaföldfémek alkalmazása
Ritkaföldfém elemek"ipari vitaminok" néven ismertek, és pótolhatatlan kiváló mágneses, optikai és elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, óriási szerepet játszanak a termék teljesítményének javításában, a termékválaszték növelésében és a termelés hatékonyságának javításában. A ritkaföldfémek nagy hatásuk és alacsony dózisuk miatt fontos elemeivé váltak a termékszerkezet javításában, a technológiai tartalom növelésében és az ipari technológiai fejlődés elősegítésében. Széles körben alkalmazták olyan területeken, mint a kohászat, a katonai, a petrolkémiai, az üvegkerámia, a mezőgazdaság és az új anyagok területén.
Kohászati Ipar
RitkaföldfémTöbb mint 30 éve alkalmazzák a kohászatban, és viszonylag kiforrott technológiákat és eljárásokat alakított ki. A ritkaföldfémek alkalmazása az acélban és a színesfémekben széleskörű és széleskörű terület, széles kilátásokkal. A ritkaföldfémek, fluoridok és szilicidek acélhoz való hozzáadása szerepet játszhat a finomításban, a kéntelenítésben, az alacsony olvadáspontú káros szennyeződések semlegesítésében és az acél feldolgozási teljesítményének javításában; A ritkaföldfém szilícium vasötvözetet és a ritkaföldfém szilícium magnéziumötvözetet gömbölyűképző szerként használják ritkaföldfém gömbgrafitos vas előállításához. A speciális követelményeket támasztó összetett gömbgrafitos öntöttvas alkatrészek gyártására való különleges alkalmasságuk miatt az ilyen típusú gömbgrafitos öntöttvasokat széles körben használják a gépészeti gyártási iparágakban, például autókban, traktorokban és dízelmotorokban; Ritkaföldfémek hozzáadása színesfém ötvözetekhez, például magnéziumhoz, alumíniumhoz, rézhez, cinkhez és nikkelhez, javíthatja az ötvözet fizikai és kémiai tulajdonságait, valamint javíthatja szobahőmérsékletű és magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságait.
Katonai mező
A ritkaföldfémek kiváló fizikai tulajdonságainak, például fotoelektromosságának és mágnesességének köszönhetően sokféle új anyagot képezhetnek, eltérő tulajdonságokkal, és nagymértékben javíthatják más termékek minőségét és teljesítményét. Ezért „ipari arany” néven ismert. Először is, a ritkaföldfémek hozzáadása jelentősen javíthatja a harckocsik, repülőgépek és rakéták gyártásához használt acél, alumíniumötvözetek, magnéziumötvözetek és titánötvözetek taktikai teljesítményét. Ezen túlmenően a ritkaföldfémek kenőanyagként is használhatók számos csúcstechnológiai alkalmazásban, például elektronikában, lézerekben, nukleáris iparban és szupravezetésben. Ha egyszer ritkaföldfém-technológiát használnak a hadseregben, az elkerülhetetlenül ugrást fog eredményezni a haditechnikában. Bizonyos értelemben az Egyesült Államok hadseregének elsöprő uralma a hidegháború utáni több helyi háborúban, valamint az, hogy nyíltan és büntetlenül tudta megölni az ellenséget, a ritkaföldfém-technológiából, például a Supermanből fakad.
Petrolkémiai ipar
A ritkaföldfémek felhasználhatók molekulaszita katalizátorok előállítására a petrolkémiai iparban, olyan előnyökkel, mint a nagy aktivitás, a jó szelektivitás és a nehézfémmérgezésekkel szembeni erős ellenállás. Ezért leváltották az alumínium-szilikát katalizátorokat a kőolaj katalitikus krakkolási folyamataiban; A szintetikus ammónia gyártási folyamatában kokatalizátorként kis mennyiségű ritkaföldfém-nitrátot használnak, gázfeldolgozó kapacitása másfélszer nagyobb, mint a nikkel-alumínium katalizátoré; A cisz-1,4-polibutadién-kaucsuk és az izoprén-kaucsuk szintetizálása során a ritkaföldfém cikloalkanoát-triizobutil-alumínium katalizátor felhasználásával kapott termék kiváló teljesítményt nyújt, és olyan előnyökkel rendelkezik, mint a kevesebb ragasztós lógás, a stabil működés és a rövid utókezelési folyamat. ; A kompozit ritkaföldfém-oxidok katalizátorként is használhatók a belső égésű motorok kipufogógázainak tisztítására, a cérium-naftenát pedig festékszárító szerként is használható.
