Förbrukningen av sällsynta jordartsmetaller i ett land kan användas för att bestämma dess industriella nivå. Alla höga, exakta och avancerade material, komponenter och utrustning kan inte separeras från sällsynta metaller. Varför är det så att samma stål gör andra mer korrosionsbeständiga än du? Är det samma maskinspindel som andra är mer hållbara och exakta än du? Är det också en enkristall som andra kan nå en hög temperatur på 1650°C? Varför har någon annans glas så högt brytningsindex? Varför kan Toyota uppnå världens högsta termiska verkningsgrad för bilar på 41 %? Dessa är alla relaterade till appliceringen av sällsynta metaller.
Sällsynta jordartsmetaller, även känd som sällsynta jordartsmetaller, är en samlingsbeteckning för 17 element avskandium, yttriumoch lantanidserier i det periodiska systemet IIIB-gruppen, vanligtvis representerade av R eller RE. Skandium och yttrium anses vara sällsynta jordartsmetaller eftersom de ofta samexisterar med lantanidelement i mineralfyndigheter och har liknande kemiska egenskaper.
Till skillnad från namnet antyder, är förekomsten av sällsynta jordartsmetaller (exklusive prometium) i skorpan ganska hög, med cerium på 25:e plats i överflöd av skorpelement, vilket står för 0,0068 % (nära koppar). Men på grund av dess geokemiska egenskaper anrikas sällsynta jordartsmetaller till en ekonomiskt exploateringsbar nivå. Namnet på sällsynta jordartsmetaller kommer från deras brist. Det första sällsynta jordartsmetallmineralet som upptäcktes av människor var kiselberylliumyttriummalm som utvunnits från en gruva i byn Iterbi, Sverige, där många sällsynta jordartsmetallnamn har sitt ursprung.
Deras namn och kemiska symboler ärSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb och Lu. Deras atomnummer är 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) till 71 (Lu).
Upptäcktens historia av sällsynta jordartselement
År 1787 hittade svenska CA Arrhenius en ovanlig sällsynt jordartsmetall svartmalm i den lilla staden Ytterby nära Stockholm. År 1794 isolerade finska J. Gadolin ett nytt ämne från den. Tre år senare (1797) bekräftade svenska AG Ekeberg denna upptäckt och döpte det nya ämnet yttria (yttriumjord) efter platsen där det upptäcktes. Senare, till minne av Gadolinite, kallades denna typ av malm gadolinit. År 1803 upptäckte de tyska kemisterna MH Klaproth, de svenska kemisterna JJ Berzelius och W. Hisinger ett nytt ämne - ceriumoxid - från en malm (ceriumsilikatmalm). 1839 upptäckte svensken CG Mosander lantan. 1843 upptäckte Musander terbium och erbium igen. 1878 upptäckte schweiziska Marinac ytterbium. 1879 upptäckte fransmännen samarium, de svenska upptäckte holmium och thulium och de svenska upptäckte scandium. 1880 upptäckte schweiziska Marinac gadolinium. 1885 upptäckte österrikaren A. von Wels bach praseodym och neodym. År 1886 upptäckte Bouvabadrand dysprosium. 1901 upptäckte fransmannen EA Demarcay europium. År 1907 upptäckte fransmannen G. Urban lutetium. 1947 fick amerikaner som JA Marinsky prometium från klyvningsprodukter av uran. Det tog över 150 år från Gadolin separerade yttriumjorden 1794 till produktionen av prometium 1947.
Tillämpning av sällsynta jordartselement
Sällsynta jordartselementär kända som "industriella vitaminer" och har oersättliga utmärkta magnetiska, optiska och elektriska egenskaper, och spelar en stor roll för att förbättra produktens prestanda, öka produktutbudet och förbättra produktionseffektiviteten. På grund av sin stora effekt och låga dosering har sällsynta jordartsmetaller blivit ett viktigt element för att förbättra produktstrukturen, öka det tekniska innehållet och främja industrins tekniska framsteg. De har använts i stor utsträckning inom områden som metallurgi, militär, petrokemi, glaskeramik, jordbruk och nya material.
