Bir ülkedeki nadir toprak tüketimi, o ülkenin endüstriyel düzeyini belirlemek için kullanılabilir. Yüksek, hassas ve gelişmiş hiçbir malzeme, bileşen ve ekipman nadir metallerden ayrılamaz. Neden aynı çelik diğerlerini sizden daha korozyona dayanıklı hale getiriyor? Başkalarının sizden daha dayanıklı ve hassas olduğu aynı takım tezgahı mili mi? Diğerlerinin 1650°C gibi yüksek bir sıcaklığa ulaşabildiği o da tek bir kristal midir? Neden başka birinin camının kırılma indisi bu kadar yüksek? Toyota neden dünyanın en yüksek araç termal verimliliği olan %41'e ulaşabiliyor? Bunların hepsi nadir metallerin uygulanmasıyla ilgilidir.
Nadir toprak metalleriNadir toprak elementleri olarak da bilinen 17 element için ortak bir terimdir.skandiyum, itriyumve periyodik tablo IIIB grubundaki lantanit serileri, genellikle R veya RE ile temsil edilir. Skandiyum ve itriyum nadir toprak elementleri olarak kabul edilir çünkü maden yataklarında sıklıkla lantanit elementleriyle bir arada bulunurlar ve benzer kimyasal özelliklere sahiptirler.
Adından da anlaşılacağı gibi, kabuktaki nadir toprak elementlerinin (prometyum hariç) bolluğu oldukça yüksektir; seryum, kabuksal elementlerin bolluğunda 25. sırada yer alır ve %0,0068'i (bakırın yakınında) oluşturur. Ancak jeokimyasal özelliklerinden dolayı nadir toprak elementleri nadiren ekonomik olarak işletilebilecek düzeyde zenginleştirilir. Nadir toprak elementlerinin adı, kıtlıklarından kaynaklanmaktadır. İnsanlar tarafından keşfedilen ilk nadir toprak minerali, birçok nadir toprak elementi isminin kaynaklandığı İsveç'in Iterbi köyündeki bir madenden çıkarılan silikon berilyum itriyum cevheriydi.
İsimleri ve kimyasal sembolleriSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb ve Lu. Atom numaraları 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) ila 71 (Lu) arasındadır.
Nadir Toprak Elementlerinin Keşif Tarihi
1787'de İsveçli CA Arrhenius, Stockholm yakınlarındaki küçük Ytterby kasabasında alışılmadık bir nadir toprak metali siyah cevheri buldu. 1794 yılında Finli J. Gadolin ondan yeni bir madde izole etti. Üç yıl sonra (1797), İsveçli AG Ekeberg bu keşfi doğruladı ve yeni maddeye, keşfedildiği yerin adını vererek itriya (itriyum toprağı) adını verdi. Daha sonra Gadolinitin anısına bu cevher türüne gadolinit adı verildi. 1803'te Alman kimyagerler MH Klaproth, İsveçli kimyagerler JJ Berzelius ve W. Hisinger, bir cevherden (seryum silikat cevheri) yeni bir madde olan seryum keşfettiler. 1839'da İsveçli CG Mosander lantanı keşfetti. 1843 yılında Musander terbiyum ve erbiyumu yeniden keşfetti. 1878'de İsviçreli Marinac iterbiyumu keşfetti. 1879'da Fransızlar samaryumu, İsveçliler holmiyum ve tülyumu, İsveçliler ise skandiyumu keşfetti. 1880'de İsviçreli Marinac gadolinyumu keşfetti. 1885 yılında Avusturyalı A. von Wels bach praseodim ve neodimyumu keşfetti. 1886'da Bouvabadrand disprosiyumu keşfetti. 1901 yılında Fransız EA Demarcay europiumu keşfetti. 1907'de Fransız G. Urban lutesyumu keşfetti. 1947'de JA Marinsky gibi Amerikalılar uranyum fisyon ürünlerinden prometyum elde ettiler. İtriyum toprağının 1794'te Gadolin tarafından ayrılmasından 1947'de prometyum üretimine kadar 150 yıldan fazla zaman geçti.
