Matumizi ya ardhi adimu katika nchi inaweza kutumika kuamua kiwango chake cha kiviwanda. Nyenzo yoyote ya juu, sahihi na ya juu, vipengele, na vifaa haviwezi kutenganishwa na metali adimu. Kwa nini chuma kile kile hufanya wengine kustahimili kutu kuliko wewe? Je, ni spindle ya zana ya mashine ambayo wengine ni wa kudumu na sahihi kuliko wewe? Je, pia ni kioo kimoja ambacho wengine wanaweza kufikia joto la juu la 1650 ° C? Kwa nini glasi ya mtu mwingine ina faharisi ya juu ya kuakisi? Kwa nini Toyota inaweza kufikia ufanisi wa juu zaidi wa mafuta ya gari duniani wa 41%? Haya yote yanahusiana na matumizi ya metali adimu.
Metali adimu duniani, pia inajulikana kama elementi adimu za dunia, ni neno la pamoja la vipengele 17 vyascandium, yttrium, na mfululizo wa lanthanide katika jedwali la upimaji la IIIB kundi, ambalo kwa kawaida huwakilishwa na R au RE. Scandium na yttrium huchukuliwa kuwa vipengele adimu vya dunia kwa sababu mara nyingi huishi pamoja na vipengele vya lanthanide katika amana za madini na vina sifa za kemikali zinazofanana.
Tofauti na jina lake linamaanisha, wingi wa vitu adimu vya ardhini (ukiondoa promethium) kwenye ukoko ni juu sana, na cerium iko katika nafasi ya 25 kwa wingi wa vitu vya ukoko, uhasibu kwa 0.0068% (karibu na shaba). Walakini, kwa sababu ya mali yake ya kijiografia, vitu adimu vya ardhini mara chache hutajirishwa hadi kiwango cha kunyonywa kiuchumi. Jina la vitu adimu vya ardhi linatokana na uhaba wao. Madini ya kwanza adimu ya dunia iliyogunduliwa na wanadamu ilikuwa silicon beryllium yttrium ore iliyotolewa kutoka kwa mgodi katika kijiji cha Iterbi, Uswidi, ambako majina mengi ya vipengele adimu ya dunia yalianzia.
Majina yao na alama za kemikali niSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb, na Lu. Nambari zao za atomiki ni 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) hadi 71 (Lu).
Historia ya Ugunduzi wa Vipengee Adilifu vya Dunia
Mnamo mwaka wa 1787, CA Arrhenius wa Uswidi alipata madini meusi adimu yasiyo ya kawaida katika mji mdogo wa Ytterby karibu na Stockholm. Mnamo 1794, Mfini J. Gadolin alitenga dutu mpya kutoka kwayo. Miaka mitatu baadaye (1797), AG Ekeberg wa Uswidi alithibitisha ugunduzi huu na akataja dutu mpya yttria (yttrium earth) baada ya mahali ilipogunduliwa. Baadaye, kwa kumbukumbu ya Gadolinite, aina hii ya ore iliitwa gadolinite. Mnamo 1803, wanakemia wa Ujerumani MH Klaproth, wanakemia wa Uswidi JJ Berzelius, na W. Hisinger waligundua dutu mpya - ceria - kutoka kwa ore (cerium silicate ore). Mnamo 1839, CG Mosander wa Swede aligundua lanthanum. Mnamo 1843, Musander aligundua terbium na erbium tena. Mnamo 1878, Marinac ya Uswizi iligundua ytterbium. Mnamo 1879, Wafaransa waligundua samarium, Waswidi waligundua holmium na thulium, na Waswidi waligundua scandium. Mnamo 1880, Marinac ya Uswizi iligundua gadolinium. Mnamo 1885, Mwaustria A. von Wels bach aligundua praseodymium na neodymium. Mnamo 1886, Bouvabadrand aligundua dysprosium. Mnamo 1901, Mfaransa EA Demarcay aligundua europium. Mnamo 1907, Mfaransa G. Urban aligundua lutetium. Mnamo 1947, Wamarekani kama vile JA Marinsky walipata promethium kutoka kwa bidhaa za uranium fission. Ilichukua zaidi ya miaka 150 tangu kutenganishwa kwa ardhi ya yttrium na Gadolin mnamo 1794 hadi utengenezaji wa promethium mnamo 1947.