Metallurgisk industri
Sällsynt jordhar använts inom det metallurgiska området i mer än 30 år och har bildat relativt mogna teknologier och processer. Tillämpningen av sällsynta jordartsmetaller i stål och icke-järnmetaller är ett stort och omfattande område med breda möjligheter. Tillsatsen av sällsynta jordartsmetaller, fluorider och silicider till stål kan spela en roll vid raffinering, avsvavling, neutralisering av skadliga föroreningar med låg smältpunkt och förbättring av stålets bearbetningsprestanda; Sällsynta jordartsmetaller kiseljärnlegeringar och sällsynta jordartsmetaller kiselmagnesiumlegeringar används som sfäroidiseringsmedel för att producera segjärn av sällsynta jordartsmetaller. På grund av deras speciella lämplighet för att producera komplexa segjärnsdelar med speciella krav, används denna typ av segjärn i stor utsträckning inom mekanisk tillverkningsindustri som bilar, traktorer och dieselmotorer; Att lägga till sällsynta jordartsmetaller till icke-järnlegeringar som magnesium, aluminium, koppar, zink och nickel kan förbättra legeringens fysikaliska och kemiska egenskaper, samt förbättra dess mekaniska egenskaper vid rumstemperatur och hög temperatur.
Militärfält
På grund av dess utmärkta fysikaliska egenskaper såsom fotoelektricitet och magnetism, kan sällsynta jordartsmetaller bilda ett brett utbud av nya material med olika egenskaper och avsevärt förbättra kvaliteten och prestanda hos andra produkter. Därför är det känt som "industriellt guld". För det första kan tillägget av sällsynta jordartsmetaller avsevärt förbättra den taktiska prestandan hos stål, aluminiumlegeringar, magnesiumlegeringar och titanlegeringar som används vid tillverkning av tankar, flygplan och missiler. Dessutom kan sällsynta jordartsmetaller också användas som smörjmedel för många högteknologiska applikationer som elektronik, lasrar, kärnkraftsindustri och supraledning. När sällsynta jordartsmetaller har använts inom militären kommer det oundvikligen att medföra ett språng inom militär teknik. I en viss mening härrör den överväldigande kontrollen av den amerikanska militären i flera lokala krig efter det kalla kriget, såväl som dess förmåga att öppet döda fiender ostraffat, från dess sällsynta jordartsmetallteknologi, såsom Stålmannen.
Petrokemisk industri
Sällsynta jordartsmetaller kan användas för att tillverka molekylsiktskatalysatorer inom den petrokemiska industrin, med fördelar som hög aktivitet, god selektivitet och stark motståndskraft mot tungmetallförgiftning. Därför har de ersatt aluminiumsilikatkatalysatorer för petroleumkatalytiska krackningsprocesser; I produktionsprocessen av syntetisk ammoniak används en liten mängd nitrat av sällsynta jordartsmetaller som en samkatalysator, och dess gasbearbetningskapacitet är 1,5 gånger större än den för nickelaluminiumkatalysator; I processen för att syntetisera cis-1,4-polybutadiengummi och isoprengummi har produkten som erhållits med en sällsynt jordartsmetall-cykloalkanoattriisobutylaluminiumkatalysator utmärkt prestanda, med fördelar som mindre utrustningslimhängande, stabil drift och kort efterbehandlingsprocess ; Kompositoxider av sällsynta jordartsmetaller kan också användas som katalysatorer för att rena avgaser från förbränningsmotorer, och ceriumnaftenat kan också användas som färgtorkmedel.