Nadir Toprak Elementlerinin Uygulanması
Nadir toprak elementleri"endüstriyel vitaminler" olarak bilinen ve yeri doldurulamaz mükemmel manyetik, optik ve elektriksel özelliklere sahip olan vitaminler, ürün performansının iyileştirilmesinde, ürün çeşitliliğinin arttırılmasında ve üretim verimliliğinin artırılmasında büyük rol oynar. Büyük etkisi ve düşük dozajı nedeniyle nadir toprak elementleri, ürün yapısının iyileştirilmesinde, teknolojik içeriğin arttırılmasında ve endüstrinin teknolojik ilerlemesinin desteklenmesinde önemli bir unsur haline gelmiştir. Metalurji, askeri, petrokimya, cam seramik, tarım ve yeni malzemeler gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Metalurji Endüstrisi
Nadir toprakmetalurji alanında 30 yılı aşkın bir süredir uygulanmakta olup nispeten olgun teknolojiler ve süreçler oluşturmuştur. Nadir toprakların çelik ve demir dışı metallerde uygulanması, geniş beklentilere sahip geniş ve geniş kapsamlı bir alandır. Nadir toprak metallerinin, florürlerin ve silisitlerin çeliğe eklenmesi, rafinasyonda, kükürt gidermede, düşük erime noktalı zararlı yabancı maddelerin nötrleştirilmesinde ve çeliğin işleme performansının iyileştirilmesinde rol oynayabilir; Nadir toprak silikon demir alaşımı ve nadir toprak silikon magnezyum alaşımı, nadir toprak sünek demir üretmek için küreselleştirme maddeleri olarak kullanılır. Özel gereksinimlere sahip karmaşık sünek demir parçaların üretimine özel uygunlukları nedeniyle, bu tür sfero döküm, otomobiller, traktörler ve dizel motorlar gibi mekanik imalat endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır; Magnezyum, alüminyum, bakır, çinko ve nikel gibi demir dışı alaşımlara nadir toprak metalleri eklemek, alaşımın fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirmenin yanı sıra oda sıcaklığı ve yüksek sıcaklıktaki mekanik özelliklerini de geliştirebilir.
Askeri Saha
Fotoelektrik ve manyetizma gibi mükemmel fiziksel özellikleri nedeniyle nadir toprak elementleri, farklı özelliklere sahip çok çeşitli yeni malzemeler oluşturabilir ve diğer ürünlerin kalitesini ve performansını büyük ölçüde artırabilir. Bu nedenle "endüstriyel altın" olarak da bilinir. İlk olarak, nadir toprak elementlerinin eklenmesi, tank, uçak ve füze üretiminde kullanılan çeliğin, alüminyum alaşımlarının, magnezyum alaşımlarının ve titanyum alaşımlarının taktiksel performansını önemli ölçüde artırabilir. Ayrıca nadir toprak elementleri elektronik, lazer, nükleer endüstri ve süperiletkenlik gibi birçok yüksek teknoloji uygulamasında yağlayıcı olarak da kullanılabilir. Nadir toprak teknolojisi askeri alanda kullanıldığında kaçınılmaz olarak askeri teknolojide bir sıçramaya yol açacaktır. Bir bakıma, ABD ordusunun Soğuk Savaş'tan sonra birçok yerel savaşta sahip olduğu ezici kontrol ve ayrıca düşmanlarını cezasız bir şekilde açıkça öldürme yeteneği, Süpermen gibi nadir toprak teknolojisinden kaynaklanıyor.
Petrokimya endüstrisi
Nadir toprak elementleri, yüksek aktivite, iyi seçicilik ve ağır metal zehirlenmesine karşı güçlü direnç gibi avantajlara sahip, petrokimya endüstrisinde moleküler elek katalizörleri yapmak için kullanılabilir. Bu nedenle petrol katalitik parçalama işlemleri için alüminyum silikat katalizörlerinin yerini almışlar; Sentetik amonyak üretim sürecinde, kokatalizör olarak az miktarda nadir toprak nitrat kullanılır ve gaz işleme kapasitesi, nikel alüminyum katalizörünkinden 1,5 kat daha fazladır; Cis-1,4-polibutadien kauçuğu ve izopren kauçuğun sentezlenmesi sürecinde, nadir toprak sikloalkanoat triizobütil alüminyum katalizörü kullanılarak elde edilen ürün, daha az ekipmanla yapışkan asma, stabil çalışma ve kısa işlem sonrası süreç gibi avantajlarla birlikte mükemmel performansa sahiptir. ; Kompozit nadir toprak oksitler aynı zamanda içten yanmalı motorlardan çıkan egzoz gazını arıtmak için katalizör olarak da kullanılabilir ve seryum naftenat da boya kurutma maddesi olarak kullanılabilir.
Cam-seramik
Çin'in cam ve seramik endüstrisinde nadir toprak elementlerinin kullanımı 1988'den bu yana ortalama %25 oranında artarak 1998'de yaklaşık 1600 tona ulaştı. Nadir toprak cam seramikleri yalnızca endüstri ve günlük yaşam için geleneksel temel malzemeler değil, aynı zamanda bir yüksek teknoloji alanının önemli bir üyesi. Nadir toprak oksitler veya işlenmiş nadir toprak konsantreleri, optik cam, gözlük lensleri, resim tüpleri, osiloskop tüpleri, düz cam, plastik ve metal sofra takımları için parlatma tozları olarak yaygın şekilde kullanılabilir; Camın eritilmesi sürecinde, demir üzerinde güçlü bir oksidasyon etkisine sahip olmak, camdaki demir içeriğini azaltmak ve camdan yeşil rengi çıkarma hedefine ulaşmak için seryum dioksit kullanılabilir; Nadir toprak oksitlerin eklenmesi, ultraviyole ışınları emebilen cam, asit ve ısıya dayanıklı cam, X-ışınına dayanıklı cam vb. dahil olmak üzere farklı amaçlara yönelik optik cam ve özel cam üretebilir; Seramik ve porselen sırlarına nadir toprak elementlerinin eklenmesi, sırların parçalanmasını azaltabilir ve ürünlerin farklı renk ve parlaklık sunmasını sağlayarak seramik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmasını sağlayabilir.