Utumiaji wa Vipengee vya Rare Earth
Vipengele adimu vya ardhizinajulikana kama "vitamini za viwandani" na zina sifa bora zisizoweza kubadilishwa za sumaku, macho na umeme, zikicheza jukumu kubwa katika kuboresha utendakazi wa bidhaa, kuongeza aina za bidhaa, na kuboresha ufanisi wa uzalishaji. Kwa sababu ya athari yake kubwa na kipimo cha chini, ardhi adimu imekuwa nyenzo muhimu katika kuboresha muundo wa bidhaa, kuongeza maudhui ya kiteknolojia, na kukuza maendeleo ya kiteknolojia ya tasnia. Zimetumika sana katika nyanja kama vile madini, kijeshi, kemikali ya petroli, keramik za glasi, kilimo, na vifaa vipya.
Sekta ya metallurgiska
Ardhi adimuimetumika katika uwanja wa metallurgiska kwa zaidi ya miaka 30, na imeunda teknolojia na michakato iliyokomaa kiasi. Utumiaji wa ardhi adimu katika chuma na metali zisizo na feri ni uwanja mkubwa na mpana na matarajio mapana. Kuongezwa kwa metali adimu za ardhini, floridi, na silicides kwenye chuma kunaweza kuwa na jukumu katika usafishaji, uondoaji salfa, kupunguza uchafu unaoweza kuyeyuka wa kiwango cha chini, na kuboresha utendakazi wa usindikaji wa chuma; Aloi ya chuma ya silicon adimu ya ardhi na aloi ya magnesiamu ya silicon adimu ya ardhi hutumika kama mawakala wa spheroidizing kutoa chuma adimu cha ductile. Kwa sababu ya ufaafu wao maalum wa kutengeneza sehemu ngumu za chuma zenye mahitaji maalum, aina hii ya chuma cha ductile hutumiwa sana katika tasnia ya utengenezaji wa mitambo kama vile magari, matrekta na injini za dizeli; Kuongeza metali adimu za ardhi kwenye aloi zisizo na feri kama vile magnesiamu, alumini, shaba, zinki na nikeli kunaweza kuboresha sifa za kimwili na kemikali za aloi, na pia kuimarisha halijoto yake ya chumba na sifa za mitambo za halijoto ya juu.
Uwanja wa kijeshi
Kwa sababu ya sifa zake bora za kimaumbile kama vile umeme wa picha na sumaku, dunia adimu inaweza kuunda aina mbalimbali za nyenzo mpya zenye sifa tofauti na kuboresha sana ubora na utendaji wa bidhaa nyingine. Kwa hiyo, inajulikana kama "dhahabu ya viwanda". Kwanza, kuongezwa kwa ardhi adimu kunaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa utendaji wa mbinu wa chuma, aloi za alumini, aloi za magnesiamu, na aloi za titani zinazotumiwa katika utengenezaji wa mizinga, ndege, na makombora. Kwa kuongezea, ardhi adimu pia inaweza kutumika kama vilainishi kwa matumizi mengi ya teknolojia ya juu kama vile vifaa vya elektroniki, leza, tasnia ya nyuklia, na upitishaji bora. Mara tu teknolojia ya dunia adimu inapotumiwa kijeshi, bila shaka italeta kiwango kikubwa katika teknolojia ya kijeshi. Kwa maana fulani, udhibiti mkubwa wa jeshi la Merika katika vita kadhaa vya ndani baada ya Vita Baridi, na pia uwezo wake wa kuua maadui waziwazi bila kuadhibiwa, unatokana na teknolojia yake adimu ya ardhini, kama vile Superman.