Glaskeramik
Användningen av sällsynta jordartsmetaller i Kinas glas- och keramikindustri har ökat med i genomsnitt 25 % sedan 1988 och nådde cirka 1600 ton 1998. Glaskeramik med sällsynta jordartsmetaller är inte bara traditionella basmaterial för industrin och det dagliga livet, utan också en stor medlem av det högteknologiska området. Oxider av sällsynta jordartsmetaller eller bearbetade koncentrat av sällsynta jordartsmetaller kan användas i stor utsträckning som polerpulver för optiskt glas, glasögonlinser, bildrör, oscilloskoprör, plattglas, plast och metallservis; I processen att smälta glas kan ceriumdioxid användas för att ha en stark oxidationseffekt på järn, minska järnhalten i glaset och uppnå målet att ta bort den gröna färgen från glaset; Att lägga till sällsynta jordartsmetaller kan producera optiskt glas och specialglas för olika ändamål, inklusive glas som kan absorbera ultravioletta strålar, syra- och värmebeständigt glas, röntgenbeständigt glas, etc; Att lägga till sällsynta jordartsmetaller i keramik- och porslinsglasyrer kan minska fragmenteringen av glasyrer och få produkterna att presentera olika färger och glanser, vilket gör dem allmänt använda inom den keramiska industrin.
Lantbruk
Forskningsresultaten indikerar att sällsynta jordartsmetaller kan öka klorofyllinnehållet i växter, förbättra fotosyntesen, främja rotutveckling och öka näringsupptaget genom rötterna. Sällsynta jordartsmetaller kan också främja frögroning, öka frögroningshastigheten och främja planttillväxt. Förutom de huvudfunktioner som nämns ovan har den också förmågan att förbättra sjukdomsresistensen, köldbeständigheten och torkaresistensen hos vissa grödor. Flera studier har också visat att användningen av lämpliga koncentrationer av sällsynta jordartsmetaller kan främja växternas absorption, omvandling och utnyttjande av näringsämnen. Sprutning av sällsynta jordartsmetaller kan öka Vc-halten, totala sockerhalten och sockersyraförhållandet i äpple och citrusfrukter, vilket främjar fruktfärgning och tidig mognad. Och det kan undertrycka andningsintensiteten under lagring och minska sönderfallshastigheten.
Nytt materialfält
Sällsynt jordartsmetall neodymjärnbor permanentmagnetmaterial, med hög remanens, hög koercitivitet och hög magnetisk energiprodukt, används i stor utsträckning inom elektronik- och flygindustrin och driver vindkraftverk (särskilt lämpligt för offshorekraftverk); Enkristaller av ferrit av granattyp och polykristaller bildade av kombinationen av rena sällsynta jordartsmetalloxider och järnoxid kan användas i mikrovågs- och elektronikindustrin; Yttriumaluminiumgranat och neodymglas gjorda av neodymoxid med hög renhet kan användas som fasta lasermaterial; Sällsynta jordartsmetallhexaborider kan användas som katodmaterial för elektronemission; Lantannickelmetall är ett nyutvecklat vätelagringsmaterial på 1970-talet; Lantankromat är ett termoelektriskt högtemperaturmaterial; För närvarande har länder runt om i världen gjort genombrott i utvecklingen av supraledande material genom att använda bariumbaserade oxider modifierade med syreelement av bariumyttriumkoppar, som kan erhålla supraledare i temperaturområdet för flytande kväve. Dessutom används sällsynta jordartsmetaller i stor utsträckning för att belysa ljuskällor genom metoder som fluorescerande pulver, intensifierande skärmfluorescerande pulver, tre primära färger fluorescerande pulver och kopia lamppulver (men på grund av den höga kostnaden orsakad av stigande priser på sällsynta jordartsmetaller, deras tillämpningar inom belysning minskar gradvis), såväl som elektroniska produkter som projektions-tv och surfplattor; Inom jordbruket kan användning av spårmängder av sällsynt jordartsmetallnitrat på åkergrödor öka deras avkastning med 5-10 %; I den lätta textilindustrin används sällsynta jordartsmetallklorider också i stor utsträckning vid garvning av päls, färgning av päls, ullfärgning och färgning av mattor; Sällsynta jordartsmetaller kan användas i bilkatalysatorer för att omvandla stora föroreningar till giftfria föreningar under motoravgaserna.
Andra applikationer
Sällsynta jordartselement används också på olika digitala produkter, inklusive audiovisuella, fotografiska och kommunikationsenheter, som uppfyller flera krav som mindre, snabbare, lättare, längre användningstid och energibesparing. Samtidigt har det också tillämpats på flera områden som grön energi, hälsovård, vattenrening och transport.
Posttid: 2023-aug-16