Редкоземни елементи (REE): всичко, което трябва да знаете за новото злато на 21-ви век

В свят, който все повече зависи от технологиите, елементите, известни като редкоземни елементи Те се превърнаха в ключови минерали, новото „злато“ на 21-ви век и бяха източник на конфликти между страните и ще продължат да бъдат. Тези елементи, въпреки името си, са жизненоважни и тук можете да научите защо са толкова важни и какво представляват тези REE елементи (редкоземни елементи).

¿Кои са редките земи?

на редкоземни елементи, на английски REE (редкоземни елементи), Те са набор от минерали, сред които 15 елемента са изобилни в периодичната таблица, известни като лантанидни серии. Тези елементи са основни за технологиите, които се стремят да намалят емисиите, консумацията на енергия и да подобрят ефективността, производителността, скоростта, издръжливостта и термичната стабилност. Те също са ключов компонент в технологиите, които се стремят да направят продуктите по-леки и по-малки. Следователно, основата на настоящата технология, оттук и нейното значение.

Това ги прави незаменим и незаменим в много електрически, оптични, магнитни и каталитични приложения, и тъй като те не са в изобилие, това е довело до конфликти, войни и напрежение между държавите, както ще видим по-късно. Е, въпреки че редкоземните елементи са сравнително изобилни в земната кора, поради техните геохимични свойства, те обикновено са широко разпръснати. Това означава, че те не се срещат често в концентрации, които ги правят жизнеспособни за добив. Именно този недостиг ги накара да бъдат наречени редки земни елементи.

Между 17-те елемента от REE са:

1. скандий (Sc)
2. Итрий (Y)
3. лантан (The)
4. Церий (Ce)
5. Празеодим (Pr)
6. Неодим (Nd)
7. Прометий (Pm)
8. самарий (Sm)
9. европий (Eu)
10. Гадолиний (Gd)
11. Тербий (Tb)
12. Диспрозий (Dy)
13. Холмий (Ho)
14. Ербий (Er)
15. Тулио
16. Итербий (Yb)
17. Лутеций (Lu)

Редкоземни свойства

Относно свойствата От редкоземните елементи, или по-скоро техните елементи, си струва да се подчертае:

• магнитни свойства: Неодимът, диспрозият и самарият са ценени заради своите магнитни свойства. Те могат да съхраняват големи количества магнитна енергия, което ги прави полезни във вятърни турбини, електрически двигатели, системи за насочване, високоговорители и твърди дискове и др.
• Луминесцентни свойства: европий, итрий, ербий и неодим имат луминесцентни свойства, което означава, че излъчват светлина, когато са стимулирани от електромагнитно излъчване. Те се използват в ефективни източници на светлина, дисплеи, усилване на сигнала във фиброоптични линии и лазери.
• електрически свойства: Церий, лантан, неодим и празеодим се използват в никел-метал хидридни (NiMH) батерии поради техните електрически свойства. Те осигуряват на батерията по-висока енергийна плътност и по-добър капацитет за задържане след много цикли на разреждане-презареждане.
• Каталитични свойства: Церият и лантанът се използват като катализатори за химични реакции поради тяхната електронна структура. Те са по-изобилни и по-евтини от другите редкоземни елементи, което ги прави основният избор за каталитични приложения.

история

Редкоземните елементи обаче присъстват от формирането на Земята, Те не са открити до 18 век от лейтенант от шведската армия Карл Аксел Арениус.. А изолацията на елементите на тези земи е още по-скорошна, някои няма да пристигнат до 20-ти век.

През 160-те години на откриването (1787-1947 г.) на Разделянето и пречистването на редкоземни елементи е труден и продължителен процес. Много учени посветиха целия си живот на получаването на тези чисти елементи. И накрая, тъй като е установено, че редкоземните елементи са продукти на делене на уранов атом, Комисията за атомна енергия на САЩ положи големи усилия в разработването на нови методи за разделяне. През 1947 г. са публикувани резултати, показващи, че йонообменните процеси предлагат по-добър начин за отделяне на редкоземни елементи за получаване на използваните елементи.

Редкоземните елементи, с изключение на скандия, са по-тежки от желязото и се произвеждат от нуклеосинтеза на свръхнови или чрез s-процес в звезди на гигантския асимптотичен клон. В природата спонтанното делене на уран-238 произвежда малки количества радиоактивен прометий, но повечето прометий се произвежда синтетично в ядрени реактори.

Световни запаси от редкоземни елементи

на най-важните запаси от редкоземни елементи В света те се срещат в следните страни:

• Китай: Има най-големите резерви в света, с приблизително 44 милиона тона. Освен това е най-големият производител на редкоземни елементи.
• Виетнам: Той е дом на огромни запаси от редкоземни елементи, особено по северозападната граница с Китай и по източното крайбрежие, на 22 милиона тона.
• Бразилия и Русия: И двете страни имат резерви от 21MT.
• Индия: има запаси от 6,9 милиона тона.
• Австралия: има запаси от 4,2 милиона тона.
• САЩ: Запасите му възлизат на 2,3 милиона тона.
• Гренландия: Изчислява се около 1,5 MT.

Важно е да се спомене, че въпреки че някои страни имат големи запаси, тяхното производство може да е ниско поради различни причини...

А Европа?

В Европа запасите от редки земни елементи са оскъдни, и се намират главно на следните места:

• Швеция: Смята се, че има най-големия запас от редкоземни елементи в Европа. Шведската държавна минна компания LKAB е идентифицирала находище близо до град Кируна, в северната част на страната, което съдържа повече от един милион тона редкоземни елементи.
• Финландия и Португалия: В тези страни също са идентифицирани обекти за експлоатация.

