Pagal retųjų žemių metalų suvartojimą šalyje galima nustatyti jos pramonės lygį. Bet kokios aukštos, tikslios ir pažangios medžiagos, komponentai ir įranga negali būti atskirti nuo retųjų metalų. Kodėl tas pats plienas daro kitus atsparesnius korozijai nei jūs? Ar tai ta pati staklių velenas, kuris yra patvaresnis ir tikslesnis už jus? Ar tai taip pat vienas kristalas, kurio kiti gali pasiekti aukštą 1650 °C temperatūrą? Kodėl kieno nors kito stiklas turi tokį aukštą lūžio rodiklį? Kodėl Toyota gali pasiekti aukščiausią pasaulyje automobilio šiluminį efektyvumą – 41 %? Visa tai yra susijusi su retųjų metalų naudojimu.
Retųjų žemių metalai, taip pat žinomi kaip retųjų žemių elementai, yra bendras 17 elementų terminasskandis, itris, ir lantanido serijos periodinės lentelės IIIB grupėje, dažniausiai žymimos R arba RE. Skandis ir itris yra laikomi retųjų žemių elementais, nes mineralų telkiniuose jie dažnai egzistuoja kartu su lantanido elementais ir turi panašias chemines savybes.
Skirtingai nuo pavadinimo, retųjų žemių elementų (išskyrus prometį) gausa plutoje yra gana didelė, o ceris užima 25 vietą pagal plutos elementų gausą, sudaro 0,0068% (arti vario). Tačiau dėl savo geocheminių savybių retųjų žemių elementai retai praturtinami iki ekonomiškai naudingo lygio. Retųjų žemių elementų pavadinimas kilo dėl jų trūkumo. Pirmasis retųjų žemių mineralas, kurį atrado žmonės, buvo silicio berilio itrio rūda, išgauta iš kasyklos Iterbi kaime, Švedijoje, kur kilo daug retųjų žemių elementų pavadinimų.
Jų pavadinimai ir cheminiai simboliai yraSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb ir Lu. Jų atominiai skaičiai yra nuo 21 (Sc), 39 (Y), nuo 57 (La) iki 71 (Lu).
Retųjų žemių elementų atradimų istorija
1787 m. Švedijos CA Arrhenius mažame Ytterby miestelyje netoli Stokholmo rado neįprastą retųjų žemių metalų juodąją rūdą. 1794 metais suomis J. Gadolinas iš jo išskyrė naują medžiagą. Po trejų metų (1797 m.) Švedijos AG Ekeberg patvirtino šį atradimą ir pavadino naują medžiagą itrija (itrio žeme) pagal vietą, kurioje ji buvo atrasta. Vėliau Gadolinito atminimui ši rūdos rūšis buvo pavadinta gadolinitu. 1803 metais vokiečių chemikai MH Klaprothas, švedų chemikai J. J. Berzelius ir W. Hisingeris iš rūdos (cerio silikato rūdos) atrado naują medžiagą – ceriją. 1839 m. švedas CG Mosander atrado lantaną. 1843 m. Musanderis vėl atrado terbį ir erbį. 1878 metais šveicaras Marinacas atrado iterbį. 1879 metais prancūzai atrado samariumą, švedai – holmį ir tulią, o švedai – skandį. 1880 metais šveicaras Marinakas atrado gadolinį. 1885 metais austras A. von Welsas bachas atrado prazeodimą ir neodimį. 1886 m. Bouvabadrand atrado disproziją. 1901 m. prancūzas EA Demarcay atrado europį. 1907 metais prancūzas G. Urbanas atrado liutecį. 1947 m. amerikiečiai, tokie kaip JA Marinsky, gavo prometį iš urano skilimo produktų. Praėjo daugiau nei 150 metų nuo itrio žemės atskyrimo Gadolino 1794 m. iki prometio gamybos 1947 m.
Retųjų žemių elementų taikymas
Retųjų žemių elementaiyra žinomi kaip „pramoniniai vitaminai“ ir pasižymi nepakeičiamomis puikiomis magnetinėmis, optinėmis ir elektrinėmis savybėmis, vaidina didžiulį vaidmenį gerinant gaminio veikimą, didinant produktų įvairovę ir didinant gamybos efektyvumą. Dėl didelio poveikio ir mažos dozės retųjų žemių metalai tapo svarbiu elementu gerinant produktų struktūrą, didinant technologinį turinį ir skatinant pramonės technologinę pažangą. Jie buvo plačiai naudojami tokiose srityse kaip metalurgija, kariuomenė, naftos chemija, stiklo keramika, žemės ūkis ir naujos medžiagos.