Üveg-kerámia
A ritkaföldfémek felhasználása a kínai üveg- és kerámiaiparban 1988 óta átlagosan 25%-kal nőtt, és 1998-ban elérte az 1600 tonnát. A ritkaföldfémek üvegkerámiája nemcsak az ipar és a mindennapi élet hagyományos alapanyagai, hanem a high-tech terület fő tagja. A ritkaföldfém-oxidok vagy feldolgozott ritkaföldfém-koncentrátumok széles körben használhatók polírozó porként optikai üvegekhez, szemüveglencsékhez, képcsövekhez, oszcilloszkópcsövekhez, síküvegekhez, műanyagokhoz és fém étkészletekhez; Az üveg olvasztásának folyamatában a cérium-dioxid erős oxidáló hatást fejt ki a vasra, csökkenti az üveg vastartalmát, és eléri azt a célt, hogy eltávolítsa a zöld színt az üvegről; Ritkaföldfém-oxidok hozzáadásával optikai üveg és speciális üveg állítható elő különböző célokra, beleértve az ultraibolya sugarakat elnyelő üveget, a sav- és hőálló üveget, a röntgensugárzásnak ellenálló üveget stb. A ritkaföldfémek kerámia- és porcelánmázokhoz való hozzáadása csökkentheti a mázak töredezettségét, és a termékek eltérő színt és fényt kapnak, így széles körben alkalmazzák őket a kerámiaiparban.
Mezőgazdaság
A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a ritkaföldfém-elemek növelhetik a növények klorofilltartalmát, fokozhatják a fotoszintézist, elősegíthetik a gyökérfejlődést és fokozhatják a gyökerek tápanyagfelvételét. A ritkaföldfémek elősegíthetik a magok csírázását, növelhetik a magok csírázási arányát és elősegíthetik a palánta növekedését. A fent említett főbb funkciókon kívül képes fokozni bizonyos növények betegség-, hideg- és szárazságállóságát is. Számos tanulmány kimutatta azt is, hogy a ritkaföldfémek megfelelő koncentrációjú használata elősegítheti a tápanyagok felszívódását, átalakulását és hasznosítását a növényekben. A ritkaföldfémek permetezése növelheti az alma és a citrusfélék Vc-tartalmát, összes cukortartalmát és cukorsav arányát, elősegítve a gyümölcs színezését és a korai érést. És tárolás közben elnyomhatja a légzés intenzitását és csökkentheti a bomlási sebességet.
Új anyagok mező
Ritkaföldfém neodímium vas bór állandó mágneses anyag, nagy remanenciával, nagy koercivitással és nagy mágneses energiatermékkel, széles körben használatos az elektronikai és a repülőgépiparban, valamint a szélturbinák meghajtásában (különösen alkalmas tengeri erőművekhez); A tiszta ritkaföldfém-oxidok és vas-oxid kombinációjából keletkező gránát típusú ferrit egykristályok és polikristályok felhasználhatók a mikrohullámú és elektronikai iparban; A nagy tisztaságú neodímium-oxidból készült ittrium-alumínium gránát és neodímium üveg szilárd lézeranyagként használható; A ritkaföldfém-hexaboridok katódanyagként használhatók elektronemisszióhoz; A lantán-nikkel fém egy újonnan kifejlesztett hidrogéntároló anyag az 1970-es években; A lantán-kromát magas hőmérsékletű termoelektromos anyag; Jelenleg a világ országai áttörést értek el a szupravezető anyagok fejlesztésében a bárium alapú, bárium ittrium réz oxigén elemekkel módosított oxidok felhasználásával, amelyek a folyékony nitrogén hőmérsékleti tartományában képesek szupravezetőket előállítani. Ezenkívül a ritkaföldfémeket széles körben használják fényforrások megvilágítására olyan módszerekkel, mint a fluoreszcens por, az erősítő képernyő fluoreszcens por, a három elsődleges színű fluoreszcens por és a fénymásoló lámpapor (de a ritkaföldfémek árának emelkedése miatti magas költségek miatt, alkalmazásaik a világítás terén fokozatosan csökkennek), valamint az elektronikai termékek, például a vetítős televíziók és táblagépek; A mezőgazdaságban a ritkaföldfém-nitrát nyomokban történő kijuttatása szántóföldi növényekre 5-10%-kal növelheti a terméshozamot; A könnyű textiliparban a ritkaföldfém-kloridokat széles körben használják szőrme cserzésénél, szőrmefestésnél, gyapjúfestésnél és szőnyegfestésnél is; Ritkaföldfém elemek használhatók az autóipari katalizátorokban, hogy a fő szennyező anyagokat nem mérgező vegyületekké alakítsák át a motor kipufogógáza során.
Egyéb alkalmazások
A ritkaföldfém elemeket különféle digitális termékekben is alkalmazzák, beleértve az audiovizuális, fényképészeti és kommunikációs eszközöket, amelyek többféle követelménynek is megfelelnek, mint például a kisebb, gyorsabb, könnyebb, hosszabb használati idő és az energiatakarékosság. Ugyanakkor több területen is alkalmazták, mint például a zöldenergia, az egészségügy, a víztisztítás és a közlekedés.
Feladás időpontja: 2023. augusztus 16