Sekta ya petrochemical
Vipengele adimu vya ardhi vinaweza kutumika kutengeneza vichocheo vya ungo wa molekuli katika tasnia ya petrokemikali, vikiwa na faida kama vile shughuli nyingi, uteuzi mzuri, na ukinzani mkubwa dhidi ya sumu ya metali nzito. Kwa hiyo, wamebadilisha vichocheo vya silicate vya alumini kwa michakato ya kichocheo cha mafuta ya petroli; Katika mchakato wa uzalishaji wa amonia ya syntetisk, kiasi kidogo cha nitrati ya nadra ya ardhi hutumiwa kama kichocheo, na uwezo wake wa usindikaji wa gesi ni mara 1.5 zaidi kuliko ile ya kichocheo cha aluminium ya nickel; Katika mchakato wa kuunganisha mpira wa cis-1,4-polybutadiene na mpira wa isoprene, bidhaa iliyopatikana kwa kutumia kichocheo cha alumini cha adimu cha cycloalkanoate triisobutyl ina utendaji bora, ikiwa na faida kama vile kunyongwa kwa wambiso kwa vifaa, operesheni thabiti na mchakato mfupi wa baada ya matibabu. ; Mchanganyiko wa oksidi za ardhini adimu pia zinaweza kutumika kama vichocheo vya kusafisha gesi ya moshi kutoka kwa injini za mwako wa ndani, na naphthenate ya cerium pia inaweza kutumika kama wakala wa kukausha rangi.
Kioo-kauri
Utumiaji wa vitu adimu vya ardhi katika tasnia ya glasi na kauri ya Uchina umeongezeka kwa wastani wa 25% tangu 1988, na kufikia takriban tani 1600 mnamo 1998. Keramik za glasi adimu sio tu nyenzo za kitamaduni za tasnia na maisha ya kila siku, bali pia mwanachama mkuu wa uwanja wa teknolojia ya juu. Oksidi za ardhini adimu au vikolezo vya adimu vilivyochakatwa vinaweza kutumika sana kama poda ya kung'arisha kwa glasi ya macho, lenzi za miwani, mirija ya picha, mirija ya oscilloscope, kioo bapa, plastiki, na vyombo vya mezani vya chuma; Katika mchakato wa kuyeyuka kioo, dioksidi ya cerium inaweza kutumika kuwa na athari kali ya oxidation juu ya chuma, kupunguza maudhui ya chuma katika kioo na kufikia lengo la kuondoa rangi ya kijani kutoka kioo; Kuongeza oksidi za ardhini adimu kunaweza kutoa glasi ya macho na glasi maalum kwa madhumuni tofauti, ikijumuisha glasi inayoweza kunyonya miale ya urujuanimno, glasi inayostahimili joto na asidi, glasi sugu ya X-ray, n.k; Kuongeza vipengee adimu vya ardhi kwenye miundo ya kauri na porcelaini kunaweza kupunguza mgawanyiko wa glaze na kufanya bidhaa ziwe na rangi tofauti na glasi, na kuzifanya zitumike sana katika tasnia ya kauri.
Kilimo
Matokeo ya utafiti yanaonyesha kwamba vipengele adimu vya ardhi vinaweza kuongeza maudhui ya klorofili ya mimea, kuimarisha usanisinuru, kukuza ukuaji wa mizizi, na kuongeza ufyonzaji wa virutubisho kwa mizizi. Vipengele adimu vya ardhi vinaweza pia kukuza uotaji wa mbegu, kuongeza kiwango cha kuota kwa mbegu, na kukuza ukuaji wa miche. Mbali na kazi kuu zilizotajwa hapo juu, pia ina uwezo wa kuimarisha upinzani wa magonjwa, upinzani wa baridi, na upinzani wa ukame wa mazao fulani. Tafiti nyingi pia zimeonyesha kwamba matumizi ya viwango vinavyofaa vya vipengele vya dunia adimu vinaweza kukuza ufyonzwaji, mabadiliko, na matumizi ya virutubishi na mimea. Kunyunyizia vipengele vya udongo adimu kunaweza kuongeza maudhui ya Vc, jumla ya maudhui ya sukari, na uwiano wa asidi ya sukari ya tufaha na matunda ya machungwa, hivyo kukuza rangi ya matunda na kukomaa mapema. Na inaweza kukandamiza nguvu ya kupumua wakati wa kuhifadhi na kupunguza kiwango cha kuoza.