Metalurgijos pramonė
Retųjų žemiųbuvo taikomas metalurgijos srityje daugiau nei 30 metų ir suformavo gana brandžias technologijas ir procesus. Retųjų žemių panaudojimas plienui ir spalvotiesiems metalams yra didelė ir plati sritis, turinti plačias perspektyvas. Retųjų žemių metalų, fluoridų ir silicidų pridėjimas prie plieno gali turėti įtakos rafinavimui, sieros pašalinimui, žemos lydymosi temperatūros kenksmingų priemaišų neutralizavimui ir plieno apdirbimo našumui gerinti; Retųjų žemių silicio geležies lydinys ir retųjų žemių silicio magnio lydinys naudojami kaip sferoidizuojančios medžiagos retųjų žemių kaliojo ketaus gamybai. Dėl ypatingo tinkamumo gaminti sudėtingas kaliojo ketaus dalis, kurioms taikomi specialūs reikalavimai, šis kaliojo ketaus tipas yra plačiai naudojamas mechaninės gamybos pramonės šakose, tokiose kaip automobiliai, traktoriai ir dyzeliniai varikliai; Retųjų žemių metalų pridėjimas prie spalvotųjų metalų lydinių, tokių kaip magnis, aliuminis, varis, cinkas ir nikelis, gali pagerinti fizines ir chemines lydinio savybes, taip pat pagerinti jo kambario temperatūros ir aukštos temperatūros mechanines savybes.
Karinis laukas
Dėl puikių fizinių savybių, tokių kaip fotoelektra ir magnetizmas, retųjų žemių metalai gali sudaryti daugybę naujų medžiagų, turinčių skirtingas savybes ir labai pagerinti kitų gaminių kokybę bei veikimą. Todėl jis vadinamas „pramoniniu auksu“. Pirma, retųjų žemių metalų pridėjimas gali žymiai pagerinti plieno, aliuminio lydinių, magnio lydinių ir titano lydinių, naudojamų tankų, orlaivių ir raketų gamyboje, taktines charakteristikas. Be to, retųjų žemių metalai taip pat gali būti naudojami kaip tepalai daugelyje aukštųjų technologijų, pavyzdžiui, elektronikos, lazerių, branduolinės pramonės ir superlaidumo. Kariuomenėje panaudojus retųjų žemių technologijas, tai neišvengiamai sukels karinių technologijų šuolį. Tam tikra prasme didžiulė JAV kariuomenės kontrolė keliuose vietiniuose karuose po Šaltojo karo, taip pat jos galimybė atvirai nebaudžiamai žudyti priešus, kyla iš jos retųjų žemių technologijų, tokių kaip Supermenas.
Naftos chemijos pramonė
Retųjų žemių elementai gali būti naudojami molekulinio sieto katalizatoriams gaminti naftos chemijos pramonėje, pasižymintys tokiais pranašumais kaip didelis aktyvumas, geras selektyvumas ir stiprus atsparumas apsinuodijimui sunkiaisiais metalais. Todėl jie pakeitė aliuminio silikato katalizatorius naftos katalizinio krekingo procesams; Sintetinio amoniako gamybos procese kaip kokatalizatorius naudojamas nedidelis retųjų žemių nitrato kiekis, o jo dujų apdorojimo pajėgumas yra 1,5 karto didesnis nei nikelio aliuminio katalizatoriaus; Sintetinant cis-1,4-polibutadieno kaučiuką ir izopreno kaučiuką, produktas, gautas naudojant retųjų žemių cikloalkanoato triizobutilo aliuminio katalizatorių, pasižymi puikiomis savybėmis ir tokiais pranašumais kaip mažesnis įrangos klijavimas, stabilus veikimas ir trumpas apdorojimo procesas. ; Sudėtiniai retųjų žemių oksidai taip pat gali būti naudojami kaip katalizatoriai vidaus degimo variklių išmetamosioms dujoms valyti, o cerio naftenatas taip pat gali būti naudojamas kaip dažų džiovinimo priemonė.
Stiklo keramika
Retųjų žemių elementų panaudojimas Kinijos stiklo ir keramikos pramonėje nuo 1988 m. vidutiniškai išaugo 25 % ir 1998 m. pasiekė maždaug 1600 tonų. Retųjų žemių stiklo keramika yra ne tik tradicinės pagrindinės pramonės ir kasdieninio gyvenimo medžiagos, bet ir pagrindinis aukštųjų technologijų srities narys. Retųjų žemių oksidai arba perdirbti retųjų žemių koncentratai gali būti plačiai naudojami kaip poliravimo milteliai optiniam stiklui, akinių lęšiams, vaizdo vamzdžiams, osciloskopų vamzdeliams, plokščiam stiklui, plastikui ir metaliniams stalo reikmenims; Stiklo lydymosi procese cerio dioksidas gali būti naudojamas stipriai oksiduoti geležį, sumažinti geležies kiekį stikle ir pasiekti tikslą pašalinti iš stiklo žalią spalvą; Pridėjus retųjų žemių oksidų, galima gauti optinį stiklą ir specialų stiklą įvairiems tikslams, įskaitant stiklą, kuris gali sugerti ultravioletinius spindulius, rūgštims ir karščiui atsparų stiklą, rentgeno spinduliams atsparų stiklą ir kt. Retųjų žemių elementų pridėjimas prie keramikos ir porceliano glazūrų gali sumažinti glazūrų suskaidymą, todėl gaminiai įgaus skirtingų spalvų ir blizgių, todėl jie bus plačiai naudojami keramikos pramonėje.