Относно Испания, е известно, че съществуват запаси от редки земни елементи, въпреки че те не са проучени задълбочено. Например Кампо де Монтиел (Сиудад Реал), Монте Галинейро (Понтеведра) се открояват, а напоследък много се говори за морското дъно в сравнение с нещата на Канарските острови. Някои от тези места все още не са експлоатирани и съществуващите резерви не са известни.В случая с резервата в Галисия неговата експлоатация беше отхвърлена поради екологични причини, а в случая с Канарските острови Мароко поддържа напрежение за поемане тези експлоатации...

Обработка и разделяне

Редкоземните елементи се получават главно чрез промишлен открит добив., в някои случаи производството на редкоземни метали възниква като страничен продукт от добива на желязо. Минералите, съдържащи редкоземни елементи, се срещат като оксиди, така че трябва да бъдат обработени, за да се получат елементите:

1. Добивът на редкоземни елементи се извършва в открити мини, като се използват детонации и тежки машини.
2. След извличането минералът се раздробява или смила за правилна обработка.
3. За разделяне на рудата на оксиди могат да се използват методи на излугване, утаяване и кристализация.
4. Използвайки физико-химични методи, се извършва рафиниране на редкоземни оксиди в метали с различни нива на чистота.
5. Легиране на редкоземни метали чрез химични процеси.
6. Преобразуване на редкоземни сплави в компоненти, използвани в търговски приложения.

Видове редкоземни елементи

На първо място, трябва да се каже, че има леки редкоземни елементи и тежки редкоземни елементи. Леките, или LREE, са по-разпространени и са съставени от лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий и скандий. В случая на тежките, или HREE, те обикновено не са толкова изобилни и имат концентрации на гадолиний, тербий, диспрозий, холмий, ербий, тулий, итербий, лутеций и итрий.

приложения

И накрая, важно е да знаете какви са потенциалните приложения на редкоземни елементи, за да разберем текущото им значение:

• Катализатори и магнити: В световен мащаб повечето редкоземни елементи се използват за високоефективни катализатори и магнити (неодим), както и за създаването на специални керамични материали, стъкла и за полиране. Например, церий и лантан са важни катализатори и се използват при рафиниране на нефт и като дизелови добавки. От друга страна, когато говорим за магнити, ние не говорим само за конвенционалните магнити, но те се използват за приложения като електрически двигатели в хибридни и електрически превозни средства, генератори в някои вятърни турбини, твърди дискове, преносима електроника, микрофони и високоговорители.
• Производство на сплави и производство на горивни клетки и никел-метал хидридни батерии: Церият, лантанът и неодимът са важни в производството на сплави и в производството на горивни клетки и никел-метал хидридни батерии.
• Електроника: Церият, галият и неодимът са важни в електрониката и се използват в производството на LCD и плазмени дисплеи, оптични влакна и лазери, както и в медицински изображения.
• Медицински приложения, торове и обработка на вода: Използват се като маркери в медицински приложения, торове и при пречистване на вода.
• Земеделие: са били използвани в селското стопанство за увеличаване на растежа на растенията, продуктивността и устойчивостта на стрес очевидно без отрицателни ефекти за консумация от хора и животни. Освен това редкоземните елементи са добавки към храната за добитък, което е довело до увеличено производство, като по-големи животни и увеличено производство на яйца и млечни продукти.
• още: Употребите са много обширни, например те могат да се използват и за датиране на вкаменелости, тъй като концентрациите на редкоземни елементи в скалите се променят бавно от геохимични процеси и това ги прави полезни за датиране. Други примери са:
  • Скандият се използва за производство на светлини с висок интензитет и като проследяващ агент за петролни рафинерии.
  • Итрият може да се добави към множество метални сплави, за да се подобрят техните свойства.
  • Лантанът се използва като катализатор за крекинг на нефт и като добавка за производството на чугун с нодуларна форма.
  • Церият може да се използва в различни индустрии, от катализатори за намаляване на замърсяването, до изгорели газове на превозни средства, за почистващи продукти и пигменти.
  • Празеодимът може да се легира с други метали за създаване на магнити за електронни устройства, но също и като катализатор.
  • Неодимът се използва широко за производството на много мощни магнити, с приложения като например в производството на електрически двигатели, въпреки че се използва и за камери, оптика с лазери и др.
  • Прометият се използва от дебеломери като бета източник, също като импулсна батерия, може да се преобразува в преносим рентгенов източник и т.н.
  • Самарият се използва и за производството на постоянни магнити с висока мощност, за специални лещи и материали, поглъщащи неутрони за ядрени реактори.
  • Европий е най-реактивният от редкоземните метали и не се среща често в практически приложения.
  • Гадолиний се използва в медицината, за ядрено-магнитен резонанс, както и в микровълнови печки, цветни телевизори, усилватели и професионални аудио системи.
  • Тербият се използва за фалшифициране на определени компоненти, за производство на електронни устройства и др.
  • Диспрозият се използва в магнитни сплави на базата на неодим, за да ги направи по-устойчиви на размагнитване при високи температури. Използва се и в халогенни газоразрядни лампи.
  • Холмий за електронни устройства, плазмени екрани, живачни лампи и др.
  • Хербиумът се използва за сплави, електронни усилватели, лазери и др.
  • Тулият се използва за рентгенови апарати, високообхватни лазери, керамично-магнитни материали и др.
  • Итербий, често срещан в металургичната промишленост за сплави с желязо и стомана, катализатори, лазери и оптични влакна. Също така в нуклеарната медицина за лечение на определени заболявания и лъчетерапия.
  • Лутеций, използван като катализатор при крекинг на въглеводороди в нефтохимическата промишленост, лечение на рак и др.

Както можете да видите, основно за електронната индустрия, особено за производство на керамични кондензатори че ще ги намерите в много печатни платки...