Tarım
Araştırma sonuçları, nadir toprak elementlerinin bitkilerin klorofil içeriğini artırabildiğini, fotosentezi artırabildiğini, kök gelişimini destekleyebildiğini ve kökler tarafından besin emilimini artırabildiğini göstermektedir. Nadir toprak elementleri ayrıca tohum çimlenmesini teşvik edebilir, tohum çimlenme oranını artırabilir ve fide büyümesini teşvik edebilir. Yukarıda belirtilen ana işlevlere ek olarak, bazı mahsullerin hastalık direncini, soğuğa direncini ve kuraklığa direncini artırma yeteneğine de sahiptir. Çok sayıda çalışma, nadir toprak elementlerinin uygun konsantrasyonlarının kullanılmasının, besinlerin bitkiler tarafından emilimini, dönüşümünü ve kullanımını destekleyebileceğini de göstermiştir. Nadir toprak elementlerinin püskürtülmesi, elma ve narenciye meyvelerinin Vc içeriğini, toplam şeker içeriğini ve şeker asidi oranını artırabilir, meyve rengini ve erken olgunlaşmayı teşvik edebilir. Depolama sırasında solunum yoğunluğunu baskılayabilir ve çürüme oranını azaltabilir.
Yeni malzeme alanı
Yüksek kalıcılık, yüksek koersivite ve yüksek manyetik enerji ürünü olan nadir toprak neodim demir bor kalıcı mıknatıs malzemesi, elektronik ve havacılık endüstrilerinde ve rüzgar türbinlerinin çalıştırılmasında (özellikle açık deniz enerji santralleri için uygundur) yaygın olarak kullanılır; Saf nadir toprak oksitleri ile ferrik oksitin birleşiminden oluşan granat tipi ferrit tek kristalleri ve polikristalleri mikrodalga ve elektronik endüstrilerinde kullanılabilir; Yüksek saflıkta neodimyum oksitten yapılmış itriyum alüminyum garnet ve neodimyum cam, katı lazer malzemeleri olarak kullanılabilir; Nadir toprak heksaborürler, elektron emisyonu için katot malzemeleri olarak kullanılabilir; Lantan nikel metali, 1970'lerde yeni geliştirilen bir hidrojen depolama malzemesidir; Lantan kromat, yüksek sıcaklıkta termoelektrik bir malzemedir; Şu anda dünyanın dört bir yanındaki ülkeler, sıvı nitrojen sıcaklık aralığında süper iletkenler elde edebilen baryum itriyum bakır oksijen elementleri ile modifiye edilmiş baryum bazlı oksitleri kullanarak süper iletken malzemelerin geliştirilmesinde atılımlar gerçekleştirmişlerdir. Ayrıca nadir toprak elementleri, floresan tozu, yoğunlaştırıcı ekran floresan tozu, üç ana renkli floresan tozu ve kopya lamba tozu gibi yöntemlerle ışık kaynaklarının aydınlatılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır (ancak nadir toprak fiyatlarının artmasından kaynaklanan yüksek maliyet nedeniyle, aydınlatmadaki uygulamaları giderek azalmakta, ayrıca projeksiyonlu televizyon ve tablet gibi elektronik ürünler; Tarımda, eser miktarda nadir toprak nitratın tarla mahsullerine uygulanması, bunların verimini %5-10 oranında artırabilir; Hafif tekstil endüstrisinde, nadir toprak klorürler aynı zamanda kürk tabaklama, kürk boyama, yün boyama ve halı boyamada da yaygın olarak kullanılmaktadır; Nadir toprak elementleri, otomotiv katalitik konvertörlerinde, motor egzozu sırasında büyük kirleticileri toksik olmayan bileşiklere dönüştürmek için kullanılabilir.
Diğer uygulamalar
Nadir toprak elementleri görsel-işitsel, fotoğrafçılık ve iletişim cihazları da dahil olmak üzere çeşitli dijital ürünlere de uygulanarak daha küçük, daha hızlı, daha hafif, daha uzun kullanım süresi ve enerji tasarrufu gibi birçok gereksinimi karşılıyor. Aynı zamanda yeşil enerji, sağlık, su arıtma, ulaşım gibi birçok alanda da uygulanmaktadır.
Gönderim zamanı: Ağu-16-2023