Žemės ūkis
Tyrimų rezultatai rodo, kad retųjų žemių elementai gali padidinti chlorofilo kiekį augaluose, sustiprinti fotosintezę, skatinti šaknų vystymąsi ir padidinti maistinių medžiagų įsisavinimą iš šaknų. Retųjų žemių elementai taip pat gali skatinti sėklų daigumą, padidinti sėklų daigumą ir skatinti sodinukų augimą. Be pirmiau minėtų pagrindinių funkcijų, ji taip pat gali padidinti tam tikrų kultūrų atsparumą ligoms, atsparumą šalčiui ir atsparumą sausroms. Daugybė tyrimų taip pat parodė, kad tinkamos koncentracijos retųjų žemių elementų naudojimas gali paskatinti augalų maistinių medžiagų įsisavinimą, transformaciją ir panaudojimą. Retųjų žemių elementų purškimas gali padidinti Vc kiekį, bendrą cukraus kiekį ir cukraus rūgščių santykį obuoliuose ir citrusiniuose vaisiuose, taip skatinant vaisių spalvą ir ankstyvą nokimą. Jis gali slopinti kvėpavimo intensyvumą saugojimo metu ir sumažinti skilimo greitį.
Naujų medžiagų laukas
Retųjų žemių neodimio geležies boro nuolatinio magneto medžiaga, pasižyminti dideliu išliekamumu, dideliu koercyvumu ir dideliu magnetinės energijos produktu, plačiai naudojama elektronikos ir kosmoso pramonėje bei varant vėjo turbinas (ypač tinka jūrinėms elektrinėms); Granato tipo ferito pavieniai kristalai ir polikristalai, susidarę derinant grynus retųjų žemių oksidus ir geležies oksidą, gali būti naudojami mikrobangų ir elektronikos pramonėje; Itrio aliuminio granatas ir neodimio stiklas, pagaminti iš didelio grynumo neodimio oksido, gali būti naudojami kaip kietos lazerinės medžiagos; Retųjų žemių heksaboridai gali būti naudojami kaip katodinės medžiagos elektronų emisijai; Lantano nikelio metalas yra naujai sukurta vandenilio saugojimo medžiaga aštuntajame dešimtmetyje; Lantano chromatas yra aukštos temperatūros termoelektrinė medžiaga; Šiuo metu pasaulio šalys padarė proveržį superlaidžių medžiagų kūrimo srityje, naudodamos bario pagrindu pagamintus oksidus, modifikuotus bario itrio vario deguonies elementais, kurie gali gauti superlaidininkus skysto azoto temperatūros diapazone. Be to, retųjų žemių metalai plačiai naudojami apšvietimo šaltiniams apšviesti naudojant tokius metodus kaip fluorescenciniai milteliai, ryškinimo ekrano fluorescenciniai milteliai, trijų pagrindinių spalvų fluorescenciniai milteliai ir kopijavimo lempos milteliai (tačiau dėl didelių sąnaudų, kurias sukelia retųjų žemių kainų kilimas, pamažu mažėja jų pritaikymas apšvietimui), taip pat elektroniniai gaminiai, tokie kaip projekciniai televizoriai ir planšetiniai kompiuteriai; Žemės ūkyje retųjų žemių nitratų pėdsakai lauko augalams gali padidinti jų derlių 5-10 %; Lengvosios tekstilės pramonėje retųjų žemių chloridai taip pat plačiai naudojami kailių rauginimui, kailių dažymui, vilnos dažymui ir kilimų dažymui; Retųjų žemių elementai gali būti naudojami automobilių katalizatoriuose, siekiant paversti pagrindinius teršalus netoksiškais junginiais variklio išmetamųjų dujų metu.
Kitos programos
Retųjų žemių elementai taip pat naudojami įvairiems skaitmeniniams gaminiams, įskaitant audiovizualinius, fotografijos ir ryšių įrenginius, atitinkančius įvairius reikalavimus, tokius kaip mažesni, greitesni, lengvesni, ilgesnio naudojimo laikas ir energijos taupymas. Tuo pačiu metu jis taip pat buvo taikomas keliose srityse, tokiose kaip žalioji energija, sveikatos priežiūra, vandens valymas ir transportas.
Paskelbimo laikas: 2023-08-16