Sehemu mpya ya nyenzo
Nyenzo adimu ya sumaku ya kudumu ya boroni ya chuma ya neodymium, yenye nguvu ya juu, nguvu ya juu, na bidhaa ya juu ya nishati ya sumaku, hutumiwa sana katika tasnia ya elektroniki na anga ya juu na turbine za upepo (zinazofaa sana kwa mitambo ya nguvu ya pwani); Fuwele za aina ya garnet ferrite na polycrystals zinazoundwa na mchanganyiko wa oksidi safi adimu za ardhi na oksidi ya feri zinaweza kutumika katika tasnia ya microwave na elektroniki; Garnet ya alumini ya Yttrium na glasi ya neodymium iliyotengenezwa kwa oksidi ya neodymium ya usafi wa juu inaweza kutumika kama vifaa vya leza dhabiti; Hexaboridi adimu za ardhi zinaweza kutumika kama nyenzo za cathode kwa utoaji wa elektroni; Lanthanum nickel metal ni nyenzo mpya ya kuhifadhi hidrojeni katika miaka ya 1970; Lanthanum chromate ni nyenzo ya joto ya juu ya thermoelectric; Kwa sasa, nchi duniani kote zimefanya mafanikio katika maendeleo ya vifaa vya superconducting kwa kutumia oksidi za bariamu zilizobadilishwa na vipengele vya oksijeni ya bariamu yttrium, ambayo inaweza kupata superconductors katika safu ya joto ya nitrojeni ya kioevu. Kwa kuongezea, ardhi adimu hutumiwa sana katika vyanzo vya taa kupitia njia kama vile poda ya umeme, unga wa umeme wa skrini, poda ya msingi ya rangi ya fluorescent, na poda ya taa ya kunakili (lakini kwa sababu ya gharama kubwa inayosababishwa na kupanda kwa bei adimu ya ardhi). maombi yao katika taa yanapungua hatua kwa hatua), pamoja na bidhaa za elektroniki kama vile televisheni za makadirio na vidonge; Katika kilimo, utumiaji wa kiasi kidogo cha nitrati ya ardhini kwa mazao ya shambani unaweza kuongeza mavuno yao kwa 5-10%; Katika tasnia ya nguo nyepesi, kloridi adimu za ardhini pia hutumiwa sana katika kuchua manyoya, kutia rangi kwa manyoya, kutia rangi kwa pamba, na upakaji rangi wa zulia; Vipengele adimu vya ardhi vinaweza kutumika katika vigeuzi vya kichocheo vya magari kubadilisha uchafuzi mkubwa kuwa misombo isiyo na sumu wakati wa kutolea nje kwa injini.
Maombi mengine
Vipengele adimu vya dunia pia hutumika kwa bidhaa mbalimbali za kidijitali, ikiwa ni pamoja na sauti na kuona, upigaji picha, na vifaa vya mawasiliano, vinavyokidhi mahitaji mengi kama vile vidogo, kasi, vyepesi, muda mrefu zaidi wa matumizi na uhifadhi wa nishati. Wakati huo huo, imetumika pia kwa nyanja nyingi kama vile nishati ya kijani, huduma ya afya, utakaso wa maji, na usafirishaji.
Muda wa kutuma: Aug-16-2023